环氧树脂高频松弛的交流电导与双极性方波击穿特性

高频非正弦电压下环氧树脂击穿表现出较强的频率依赖性,并且存在复杂的宽频电-热耦合特性。高频电压下环氧树脂交流电导,特别是载流子非线性输运过程是理解高频绝缘击穿的关键。该文以两种电工环氧树脂为研究对象,采用宽频介电谱研究环氧试样交流电导的频率与温度依赖关系,通过Almond-West模型分析得到低频下交流类直流电导率与温度的关系,低频电导随温度变化更符合Vogel-Fulcher-Tammann模型。基于Havriliak-Negami复合介质多分散松弛极化理论,分析高频、高温下的松弛行为,认为高频交流电导率主要由松弛过程α产生的极化损耗引起。通过高频双极性方波击穿测试平台,测试了重复频率双极性方波电压(500 Hz,1 kHz,2 kHz,3 kHz)下环氧试样的击穿场强,基于三参数Weibull分布统计分析特征击穿场强随频率的关系,发现击穿场强与频率呈负相关。研究提出考虑Poole-Frenkel效应的高频高场交流电导模型,并建立高频自由体积随频率变化的击穿模型。研究指出高频下分子链段振动效应增强,导致交流电导增强;高频下分子链运动滞后于频率响应,导致总体自由体积增大,造成高频击穿场强下降。研究结果对高频绝缘破坏与可靠性研究具有重要意义。

基于双极性脉冲电压的水电导率仪控制系统的设计

介绍了一种智能型水电导率仪的测量原理及软硬件结构.仪器采用双极性脉冲电压作为电导率测量的激励源,较好地解决高纯水电导率测量中的极化效应和电容效应对测量结果的影响.该仪器可以实现量程自动换档,温度自动补偿,电导率超限报警,清洗池进水和放水自动控制等功能;同时系统还具有人机交互界面,数据存储,与上位PC机通信等功能.上位机软件采用LabVIEW编程,通过串口实现了电导率数据的实时采集和显示.

基于双极性脉冲间歇电压源的土壤电导测量仪

从理论上分析了直流激励下土壤的极化效应,提出了一种双极性脉冲间歇电压激励的测量方法,设计了相应的转换电路、程控放大电路,实现了土壤电导的快速测量。双极性脉冲间歇电压激励信号和脉冲法激励信号的对比试验说明,改进后的激励信号能更好地削弱极化效应,测量的结果更加的平稳。

多次双极性振荡衰减冲击电压作用下的油纸绝缘累积效应

为研究电力变压器实际遭受的雷电冲击电压波和IEC规定的标准雷电冲击电压波（SLIW）对油浸绝缘纸累积作用,基于变电站实测的雷电侵入波形,通过试验方法产生了不同波形参数的双极性振荡衰减冲击电压,采用匝间绝缘模型模拟真实状况下油纸绝缘所承受的电场,并通过测量冲击电压幅值与冲击电压累积次数之间的关系特性和不同次数冲击电压作用前后相对介电常数等电气参数,探索了多次冲击电压作用对油纸绝缘的累积效应。研究表明：多次双极性振荡衰减冲击电压作用下油纸绝缘表现出明显的累积效应,在不同波形参数的冲击电压作用下油浸绝缘纸的U-N特性曲线均呈指数变化规律;在相同电压幅值下,油浸绝缘纸对双极性振荡衰减波的累积耐受能力比标准雷电冲击电压波更好,表明相同电压幅值下标准雷电冲击电压对绝缘的要求偏严;油浸绝缘纸的相对介电常数和介质损耗角正切值均随累积次数的增加呈明显上升趋势,表明多次双极性振荡衰减冲击电压作用对油纸绝缘性能有明显的影响。

双极性振荡衰减冲击电压作用下油浸绝缘纸的绝缘累积效应特性

变压器内油纸绝缘在雷电冲击电压的重复作用下会产生累积损伤,从而对变压器的安全运行产生威胁。实际侵入变压器的雷电冲击电压波受变电站进线衰减、折反射及绕组谐振等因素的影响,具有显著的振荡特性,该波形与IEC规定的标准雷电波形有显著差异。为此基于变电站实测的雷电侵入波形,通过试验方法产生了不同波形参数的双极性振荡衰减冲击电压,采用柱–柱电极结构测量了冲击电压幅值与冲击电压累积次数之间的关系特性(U-N特性)。通过观察累积冲击作用前后油浸绝缘纸的微观形貌变化并测量其相对介电常数和介质损耗角正切,探索了多次冲击电压作用对油浸绝缘纸的累积损伤效应。研究表明,多次双极性振荡衰减冲击电压作用下油浸绝缘纸表现出明显的累积效应,随着冲击次数的增加,电极覆盖区域的试品表面会出现乳白色胶状附着物,且试品表面的纤维结构发生变化,粗糙程度逐渐增大,其相对介电常数和介质损耗角正切值均呈明显上升趋势。

双极性振荡冲击电压下变压器油放电特性

当外部过电压侵入油浸式变压器绕组内部时,其匝间绝缘会承受双极性振荡冲击电压的威胁。在此通过双极性振荡冲击电压下变压器油放电特性的研究,为绕组纵绝缘的合理设计及液体放电机理的探究提供参考。首先通过可调电路元件,严格控制外施电压波形参数,实验获得了稍不均匀场与极不均匀场中变压器油在单一波形变量下的冲击放电特性,统计得到了放电电压概率分布与击穿点分布特征。然后利用分幅相机拍摄了双极性振荡电压下油中流注形貌,阐述了流注极性转换等主要发展特征。最后实验结果表明:无论电场分布是否均匀,振荡系数的增加、振荡频率的降低或波前时间的缩短均会导致变压器油50%击穿电压下降,且当振荡系数高于0.55时存在低于标准雷电耐受水平的可能;当振荡频率较低时,击穿多发生在第1或第2个正极性波峰内,而随着频率的升高,击穿点逐渐向后序波峰偏移,击穿于负极性波峰内的概率显著增加。结合光电倍增管记录的流注发光信号,从流注发展角度分析了变压器油击穿电压与击穿点变化的原因。

基于MULTISM的智慧家居双极性信号隔离电路仿真

在智慧家居的传感器数据采集系统中,从电子系统抗干扰性能考虑,传感器的输出信号与采集系统是不能共地的,这就需要设计隔离放大器,将传感器的输出信号尽量不失真地传输给采集系统。为此,使用高线性度模拟光电耦合器HCNR200设计了一种隔离放大器,能对单极性电压和双极性电压进行隔离传输。介绍了根据不同的输入电压计算电路参数的方法,给出了相应的电路原理图,并通过MULTISM17.0仿真软件验证了所设计电路的正确性和可行性。

基于DAC阵列的光交叉芯片控制驱动系统

为标定光交叉芯片驱动电压,控制光交叉芯片实现光路由功能,提出并搭建了基于多通道DAC(Digital to Analog Converter)阵列的控制驱动电路系统。系统主要由控制系统模块、多路驱动电路模块及上位机控制模块构成。控制电路和驱动电路具有调校简单、可双极性输出、输出路数多、加电精确度较高的特点,解决了当前驱动电路工作繁琐、加电极性单一、加电路数少、精度差的问题。上位机控制模块除了可控制驱动电路施加控制电压外,还可接收来自数据采集装置采集到的光功率信号作为控制驱动系统的反馈信号。通过分析控制电压与光功率之间的关系,可得到最佳的光交叉芯片控制驱动电压。系统测试实验结果表明,该系统能提供高精确度的双极性驱动电压,有效地对光交叉芯片进行驱动。可在较短的时间内标定出光开关的控制电压,完全可以满足有源光交叉芯片控制中对驱动电压的需求。该系统在光交叉芯片控制方面具有一定的应用价值。

基于方波脉冲电压绝缘寿命实验的漏电流检测

在脉冲电应力绝缘加速老化实验中,为消除试样电容过渡过程电流对绝缘材料和结构绝缘失效判定的影响,提高实验结果的准确性和可靠性,设计一种漏电流检测电路。在双极性高频脉冲电压下电容过渡过程电流主要集中在脉冲边沿5μs以内,12μs后过渡过程基本结束,此后试样回路电流主要是绝缘漏电流;利用此特性,通过控制电路控制电子开关,在每个脉冲边沿切除电容过渡电流而代以前一时刻的漏电流保持值,而12μs后再切换回电流检测信号。理论分析和实验结果表明,该漏电流检测方法可以有效的消除试样等效电容过渡过程电流对漏电流检测的影响,其相对偏差率小于3.03%,可以较好的满足脉冲电应力绝缘寿命加速老化实验的要求,且提高实验结果的可靠性。

双凸极永磁电机电流控制的仿真分析

建立双凸极永磁电机相电流的动态数学模型,对不加控制时电机电流进行了计算仿真,分析了双凸极永磁电机的电感和永磁磁链的非线性对电流的影响,提出了Bang-Bang法和双极性电压控制方式相结合的电流控制策略。仿真结果表明,该方法对于减少电感和磁通的非线性对电流的影响是有效的。

一种大电流高精度双极集成稳压器

介绍了一种大电流高精度双极性集成稳压器的设计原理及电路结构。该输出集成稳压器由基准电压源、比较放大器和调整管等单元组成,其工作原理为负稳压、正跟踪。该电路采用硅双极介质隔离功率IC工艺和芯片级电阻修调技术制作,具有±500mA的大输出电流和-10～+10V±50mV的高精度双极性输出电压,以及小于10mV的高正、负输出电压平衡度。

可逆固体氧化物电池的部分功率变换四象限运行能效优化

为了提高可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,rSOC)的并网转换效率,提出一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)技术的双极性优化方案,对比单极性电路能够提升电池电压支撑范围以及系统效率。建立rSOC的电化学模型并分析PPC变换下的电压功率范围,分析表明在双极性变换下,变换器的轻载工作带与rSOC在双向运行时不对称的功率特性降低了系统效率。为进一步优化系统,根据效率与功率需求优化了rSOC工作运行带,使变换器能够正常工作,并结合双极性变换与LLC的特点,提出一种双极性双向LLC谐振变换器,能够满足4种工作模式,并分析了变换器正反向增益特性,提出非对称工况下的谐振参数设计方案,使正反向均能高效运行。最后完成了系统仿真与模式切换仿真,搭建实验平台,验证了所提储能系统优化方案的高效性与实用性。

基于RMC的海上风电多端高压直流输电研究

针对海上风电高压直流传输效率和可靠性不高的问题,把精简矩阵变换器(reduced matrix converter,RMC)应用到海上风力发电系统中,深入分析了RMC换流器拓扑及其双极性空间矢量调制策略。为了提高海上风电高压直流输电系统在岸上交流电网电压跌落等故障情况下的持续运行能力,提出了基于RMC换流器的海上风电多端口高压直流输电系统(MTDC,multi-terminal high voltage direct current)拓扑,分析了RMC换流器、岸上VSC换流器、超级电容器储能3个端口之间的协调控制策略,通过超级电容器储能实现了系统的功率平衡控制,提高了系统的低电压穿越能力。文章对一个三端口RMC-MTDC进行了Matlab仿真,实验结果验证了所提控制策略的正确性和可行性。

基于RMC和VSC的海上风电混合多端-HVDC系统

为了提高海上风电高压直流传输的效率和可靠性,增强系统在风速波动、岸上电网跌落和负荷扰动等情况下功率平衡控制能力。文中把精简矩阵变换器RMC(reduced matrix converter)应用到海上风力发电系统中,建立了一个由RMC换流站和VSC换流站组成的海上风电串并联混合高压直流输电多端口模型,分析了RMC换流器的双极性空间矢量调制策略和闭环控制策略,提出了各个端口之间的协调控制策略。Matlab仿真验证了所提拓扑和控制策略的正确性和可行性。

表面放电对聚酰亚胺薄膜材料的电气损伤特性研究

聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜作为特殊工程塑料在变频电机绝缘设计中得到了广泛应用,方波脉冲电压下的局部放电是造成变频电机绝缘系统失效的主要原因之一。为探讨放电对电机绝缘的损伤作用过程,基于ASTM 2275 01标准设计一套表面放电老化试验系统,并对PI薄膜进行老化试验。表面放电使介质表面碳化,增加了PI薄膜的表面电导率,这对表面放电活性有较大的影响;借助扫描电子显微镜观察了不同放电老化阶段下PI薄膜表面及横截面的微观形貌,发现PI薄膜的降解是从试样表面逐渐向内部发展的过程;采用傅里叶红外光谱(Fourier transform infraredspectroscopy,FTIR)分析了PI薄膜在老化前后的FTIR图谱,发现PI分子主链上的醚键(C-O-C)和酰亚胺环(C-N-C)键在放电老化作用下断裂,表面放电侵蚀造成有机分子链断裂是聚合物降解的本质原因。

方波脉冲下纳米氧化硅掺杂对聚酰亚胺绝缘性能的影响

聚酰亚胺纳米复合薄膜(polyimide,PI)广泛应用于电机绝缘。方波脉冲下的局部放电是变频电机绝缘失效的主要原因之一。为了研究高频脉冲电压下PI膜的老化,探讨纳米粒子在PI膜中的作用机理,文中将粒径为30 nm的Si O2无机填料掺杂到PI膜中。利用场发射扫描电镜(SEM)观察纳米Si O2在PI膜中的分散情况,并在方波脉冲电压下对复合薄膜进行了耐压和耐电晕实验,最后运用纳米复合3层结构解释了PI膜绝缘破坏的过程。研究结果表明:纳米粒子均匀分散到PI基体中,纳米Si O2的加入可以提高PI膜的电导率和介电常数,影响电子迁移率;PI/Si O2膜耐压特性随着Si O2纳米粒子体积分数的增加先增强后减小,在体积分数为5%时达到最大值。耐电晕特性随着Si O2纳米粒子体积分数增加而上升。Si O2纳米粒子会在试样中产生大量的有机—无机界面以及复合结构,影响了电子在介质中的作用机理,导致PI膜绝缘性能发生改变。

智慧农业中的隔离放大器设计

在智慧农业的传感器数据采集系统中,从系统抗干扰性能考虑,传感器的输出信号与采集系统是不共地的,这就需要设计隔离放大器,将传感器的输出信号尽量不失真地传输给采集系统。为此,使用高线性度模拟光电耦合器HCNR200设计了两种隔离放大器,分别能对单极性电压和双极性电压进行隔离传输。介绍了根据不同的输入电压计算电路参数的方法,并给出相应的电路原理图。最后,通过试验验证了所设计电路的正确性和可行性。

基于软件温度补偿的水电导率仪控制系统设计

介绍了一种具有ARM7内核的LPC2131微处理器控制系统,并使用软件进行温度漂移补偿的水电导率仪系统设计。电路电源采用的双极性脉冲电压,能够减小极化效应和电容效应对水电导率测量的影响。同时在软件上设计了一种由温度变化所引起的水电导率仪测量误差进行补偿的软件算法。该算法根据实验确定的修正系数,直接由微处理器对采集信号进行数字化修正,利用该方法较好地解决了水电导率测量过程中温度补偿的误差问题。

基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制

介绍了基于C8051F021单片机电导率表的测量原理、硬件结构、软件设计和通讯方式。仪表采用脉宽可调的双极性脉冲电压作为电导率测量的激励源,消除了介极化现象,减小了电容效应带来的误差。此方法可以提高测量精度,简化硬件电路的设计。软件设计部分对测量数据进行直线拟合,完成了数据的软件补偿,提高了测量精度。

晶体管图示仪的扩展应用

本文就晶体管图示仪的扩展应用提出了新的观点及理论依据 。