新能源电动汽车高压连接器屏蔽结构优化与仿真分析

伴随着资源节约型、环境友好型发展战略的贯彻实施,国家对新能源汽车发展给予了重点关注和重点扶持。以激光雷达、无人驾驶、智能车联网、人车交互系统等技术为代表的新能源电动汽车智能化发展趋势,新能源汽车上以电机、功率转化器及绝缘栅双极晶体管(IGBT)、动力电池、无线充电系统等为主的组件或设备会有很强的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)产生,高压连接器是连接电动汽车三电系统(电池、电机、电控)的主体元器件,一方面直接与上述设备互联,另一方面本身传输的高电压、大电流也会产生强烈且随工况变化而突变的电池干扰,所以其屏蔽结构直接影响到连接器线束总成及整车的电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility,EMC)性能。本次研究设计一种以圆孔替代方孔的屏蔽结构,经过有限元仿真分析,发现优化改良后的连接器屏蔽结构不仅保证了连接器的链接性能,且电磁辐射屏蔽效果较为突出,可做进一步的推广应用。

基于PSO的多层开孔电磁屏蔽结构优化设计

金属屏蔽腔体能够保证车载记录仪在强电磁环境中正常工作,但散热和线缆等开孔会降低腔体屏蔽效果,需要对结构优化以提高屏蔽效能。分析不同开孔方案和结构参数对屏蔽效能的影响,推导电磁屏蔽效能的计算公式,针对纯数值优化方法计算成本高、计算效率偏低的问题,结合解析法计算简单和数值法计算精确的优点,采用自适应权重PSO优化算法对解析式进行快速寻找优化值,采用数值法对寻优结果进行数值仿真计算适应度值,从而得到最优的结构参数。结果表明,与纯数值法优化相比,计算成本大约降低88.54%,在取得同样屏蔽效能的情况下,屏蔽结构的厚度由3.4 cm减少至2.99 cm,体积减小9.03%;在屏蔽结构体积大约相同时,屏蔽效能由98.79 dB提升至102.65 dB。可见提出的优化方法在提升优化效果的同时大幅提高设计效率。

合成纤维复合夹层屏蔽结构改性及其电磁特性研究

提出具有复合介质夹层屏蔽结构模型的设想,利用铜箔-聚四氟乙烯为原材料,设计了单层屏蔽结构与复合夹层屏蔽结构的对比实验,测试了复合夹层屏蔽结构的电磁屏蔽效能增量,并用Ватолцн多层电磁屏蔽理论公式进行了验证。具有复合夹层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能明显优于单层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能。继而以涤纶无纺布、锦纶合成纤维为研究对象,采用电化学改性的方法,制备了具有复合夹层屏蔽结构的柔性电磁屏蔽材料。结果表明,通过对研究对象的选择和优化电化学改性的工艺,可以制备出1MHz～1000MHz入射电磁波频段范围内,满足不同要求的合成纤维复合夹层屏蔽结构改性材料,其SE值最高可达98dB。

特高压SF_6气体绝缘套管内屏蔽结构研究

为了研究特高压SF6气体绝缘套管内屏蔽结构的电场分布特性并制定合理的结构设计方案,通过对特高压SF6气体绝缘套管进行有限元电场分析,研究了边缘效应和结构参数对内屏蔽电极表面电场的影响。在此基础上,针对仅通过控制电极表面电场进行内屏蔽结构设计的局限性,研究了SF6局放起始电场强度对内屏蔽结构设计的影响。结果表明:内屏蔽电极边缘外形对电极边缘电场强度影响较大,而对电极中部电场强度影响较小,因此进行内屏蔽结构设计需要考虑边缘效应对电极表面电场的影响,将边缘外形设计和电极尺寸设计分开进行;此外,边缘外形对边缘SF6局放起始电场强度影响较大,在进行边缘外形设计时需要综合考虑表面电场强度和局放起始电场强度的影响。

一种用于船用反应堆屏蔽结构优化的方法

本文研究了一种基于神经网络和遗传算法的船用反应堆屏蔽优化方法,并开发了可视化操作界面。给出船用反应堆四层屏蔽结构模型,将蒙特卡罗方法计算的归一化中子透射率与训练后的神经网络预测值进行对比,验证了神经网络方法预测的准确性。通过将神经网络预测结果作为遗传算法适应度函数的参数进行约束寻优,能够快速找到船用反应堆模型最佳的屏蔽结构参数,大幅度提高了反应堆屏蔽结构优化计算效率。

ITER真空室内屏蔽结构的虚拟设计

介绍了ITER(国际热核聚变实验堆)真空室内屏蔽结构的特点,提出了内屏蔽结构的虚拟设计体系结构模型。利用参数化技术完成了屏蔽单元的实体建模,应用有限元分析方法进行了结构分析,为优化设计提供了依据。基于虚拟装配平台实现了屏蔽单元的实时修改、信息检测及内屏蔽结构的装配仿真,实现了大型装置结构的虚拟产品化。

高压发电机绝缘设计内屏蔽结构的研究

定子线棒绝缘系统内屏蔽结构是发电机实现大容量,高电压等级的有效方法。介绍了内屏蔽结构通过增大圆角半径,采用半导体材料实现均压层的屏蔽作用,改善高压发电机定子线棒角部电场集中的现象。

无线电能充电系统中纳米晶复合屏蔽结构的屏蔽性能

针对电动汽车无线充电系统屏蔽背部空间的漏磁问题,提出一种边缘加厚的新型纳米晶复合屏蔽结构。通过建立多层复合屏蔽数学模型,仿真计算分析不同屏蔽结构背部空间磁通密度。结果表明:边缘加厚纳米晶复合屏蔽结构对于屏蔽背后空间漏磁场具有较好的抑制效果,相比于单层纳米晶复合屏蔽磁通密度下降了25%~26.1%,相比于铁氧体+铝板结构磁通密度下降了50%~55.7%,屏蔽结构的屏蔽效能高22.9%~26.7%,有效地减少了屏蔽的漏磁。

550kV SF_6气体绝缘GIS套管内屏蔽结构研究

主要介绍了550 kV SF6气体绝缘GIS套管的内绝缘屏蔽结构形式。针对550 kV SF6气体绝缘GIS套管传统的双屏蔽层结构形式所带来的装配难、局放高和成本高等缺陷,通过建立电场模型及优化设计平台,选取了经电场优化的单屏蔽层方案,有效避免了传统的双屏蔽层设计所带来的问题。经型式试验验证,产品各项性能指标满足技术规范要求,绝缘试验合格并具有较大的裕度,套管具有良好的技术经济指标。

罗氏线圈电流互感器电屏蔽结构缺陷误差机理研究

文中针对牡丹江110 kV桦林变10 kV数字化计量试点中发现的电子式电流互感器运行状态下误差异常故障,开展罗氏线圈原理电子式电流互感器电屏蔽结构缺陷产生的误差机理研究;通过理论分析建立电子式互感器的屏蔽结构在电场中所形成的耦合电容网络,提出附加误差电压计算公式,并利用有限元仿真软件计算无屏蔽、屏蔽破损、屏蔽接地失效等状态下外部电磁场对电子式电流互感器比值误差的影响量;通过实验室搭建测试平台复现并消除现场故障。相关研究工作对完善电子式电流互感器现场检测方法、及时发现故障隐患和故障原因提供实践依据。

550kV SF_6气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 k V SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。

开关柜内电子式电压互感器屏蔽结构的优化设计

中压开关柜的空间狭小使基于电阻分压的EVT(electronic voltage transformer,EVT)存在较大的分布电容而影响其准确度。通过EVT与开关柜之间的分布电容等效电路模型,分析了分布电容对EVT准确度的影响。仿真对比了不同屏蔽结构的单相EVT及三相EVT开关柜环境下的输出电压变化及最大场强,结果表明,对于整体高度相等的屏蔽罩,高低压屏蔽结构和高压屏蔽结构的屏蔽效果较优,在屏蔽整体高度达到60 mm时,开关柜分布电容对EVT比差的影响可降低到0.1%左右,当整体屏蔽高度达到90 mm时,其影响可降低到0.02%以内。采用高压屏蔽结构的样机测试结果验证了屏蔽结构对于开关柜分布电容屏蔽的有效性。

变压器油箱的屏蔽结构和制造工艺

介绍了几种典型的油箱屏蔽结构形式，论述了各种屏蔽结构的特点、适用范围及其制造工艺。

变压器绕组端部屏蔽结构及制造工艺

概述了变压器绕组端部屏蔽静电环的作用 ,介绍了静电环的基本结构和典型结构 ,给出了其制造工艺。

40.5 kV 双屏蔽结构触头盒三维电场仿真与优化

针对40.5 kV触头盒绝缘问题较为突出的问题,文中以封堵式触头盒为研究对象。建立了40.5 kV空气绝缘开关柜的整体模型,充分考虑了开关柜内母排、穿柜套管、断路器等部件对触头盒电场分布的影响。计算了封堵式触头盒在工作位工况和试验位工况下的电位、电场分布,分析了双屏蔽结构对触头盒内部电场分布的影响规律,优化了触头盒内部屏蔽极板,有效改善了封堵式触头盒内部的电场分布。文中研究成果可为40.5 kV封堵型触头盒的设计、制造提供计算分析依据,提高40.5 kV开关柜运行的安全可靠性。

可控中子源中子-伽马测井仪中屏蔽结构的优化

本文设计了一种使用遗传算法调用蒙特卡罗计算软件MCNP的方案,用以优化设计中子-伽马测井仪中的屏蔽结构。以D-D聚变中子源和BGO探测器为研究对象,以最小化探测器内的辐照本底为优化目标,设计出了3种不同厚度的屏蔽结构。模拟结果表明,这些屏蔽结构具有优异的屏蔽性能,可有效地降低探测器中的辐射本底。

采煤机电缆屏蔽结构作用和关联特性分析

阐述了采煤机电缆屏蔽结构及关联特性的作用、原理和量化方法,分析了屏蔽结构及关联特性对采煤机电缆电磁兼容性、安全性和机械寿命的影响,提出合理利用屏蔽结构关联特性提高采煤机电缆可靠性和安全性的意义。

导入闸极屏蔽结构令沟槽式MOSFET功耗锐减

如何得到更高的系统效率和功率密度，是现代数据和电信电源系统的关键，因为一个小而高效率的电源系统，可以有效节省空间与能源费用。从拓扑结构的角度来看，变压器将交流电转换成直流电的同步整流，是许多应用中开关电源二次侧的主要模块架构，此能改善能源转换中的导通损耗和开关损耗。从元件的角度来看，功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)在过去十年有长足的进步，也因而衍生出新的拓扑结构和高功率密度电源。

核岛SC组合屏蔽结构不同受力形式下的破坏模式

基于现有研究资料,从正常荷载作用、失水事故、地震作用、温度作用、爆炸作用、冲击荷载作用六方面,介绍了核电站安全壳常见受力形式下的破坏模式,为新型SC组合屏蔽结构的设计提供参考。