基于充电抑制膜的航天器不等量电位控制方法

航天器在空间环境中飞行时,其表面的不同介质材料表面与等离子体环境相互作用后形成的不等量充电电位达到放电阈值(107 V/m)后,将有可能发生静电放电(ESD)。充电抑制膜是一种基于不等量电位梯度场发射原理的防护材料,当其上下表面电位差达到发射阈值后,充电抑制膜将发射电子从而对航天器结构不等量电位起到减缓作用。文章介绍了真空条件下充电抑制膜场电流发射特性,分析了充电抑制膜场电子发射对航天器表面不等量电位的控制效果,为航天器表面电位控制及减缓提供方法和依据。

空间站主动电位控制技术及其天地一体化验证

针对中国空间站100 V太阳电池阵引起的结构带电威胁航天员出舱活动安全问题,通过空间站结构充电模拟仿真与理论计算,研究了空间站在低轨道等离子体和地磁场环境下的充电特性,得出最恶劣条件下,空间站结构充电电位最大可达-108.6 V。并针对空间站的太阳电池阵电子吸收充电特性,以及电位控制需求,开展了自适应主动电位控制方法研究,采用空心阴极电子发射技术,研制了中国首个测控一体的空间主动电位控制系统,该系统完成了电位控制地面模拟试验验证,并搭载于空间站天和一号核心舱,实现了在轨应用。空间站在轨电位检测数据表明,主动电位控制系统成功将中国空间站结构电位从-55 V控制到-12 V以内,保障了航天员出舱活动的生命安全。

等离子体源型航天器主动电位控制方法

航天器与空间等离子体、高能粒子、地磁场等相互作用,会引起充放电效应,严重影响其空间任务。通过等离子体源发射人为等离子体可有效控制航天器表面电位,保障航天器运行安全,且较其他电位控制方法更灵活、高效,但国内对此研究相对基础薄弱。为此,基于航天器电流平衡方程进行航天器带电理论分析,并结合球对称模型对等离子体源电位控制理论进行阐述;进一步通过SPIS(spacecraft plasma interaction system)仿真平台模拟分析空间等离子体和人为等离子体对航天器电位的影响。研究表明,在GEO轨道空间等离子体的作用下,航天器不同材料表面存在不等量带电,且电位可达−14000 V;等离子体源工作可高效地将航天器控制在−10 V以内,控制器适合安装于卫星东侧面,其净发射电流直接影响着控制效果;在上述基础上,开展了地面模拟试验,结果表明:利用等离子体源控制器可将−6000~−5000 V的航天器模拟件在数秒内控制至0 V左右,等离子体源电位控制技术对航天器表面高电位及不等量带电均有良好的控制效果,以上研究成果将为其空间工程化应用提供支撑。

大型航天器电位控制系统设计及验证

分析了大型航天器在轨交会对接及执行特殊任务等需求,提出了针对不同供电电压等级航天器交会对接、机械臂操作和航天员出舱等任务中的舱体不等电位问题,给出了被动电位控制及主动电位控制的方案。在此基础上提出了具体的设计方案及关键参数的确定,完成了被动电位控制地面验证方案,给出了试验验证结果,完成了主动电位控制在轨实际运行,并给出了实际运行结果情况。可为后续类似航天器的相关设计及地面试验验证提供参考。

NPC/H桥逆变器调制策略及其中点电位控制

以中点钳位型H(neutral point clamped H,NPC/H)桥逆变器为对象,研究该拓扑调制策略中存在的算法繁琐、直流侧电容电压波动问题。在分析了NPC/H桥五电平逆变器主电路工作原理的基础上,为简化空间矢量脉宽调制(spacevector pulsewidthmodulation,SVPWM)算法和抑制低开关频率下逆变器输出畸变,设计了一种基于g-h坐标系的三段式SVPWM算法。该算法开关状态选择灵活,具有开关损耗低、谐波性能好的特点。基于SVPWM算法,分析直流侧电容电压波动原因,根据电流方向和电容电压差,合理选择左、右桥臂的开关状态,平衡电容中点电位。搭建Simulink仿真模型,对比不同开关频率和不同调制度下逆变器输出性能,验证了三段式开关序列在低开关频率工况下的明显优势。基于以数字信号处理器和现场可编程门阵列(digital singnal processor and field-programmable gate array,DSP&FPGA)为控制器的NPC/H桥五电平逆变器实验平台,验证了三段式SVPWM策略和中点电位控制方法的有效性。

氧化还原电位控制下自絮凝酵母高浓度乙醇发酵

控制自絮凝酵母高浓度乙醇发酵过程的氧化还原电位(oxidoreduction potential,ORP)能降低环境胁迫对细胞的影响,提高乙醇生产强度和乙醇收率。实验考察了初始糖浓度为200、250、300g.L-1及ORP控制为-100、-150mV和不控制的乙醇发酵情况。结果表明控制ORP的发酵过程,生物量和细胞存活率均高于不控制的系统,相应的发酵速度得到了提高,但是乙醇对糖的收率存在最优值。在实验设定初始糖浓度最高的300g.L-1的发酵过程中,控制ORP为-150mV时,取得了最大的净乙醇生成量和乙醇对糖的收率。ORP控制改变了絮凝颗粒的粒径分布,运用多元线性拟合,发现ORP对絮凝的影响是正向的。ORP改变了发酵液中生物量及代谢物的浓度而间接影响了细胞的絮凝状况。

中点钳位式三电平D-STATCOM的鲁棒电流和中点电位控制策略研究

中点电位的平衡控制是中点钳位式三电平拓扑安全可靠运行的关键,但现有文献均未能通过建立精确的数学模型对中点电位漂移的物理机理进行精确分析,控制参数整定困难。该文建立了考虑未知干扰和参数摄动影响的中点钳位式三电平D-STATCOM的精确数学模型,利用重复控制与无源性控制相结合的方法实现了基于鲁棒L_2性能准则的电流控制器设计,精确分析了参数摄动导致的有功能量分配不均是中点电位漂移的根本原因。通过零序分量注入,利用直流侧上下端电容器之间的有功能量交换实现了中点电位的平衡控制。通过仿真以及1.14 k V,±400 k Var煤矿供电系统的工程应用,验证了该文所建立模型的准确性以及所提控制算法的可行性和有效性。

基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平NPC整流器控制方法

首先建立了基于开关函数的三电平中点钳位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。提出了一种基于d-q轴解耦和中点电位控制的高性能三电平中点钳位PWM整流器控制方法。该方法具有电流控制精度高,能够实现有功电流和无功电流的无差调节的优点,并且通过设计中点电位控制器,能够有效抑制由外部扰动和调制方法造成的中点电位的直流和低频脉动。通过系统的仿真和实验,验证了该数学模型的正确性,以及该控制方法的优异性能。

三相三线和四线NPC三电平变流器中点电位控制方法

对于三相三线和三相四线的中点箝位型变换器,本文首先建立了统一且通用的中点电位波动数学模型,进而推导出对应的系统控制策略并建立了对应的中点电位控制模型。对于三相三线系统,其控制策略为将均压环输出零序电压叠加到三相调制电压上从而实现了对中点电位的控制,而中点电位给定误差的计算由系统工作模式决定。对于三相四线系统,采用均压外环和电流内环的双闭环控制,通过均压外环调节零序电流给定从而实现了中点电位平衡控制。其次,分析了两系统均压环开环剪切频率约束条件,得出在约束条件范围内实际系统需要的剪切频率值。最后,通过MATLAB仿真验证了理论分析的正确性。

单相三电平整流器的SVPWM与中点电位控制方法

通过分析单相电压型三电平中点钳位(NPC)整流器的工作原理、传统单相三电平空间电压矢量调制(SVPWM)和中点电位控制方法的缺点,提出了一种改进的SVPWM算法和中点电位控制方法,并进行了计算机仿真和小功率实验样机试验.理论分析、计算机仿真和试验结果表明:在保证开关频率恒定的情况下,该SVPWM算法开关损耗小,输出PWM脉冲具有对称性,可使交流侧电流的高次谐波分布在2倍开关频率附近,且易于用DSP(数字化处理器)实现;无论负载是否变化,该中点电位控制方法均能有效解决中点电位不平衡的问题,具有较强的抗干扰能力,且易于实现.

NPC三电平整流器中点电位控制方法的研究

为了解决三电平整流器中点电位不平衡问题,以NPC型三电平整流器为例,在介绍NPC型三电平整流器的主电路结构基础上,分析了中点电位不平衡问题。详细介绍了基于SVPWM控制的中点电位控制策略,通过合理地选择正负短矢量来使中点电位趋于平衡。提出了一种改进方法即基于电荷守恒的控制策略,以保持一个采样周期内流入中点的电荷等于零为原则,通过控制正负短矢量的作用时间来控制中点电位。通过计算机仿真分析验证了中点电位控制方法的有效性。

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法

首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点。为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制(CBPWM)方法为基础,提出了一种在负载不平衡情况下,基于电压补偿分量注入的载波脉宽调制(CBPWM-VOI)算法。理论分析表明:电压补偿分量的取值与负载有着密切关系,在一定的负载不平衡度范围内,该调制算法可以有效地控制直流侧中性点电位无偏移。计算机仿真和小功率样机实验都验证了该算法的有效性及理论计算的正确性。

一种具有中点电位控制的三电平SVPWM简化算法

对三电平逆变器而言,控制策略复杂和直流侧两电容电压不平衡问题已成为限制其推广应用的瓶颈。为此,提出一种具有中点电位调节功能的三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化算法。该算法直接基于三相参考电压来确定参考矢量所在区域,从保证输出线电压伏秒平衡角度出发,经过较简单计算,即可得到各个标准矢量的作用时间,且该算法在中点电位控制方面也具有方便、有效的特性。提出的算法与传统算法本质一样,控制效果相同,但避免了传统算法所需的大量三角函数运算,能使计算时间大幅减少,有利于缩短采样时间和提高逆变器性能。

电位控制法在国内铜钼分离工艺中的应用探索

铜钼矿的铜钼分离一直是国内外铜钼矿山的研究重点,铜钼矿(主要是硫化矿)一般通过混合浮选得到铜钼混合精矿,之后进行分离。绝大多数的矿山采用抑铜浮钼来实现,乌山矿工业生产中也采用此工艺。乌山矿在铜钼分离中通过添加有机和无机抑制剂配合使用来实现铜钼有效分离,在工业生产中采用电位控制法,用Na HS调节氧化还原电位,可以使抑制剂8371达到良好的选择性,稳定了钼精矿的品位和含铜、钼的作业回收率,在入选钼品位由1.89%降低到1.65%的不利条件下,钼精矿的钼品位较试验前47.52%提高到48.67%;钼精矿中含铜由试验前的1.46%降低到1.09%;钼的回收率由试验前的83.77%增加到87.35%,试验取得了较好的效果。

菱锌矿的硫化电位控制浮选机理研究

以十二胺为捕收剂、硫化钠为活化剂,通过菱锌矿单矿物浮选试验系统研究了硫化钠用量、硫化时间、搅拌条件、加药方式以及矿浆pH值对其浮游性和硫化电位的影响。利用相关系数法分析了各因素对硫化电位的影响趋势及相关性。采用多元回归方法建立了浮选回收率与硫化电位的数学模型。利用Matlab软件拟合出硫化电位与主要因子之间的数学模型方程,结合回收率与电位的数学模型,因素与电位的数学模型为实现硫化过程的优化调控提供了理论基础。

电位控制辣根过氧化物酶在玻碳电极上的组装及H_2O_2的检测

研究了一种在聚硫堇修饰玻碳电极上利用电位控制组装辣根过氧化物酶（HRP）的新方法.首先将硫堇（TH）电聚合到玻碳电极（GCE）表面,形成均匀的带正电荷的导电聚合膜,再通过调节溶液的酸度使HRP带负电荷,利用电位控制的方法在硫堇聚合膜（PTH）上组装HRP,通过循环伏安法和电化学交流阻抗法对HRP的整个组装过程进行表征.在优化的实验条件下,采用计时电流法将HRP修饰电极用于H2O2检测,结果表明,在2×10^-5～2×10^-2mol·L^-1范围内HRP修饰电极的响应电流与H2O2浓度呈良好的线性关系,该研究对各类酶传感器、免疫传感器的设计与制备具有重要意义.

电位控制的固液界面有序纳米结构(英文)

在电极电势控制下 ,用原子、离子和有机分子在固液界面构筑了有序的纳米结构。利用电化学扫描隧道显微镜能够观察纳米结构的形成过程及电势控制下的结构转变和分子位相变化。

三电平PWM整流器中点电位控制技术的研究

在简化三电平SVPWM算法的基础上,研究了PWM整流器不同状态下各矢量对中点电位的影响,并深入分析了三电平整流器中性点平衡的原理,提出了一种通过判断整流器状态来控制中点电位的方法,给出了具体的执行过程,仿真与实验都验证了该方法在整流器四象限运行时能很好的控制中点电位。

三电平逆变器并联系统的中点电位控制策略

为保证逆变器并联系统的正常运行,必须同时解决中点电位控制和零序环流抑制2个问题。分析了零序环流和中点电位波动的产生机理,从理论上推导得到两者的相互关系。基于调制波分解的载波调制原理,提出了一种并联系统的中点电位控制策略,无需空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)复杂的扇区划分和占空比计算,实现简单,并且能够在不影响零序环流抑制的条件下实现逆变器并联系统的中点电位控制。进一步通过推导,分析了该方法对中点电位的控制能力。最后,搭建了一套80 k W的三相三电平逆变器并联系统,过仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

电位控制下发卡型DNA分子识别单碱基多态性

目前的基因芯片检测技术存在着标记烦琐与信号灵敏度低两个矛盾,对于在单点碱基多态性(singlenucleotide polymorphism,SNP)特异性识别方面的成效不能令人满意。本文工作在固定探针分子时引入发卡型结构并结合电势控制杂交过程,利用一类被称为镶嵌式染料的分子对双链 DNA 识别后发出荧光的性质,无须对样品进行事先标记,发展了一种新颖的高效识别 SNP 的方法。