基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策略,该控制策略快速准确且多模块并联时不存在并联均流问题。通过对考虑寄生参数影响的主电路效率的理论分析,得到了所提输出功率控制策略下主电路效率的变化规律,进而提出了多模块并联的方案,提高了系统效率,降低了单模块的设计难度。并提出了一种滚动时域判断和双模块独立驱动的换向驱动方法,在实现低压下可靠换向的同时避免了电流从体二极管流通,降低了导通损耗。仿真和样机实验结果验证了所提策略的有效性。

磁流体发电机的设计与制作

通过自制简易磁流体发电机模型演示突破复合场中带电粒子运动这一教学难点,利用液体磁流体发电机和气体磁流体发电机测出电势差和电流,相比传统只是教师讲授要更加直观可视化,使微观模型的构建易于理解.

高超声速飞行器尾喷管中磁流体发电机性能数值研究

高超声速飞行器因无涡轮而失去发电能力,利用尾喷管中磁流体(Magnetohydrodynamic,MHD)发电机进行发电可以有效解决这一问题。本文采用Fluent商业软件对高超声速飞行器尾喷管中MHD发电机的性能进行了数值研究。研究发现,当磁流体发电通道入口气体的马赫数设置为1.1时,入口气体的马赫数被迫降低至亚声速时,其才能流进通道,但气体的速度沿流向不断上升,并在发电通道出口处达到当地声速。局部磁场使MHD发电机两端出现了端部效应,导致MHD发电机的进出口附近产生了涡电流,进而降低了MHD发电机的性能。在端部效应和MHD射流效应的耦合下,发电通道流向横截面中心的气体总焓沿流向非均匀下降,在发电机入口电极处,其总焓略有增加并达到最大值;在发电机出口电极处,其总焓出现一极小值;横截面上气体总焓的平均值沿流向却均匀下降。不同电极对数的MHD发电机的数值结果表明,分段电极法拉第型MHD发电机的电极对数越多,MHD发电机内的霍尔效应越弱,焓提取率与发电效率越高。当6对电极的MHD发电机分别忽略和考虑霍尔效应时,其焓提取率相差了0.05%,发电效率相差了6.5%。

新型液态金属磁流体发电机的等效电路模型

为建立准确的新型液态金属磁流体发电机等效电路,分析端部效应对发电机性能的影响,从该类发电机的基本稳态电磁关系出发,在发电通道内部三维数值分析的基础上,建立考虑端部效应的等效电路模型,并给出该等效电路模型中各参数的计算公式。利用该等效电路模型,对实验样机的稳态输出特性进行计算,并和不考虑端部效应的等效电路模型的计算结果、实验结果进行对比分析。样机的计算结果和实验结果对比表明,给出的等效电路模型和计算方法是正确的,具有较高的计算精度。

烧煤磁流体发电机发电通道结构改进

本文叙述电功率百千瓦级烧煤磁流体发电机发电通道的结构改进要点，指出发电通道结构设计和加工装配中值得注意的技术细节。

液态金属磁流体发电机电枢反应分析

为研究液态金属磁流体(LMMHD)发电机内部感生电流产生的感应磁场对外部永磁磁路的影响,采用3D有限元法分析了不同感生电流下LMMHD发电机的磁路分布特点、永磁体工作点磁密及工作气隙磁密分布规律,得到了LMMHD发电机电枢反应特性。结果表明,LMMHD发电机内电枢电流产生的感应磁场使工作气隙磁场发生畸变,永磁体产生去磁效应,铁磁部件磁通密度增大、甚至达到磁饱和,磁路漏磁增大;当外磁路已达到磁饱和,电枢反应磁场减小工作气隙有效磁场分量、增大工作气隙端部漏磁,且在工作气隙中间区域产生Y方向磁场分量(电枢电流为X方向)。

脉冲磁流体发电机

本文简介了脉冲MHD发电机的发展概况和工作原理,并讨论了一些典型脉冲MHD的概念,最后指出作为高功率脉冲电源的优点和应用潜力。

爆炸磁流体发电机研究进展及其关键问题

磁流体发电是一种直接发电方式。对高功率脉冲电源需求领域而言,爆炸磁流体发电机的比功率很高,在10MW/kg上下,是可行的高功率微秒级脉冲电源。与其它种类脉冲储能装置相比,ED-MHD发电机的功率密度最高。从磁流体发电机通道的基本理论来看,其功率密度和效率的提高还有较大的空间。

脉冲磁流体发电机的强磁场研究

针对脉冲磁流体发电机发电通道对均匀强磁场的特殊要求,提出了一种适合于在大空间内添加软铁的双磁回路聚磁结构设计方案。应用Maxwell 2D/3D软件计算了空间区域内的磁感应强度,研究了诸因素对磁感应强度和磁场均匀度的影响。结果表明:软铁能够显著提高空间内磁感应强度和磁场均匀度,较不含软铁的方案2者分别提高21.4%和2%,软铁厚度存在一个最佳值;磁块内禀矫顽力的增加能显著提高空间内的磁感应强度。通过上述设计方法,加工制作了104mm×360 mm×500 mm大空间永磁块构成的磁回路装置,实测该空间内的磁感应强度为1.24 T,磁场均匀度达到95%,该研究结果为脉冲磁流体发电机的研制提供关键技术解决途径。

高性能磁流体发电机发电通道的工程问题

本文概括地叙述了高性能发电通道工程发展的关键问题，特别是近年来国内的进展。

磁流体发电机的归并电路

在燃煤磁流体发电机中，从几个电极上联起来取得功率是近来得到发展的负载联结方式，它被用于斜接型磁流体发电机的功率取出区和法拉第发电机的所有电极。这种联结能对各对电极的电流控制起附加作用，而且能够用调整通道电极电流去达到所希望的电气及气动力学的运行状况。这种控制电极电流的能力在故障控制中也是有用的。在斜接型发电机中，这种回路已发展到用来控制每个斜接回路中的电流，并能隔离由阴极壁渣层短路而引起的局部阴极间的高电压，以减轻或避免对阳极壁的破坏性影响。磁流体发电归并电路在国内、外研究试验的成功，对于先进能量转换系统的发展和实用化，走过了重要的一步。该项技术可以应用于需要对浮动直流点电源进行归并的任何能量转换系统，如燃料电池等。

纵横贯通,宏微结合——高三复习课“磁流体发电机”教学设计

在高三第一轮复习进行到"电磁复合场"部分时,笔者以"磁流体发电机"为背景,将电磁场常见知识点、电路及能量转化、宏观微观联系等相关问题串联起来,完成了一堂综合性的电磁学复习课。学生通过对熟悉情境的积极思考,对所掌握知识的多方位运用,可以纵横贯通,加深对物理规律本质的理解,提高自身能力和物理学科核心素养。本文介绍该堂课的教学设计。

磁流体发电机测量系统数学模型

本文提出了一种方法,它应用以概率论为基础的误差理论,可判析微机数据采集测量系统的数据质量,并可在定标时自动建立采集系统的数学模型。经实验证明有效地提高了测量控制的精确度。

中学阶段关于磁流体发电机的几个问题分析

1磁流体发电机模型及其原理 磁流体发电，是将带电的流体（离子气体或液体）以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来．最简单的开式磁流体发电机由燃烧室、发电通道和磁体组成，如图1所示．工作过程是在化石燃料燃烧后产生的高温气体中，加入易电离的钾盐或钠盐，使部分气体电离后，经喷管加速产生高达3000℃，速度达到1000m／s的高温高速导电气体，最后产生电流．

惰性气体磁流体发电机的等离子体性能分析

惰性气体磁流体发电机将热能直接转换为电能,本身无转动部件,具有转换效率高、功率密度大等特点,在大功率电源方面具有重要发展前景。等离子体性能是影响惰性气体磁流体发电机输出的关键因素之一,文章介绍了3种典型的电导率计算模型(Spitzer模型、Z&L模型、M&G模型);描述了惰性气体添加种子的等离子体组分,并建立了适合于惰性气体的电导率计算模型;研究了温度、压力等参数对等离子体性能的影响.

盘式磁流体发电机-蒸汽动力装置联合循环热力系统的分析与计算

本文以盘式磁流体发电机为系统的核心.对直接加热、间接加热和混合加热等三种不同氧化剂预热方式所组成的万千瓦级磁流体-蒸汽联合循环中间试验电站的热力系统进行了分析.计算了不同方案联合循环电站的效率,并分析了诸因素的影响.

基于电子束电离的高超声速磁流体发电机

为了获得高超声速低温来流条件下基于电子束电离的磁流体发电机性能,采用三维低磁雷诺数磁流体动力学五方程模型和简化的电子束电离模型,对等截面分段法拉第型磁流体发电机内的流动进行数值模拟,研究了电离能量花费、磁场强度对发电通道性能的影响,得出了不同电离花费下电离所形成的电子数密度和电导率。研究结果表明,电子束电离低温来流能够产生足够的电导率,当负载系数保持为0.5时,电效率基本保持在0.5～0.6之间,电效率大小受磁场强度影响不大,电离能量花费Pion(MW/m3)为0.06,0.6,6,30,300时的电导率σ(S/m)分别为0.28,0.9,3,7,27。当电离能量花费为30MW/m3,能量提取率达到26%,电效率为66%,发电机性能接近最佳,对应的磁场强度为10T。

脉冲磁流体发电机研究的发展状况

用爆炸或者燃烧方式驱动的系统紧凑的脉冲磁流体发电机 ,在用作短时间、高功率电源的情况下 ,有着不可替代的性能优势。脉冲磁流体发电机具有极高的功率密度和快速启动特性。简述了脉冲硫体发电和研究的历史发展 ,在基于它现在发展状况的基础上 ,对它的未来发展趋势作出预测。

磁流体发电机微机数据采集与处理系统

本文介绍我国第一台用于磁流体发电研究的微型计算机数据采集与处理系统,包括硬件结构简介和磁流体发电数据处理软件主要功能,并且附有部份磁流体发电机性能分析图表。

基于磁流体发电机的波浪能最大功率追踪策略研究

为了提高某给定海试样机的波能转换效率,提出一种组合控制策略:采用爬山法确定最优参考电流,模型预测控制算法决定MOSFET开关管的关断跟随最优参考电流。当波高降低时,如果直接采用爬山法确定最优参考电流,扰动方向会判断错误,因此加入平均功率减小阈值的判断。仿真结果表明,改进后的爬山法无论波高上升还是下降都能正确判定扰动方向,能够随波高的任意变化自适应调整Boost电路的等效负载,使磁流体波浪发电机得以输出最大功率。最后,搭建硬件电路,利用直流电压源模拟磁流体波浪发电机,通过实验验证控制策略的有效性。