感应耦合功率传输技术高频逆变环节研究与应用

介绍了感应耦合功率传输(ICPT)技术的原理和系统结构,研究了ICPT技术中的高频逆变环节是如何结合TMS320F2812型DSP来实现的。通过介绍某企业中运行的以ICPT技术为基础的电力单轨系统(EMS)生产试验线,表明应用ICPT技术具有良好的效果和应用前景。

Monte Carlo有限元射线追迹法计算圆柱形闪烁体与光纤的耦合功率

本文建立了基于计算机模拟的蒙特卡罗有限元射线追迹法,应用该方法对不同结构尺寸的圆柱型LSO晶体和大芯径光纤耦合输出进行了模拟研究。模拟结果表明:闪烁体半径一定情况下,耦合功率增加的幅度随闪烁体厚度增加呈递减趋势,在闪烁体的厚度达到10 cm时增加闪烁体厚度,耦合功率增加趋于平缓;闪烁体厚度一定的情况下,在闪烁体的半径达到光纤立体角对应的半径后,继续增加半径,耦合功率增加幅度逐渐减少;在闪烁体的入射端面包95%的反射材料后,其耦合功率增加了90%。

输出耦合功率分流液压混合动力系统控制策略

液压混合动力技术能够改善车辆燃油经济性,减少汽车尾气排放,具有重要的工程应用价值。研究了输出耦合功率分流传动系统的工作模式、功率流特性及其控制策略,并以此为基础,进一步分析了输出耦合功率分流液压混合动力传动系统的结构、工作模式,并提出了针对该系统的控制策略。为输出耦合功率分流液压混合动力技术的进一步研究提供了依据。

优化耦合模和耦合功率理论在弱耦合扰动多芯光纤中的对比

考虑实际光纤铺设过程存在的弯曲和扭转等扰动影响,对耦合模理论和耦合功率理论分别进行优化,得到多芯光纤串扰估计的一般模型。在不同光纤距离和弯曲半径情况下对串扰进行了仿真。结果表明,优化的耦合模理论模型的串扰呈震荡上升趋势,在相位匹配点附近,串扰累积增加,在非相位匹配点附近,串扰几乎不变,因此可以更好地反应光纤物理结构的波动情况。优化的耦合功率理论模型的串扰是线性的平均串扰,但是计算速度快。可以针对不同的实际情况选取适合的理论模型来估算串扰。

光功率均分耦合器离子交换平面光波导的温度应力特性研究

文章以1×5 PLC-MMI光功率均分耦合器为例,利用自成像理论和数值仿真方法,分析离子交换平面光波导无源器件的温度应力特性。研究了工作于850nm时器件各端口插入损耗、附加损耗与多模波导区长度和折射率变化的关系,分析了由于环境温度变化和外部应力而引起的波导变形和折射率变化,得到了因此而出现的光纤-波导耦合损耗、双折射等对MMI功率均分特性的影响。研究结果表明,文章研制的1×5 PLC-MMI光功率均分耦合器性能稳定,环境和应力对其影响小。

功率耦合和电流限幅影响下构网型变流器的暂态同步稳定分析

在有限过流能力的构网型变流器中,有功和无功环之间的功率耦合以及电压电流环之间的电流限幅,会极大地影响变流器与电网的同步过程。因此,该文致力于研究大扰动故障下功率耦合和电流限幅对变流器暂态同步稳定性的影响。首先,考虑上述环节建立构网型变流器并网系统的降阶模型;然后,构建包含构网型控制主要状态变量(功角、频率和输出电压)的能量函数,并在此基础上通过拉塞尔理论估计变流器的吸引域及其对应的暂态稳定裕度。分析表明,功率耦合和电流限幅分别通过影响等效势能和阻尼分布削弱变流器的暂态同步稳定性。由此,该文提出一种基于虚拟阻抗和功率解耦的构网型控制优化策略,以抑制功率耦合和电流限幅引入的负面影响。最后,仿真和实验结果验证上述理论分析的正确性。

低压微电网三相逆变器功率耦合下垂控制策略

常规下垂控制对线路阻感比具有高度依赖性,难以对线路阻抗常呈阻性或阻感性的低压微电网的电能质量实现有效控制。基于通用下垂控制原理,提出了改进型PQ-fU功率耦合下垂控制方法,并通过结合上层能量优化管理与引入比例复数积分(PCI)电压控制技术,设计了一种改进型PQ-fU多环控制策略。该控制策略不仅在线路呈阻感特性情况下仍能实现对低压微电网电能质量灵活而有效的控制,而且适用于并网/孤岛2种运行模式,可对上层能量管理系统给定的参考指令进行快速跟踪,实现各分布式电源输出功率的合理分配。在MATLAB/Simulink中对低压微电网逆变器并联运行系统的控制效果进行了对比研究,结果验证了所提控制策略的有效性和优越性。

虚拟同步发电机的功率动态耦合机理及同步频率谐振抑制策略

随着新能源并网的增加,现有并网逆变器采用的直接电流控制无法有效跟踪电网电压。虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)技术通过模拟同步发电机运行机制,改善了系统稳定性,成为解决分布式电源高渗透率问题的有效方案之一。然而,虚拟同步发电机存在同步频率谐振现象,容易引发功率振荡,导致系统不稳定。该文分析电磁磁链的动态过程;通过建立虚拟同步发电机的宽频域功率动态耦合模型,发现有功–无功的功率耦合效应会加剧同步频率谐振;基于同步频率谐振的产生机理,采用有源阻尼控制的策略能有效抑制该谐振问题。最后,通过搭建实验平台,验证虚拟同步发电机中的同步频率谐振现象、有功–无功动态耦合效应正确性及阻尼抑制策略的有效性。

半导体激光器光束准直系统的功率耦合效率

在长距离无线光通信中,接收点光功率密度与光束发散角平方呈反比关系,为了获得小的发散角和大的功率耦合效率,要求准直系统有较大的数值孔径(NA),但数值孔径过大会增加像差,因此合理设计功率耦合效率与准直系统的数值孔径就非常重要。该文对半导体激光器光束准直系统中功率耦合效率进行了研究,给出了半导体激光器光束功率耦合效率与k(孔径半径与孔径处等效光束半径之比)的关系表达式,并结合激光器光束准直系统,给出了半导体激光器光束功率耦合效率与准直系统数值孔径的关系表达式。该研究结论对于半导体激光器光束准直系统设计具有参考作用。

平板裂缝天线的功率耦合装置

本文从等效电路着眼,叙述了几种常用功率耦合装置的工作原理,并给出了设计公式,还提出了把辐射波导、耦合波导看成“腔体”的条件。对试件的测试结果表明,理论值与实际值很吻合。所得结论对平板裂缝天线的工程设计十分有用。

星形链式STATCOM直流侧输入阻抗及交直流功率耦合关系分析

星形链式静止同步补偿器(STATCOM)在交流系统发生故障时容易产生直流侧电压失稳现象,为其应用带来难题。首先引入相位补偿因子及电流交叉解耦环节推导交流侧输入导纳,通过对功率模组数学模型进行拓展分析推导直流侧输入阻抗。根据所得交流侧输入导纳及直流侧输入阻抗,建立交、直流侧电压扰动之间的关系,分析交、直流功率耦合关系。分析结果表明,交流侧电压扰动经交流侧输入导纳产生扰动电流,直流电压控制环对直流侧电压扰动的闭环控制也会产生扰动电流,2个扰动电流共同经直流侧输入阻抗形成直流侧电压扰动。采用经低通滤波的系统电压全前馈控制以及系统电压部分前馈控制策略进行实验验证,实验结果表明所提方法可以准确地分析交流系统故障下直流侧电压扰动水平。

基于功率耦合的双馈风机并网系统同步控制技术

双馈风机处于虚拟同步运行时与同步发电机的功率耦合关系是合理设计控制参数、降低附加运行风险的关键。建立双馈风机并网系统的动态模型,分析处于虚拟同步运行时的双馈风机与同步发电机之间的功率耦合关系。分析风机同步并网耦合关系及控制参数对稳定性的影响,并引入耦合系数。基于此,提出基于功率耦合的双馈风机同步并网优化控制策略,通过动态调整风机虚拟惯量使双馈风机同步并网系统处于稳定运行区域,从而降低运行风险。最后,通过搭建双馈风机同步并网仿真系统验证了风电机组能够根据系统运行状态的动态变化提供虚拟惯量响应,从而为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。

X波段大功率耦合腔行波管3维粒子模拟

为提高行波管的增益和输出波形的稳定性,开展了带高频切断X波段大功率耦合腔行波管的研究工作。以点频7.2 GHz为例,对X波段耦合腔行波管的大信号注波互作用过程进行了3维粒子模拟,该行波管包含一处高频切断及两处微波集中衰减器。数值模拟结果表明:行波管腔数为40、电子束电压为17 kV、电流为0.8 A时,可获得2.0 kW的微波输出功率,增益达23 dB,电子效率达14.7%。

小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的研究

本文提出一种基于平面螺旋微带的2.45GHz小功率电感耦合微波等离子体源,根据等效变压器耦合模型分析等离子体源的谐振特性,通过微波等离子体吸收功率与等离子体阻抗之间的关系,研究不同气压条件下的放电规律.研究表明,在低气压条件下,输入功率不超过220mW时,空气开始放电;而在常压条件下,输入功率不超过1.5W时,氩气开始放电;随着微波等离子体的激励,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数都发生变化.这为电感耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.

一种功率型光耦合单片集成光电检测电路

针对功率型光电检测电路微弱光信号检测和功率输出的需求,研制了一种集成光电探测传感器和信号处理电路,且带功率驱动功能的单片光电检测电路。从理论上探讨了光电探测器的工艺兼容与系统噪声匹配,设计了专用的光电探测器以及适用于功率型光电集成电路(OEIC)的信号处理单元。采用B6035双极工艺,进行了版图设计和流片测试。测试结果表明,该电路的电源电压工作范围、静态功耗和传输延迟时间等综合性能优于同类型混合组装电路。

用耦合功率理论分析缺陷双包层光纤吸收效率

当泵浦光在内包层有缺陷的双包层光纤(DCF)内传输时,只有在光纤中心处有场强的LP0n模才能直接被单模掺杂纤芯吸收;但根据耦合模扩散理论,与LP0n模对应的一组亮环最邻近的2n个亮环所携带的功率能耦合进LP0n模,被纤芯吸收。运用耦合功率理论中的功率耦合系数方程,算得2n个亮环与相应LP0n模间的2n个功率耦合系数,将之相加得到总的功率耦合系数。根据此系数的大小,可以判断单位长度内掺杂纤芯吸收光功率能力的强弱。运用这种方法计算内包层为D型、有双重缺陷和矩形的DCF的功率耦合系数,可以发现,在内包层缺陷面积相等的前提下,前者的吸收效率更大,这结果用基于射线法的等亮度定理是得不到的。

散裂中子源漂移管直线加速器功率耦合器的冷测及分析（英文）

功率耦合器是中国散裂中子源(CSNS)漂移管直线段(DTL)的关键部件之一,其耦合系数通常通过调节耦合孔尺寸得到,为了确保耦合系数达到设计值,制造了一个冷模进行耦合度的调节。在冷模测量过程中,发现了仅通过改变耦合孔尺寸耦合系数达不到目标值的问题,因此提出了一种与测量结果对比有良好仿真精度的新模型用于分析,并使用该仿真模型分析了PEFP使用的理论及影响耦合度的主要参数。最终耦合度被调节至目标值,正式件的冷测结果也表明其与仿真结果基本相同。

BNCT RFQ高功率耦合器的设计

为满足硼中子俘获治疗试验装置(BNCT_A)RFQ加速器腔耗420 kW、占空比50%的需求。为BNCT_A RFQ加速器设计了一款高功率耦合器。该功率耦合器包含WR2300矩型波导转3-1/8英寸同轴门钮结构、波导窗、功率耦合装置3个部件。波导窗采用同轴扼流结构型式,功率耦合装置采用磁耦合环结构。整个功率耦合器采用分段设计的原则。矩型波导转同轴结构和陶瓷窗分别通过Microwave Studio(MWS)优化仿真,得到陶瓷窗的驻波比(SWR)达到1.0009@352.2 MHz,带宽大于±58 MHz@SWR≤1.1 MHz。用多端口换算理论确定了耦合环耦合度,并用能量衰减法确定耦合环的尺寸。从热学和结构力学方面校核了该功率耦合器的功率容量,在50%占空比下,单个功率耦合器最高峰值功率可达260 kW,4路功率耦合器最高峰值功率可达1 MW。经过实际高功率测试,目前入腔功率484 kW,占空比达到10%,并具提升峰值功率及占空比的能力。

应用梯度折射率透镜的光纤加速度计系统中的光功率耦合分析

研究了在光功率分布为高斯分布的情况下,光纤加速度计系统中光功率耦合的数学模型,并着重分析了几种情况下位移与光功率耦合之间的关系。通过对理论曲线的分析找出良好的线性区间,为该类加速度计的研制提供了科学依据。

高功率耦合器测试台联锁保护系统设计

为了保证324 MHz超导腔高功率输入耦合器测试平台的安全可靠运行,基于PLC和FPGA控制器设计了联锁保护系统。整机系统主要包括速调管功率源部分和耦合器部分,联锁保护系统全面监测所有设备的工作状态,同时执行正常的时序逻辑和异常情况下的联锁保护逻辑及故障定位,确保整机系统运行的安全性。文章主要介绍联锁保护系统软硬件设计及运行情况,其长期运行测试结果表明:联锁保护系统保障了耦合器测试台系统的正常运行,满足设备状态监测显示、联锁保护及故障锁存等功能要求。