软火花电路的本安特性及优化分析

提出一种可以有效提高本质安全型开关电源输出功率的电路结构——软火花电路,即在开关电源等效容性电路模型的末端添加附加电感,利用电感可延缓电流变化的作用减小短路火花电压与火花电流的重叠面积(即火花功率),进而提高本安电源输出功率。为了探究软火花电路的本安特性,首先通过数学推导得到在振荡和非振荡两种状态下火花电流和火花功率的数学表达式,并利用Mathcad仿真软件分析两种状态下电容量和电感量对短路火花功率的影响,结果表明附加电感在非振荡状态范围内取值对提高本安电源输出功率具有良好的效果;然后分析附加电感对原电路电气性能的影响,结果表明附加电感的存在对原电路的启动性能和负载动态响应性能没有显著影响,在可接受范围内;接着采用粒子群算法对软火花电路在多约束条件下的功率进行最优化分析,得到火花功率最优参数值;最后通过实验验证了分析结果的正确性。

两平行载流直导线的磁场能量

平行载流直导线的磁场能量分布是大学物理课程中的一个基本问题,基于磁感应强度的矢量合成原理,解析计算了两根平行长直载流导线的磁场能量密度分布,得到了沿导线方向单位长度空间内的总磁能,并使用Mathcad仿真软件绘出不同电流方向和不同导线间距下磁场分布以及总磁能曲线,从而对上述基本问题进行了合理直观的理论描述.