液氧液甲烷同温共底贮存瞬态热力特性仿真研究

针对大面积冷屏保护下的液氧/液甲烷同温共底贮箱,建立了耦合真空多层绝热与主动制冷系统的瞬态传热模型,研究了液氧/液甲烷共底自增压与零蒸发贮存过程中贮箱外部绝热结构与内部气液相的热力参数变化规律,讨论了共底夹层采用不具有绝热能力的材料对液氧/液甲烷共底零蒸发贮存特性的影响。研究结果表明,在适当的冷量输入条件下,大面积冷屏方案可以实现外界漏热的有效阻挡;采用铝合金共底夹层有利于稳定液氧和液甲烷的共底贮存状态,使液氧/液甲烷在20 h内快速达到热平衡;在零蒸发贮存周期内,液氧/液甲烷共底贮存温度波动小于0.2 K,压力波动小于2.46 kPa且具有抗热扰动的能力。

碳权衡视角下建筑全生命期减排有效性研究

基于全生命期混合分析评估法,建立建筑全生命期碳排放核算模型,以夏热冬冷地区某办公建筑为例,开展建筑全生命周期碳排放核算。并与同一气候区下的传统建筑、近零能耗建筑从建筑寿命、建筑材料回收利用率角度进行比较,开展建筑全生命期碳排放权衡研究。结果显示:案例建筑全生命期内建材生产、运输、建造拆除及建筑运营阶段碳排放占比分别为65.8%、1.0%、2.4%、30.8%;将建筑减排水平提升至近零能耗,当建筑寿命低于45年时,全生命期减碳有效性较案例建筑稍有降低,延长建筑使用寿命能够增强建筑全生命期减排有效性;建材回收利用能有效减少隐含碳的投资回收期,传统建筑受影响程度更大,更适用于建筑节能改造。

单开关谐振脉冲电源的过电压抑制

单开关谐振电路只需使用一个开关即可产生高压脉冲,然而当开关在谐振电流为正关断时会产生关断过电压,使开关损坏。为解决该问题,可在开关两端并联RCD(Resistance-Capacitance-Diode)吸收电路或在变压器原边并联R-D(Resistance-Diode)续流支路。但在高压脉冲条件下,这两种过电压抑制电路在不同负载下的带载特性以及效果优劣不明确。文中对比分析了两种电路的过电压抑制机理、参数选择依据、过电压抑制效果和元器件功耗。结果表明,含R-D支路的电源开关过电压与漏感电流和支路电阻R成正比,若R较大,其过电压系数大于含RCD吸收电路的电源。若R较小,元器件功率损耗较大。在高压脉冲电源中,RCD吸收电路的电容不需要在开关导通时将电放完。由于漏感限制,谐振脉冲电路在短路时电流不会过大而烧毁开关。同时,在驱动容性介质阻挡放电时电流能够自动反向,可实现零电流关断。

基于准零刚度的坦克装甲车辆半主动惯容悬架控制策略

为了提高坦克装甲车辆悬架系统的减振性能,提出“惯容-弹簧”准零刚度的基本架构,以惯容、弹簧、阻尼三元件并联作为悬架构型,对惯容连续控制和惯容开关控制两种方案进行动力学仿真和参数优化。研究结果表明:采用准零刚度控制策略后,车体振动加速度大幅度减小,乘坐舒适性改善明显,同时降低了对阻尼系数的需求,提升了减振效率。通过分析悬架减振过程中各元件的瞬时功率,发现可变惯容起能量补偿作用,使一部分振动能量在弹簧和惯容之间反复动态地传递和转换,突破了弹簧缓冲储能、阻尼生热耗能的传统减振机理,达到了更好的减振效能。

一种超低温零摩擦密封补偿式蝶阀

在工业阀门选型的初期,蝶阀因为其结构长度最短、重量相对较轻、生产制造的成本相对较低,一般均用在口径偏大的管道中。随着工业发展的需要,对阀门在开关速度、密封性能等方面也逐渐提出了更高的要求。尤其是在范围比较狭窄的位置上,闸阀、截止阀、球阀等种类阀门因为结构长度限制,往往不能被选用。近几年来,蝶阀也越来越多的受到终端用户的青睐。然而,软密封蝶阀受工况温度、颗粒介质等条件的限制,往往只能用来切断洁净且温度不高的水、气等介质;偏心蝶阀能解决上述问题,但是因其扭矩比软密封大很多,偌大的执行器经常限制了其发挥重要作用。本文重点介绍一种新型超低温[1]零摩擦密封补偿式蝶阀,不仅具备偏心蝶阀耐温、颗粒切断的能力,其次开关所需的扭矩只有常规偏心蝶阀的1/4左右,在工况苛刻[2]的切断阀中有着很大的优势。

互感式自调零正交涡流传感器设计与研究

针对涡流检测过程中传感器易发生提离和摇晃造成缺陷误判和漏检的问题,利用电磁场理论,研究了双Pancake式线圈之间的零互感特性,提出了一种互感式正交自动调零涡流传感器;同时搭建了基于六轴机器人引导的涡流检测系统,对铝筒体轴向和环向表面裂纹进行了相关实验研究。结果表明:相比同轴型涡流传感器,该传感器在筒体缺陷检测过程中对提离和摇晃的抑制力更佳,通过面内旋转其激励线圈至0°和90°,能够清晰地识别出铝筒体轴向和环向的表面裂纹。该传感器在不依赖高精度姿态校准前提下,有效解决了提离和摇晃造成缺陷误判和漏检的问题,对导电结构外场原位检测具有重要的应用意义。

一种带陷波零点的新型超宽带带通滤波器

文中提出一种带陷波零点的新型超宽带(UWB)带通滤波器(BPF)结构,该结构由高阻抗线部分和低阻抗线接地部分串联,后并联到50Ω馈线上形成。利用阻抗匹配的思想,验证了高低阻抗接地结构可以产生超宽带带通特性。调节低阻抗线的阻抗可以灵活地调节低频段截止频率,通过在50Ω馈线上引入马刺线结构后,对高频段截止频率也进行了灵活调节,实现了超宽带BPF的灵活设计。将单接地孔结构转化为对称双接地孔结构后,产生了带内陷波零点,通过调节接地孔直径的大小,陷波零点的调节范围达到了3.8 GHz。通过HFSS建模设计了一款中心频率为8 GHz、相对带宽为150%,陷波零点在8 GHz的超宽带BPF。仿真结果表明,插入损耗<0.5 dB,陷波深度达到了-22 dB,上下边沿衰减斜率分别为25 dB/GHz和21 dB/GHz,具有良好的滤波特性,验证了提出结构的可行性,并且整体尺寸仅为13 mm×12 mm,满足小型化要求。

液氢零蒸发储存系统研究现状与展望

液氢储能密度大,应用前景广泛,实现零蒸发储存是液氢储存的目标。介绍了过热蒸气模型、两相流三维理论模型和三区模型等五种典型的理论模型。通过对模型的分析,总结了模型的发展方向主要为大型液氢储罐热分层和自增压现象的理论研究。分析了目前液氢零蒸发储存系统的关键技术,包括被动热防护技术、主动热防护技术和压力控制技术三个方面,指出了绝热材料性能、20 K温区制冷机效率和蒸气冷屏(VCS)为重要的发展方向。对国内外液氢零蒸发储存系统的发展进行了系统性的概述,分析了不同液氢零蒸发储存系统的实验结果,以及特点和不足。最后针对液氢零蒸发储存系统的发展提出了展望。

基于双输入的高增益DC/DC变换器拓扑分析及参数设计

针对多源接入分布式发电系统输入输出电压增益低、经济成本高等问题,提出一种基于电压倍增单元的双输入高增益DC/DC变换器,该变换器通过引入二极管电容升压单元提升输入输出电压增益。在分析工作原理和稳态性能的基础上,介绍变换器的7种工作模态,推导变换器的电压增益、开关管的电压和电流应力大小,并对变换器中的零电压关断电路进行软开关参数设计。仿真结果表明:该变换器具有输入输出电压增益高、功率器件电压应力低、控制及驱动简单、成本低等优点。

氢无损储存系统研究与设计

针对氢燃料在动力系统中的应用需求,从氢储存和氢增压输送两个方面,综述氢燃料储存的研究现状,探讨氢储存原理、输送方案、适用装置、各自优缺点以及安全控制手段,比较几种无损安全设计方案。依据氢无损储存系统设计要求而设计的液氢储罐,包括储箱形状设计、绝热结构选择、支撑结构设计、防晃设计、强度设计等,进行较为综合的比较与分析;并利用CFD内嵌模块对储罐的传热和强度进行数值计算,评估其低温绝热结构的保冷效果;根据承受载荷,对低温条件下的储罐载荷进行强度计算,分析应力应变特性;最后,进行实验验证该储罐保证热流密度小于1.4 W/m^(2)的无损储存的设计要求。

一种提高Boost变换器功率转换效率的无源缓冲电路

目前,电力电子变换器正在向高频化、小型化方向发展,导致传统变换器的开关管损耗增加,从而使得整体效率较低。提出一种适用于传统Boost变换器的无源缓冲电路来提高变换器效率,该无源缓冲电路实现了开关管的零电压关断,采用无源方案进行设计,电路控制方案简单。首先对所提无源缓冲电路的工作原理进行了详细的阐述,其次对Boost电路中各器件的的电压电流应力进行了分析,最后通过仿真验证了理论分析的正确性。仿真结果表明,所提缓冲电路可用于光伏发电、直流微网等需要直流升压的场合。

储能双向DC-DC变换器及其轻载控制策略研究

通过详细分析三电平变换器的工作模式,设计了一种双向三电平DC-DC变换器,应用ON/OFF混合控制改善了高开关频率下的轻载效率降级问题,适用于宽负载范围的大功率储能场景,推导了稳态工作条件下的谐振参数和时序逻辑,优化了ZVS控制,提高了轻载条件下的性能。在Simulink和LTspice中对所提双向变换器进行了建模和测试,验证了变换器在双向工作模式下软开关的有效性,结果表明,在20%额定功率的负载条件下,所设计DNPC-DAB变换器能够实现ZVS软开关,保证了储能单元能量变换效率。

新型谐振直流环节软开关逆变器

为了提高逆变器的效率和性能,提出一种新型的谐振直流环节软开关逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥开关器件在零电压和零电流条件下完成切换,因此减小了开关损耗和二极管的反向恢复损耗。此外,辅助谐振单元中的开关器件可以在零电流的条件下完成开关操作。该软开关逆变器控制简单且不依赖于负载条件,过渡过程所需时间可以自由选择。文中对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个10kW的实验样机,实验结果验证了该软开关逆变器的有效性。

新型零电压零电流谐振极型软开关逆变器

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

DC-DC变流器整流二极管零电流软关断方法

针对现有DC-DC变流器对起整流作用的二极管零电流关断软技术研究不足,从而不能进一步减小变流器开关损耗的现状,从二极管零电流关断的定义出发,通过理论分析和实例说明相结合的方式,提出实际电路中二极管零电流软关断的判断方法,并总结和归纳两种实用性整流二极管零电流关断技术和其主要特征。在此基础上,根据实际应用场合的需要,经过的一系列的拓扑推演,提出一族具有斩波管可实现零电压开启、整流管可实现零电流关断特性的新颖拓扑族,实现了开关损耗的最小化,无需外加任何开关管缓冲网络,可适用于双向DC-DC变流场合。一个适用于不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)系统的样机验证了该拓扑族的有效性和在实际应用中的优越性。

六边形磁链轨迹的无刷直流电机直接自控制

按照定子磁链运动轨迹的不同,直接转矩可分为2大流派,圆形轨迹称为直接转矩控制,六边形轨迹称为直接自控制。近来国外尝试将直接转矩控制应用到无刷直流电机上,但受关断相电压不确定的影响,定子磁链与给定磁链均呈现周期性变化,在一个周期内其幅值逐渐增大,计算复杂。为此,该文将基本直接自控制引入无刷直流电机,将定子磁链的3个投影与1个常数比较,以更简单的结构实现了无刷直流电机地高性能控制。仿真与实验证明:常见的无刷直流电机三三导通方式可以看作是直接自控制的特例,对应直接自控制在全速运行;转矩动态响应时间不超过1ms。

三维正交各向异性介质三分量高精度有限差分正演模拟

三维各向异性正演模拟是研究各向异性介质中波场传播规律的重要方法。本文就三维正交各向异性介质给出了一种快速精确的有限差分正演方法。该方法采用了４阶精度的空间差分格式和２阶精度的时间差分格式，这既要提高了精度，也不增加过多计算量；另外还结合通量校正法来克服数值频散，使计算能以较大的网络步长进行，在减少了计算量的同时，还提高了精度。对边界反射，文中提出了一种简单实用的三维各向异性吸收边界条件，易于编程，且吸收效果明显；对数值计算的稳定性问题也作了一般讨论。数值算例验证了本文方法的正确性和有效性，并表明它具有精度高和边界吸收明显的优点。该方法不但可以用来合成三维各向异性介质的共炮点记录、ＶＳＰ三分量记录及零偏移距地震记录，而且还适用于其他各种类型的波场正演。

TSP203超前预报技术的缺陷与TST技术的应用

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中,目前TSP203技术在中国的用户较多,它采用一维观测系统,获得的地震资料是零偏移距反射道集,不能准确确定掌子面前方围岩的波速分布,也不能准确推定反射地质界面的位置和力学性状,造成很多漏报和误报,亟待改进。作为改进对策,TST隧道超前预报技术采用二维和三维观测系统和偏移成像处理技术,利用不同偏移距的共散射点道集,同时利用走时和振幅等运动学和动力学信息,准确确定掌子面前方围岩速度分布、反射地质构造的准确位置和界面两侧围岩力学性状的差异,具有坚实的物理基础,克服了TSP203技术的缺陷,大大地提高了超前预报的准确性和可靠性,降低了预报的风险。

一种新型三相无源软开关逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出一种新型的无源软开关逆变器的拓扑结构,在电路中采用紧密耦合在同一铁芯上的电感来回馈能量,同时该耦合电感也作为零电流开通电感;利用谐振电感和谐振电容的谐振来实现零电压关断。该无源软开关逆变器通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内,输出相电流可以续流,降低死区的影响,减小输出相电流在低频时的畸变率。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图、相应的电路解析和回路的参数设计方法。通过仿真和实验,验证了该原理的正确性。

低温推进剂在轨零蒸发贮存研究进展

采用低温制冷机与低温贮箱耦合的方式,可以实现低温推进剂在太空环境下的零蒸发贮存。从系统分析、机理研究及试验研究三个方面对低温推进剂零蒸发贮存技术的现状进行了综述,阐述了现有的系统分析方法、理论分析模型及零蒸发试验方案,可为低温推进剂空间贮存的发展提供参考。