基于代码生成技术的Matlab/Simulink实验教学改革

针对Matlab/Simulink实验教学中存在仿真实验内容单一、缺少系统性和整体性、缺少项目化训练的问题,以PID控制和电机控制为教学案例,实现理论与实践相结合,将实践环节内容系统化、可视化,将学生所学的知识用于实际可操作、可控制的系统,使学生了解从软件仿真到硬件控制功能的实现过程,加强并拓宽学生对Matlab/Simulink应用范围的掌握,提高相关方面实验动手能力和编程能力。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的频率特性

针对磁耦合谐振式无线电能传输技术的传输效率随着发射设备与接收设备距离的变化而波动的问题,采用频率特性的新方法分析无线电能传输系统得到了对实际系统设计具有关键指导作用的结果,其中包括频率分裂特性和最大传输距离。利用频率分裂规律对不同距离的效率进行频率跟踪补偿可以提高系统传能效率。通过设计的相关的实验电路验证了频率分裂特性与系统最大传输距离(临界耦合点)理论分析的正确性,为提高无线电能传输功率和距离提供有效的参考。

无线电能传输系统中影响传输功率和效率的因素分析

射频功放模块是无线电能传输系统的重要组成部分,它的输出功率的大小直接决定了无线电能传输系统的传输功率。阻抗匹配是射频功放模块功率有效输出的必要条件,因此阻抗匹配对无线电能传输意义重大。本文理论分析了无线电能传输系统的等效阻抗以及影响阻抗值的因素。并针对无线电能传输系统阻抗特性提出了五种不同的调节阻抗的方法,并分析了其对无线电能传输系统的传输功率和效率的影响。最后进一步通过实验证实了所提参数对系统功率和效率的影响,为提高无线电能传输功率和效率提供了参考和借鉴。

基于矢量作用时间的新型预测转矩控制

为了获得期望的转矩和磁链幅值,文中推导了电压矢量作用下的两种最优矢量作用时间。借助矢量作用时间,提出一种无需权重系数整定的新型预测转矩控制(predictive torque control,PTC)算法。新型算法利用矢量作用时间衡量电压矢量对转矩和磁链的作用效果,代替了传统PTC中的转矩和磁链幅值预测环节,并将价值函数中的转矩和磁链幅值误差项分别替换为两种矢量作用时间,进而使价值函数仅包含时间这一量纲,从而避免了权重系数的整定问题。同时,依靠矢量作用时间选择最优矢量可以有效避免占空比调制环节在传统PTC算法中难以发挥作用的问题。新型算法将虚拟矢量与占空比结合,并对有限控制集进行优化,在减少了备选矢量的前提下获得更多的矢量方向和长度选择,提高了控制性能。实验结果表明该文算法具有更好的转矩和磁链控制性能。

电动汽车动态无线供电系统电能耦合机构与切换控制研究

针对电动汽车动态无线供电系统中电能耦合机构间传输效率与接收电流的波动性问题,推导了系统传输效率函数,并通过分析控制方式得到了原边线圈电流与系统切换控制之间的关系;进而提出了一种具有自检测步进切换功能的发射端控制策略和车载三线圈接收结构;最后构建了5kW动态无线供电系统模拟平台,通过实验验证了该结构能够有效减小系统传输效率和接收电流的波动。

基于移幅键控的磁耦合谐振式无线电能和信号同步传输方法

在无线电能传输系统中,信号无线传输同样重要。仅用一套线圈就实现电能与信号无线传输(即无线电能与信号同步传输)是无线电能传输技术产业化必须解决的首要问题,也是当前无线电能传输技术研究的热点问题之一。在四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统基础上,结合移幅键控(ASK)调制与解调方式,提出一种新型的无线电能与信号同步传输方法,并设计其调制、解调电路和同步传输线圈。最后搭建相关的实验系统验证了所提同步传输方法的可行性和有效性。

电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模

电力变压器和电机中存在旋转铁心损耗是其损耗预测不准的主要原因之一。针对该问题,提出电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模方法。首先,矢量磁滞损耗分解为切向损耗和法向损耗两部分,分别根据圆形旋转损耗和交变损耗建模。其次,对软磁复合材料和无取向电工钢片进行模型参数辨识,并比较两种材料的损耗特性和模型参数。最后,利用三维磁特性测量装置进行多种励磁模式下的损耗测量,并对比实验结果与模型预测值。结果表明,在旋转复杂激励下,所提出的模型比传统的Steinmetz模型有更高的精度。

磁耦合谐振式无线电能传输线圈的磁聚焦仿真

为通过磁聚焦技术提高无线电能传输效率,对磁耦合谐振式无线电能传输系统中的磁场分布特性进行分析,并采用Comsol Multiphysics多物理场软件,对不同类型线圈、不同线圈排列结构的磁场聚焦特性进行仿真.结果表明:本文设计的5线圈结构通过角度、距离、尺寸的逐级优化,其磁场聚焦特性不断增强,最终得到一种结构简单、可靠性高的线圈结构.

电磁声发射检测技术的涡流激励方法

本文使用电磁声发射的有限元分析模型,深入分析了缺陷顶点的形变随激励电流的变化规律,论证了涡流激励声发射的可行性,并引入断裂力学对缺陷处形变的性质进行了分析。进行了基于涡流加载的电磁声发射实验,采集到了来自不同激励电流下缺陷的电磁声发射信号,实现了对裂纹的定位,得到了声发射信号的波形特征,验证了有限元分析模型的正确性,这为使用有限元方法直接计算和分析电磁声发射信号的幅频特性提供了坚实的理论和实验基础。

先进电工磁性材料特性与应用发展研究综述

人类对能源需求的日益增长和资源环境的逐步恶化,使得充分发展新材料,特别是在电机、变压器等电工装备中广泛使用的先进电工磁性材料,以期节能降耗,已经成为全球共识。以电工钢片、软磁复合材料等为代表的电工磁性材料的创新发展及其应用,已经成为电气工程领域不可阻挡的趋势,对电力系统深层次的影响亦愈发凸显,各国学术界和工程界均给予极大关注。本文全面综述国内外当前典型先进电工磁性材料的特性与发展,并厘清进一步的研发思路与方向。本文从先进电工磁性材料的分类、特性及其应用和发展趋势角度,重点讨论了先进电工磁性材料可能及潜在的发展需求及态势,供读者参考。

活塞式磁性液体减振器的阻尼分析和实验研究

根据磁性液体的磁粘特性,当磁性液体周围施加垂直于其涡旋矢量方向的磁场时,磁性液体的粘度增加,利用磁性液体作为减振器的阻尼液,通过改变磁场可以调节振动系统的阻尼比,从而达到减振的目的。根据这一特性,提出一种活塞式磁性液体减振器。根据磁性液体的流动方程和连续性方程,建立了减振器中磁性液体的动力学模型,并得到减振器阻尼力与振动速度之间的表达式以及减振系统的阻尼比。设计实验,将磁性液体减振器安装在悬臂梁自由端,利用线圈对减振器施加均匀磁场,研究不同线圈电流时磁性液体减振器对梁振动阻尼比的影响。实验表明,在所假设的条件下,实验结果与理论结果的一致性较好。同时得出,在一定范围内,活塞式磁性液体减振器的阻尼效果随着线圈电流的增大而增大。

考虑谐波及集肤效应的电工钢片旋转异常损耗计算与测量

为了准确计算电工钢片的旋转异常损耗,根据谐波分析原理对建立的电工钢叠片有限元模型进行时步有限元仿真;基于旋转铁心损耗计算模型,通过考虑涡流集肤效应对旋转损耗系数的影响结合钢片在中低频率下的损耗测试获得叠片损耗计算的关键系数,间接求得电工钢片中旋转异常损耗的计算式。利用构建的新型三维磁特性测试系统对典型电工钢叠片样品进行椭圆形旋转与交变励磁方式下的宽频铁耗实验测量,并定量地进行了对比与分析。结果表明:2种励磁方式下叠片损耗的变化规律相类似,但其椭圆形旋转各损耗都要比交变时的对应损耗大,必须认真考虑谐波、集肤效应和旋转励磁等对材料特性的影响;所计算出的旋转异常损耗也是相对较小,在1 k Hz时也未占到旋转总铁耗的5%。从而验证了所推导出的计算式和测量手段的正确性与可行性。

离散多音频技术在可见光通信中的应用

针对室内300~800lx白光LED照明环境,建立了一种基于离散多音频调制技术(DMT)的可见光通信(VLC)系统模型,在多径传输信道模型中对其性能指标进行评估。在400lx光照强度下,误码率为10-3和10-6时,使用DMT调制技术数据传输速率分别为260Mbit/s和220Mbit/s,相对于相同条件下多脉冲幅度调制(M-PAM)基带传输系统分别提高了44.4%和37.5%。分析结果证明,可见光通信系统中,离散多音频调制技术不仅能对抗可见光通信中的码间串扰和热噪声,而且在有限带宽限制下显著提高了数据传输速率。

新型隔离式PWM调光LED驱动器设计

为了提高LED照明节能环保的优势以及满足人们在不同场合下对光线强弱的要求,LED驱动技术必须不断地改进和完善。文中分析了PWM调光的优势,对功率因数校正技术进行了详细介绍,设计了一种基于SSL2129AT的新型隔离式PWM调光LED驱动电路,文中给出了调光控制电路的设计与实现方案,并在整体性能上对PWM调光电路进行了测试分析。测试结果表明,该驱动器的功率因数高于0.9,效率高于85%,调光范围可达2%~100%,调光性能好。

金属材料缺陷的电磁超声/涡流复合检测技术研究

电磁超声检测和涡流检测因其非接触、检测速度快、对试件表面要求低等优点而被广泛应用于金属材料的缺陷检测中,但电磁超声检测存在近表面的检测盲区,涡流检测对内部深层缺陷灵敏度不高。基于电磁超声和涡流的复合检测方法,设计了能同时满足电磁超声检测和涡流检测的复合式探头,建立了电磁超声和涡流复合检测有限元模型,并对金属试件中不同类型的缺陷进行了检测实验。仿真和实验结果表明,该复合探头不仅能快速检测表面裂纹,而且可激发出具有明显指向性的纵波,一定程度上削弱了波形转换产生的干扰波,可实现对内部缺陷的准确定位、识别,为电磁超声和涡流复合式检测技术在板材的复杂缺陷检测中的应用提供了基础。

磁场耦合式无线电能传输耦合机构综述

近些年,越来越多的电气科技工作者关注无线电能传输技术的研究,其应用领域也逐渐扩大。耦合机构作为无线电能传输系统的重要组成部分,其优化设计对系统的传输效率、传输距离、功率及抗偏移能力有直接的影响。针对磁场耦合式耦合机构的设计,该文从传输线圈、补偿网络和电磁屏蔽结构三个方面对当前的研究现状和热点问题进行简要综述,分析讨论当前亟待解决的问题及今后的发展趋势,为其他研究人员提供有益的参考。

电磁加载下金属板闭合裂纹的超声调制实验研究

板状类金属从加工制造到使用过程中不可避免会产生微小缺陷,如闭合裂纹。针对非线性超声检测金属闭合裂纹信号弱且易受外界干扰的问题,在闭合裂纹处进行电磁加载,增强其对超声波的调制作用。建立了电磁加载下含闭合裂纹金属板的超声调制仿真模型,通过改变电磁加载参数,研究其对超声非线性的影响,并对仿真结果进行了实验验证。仿真与实验结果表明,电磁加载下含闭合裂纹的金属板超声调制可以实现对闭合裂纹的检测;应综合考虑激励主频、二次谐波与超声调制分量相互之间的重叠问题,合理选择电磁加载频率和激励电流。

新型经颅磁刺激三层-8字形线圈的结构设计

基于磁场的叠加与抵消,设计与优化具有特殊结构和电流方向的三层-8字形线圈.利用COMSOL仿真软件,分析三层-8字形线圈尺寸和沿切线旋转角度的改变对刺激性能的影响,优化线圈结构.与8字形线圈相比,优化后的三层-8字形线圈的刺激强度提高33.92%,聚焦性提高25.43%.结果表明,在目标靶点处,优化后三层-8字形线圈具有更强的刺激强度和聚焦性,有效减弱对非目标区域的不良影响,保证TMS治疗的安全性.通过刺激真实头部模型,验证优化后三层-8字形线圈的性能优势.

无线传感器网络单线电能传输系统的电磁安全性分析

目前,无线传感器网络最成熟的供电方式是电池供电,但由于该方法需要频繁更换电池,导致供电可靠性变差。单线电能传输可以兼顾传输距离与传输效率,同时具有分布灵活、无方向性的特点,因此可以用来解决无线传感器网络电池供电的问题。该文针对单线电能传输系统电磁安全性问题,首先建立有电容球、无电容球两种单线电能传输系统模型及人体模型;然后对两种系统模型的电磁安全性进行仿真分析,主要对比研究了二者的空间电磁场分布、空间电磁场强度、体内电场强度和体内电流密度;最后利用实验的方法对仿真结果进行验证。研究表明,与有电容球系统相比,无电容球系统的各物理量数值均小于有电容球系统,其更符合限制时变电场和磁场的安全标准。

开关磁阻电机新型转子齿形对转矩脉动抑制的仿真研究

为了解决开关磁阻电机转矩脉动大的问题,采用麦克斯韦张量法和三维有限元分析法进行理论分析。从优化转子齿形的角度出发,采用了转子带极靴(T形)的新型转子齿形,通过减少径向力波积分面积来实现抑制转矩脉动的目的。利用麦克斯韦张量法比较了4种转子齿形的径向力波和切向力波,并通过实验证明了三维有限元分析法计算电机磁链-电流特性的正确性,在此基础上研究了T形转子齿的结构参数变化对转矩脉动的影响。证明了T形转子齿能够减少径向力波、增加切向力波,有效减少了转矩脉动。