高频整流谐振变换电源

通过对高频整流谐振变换电源谐振充电和谐振放电两个过程的理论研究,得出其输出功率以及控制的策略。利用Matlab中的Simulink对电源建立了全电路的仿真模型,开展了数值仿真研究。数值仿真的结果表明:谐振充电和谐振放电过程中,各个节点的电压和电流波形能够与理论值吻合,为高频整流谐振变换电源的试验研究和研制奠定了坚实的基础。     

锂离子动力电池高倍率充放电过程中弛豫行为的仿真

基于电化学热耦合模型研究了动力锂离子电池高倍率充放电过程中的弛豫行为, 分析对比了不同充放电机制对电池弛豫行为的影响. 研究发现: 充放电过程中, 欧姆极化是造成电压骤变的主要原因; 而恒流-恒压的充电模式能够缓慢消除欧姆极化, 避免电池电压的骤变; 利用恒流恒压对电池进行充电能够充进更多的电量, 有利于电池性能的完全发挥; 固相锂离子浓度的弛豫时间比液相锂离子浓度的弛豫时间长, 并且在放电后期, 固相扩散的特征时间与液相扩散特征时间的比值不断增大, 固相扩散造成的极化在整个放电过程不可忽略.     

脉冲氙灯放电过程分析与实验测定

脉冲氙灯是一种新型光源,利用量子理论以及气体放电理论分析了脉冲氙灯放电过程,设计了放电测试系统,实验测定了放电过程中的电压、电流和光脉冲信号。结果表明：在预电离阶段自由电子浓度较低,能量较低;气体放电阶段灯内形成电子崩,使得自由电子浓度的增大,放电电流迅速上升,电压下降;离子复合时释放出光子形成光脉冲,氙灯脉冲的光能量输出和光谱特性与复合电子能量、氙气复合能级相关,而当输入能量与氙灯的能耗不一致的时候,将导致充电电容反复充放电,而使电路产生振荡。对于分析脉冲氙灯放电过程,优化放电回路参数设计和脉冲氙灯的生产具有重要意义。     

双谐振拓扑高压脉冲电容器充电电源

脉冲电容的充电电源是脉冲功率技术中的关键设备,为研究更高精度的高压脉冲电容充电电源,基于一种较为新颖的双谐振拓扑结构,通过推导传递函数,分析了其电压和电流传输特性。根据双谐振电路存在两个谐振点的特性,提出基于双谐振变换器的充电电源充电方式,即充电阶段采用串联谐振工作模式,到高压保持阶段通过频率调制降低开关频率至接近第二谐振点,实现对脉冲电容自放电压降的动态补偿,从而保证高压充电电源充电精度的同时,极大地提高脉冲电容的高压稳定度。为验证所提出方式的可行性,基于Matlab/simulink搭建仿真模型,分别对串联谐振全桥变换器和双谐振全桥变换器两种拓扑结构进行仿真,实验结果验证了所提出双谐振拓扑的频率调制方式的可行性。     

长脉冲高功率微波驱动源放电过程研究

从理论上分析了充放电时高功率微波(HPM)驱动源——水介质脉冲形成线(PFL)上的波过程,提出了形成线放电过程的等效分析方法,得到了输出脉冲波形平顶畸变与PFL充电电压波形的关系,并使用Pspice软件对等效分析的结果进行了模拟验证.开展了基于水介质脉冲形成线的高功率微波驱动源的实验研究,并依据等效分析法得出的结论,通过控制激光触发开关的导通时间,明显减小了输出脉冲波形平顶的畸变,得到了幅值数百kV、脉宽约150 ns、平顶约60 ns的脉冲电压. 关键词： 脉冲形成线(PFL) 高功率微波 等效分析 平顶畸变     

脉冲功率晶闸管反向恢复特性

为建立有效的晶闸管模型来仿真晶闸管关断时过电压,减小晶闸管过压损坏的概率,以最大通流150 kA、耐压5.2 kV的脉冲晶闸管为研究对象,将其前置于脉冲形成单元回路中作为大功率开关使用,记录放电过程中晶闸管两端电压及电流。实验数据表明:恢复过程中的电流下降率、反向恢复电荷、反向恢复电流峰值随通态电流峰值的增大而增大,晶闸管关断时间随通态电流峰值的增大而减小。此外,在关断过程中,当电流下降率在-50~1000 A/s时,电流下降率与电流峰值为线性关系。因此,在大脉冲电流条件下,推导反向恢复过程参数与通态电流参数的关系时电流下降率可用与电流峰值的线性关系代替。基于Matlab仿真平台,建立了具有反向恢复过程的脉冲晶闸管模型。该模型仿真得到的晶闸管反向恢复电流峰值与实测结果较为吻合,反向恢复电压尚待进一步修正。     

InAs自组装量子点GaAs肖特基二极管中的电流输运特性

设计了含有InAs自组装量子点(SAQDs)的新型金属半导体金属隧穿结构,研究了其直流输运特性,观察到了电流迟滞回路现象.这种回路现象是由于紧邻金属肖特基接触的量子点充电和放电引起的,也可以说是由外加电压控制的量子点的单电子过程引起的.分析了量子点总体的充放电特性,量子点中电子在高电场下隧穿出量子点的概率变化决定了量子点的放电过程,而充电过程是由流过量子点层的二极管正向电流决定.理论拟合结果显示充电过程主要由于量子点基态能级俘获电子照成的,激发态对量子点充放电过程只有微弱影响. 关键词： 迟滞现象 自组装量子点 单电子过程     

电压补偿型超导限流器在三相电网中的故障限流特性

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的单相电路结构和工作原理,提出了一种关于电压补偿型超导故障限流器的三相电路结构,并对其在三相电力系统发生不同故障时的运行特性进行了分析。利用Matlab/simulink建立仿真模型,仿真结果表明该电压补偿型SFCL的三相拓扑结构具有一定的可行性,对系统中发生不同短路故障时的短路电流都具有良好的限制作用。     

电子辐照下聚合物介质内部放电模型研究

空间电子辐照环境中,聚合物介质充放电现象是威胁航天器安全的重要因素. 传统航天器介质充放电模型仅能分析材料充电过程,缺乏对放电前后介质电位残余情况与放电脉冲强弱的评估. 本文通过引入介质放电电导率,在数值积分 充电模型基础上建立同时描述航天器介质内部充电和放电过程的新模型,并将模型计算结果与实验数据进行比较,验证了所构建的模型. 模型分析结果表明,聚合物介质放电残余电位与放电电流脉冲宽度随着样品电阻率的增加而增大,放电电流强度随着临界电场强度和充电时间的增加而增强,其增幅随着辐照电子束流强度的增加而增大. 关键词： 放电模型 内部放电 电子辐照 航天器介质     

新型电机驱动充电一体化分析与研究

提出了一种基于AC-link的新型电机驱动充电一体化拓扑结构,可以满足电机驱动控制和充电两种工作模式。该拓扑正向工作时驱动电机为电机驱动控制状态、反向工作时给蓄电池充电为充电状态。首先对该新型拓扑结构两种工作模式的工作原理进行详细介绍,采用有效的控制策略并使用Simulink软件搭建仿真模型,对一体化拓扑结构和控制策略进行验证,仿真结果表明,该拓扑工作在充电模式时可以满足电池全部充电阶段的不同电压需求;工作于电机驱动模式,无论是加速过程还是正常工作过程,定子电流均呈现良好的三相正弦形态,并且转速可以达到给定值,从而证明了这种拓扑结构和控制策略的可行性。     

直流辉光放电等离子体激发光源自动调节控制系统

直流辉光放电过程中需要控制的三个重要工作参数为放电电流、放电电压和放电室内氩气气压.该文介绍了一种应用于直流辉光放电等离子体激发光源的自动调节控制系统,该控制系统在放电电流恒定的情况下调节放电室内氩气气压,实现了对放电电压的信号采集和自动控制.文卷阐述了该控制系统的设计思路、电路原理及控制方案.该自动调节控制系统改善了以往用手动调节时精度低且操作复杂的情况,提高了放电电压的控制精度,缩短了放电电压的稳定时间.文中给出了自动控制方式下激发源放电电压的稳定性测试结果,控制精度由手动调节时的4%FS改善为小于1%FS,放电电压稳定时间由手动时的大于90s缩短到30 s以内.采用该控制系统对中低合金钢和锡肯铜标准样品进行了样品精密度实验.元素含量分析精密度比手动调节方式显著提高,各元素含量测试结果的相对标准偏差(RSD)均优于3.5%.中低合金钢标准样品中Ti,Co,Mn元素含量测试结果的RSD范围由手动时的3.0%～4.3%减小到1.7%～2.4%,S和Mo元素RSD范围由5.2%～5.9%减小到3.3%～3.5%.锡青铜标准样品中Sn,Zn,Al元素RSD范围由2.6%～4.4%减小到1.0%～2.4%,Si,Ni,Fe元素的RSD范围由6.6%～13.9%降低到2.6%～3.5%,并给出了实测数据.     

100kV/2A三相恒流重复频率充电装置

 介绍了自行研制的一台100kV/2A三相恒流重复频率充电装置,其恒流电源采用三相L C变换器，6只绝缘栅双极性晶体管并联作为短路器件控制充电停止，可编程序控制器是控制单元的核心。该装置用于重复频率开关实验，充电电流2A，最高充电电压100kV，重复频率10Hz，充电电容1μF，以脉冲串的方式连续运行，工作稳定。     

双同步坐标系锁相环在AC-LINK充电电源中的应用

为提高电源在电网非理想输入情况下工作的适应性,采用解耦双同步坐标系下的三相锁相环,能够获取电网电压的相位与频率信息,并通过FIR滤波环节提取输入线电压的基波幅值,及时准确地为电源提供控制参数。建立了Matlab/Simulink仿真模型,在三相输入不平衡、频率变化、电压畸变等情况下进行仿真,并基于DSP2812芯片编写了控制程序进行测试。仿真与实验结果表明:在各种电网输入情况下,该方法都能够准确提取输入线电压的幅度、相位以及频率信息,为电源的良好运行提供保障。     

恒流电晕充电对聚四氟乙烯多孔薄膜驻极体驻极态的影响

利用常温下恒流和恒压电晕充电、充电后的等温表面电位衰减、热刺激放电和扫描电镜等实 验手段研究了恒流和恒压电晕充电技术对聚四氟乙烯多孔薄膜驻极体驻极态的影响.与恒压电晕充电相比较，恒流电晕充电时由于流过薄膜的电流恒定，增加了注入电荷在多孔结构厚度方向界面处的俘获概率，使沉积电荷密度上升，改善了驻极体的储电能力.然而，这些位于不同层深多孔界面处的俘获电荷在这类功能膜储存或使用过程中，经外激发从脱阱位置 以跳动（hopping）模式输运至背电极的路径相对缩短将导致脱阱电荷衰减较快. 关键词： 恒流电晕充电 聚四氟乙烯多孔膜 驻极体 电荷稳定性     

充电栅压对聚四氟乙烯多孔膜驻极体储电能力的影响

利用室温下栅控恒压电晕充电、热脉冲技术、开路热刺激放电电流谱以及对在充电过程中通过样品电流的监测等方法，系统地研究了充电栅压对具有开放性孔洞结构的聚四氟乙烯（PTFE）多孔膜储电能力的影响，并讨论了导致这类影响的电荷动力学特性和材料的微结构根源 .结果显示，过高的充电栅压会导致沉积电荷密度下降和电荷衰减加剧，不利于这类新结构 功能材料压电活性的提高及其热稳定性的改善.合理的优化充电条件能使负极性充电PTFE多 孔膜驻极体在有机聚合物材料中显示优异的储电能力及电荷稳定性，并改善其作为双极性空 间电荷型压电传 关键词： 聚四氟乙烯 驻极体 储电能力 多孔膜     

Analysis on the capacity degradation mechanism of a series lithium-ion power battery pack based on inconsistency of capacity

The lithium-ion battery has been widely used as an energy source. Charge rate, discharge rate, and operating tem- perature are very important factors for the capacity degradations of power batteries and battery packs. Firstly, in this paper we make use of an accelerated life test and a statistical analysis method to establish the capacity accelerated degradation model under three constant stress parameters according to the degradation data, which are charge rate, discharge rate, and operating temperature, and then we propose a capacity degradation model according to the current residual capacity of a Li-ion cell under dynamic stress parameters. Secondly, we analyze the charge and discharge process of a series power battery pack and interpret the correlation between the capacity degradations of the battery pack and its charge/discharge rate. According to this cycling condition, we establish a capacity degradation model of a series power battery pack under inconsistent capacity of cells, and analyze the degradation mechanism with capacity variance and operating temperature difference. The comparative analysis of test results shows that the inconsistent operating temperatures of cells in the series power battery pack are the main cause of its degradation; when the difference between inconsistent temperatures is narrowed by 5 ℃, the cycle life can be improved by more than 50%. Therefore, it effectively improves the cycle life of the series battery pack to reasonably assemble the batteries according to their capacities and to narrow the differences in operating temperature among cells.     

直流电晕充电下环氧树脂表面电位衰减特性的研究

介质材料表面电荷的积累和衰减行为是制约众多高压直流电力设备研制的关键因素. 薄片状介质试样的表面电荷密度与表面电位近似呈线性关系, 因此常通过表面电位衰减行为研究表面电荷的衰减特性. 基于电晕充电、表面电荷沉积和脱陷、介质体内单极性电荷输运等3个物理过程, 建立表面电位动态响应的物理模型. 通过计算环氧树脂的表面电位衰减行为, 得到栅极电压、相对介电常数和体电导率等对其表面电位衰减特性的影响. 栅极电压越高, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂材料参数典型值(相对介电常数3.93, 体电导率10^-14 S· m^-1)下, 归一化表面电位的衰减速率随时间变化的曲线可拟合为分段幂函数, 其中, 分段幂函数的特征时间、指数系数与栅极电压分别呈幂函数和线性变化关系. 相对介电常数越大, 表面电位的衰减速度越慢; 环氧树脂相对介电常数典型范围(3–4)内, 表面电位衰减时间常数由1720 s增大到2540 s, 两者呈线性关系. 体电导率越大, 表面电位的衰减速度越快; 环氧树脂体电导率典型范围(10^-15–10^-13 S· m^-1)内, 表面电位衰减时间常数由24760 s 减小到260 s, 两者呈幂函数变化关系.     

大气压氩气射流等离子体的光谱特性研究

等离子体喷枪是一种重要的等离子体源,已成为近几年低温等离子体研究的一个重要课题。本文利用钨针-钨丝网电极制作了直流喷枪装置,在大气压空气中产生了稳定的等离子体羽,并采用发射光谱的方法,对等离子体羽的等离子体参数进行了研究。在钨针电极与钨丝网电极之间放出耀眼的白光,钨丝网电极出口的气流下游有火苗形状的等离子体羽喷出。在电压保持不变的条件下(13.5 kV),等离子体羽长度随气体流量增加而增大;在气体流量保持不变的条件下(10 L·min-1),羽长度随外加电压的增大而增大。在气体流量一定的条件下,放电电压和放电电流呈反比例关系,即电压随着电流的增大而减小,说明放电属于辉光放电。采集了该喷枪在300～800 nm范围内的放电发射光谱,通过玻尔兹曼方法对放电等离子体电子激发温度进行了测量。结果表明,电子的激发温度随外加电压的增大而降低,随着工作气体流量的减小而升高。利用放电的基本理论对上述现象做了解释。这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。     

光伏发电系统充放电控制策略研究

本对光伏发电系统中影响蓄电池寿命各因素进行了简单分析,并在此基础上提出了一种新的充放电控制策略。实验结果证明该控制策略能较显提高蓄电池的放电容量。     

Effect of Cathode and Anode Voltage on an Ion Sheath Thickness in a Magnetically Confined Diffusion Plasma

This article reports about the ion sheath thickness variation occurring in front of a negatively biased plate immersed in the target plasma region of a double plasma device. The target plasma is produced due to the local ionization of neutral gas by the high energetic electrons coming from the source region (main discharge region). It is observed that for an increase in cathode voltage (filament bias voltage) in the source region, the ion flux into the plate increases. As a result, the sheath at the plate contracts. Again, for an increase in source anode voltage (magnetic cage bias), the ion flux to the plate decreases. As a result, the sheath expands at the plate. The ion sheath formed at the separation grid of the device is found to expand for an increase in cathode voltage and it contracts for an increase in the anode voltage of the main discharge region. One important observation is that the applied anode bias can control the Bohm speed of the ions towards the separation grid. Furthermore, it is observed that the ion current collected by the separation grid is independent of changes in plasma density in the diffusion region but is highly dependent on the source plasma parameters. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)