谈电路中的最大功率问题

最大功率,原则上是指电源输出的最大功率,即负载消耗最大功率,从而来实现负载与电源匹配．但实际电路中电源通常无法达到理论上的最大功率输出状态,且有时我们并不是求电源的输出最大功率,而是求某一负载消耗的最大功率,因而使得问题复杂化．     

双轴晶体中二次谐波产生的最佳相位匹配条件

从二次谐波产生的理论出发，讨论了双轴晶体中二次谐波产生的相位匹配条件，推导了有效非线性光学系数的精确计算公式，以有机非线性光学晶体二苯甲酮为例，给出了对两种基波(1064μm和0808μm)二次谐波产生的相位匹配条件的数值模拟及相应的有效非线性光学系数的精确计算结果，并确定出相应的最佳相位匹配条件. 关键词： 二次谐波产生 最佳相位匹配 有效非线性光学系数 二苯甲酮晶体     

非线性磁电换能器模型的谐振磁电效应分析及其输出功率优化

基于非线性磁致伸缩材料的本构方程,建立了一种“磁-力-电”多场耦合的层合磁电换能器的有限元模型,研究了不同偏置磁场下的谐振磁电效应.基于等效电路模型和二端口网络理论,实现了对谐振状态下磁电系数和等效源阻抗的完整求解.在磁电换能器与负载电阻之间引入优化的L节匹配网络,在提升负载功率的同时拓展了工作带宽.仿真结果与相关文献数据吻合,证实了该模型的准确性和有效性.仿真结果表明,所研究的层合磁电换能器,其磁电系数在450 Oe的偏置磁场下达到51.79 V/(cm·Oe)@51.4 kHz,在350 Oe的偏置磁场下达到极限输出功率–3.01 dBm@50.4 kHz.以保证负载功率为前提,通过优化匹配网络,可实现2.30 dB的功率提升和2.27倍的带宽拓展.本文所建立的非线性有限元模型充分考虑了偏置磁场对谐振磁电效应的影响,该研究结果对小型化磁耦合无线功率传输系统的设计和性能提升具有重要的指导意义.     

负载和电源匹配的试验

对确定的电源来讲,若负载为纯电阻且负载电阻等于电源内阻时,电源供给负载的功率最大即R=r时Pmax(ξ)2/4r这时称负载与电源匹配.     

立轴风车的气动性能计算与分析

本文在Wilson工作的基础上,导出计及阻力的立轴风车功率系数计算公式;证明了阻力对速度诱导因子α的影响可忽略不计。 一、模型与公式推导 图1为多流管模型,每个小流管可近似认为准定常流动。并假定:(1)对称叶型,安装角为零;(2)升力系数与攻角成正比,C_L=bα;(3)阻力系数C_D=C_(DO)+C_(Di),而C_(Di)=kC_L~2;(4)叶片弦长远小于风车旋转半径,即c<相似文献   

双轴晶体主平面上倍频的相位匹配参量

根据折射率椭球方程及双光轴晶体中光波的传播与偏振特性，分析双轴晶体在主平面内激光倍频相位匹配的特性与方法，导出光波在主平面上传播时倍频的相位失配关系；给出双轴晶体中容许相位匹配倍频的相位匹配角及混频的有效非线性系数deff的表达式。利用可相位匹配的类型、相位匹配角公式和有效非线性系数deff表达式的表，容易对任意一具体晶体在一给定波长求出实际能实现相位匹配的类型或偏振组合，算出相位匹配角，比较不同的相位匹配类型或偏振组合的有效非线性系数，选择最佳的相位匹配类型与方向。从相位失配关系可以计算晶体主平面内倍频的接收角、接收光谱宽度等特性参量。     

世界核动力堆性能对比

反应堆性能的通常量度是它的负载系数。如果在一年中反应堆以满功率不间断地运行,它就具有100%的负载系数。反应堆由于维修被关停或低于满功率运行,负载系数百分率将降低。根据1987年9月的统计,西方世界的250个大型核动力反应堆,按标志运行特点的负载系数对比,前10名中有8个是加拿大的坎杜型反应堆(CANDU—Canada Deuterium Uranium(HeavyWater)Reacter)。     

3kW射频板条CO_2激光器多电极放电均匀性与阻抗匹配性

针对3kW大功率射频板条CO_2激光器的多组电极放电均匀性与阻抗匹配性问题,采用麦克斯韦时域差分法构建了多组电极下的放电模型,获得了最佳放电均压效果的均压电感值。以放电区等效阻抗值为基础结合均压电感值得到极板放电的总负载阻抗值。利用总负载阻抗值并通过Smith圆图获得与之对应的匹配网络阻抗参数,使总负载阻抗与匹配网络阻抗之和为纯电阻50Ω,实现射频输入功率的完全馈入。实际测得当放电均匀与阻抗匹配时驻波比为1.18。研究结果表明,在时域差分法模型中增加匹配的均压电感后,极板整体放电均匀性波动从之前的15%降低到2.8%,且每组电极的放电均匀性差异控制在0.3%以内。放电实验表明,在放电均匀且阻抗匹配情况下,对应激光器输出功率为3.1kW,且在2h内波动可稳定在±1%以内。     

PTS装置Z箍缩负载设计分析

介绍了PTS装置丝阵负载设计思路,用简化的薄壳模型(零维)和辐射磁流体力学模型(一维)数值模拟了丝阵Z箍缩内爆过程,给出了PTS丝阵负载设计参数,分析了初步优化结果,确定了优化选择的箍缩常数.经脉冲功率驱动器与负载优化匹配设计,PTS实验平台能够获得100TW量级的X射线功率,最佳插头能量转换效率10%.预计PTS实验平台的X射线输出能力基本达到Saturn装置长脉冲模式放电的水平.结果将为PTS开展Z箍缩研究提供有价值的参考. 关键词： PTS装置 Z箍缩丝阵负载 零维薄壳模型 一维辐射磁流体力学数值模拟     

欠匹配型磁绝缘感应电压叠加器次级阻抗优化方法

磁绝缘感应电压叠加器(MIVA)次级阻抗对脉冲功率驱动源和负载之间的功率耦合具有重要影响.基于稳态磁绝缘Creedon层流理论和鞘层电子流再俘获(re-trapping)理论,建立了负载欠匹配型MIVA电路分析方法,数值分析获得了MIVA输出参数(输出电压、阴/阳极电流和电功率)随负载欠匹配程度的变化规律.考虑阴极传导电流作为闪光X射线照相二极管的有效电流,建立了以MIVA末端X射线剂量率最大为目标的次级阻抗优化方法.获得了欠匹配型MIVA次级优化阻抗Z_(op)~*的变化规律:随着X射线剂量率对电压依赖程度提高,欠匹配型MIVA次级优化阻抗Z_(op)~*呈指数降低;负载阻抗越大,Z_(op)~*越大.     

决定超声换能器最大效率的参量N_(eff)

换能器的电声效率在功率超声处理技术中是一个很重要的问题。研究它与哪些因素有关,在什么负载条件下能够达到换能器的最大效率,这对于如何设计和制造换能器;如何进行声匹配等等都具有实际意义。本文给出一个评价功率超声换能器的效率及其负载适应能力的重要参数N_(eff),并提出测量方法。     

肖特基二极管整流的计算与测量

 提出了改进型的肖特基二极管整流数理模型,用加速迭代法和四阶精度龙格-库塔法编制了计算程序,并结合实验测量得到了整流效率与输入功率、频率和负载等关系曲线:负载一定时,输入功率从零开始增大,整流效率先快速上升,然后上升趋势变缓;输入功率一定时,负载从零开始增大,整流效率先增大后减小,对于某一固定的输入功率,存在着一个最佳负载值;当输入功率和负载都相同时,降低工作频率,整流效率上升。型号为2DV10B的X波段管子在负载为525 W、输入功率为10 mW、频率为3.2 GHz时获得的整流效率为75.2%;频率为10 GHz时获得50.2%的效率,实验测量结果与理论分析一致。     

谐振式磁耦合无线电能传输系统传输特性及实验仪设计

利用磁耦合理论,分析了谐振式磁耦合无线电能传输系统的传输特性,开发了一种谐振式双线圈磁耦合无线电能传输实验仪.利用LED负载直观定性地观测了系统的传输特性,实验测量了发射线圈高频等效电阻及系统输出功率与信号频率、传输距离和负载的关系,获到了最大传输功率条件和频率分裂规律.实验表明,线圈在MHz频率下趋肤效应明显,频率越高,等效电阻越大;磁耦合无线电能传输系统的谐振特性不仅与频率相关,还与耦合系数相关;最佳全谐振时输出功率和传输效率最大.本实验仪可拓展测量RLC串联电路稳态特性,工作稳定,实验与理论吻合好.     

压电陶瓷复合振子的电声效率与振子压电片位置关系的实验研究

压电陶瓷组成的功率超声复合振子,虽然有不少优点,但是在实际负载中,有时声负载匹配不够理想,声能不易辐射出去。如果压电片的位置放的不妥当,其声能就更辐射不出去,增加了换能器的损耗,降低了电声效率。本文从振子的晶片位置上研究了这个问题。 一、引言 关于复合振子的压电片位置,有人曾作过研究。例如:Shoh研究了压电片位置对振子内部功率损耗的影响。Lemaser在频率为10kHz下,研究了压电片的位置对阻抗、Q值和辐射端头位移的影响。汪承灏研究了压电片的位置对有效耦合系数的影响。我们根据压电片在振子中的位置不同,设计了多种20kHz的压电陶瓷复合振子。在超声工程常用的功率和位移振幅下,分两种情况试验:第一情况,向空气中辐射;第二种情况向水中辐射。通过这些实验,从压电陶瓷片在振子中的不同位置,观察它们的内部损耗功率和电声效率的变化。     

300 kA直线型变压器驱动源模块实验研究

介绍了14支路并联的300 kA百ns直线型变压器驱动源单级模块的结构和关键部件。模块通过采用双端引出电极电容器以及小型多间隙串联气体火花开关,可以并联更多的支路数,减小回路电感,提高储能密度;通过采用非晶磁芯,减小磁芯损耗,提高模块耦合效率。实验研究了初级气体开关工作系数对模块输出的影响,实验结果表明:模块开关电压工作系数达到0.7,多间隙串联开关才能较好同步放电;给出了快直线型变压器模块的初步调试实验结果,在模块充电90 kV,开关气压0.32 MPa情况下,匹配负载电流峰值可达到302 kA,上升时间约100 ns,负载上获得的峰值功率为23 GW。     

ICRH射频系统二次实验匹配法的分析

本文提出了在大功率射频发射系统中对一个未知的天线负载，可用二次实验数据来确定双Ｔ调配器的参数，以达到射频源和天线负载间的匹配。文中详细地讨论了这种高配法的理论并给出了用以实验的解析公式。     

负载与电源匹配的实验

对确定的电源来讲,若负载为纯电阻且负载电阻等于电源内阻时,电源供给负载的功率最大即R=r时Pmax= 2/4r这时称负载与电源匹配。在学生做电源输出功率与负载电阻关系的实验时,往往要求学生先给学生电源串联一个适当的电阻,当作电源内阻的一部分以增大电源的内阻。但学生对把串联的电阻当作电源内阻的一部分难以理解和接受。     

引入界面耦合系数的长片型磁电层状复合材料的等效电路模型

针对长片型磁电层状复合材料,提出了一种适用于准静态和动态磁场激励的引入界面耦合系数的等效电路模型,旨在为基于长片型磁电层状复合材料的传感器、换能器等器件的设计、制作和应用提供理论指导.考虑到磁电层状复合材料实际工作过程中磁致伸缩层和压电层的应变并不相同,首先利用运动方程分别对磁致伸缩层和压电层进行建模,提出了一个从物理上反映相间应变传递的界面耦合系数表达式,然后利用一个变比恰为界面耦合系数的理想变压器将两层材料的等效电路耦合,构成改进的磁电层状复合材料的等效电路模型,得到包含界面耦合系数的磁电电压系数和最佳层合比的表达式.对12个具有不同尺寸和负载条件的样品进行实验,制作过程中承受500g砝码负载的样品的界面耦合系数为0.15,最佳层合比为0.57;承受100g砝码负载的样品的界面耦合系数为0.10,最佳层合比为0.50.磁电电压系数和最佳层合比的实验值与各自包含界面耦合系数的理论值基本符合,证明了改进的等效电路模型的合理性和正确性.     

多模声波导结构光纤的应变与温度系数计算方法

在基于布里渊拍频谱功率测量的分布式光纤传感中,提出对多模声波导结构光纤的应变与温度系数进行理论计算的方法。布里渊拍频谱的功率与光纤的有效折射率、杨氏模量、泊松比、声光有效面积等参数有关,这些参数会随光纤中应变和温度改变。通过建立应变和温度与布里渊拍频谱功率之间关系,可在已知光纤的折射率分布的情况下,从理论上推导出多模声波导结构光纤的布里渊拍频功率-应变系数和布里渊拍频功率-温度系数。以大有效面积光纤(LEAF)为例,计算了光纤的应变和温度系数,并与实验测量结果进行比较。结果表明,使用该方法得到的理论计算结果与实验值相吻合,验证了该计算方法的有效性。     

负载线圈功率和采样锥孔径对ICP离子源特性影响模拟研究

文章基于三管嵌套式轴对称主流ICP炬管结构模型,模拟研究了负载线圈功率和采样锥孔径对ICP气体温度分布和流场特性的影响。研究结果表明:(1)增加负载功率能够提高ICP高温核心区的气体温度,但超过一定阈值后负载功率对中心通道上的气体温度无明显影响;(2)采样锥孔径扩大将导致负载功率难以输送到中心通道上,负载功率较高,中心通道的高温区段部分(气体温度大于6000K)会变窄;负载功率较低,则锥前气体温度会出现明显下降,而且采样锥孔径扩大后有利于分析易于扩散的元素离子;(3)极低的负载功率或过大的采样锥孔径在中心气流和辅助气流的流动交界面造成微小扰动,但通过适当提高负载功率可以有效消除这些扰动。研究结果可为优化ICP工作参数以及设计新的离子源接口装置提供一定的理论指导。