固态Marx发生器均流技术研究

为了提升固态脉冲发生器在低阻抗负载时的稳定性,提出了一种并联开关管电路的均流技术,采用增加小电阻降栅压的方法,设计了并联开关管测试电路和并联全固态Marx发生器测试电路对其均流效果进行验证。实验结果表明,并联结构的脉冲电源的内部浪涌电流得到有效抑制,开关管工作在安全工作区内,脉冲电源系统的稳定性得到了提高。     

10kV配电线路感应雷过电压形成机理及计算研究

感应雷过电压是造成中低压配电线路雷击跳闸及导线断线的主要原因.目前配电线路工程中一般采用规程法计算感应雷过电压,该方法简化条件过多使得计算精度较低且未考虑感应过电压的实际物理过程.通过理论分析10kV配电线路上感应雷过电压的物理形成过程,揭示配电线路上感应雷过电压的形成机理;基于该物理过程,建立配电线路的雷电感应过电压计算模型,包括雷电放电通道的传输线模型、场线耦合模型及电力线路模型等;最后,计算分析了两种不同落雷点位置下,10kV配电线路上感应雷过电压波的分布特性.研究工作为10kV配电线路雷电过电压防护及实际防雷工程提供理论参考.     

架空线-电缆混合输电线路工频过电压分布特性

针对单一架空线(电缆)线路和架空线-电缆混合输电线路三种不同线路结构形式,采用理论分析和数值计算的方法分析线路沿线工频过电压分布特性及规律.仿真计算结果表明,电缆线路的容升效应大于架空线路,超过200km时需采取工频过电压限压措施.架空线-电缆混合线路的工频电压升高由等效电路内感抗与尾段线路的容抗串联引起容升效应和混合线路尾段电容引起的容升效应两部分组成;对于架空线-电缆混合线路,前者起主要作用,而电缆-架空线混合线路后者起主要作用.研究结论为电力系统混合输电线路工频过电压的防治提供了参考.     

基于ATP-EMTP的磁开关型Marx发生器仿真研究的初步探讨

脉冲功率技术向高重复频率、快前沿、小型化的发展趋势对脉冲功率电源提出了新的要求。用磁开关取代传统冲击电压发生器的放电球隙,利用磁开关可高重复频率工作和磁压缩陡化的特点和冲击电压发生器"并联充电,串联放电"的特点,可形成重复频率快前沿高压脉冲。依据现有的磁开关型Marx发生器,使用ATP软件对其进行建模并仿真,对仿真结果与试验结果的比较表明,使用ATP软件对Marx发生器的仿真是可行的,可以利用软件仿真对磁开关型Marx发生器的参数设计进行指导。     

PIN二极管在可重构天线中的作用的研究

为适应现代通信设备的需求,天线的研发趋向于小型化,多波段.在不影响天线功能的前提下设计一个解决多频,小型化的天线成为一个好的解决方案.本文中提出了使用RF PIN二极管作为转换开关,通过对直流电压信号的控制产生不同的阻抗值,从而调节天线的频率.该转换开关的功能是改变PIFA天线上两个被窄缝分割相对独立的辐射贴片间的耦合,并通过这种耦合来改变表面电流分布.所以,当开关开启时产生较大的表面电流分布,电流路径长度加长,从而产生较低的频率.而当开关闭合时,这就是开关对频率的调节作用.本文中的RF PIN二极管被用作转换开关,通过对直流电压的控制来达到不同的阻抗值,从而调节天线的频率.     

高压输电线路的过电压计算模型研究

针对电力系统过电压仿真计算的需要,充分考虑输电线路上的电磁过程,运用数学手段,研究建立了输电线路的过电压计算模型,并得出了集中参数形式的等值电路.     

架空配电线路耦合导线安装位置的分析

从降低架空配电线路感应雷过电压的角度,分析了10 kV架空配电线路中导线三角形排列和垂直排列情况下耦合导线的安装位置.分析结果表明,无论大地是否为理想导体,耦合导线安装在架空配电线路相导线之间可以更有效地降低架空配电线路上的感应雷过电压.     

浅谈输电线路的防雷保护与措施

本文通过对输电线路遭受雷击,感应雷过电压、直击雷过电压形成的机理以及不同雷击所产生的不同效果的阐述,有针对性地提出了降低杆塔接地电阻、安装线路避雷器、提高线路绝缘配合、架设避雷线、增设耦合地线等输电线路的防雷措施,以提高输电线路耐雷水平,降低输电线路的雷击跳闸率。     

开关磁阻电机一体化飞轮储能系统磁场耦合分析

拟定一种新型的飞轮储能系统方案,即电机采用开关磁阻电机,并将电机转子与飞轮电池转子一体化.针对开关磁阻电机定子极绕组和支撑系统中的绕组都会产生磁场并相互影响形成耦合磁场的问题,利用电磁场分析软件分别对开关磁阻电机所产生的磁场、轴向磁力轴承所产生的磁场和径向磁力轴承所产生的磁场进行仿真对比分析.结果表明:开关磁阻电机内部磁场分布在各个情况下都符合"磁阻最小原理",能够正常工作,开关磁阻电机转矩在耦合场的影响下有所变小并使飞轮转子的速度有所提升.     

三极管开关型Marx脉冲成形电路的改进

介绍了三极管进入雪崩状态的3种方式,分析了采用三极管的脉冲电路的工作机理,研究了三极管做开关的Marx电路中限流电阻在电路中的作用,以及对电路造成的损耗问题及其对输出脉冲电压的影响,采用降低电阻的隔离电压和二极管代替部分电阻的方法提高脉冲电源的输出峰值.通过实验对比了不同方案的十级脉冲发生器的输出,结果表明,改进后的发生器输出脉冲电压幅值更高,二极管代替限流电阻方案的输出脉冲前沿更快,输入功率减小,输出功率增大,发生器的工作效率提高.     

非线性电抗器限制断开无载线路过电压的某些模拟试验研究

用非线性电抗器限制无载线拉闸过电压的方法在东北系统中已经证明是有效的。为了进一步 了解各种因素的影响我们进行了摸拟试验工作,比较了一次过程和重复过程,两种试验方法,认 为重复过程的方法更为便利。试验结果的误差,约在 ５％以内。 试验分有非线性电抗器和无非线性电抗器的无载线过电压试验,从这些示波图的分析结果, 可以看到过电压和线路上残留电荷成正比增加,它随着联接在母线上出线数目而减小,而且在残 留电荷愈大的情形下,母线上联接的电容值影响也愈大。过电压也和开关重燃相位有关,在重燃 相位９０°时,过电压最大。在有非线性元件时,线路长度和非线性元件饱和曲线共同决定开失断 开后的振荡周期,线路愈长,饱和缓荡的周期比较长,回路电阻对衰减影响大,而对振荡周期很 少影响,在同一线路长度,由於非线性饱和程度不同,过电压也不同。用同一非线性元件,线长 不同,过电压也不同。 根据这些试验结果。非线性电抗器的设计不仅应考虑饱和程度,而且也应配合线路等进行, 使振荡周期接近于工频的,这样减少开关接触间的电位差,以减少开关重燃次数及过电压值,模 拟试验的参数相当１１０千伏系统的,开关重燃相位是可变的,但是每次是固定的。     

1000kV特高压系统雷击保护的建模与仿真分析

利用国际通用的图形化电磁暂态计算程序ATP-EMTP对1 000 kV特高压系统雷击过电压进行了建模与仿真研究,分别建立了杆塔、输电线路、避雷器模型;进行了雷击杆塔及其母线、杆塔接地电阻对雷电过电压影响,以及变电站母线处安装避雷器对过电压的影响、串联电感对雷电过电压影响的仿真研究.仿真计算表明了避雷器在变电站防雷过程中的重要作用,还给出了过电压的分布、变化规律,为高压变电站雷击保护研究及其优化设计提供了有价值的参考依据和可行的工程方法.     

中低围压花岗岩细观破坏机制的数值模拟

采用数字图像处理技术表征花岗岩的细观结构,利用基于数字图像的岩石破裂过程分析系统(RFPA-DIP)建立反映花岗岩内部矿物颗粒分布的数值模型,进行花岗岩压缩数值试验,分析花岗岩压缩荷载作用下破坏机理.研究结果表明,花岗岩非均匀的细观结构起着使试件内部产生了拉应力区的作用;单轴压缩荷载作用下,试件在细观层次上以拉伸破坏为主;中低围压条件下,试件表现为张拉破坏和剪切破坏相互耦合的破坏方式,而且破坏机制随围压的增大是不断变化的,剪切破坏逐渐成为主控破坏方式.     

考虑土壤电阻率的特高压直流输电线路过电压抑制措施

特高压直流输电(ultra high voltage direct current transmission, UHVDC)以输电容量大、线损少、输送距离远等显著优势成为解决中国能源与需求呈逆向分布问题的重要方案。然而,由于其输送距离远,跨越区域的地形和气候复杂,使线路沿线土壤电阻率分布不均匀。基于准东—皖南±1 100 kV特高压直流输电工程,分析了直流线路过电压机理,并采用电磁暂态计算软件PSCAD,针对直流线路不同平均土壤电阻率和四季实际土壤电阻率进行过电压仿真分析。结果表明,土壤电阻率会对换流站的反射产生影响,以及实际土壤电阻率会使最大过电压位置向送电侧偏移。通过优化线路避雷器的安装位置使过电压的抑制效果更优,为特高压直流输电工程的发展提供重要参考。     

基于超磁致伸缩材料的谐波驱动器结构与磁场优化设计

基于超磁致伸缩材料(giant magnetostrictive material,GMM)正逆耦合效应以及能量转换特性,提出一种集驱动、传动及传感于一体的新型自感知谐波驱动器构想.利用ANSYS分析谐波减速器运行过程中波发生器应力分布情况,结合波发生器尺寸结构求解GMM棒的尺寸参数.基于毕奥萨伐尔定律推导驱动线圈内部磁场求解方法并设计驱动磁场和偏置磁场布置方式.利用COMSOL Multiphysics建立驱动器电磁机三场耦合模型,分析在不同条件下驱动线圈内部磁场分布情况以及驱动器的位移输出特性.结果表明:在永磁体总长度不变情况下,对永磁体实行内置均匀布置,随着永磁体片数逐渐增加,磁场均匀度从44％降低到26％,输出最大位移从0.123 mm下降到0.114 mm,GMM棒应力分布均匀度显著提高.     

快前沿感性耦合脉冲电流注入系统

长距离线缆暴露在强电磁脉冲环境中可能发生能量耦合,对于不能有电接触或者整个线束无法断开的状况,难以利用电磁脉冲模拟器对其进行辐照试验或直接注入试验,针对这一问题,研究了一种快前沿感性耦合脉冲电流注入系统,基于Marx发生器原理,研制了350 kV,5 kA脉冲电流注入源,通过优化Marx回路结构、设计锐化装置,使脉冲前沿时间缩短至20 ns以内,能够满足GJB 8848-2016对注入脉冲电流波形的要求,通过研究大脉冲电流感性耦合技术,设计了感性耦合装置,通过合理选择磁芯的材料和几何尺寸,进一步提高了感性耦合效率,为实现不需要改变线缆连接状态的在线注入提供了技术支撑.     

MOEMS光开关中双光纤耦合对准误差仿真与试验研究

为了提高激光点火/起爆系统中微光机电系统(Micro-opto-electro-mechanical system,MOEMS)光开关的传能效率,研究了双光纤耦合对准误差对开关传能特性的影响.利用ZEMAX仿真软件建立了双光纤耦合模型,仿真分析了不同偏移方式对传能效率和输出光束分布的影响;进一步搭建了双光纤耦合传能效率...     

综合管廊电力舱三维磁场-热场耦合计算

综合管廊电力舱内部拥有众多不同电压等级的电缆线路,会产生大量的热量,需强制通风对其散热,故风速的大小会影响舱内温度的分布.本文根据综合管廊电力舱实际工程图建立三维等效计算模型,通过加载电流、风速等条件,采用有限元法对电力舱进行三维磁场-热场耦合计算,得到电力舱内空气速度分布和温度分布.通过改变进风口风速,研究不同风速情况下电力舱内温升分布规律.对做好电缆线路入廊规划,以此提高电力电缆等管线运行的可靠性和安全性具有重要意义.     

天然气化工管道设备的CFD模拟

在城镇气化站和加气站传输时会遇到多处水平和垂直转弯的情况,在弯管处液化天然气的速度、压强产生巨大变化,对弯管壁的压强显著增强,可能会产生气泡,对管道产生一定隐患。针对有压LNG管道,利用ANSYSWorkbench软件的Fluent模块数值模拟与分析,得到管道内部压强场和速度场分布,通过对比不同流速下在管道转弯处的流场,得到了不同流速对内部压强的影响变化规律。     

天然气化工管道设备的CFD模拟

在城镇气化站和加气站传输时会遇到多处水平和垂直转弯的情况,在弯管处液化天然气的速度、压强产生巨大变化,对弯管壁的压强显著增强,可能会产生气泡,对管道产生一定隐患。针对有压LNG管道,利用ANSYSWorkbench软件的Fluent模块数值模拟与分析,得到管道内部压强场和速度场分布,通过对比不同流速下在管道转弯处的流场,得到了不同流速对内部压强的影响变化规律。