多波形函数发生器设计教学研究

多波形函数发生器是高校电子、电气、自动化等相关专业模拟电子线路课程的一项实践内容。通过多波形函数发生器电路设计的理论分析,介绍了一种利用模拟电路中的一些基本模块设计多波形函数发生器的方法,并利用PSpice对各功能电路及整个系统进行了仿真和分析。仿真实验过程简单、参数易于调节、波形直观清晰,并且验证了理论分析的结果,是实体实验的一个有益补充。     

变压器绕组累积形变模拟与仿真

随着现代电力系统的建设与发展,短路电流水平不断攀升,甚至超过了有些变压器耐受水平。对变压器进行校核可以及时发现绕组缺陷,有利于电力部门维修进而避免电力事故的发生。为此,提出了考虑短路电动力累积效应的变压器校核方法。首先,分析了变压器绕组形变累积效应与短路电流冲击次数的关系;其次,利用有限元方法和有限元软件,搭建了模拟了短路情况下变压器漏磁场-电动力冲击-绕组形变的累积效应仿真模型;最后,在已构建仿真模型的基础上,对实际运行变压器绕组形变情况进行了模拟分析。研究结果可作为变压器校核提供参考,具有较重要的理论参考意义。     

EDC模型在三维燃烧流场数值模拟的应用

采用涡耗散概念(EDC)模型,对等离子发生器内三维湍流燃烧流场进行数值模拟.燃料采用甲烷.在数值模拟时,湍流模型采用RNG模型,欧姆热电弧用等效热弧代替.数值模拟结果得出了在空气过量系数α<1情况下的流场特性参数和产物分布.通过对数值模拟结果的分析,实现了EDC模型对多步化学反应的模拟和对活性物质的预测,并为优化设计等离子发生器结构,更好地组织燃烧流场提供了依据.     

基于“场-路”结合分析的高速动车组主变压器稳态特性计算

首先对一台多绕组的动车组牵引主变压器进行了基于ANSYS软件的3-D磁场分析．在此基础上,通过计算磁场能量得到了反映各绕组之间电磁耦合的电感矩阵,通过计算绕组的涡流损耗获得了其附加电阻;接着列写电路方程,用Matlab编程计算了对应多种稳态工况的特性．试验结果证明该方法是有效的．     

变压器式可控电抗器的磁场和参数计算

采用场路耦合的有限元似稳电磁场分析方法,对只有一个控制绕组的变压器式可控电抗器在不同负载下的稳态磁场进行了分析,推导了磁场和参数的计算公式,确定了与控制绕组交链方向相反的两部分磁通的分界线位置,给出了解析计算参数与有限元数值分析结果的比较,说明两者具有很好的一致性.     

三维理想MHD方程数值求解方法研究

针对三维理想MHD方程提出了一种新的雅可比矩阵分裂方法,并成功地应用于磁场干扰下的三维高超声速磁流场流数值模拟．控制方程在非结构网格上采用有限体积法进行空间离散,其中对流项采用新的逆风向量分裂格式,并引入了双曲型磁场散度清除技术,时间推进为显式5步龙格一库塔方法．首先,对三维MHD管道压缩流动进行了数值模拟,得到了与参考文献相吻合的数值结果．然后,分别对三维有、无均匀磁场干扰下的高超声速半球体绕流流场进行了数值模拟,对比发现两者的流场结构存在明显的差异,有磁场干扰时壁面上的压力和温度要低于无磁场干扰时的情况,得到的数值结果与理论分析相符合．     

变压器绕组局部放电脉冲响应的相关分析及电气定位

为了对电力变压器中的局部放电源进行电气定位,研究了局部放电脉冲在变压器绕组中的传播过程及其在变压器外部测量端引起的响应。该文采用模拟试验和仿真分析相结合的方法,组建了放电脉冲模拟电流的产生装置,据此在变压器绕组上进行了试验,并建立了相应绕组的等效电路进行了仿真分析。试验中在绕组端部检测点得到的实测响应和仿真中所得到的分析结果具有一定程度的相似性。提出了变压器绕组中局部放电的一种电气定位方法,通过局部放电信号和仿真响应的相关系数,来确定局部放电位置。     

无刷双馈调速电机的谐波磁场分析

针对无刷双馈电机绕组的特殊性,将定子功率绕组分别与转子笼型绕组的磁场耦合,以产生转子电流,分析了定子功率绕组、控制绕组和转子绕组电流产生的谐波磁场,以及定、转子3个绕组电流所产生的各次谐波磁场及各次谐波磁场之间的相互作用,为无刷双馈电机的设计及其谐波分析提供了理论依据．     

变压器绕组振动传递特性仿真研究

由于缺乏绕组振动在油中的传递模型、传递特性以及相应的仿真研究,根据波动理论,建立了油中振动的传递模型,利用多物理场耦合软件,建立了磁场-结构-流体的耦合分析模型,对一台单相10/0.4kV的双柱式、连续饼式绕组的电力变压器进行了仿真和实验研究。结果表明:油箱中的压力波动来自于高低压绕组振动产生压力波的线性叠加,高压绕组和高低压绕组引起的箱体表面油压分别位于-0.2~0.39Pa之间和-0.15~0.39Pa之间;低压绕组在油中传递时容易受到外侧绕组的阻碍,因此油箱表面受高压绕组振动影响较大;油箱表面振动取决于绕组振动的辐射压力场与油箱本体振动特性,加速度最大值为1.1mm/s~2,集中在与高压绕组距离最近的区域,因此选择测点时应当尽量选择油箱表面离绕组较近的平板区域,以获得较大的振动响应。     

交直流混合供电同步发电机稳态性能的仿真

为了考虑磁路饱和和整流绕组因整流元件的开关引起的电流变化对交流绕组电压波形畸变率和直流电压的影响 ,将电机的多回路理论与有限元方法结合建立了交直流混合供电同步发电机的数学模型 ,利用关联变换建立绕组、整流桥与负载间的联接。对发电机不同负载时的稳态性能进行了仿真 ,该法考虑了由于凸极效应、磁路饱和、绕组布置以及定转子齿槽的影响产生的空间谐波磁场的作用。计算结果与实验结果进行了比较证明了数学模型的正确性     

脉冲磁场测量系统的研制和标定

为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成磁场发生器,磁场探测线圈通过固定在单匝线圈的中心进行标定.试验结果表明,该系统能够有效地测量脉冲磁场,磁场探测线圈的B/U标定系数误差小于3%.     

低频脉冲磁场发生仪的研制及其生物效应研究

研制了一种极低频（ELF）脉冲磁场发生仪,其输出脉冲磁场的频率在0～1kHz、强度在0～1T范围内连续线性可调;频率、强度均采用数码显示;电源功率小于1kW。可长时间工作。采用该仪器对不同频率、不同功率及不同辐照时间的ELF脉冲磁场对小鼠的血液流变学指标。自由基指标和学习记忆能力的影响及对细菌的生化指标和质粒DNA的影响进行了研究。实验表明ELF脉冲磁场对生命体的生物效应是存在的,这种作用效果随脉冲磁场的强度和频率的不同而不同,可能存在敏感的“窗口”效应区。     

靶向振荡磁场发生器的研制

针对药物靶向治疗中难以产生足够磁场强度和梯度的交流脉冲磁场问题,提出了采用双极性脉冲电流产生靶向引导磁场的新思路,研制了一种适用于磁性药物聚焦和控制药物释放的靶向振荡磁场发生器,其主电路拓扑利用负载能量回馈,减少电路损耗,提高电流幅值和电流脉冲陡度,从而提高磁场强度和磁场强度变化率。该装置输出频率0.125~32 Hz,磁感应强度达1.3 T,正弦磁场、单极性和双极性脉冲磁场的磁性微粒聚焦效果和振荡效果的对比实验,证明双极性陡脉冲强磁场更适用于靶向治疗。双极性脉冲强磁场中磁性微粒聚集速度快,聚焦效果好,振荡现象明显。     

磁流体发电机的电流饱和现象研究

磁流体发电是一种高效,低污染的发电技术,同时也是一种较为复杂的技术。文中提出了以法拉第电场输出电功率的磁流体发电机中电流在一定磁场范围内会产生饱和现象,这就是影响其性能的一个新因素,解释了其产生的原因,提出了临界磁场理论,并推导了相应的临界磁场的普适方程式。饱和现象及临界磁场的提出,给研究磁流体发电机的工作人员在研究通道性能问题上提供了新的思路,尤其是在超导磁体在磁流体发电机上的应用问题上的研究。     

自由活塞斯特林发电机空载磁场模拟及分析

自由活塞斯特林发电机是由自由活塞斯特林发动机和直线发电机耦合在一起构成的,在太阳能热利用以及热电联产等方面具有重要的应用价值。针对自由活塞斯特林发电机中的动磁式直线电机,设计了一种磁路结构,采用有限元软件Ansys/Maxwell进行模拟分析,建立了该磁路结构的动磁式直线电机的电磁场仿真模型,得到了直线发电机空载运行时不同位置的磁感线分布和磁感应强度分布云图,发现不论动子运行到任何位置,齿尖位置的磁感应强度总是最大。基于模拟结果,计算得到了直线发电机的空载感应电动势,其有效值为111.22 V。对动磁式直线发电机的空载性能模拟有助于对其进行优化设计。     

HEV锂离子串联电池组混合均衡策略研究

针对HEV中电池组的不一致性这一影响电池组性能、降低电池组寿命的问题,研究了多绕组变压器磁性均衡模型以及多原边绕组DC-DC均衡模型的电路和工作原理,为了得到较好的均衡效果,提出了一种2级均衡系统,第1级均衡模块采用多绕组变压器磁性均衡电路,第2级均衡模块采用多原边绕组变压器均衡电路.实验结果表明2级均衡系统有效减小了HEV中锂离子电池组充放电的不均衡性,适用于HEV混合动力汽车.     

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.     

动物交变磁诱导系统的实验设计

交变磁场的生物效应是近年医学领域研究的热点课题之一。进行了交变磁场调节人大脑精神状态的研究,设计了一套适用于动物的经颅磁诱导系统,采用环形单线圈作为磁场的产生装置,利用单片机产生不同模式的模拟信号,并通过功率放大电路,驱动线圈产生所需磁场,从而在动物颅脑中心感兴趣的区域产生500Gs的磁场。测试表明,该系统性能稳定,满足动物实验的要求。     

双边定子盘式永磁发电机初步设计及其性能分析

本文对一种双边为开槽定子的永磁盘式发电机的性能进行了分析,由于电机是轴向磁场,采用三维标量位有限元法计算电机的磁场。在磁场计算的基础上,用最小二乘曲线拟合等数值方法,求得电机的电势、电流等。     

多种矩形截面导线的磁场计算解析式及奇异积分处理

采用局部坐标法，对任意位置的导线，通过三维空间的坐标变换，推导出了具有矩形截面直线形、圆弧形截流导线产生的三维磁场的计算解析式；并处理了积分过程中的奇点问题。由此可便于精确计算电机绕组、变压器线圈和螺线管线圈等具有上述特征的载流导线所产生的三维磁场。