基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率SHEPWM控制方法

针对传统方法控制的发射电流频率间隔固定、 频域不完全可控的问题, 为提高频率域电磁测深效率, 提出一种基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率的选择性谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制方法. 先根据勘探目标计算出期望的频谱, 再根据发射电流的时频域特性建立半周期镜像对称SHEPWM非线性方程组, 最后采用改进粒子群优化算法对非线性方程组求解, 得到对应的开关时刻序列, 由开关时刻序列控制发射系统逆变器, 即可输出探测所需的发射电流.  当勘探特定深度目标时, 发射系统可输出最优的发射电流, 进而提高纵向分辨率.     

基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率SHEPWM控制方法

针对传统方法控制的发射电流频率间隔固定、 频域不完全可控的问题, 为提高频率域电磁测深效率, 提出一种基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率的选择性谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制方法. 先根据勘探目标计算出期望的频谱, 再根据发射电流的时频域特性建立半周期镜像对称SHEPWM非线性方程组, 最后采用改进粒子群优化算法对非线性方程组求解, 得到对应的开关时刻序列, 由开关时刻序列控制发射系统逆变器, 即可输出探测所需的发射电流.  当勘探特定深度目标时, 发射系统可输出最优的发射电流, 进而提高纵向分辨率.     

一种频域电磁探测发射机的研究与设计

电磁探测设备是国内外研究的热点.本文通过分析频域电磁探测发射机的拓扑结构,设计了具有上升、下降沿均钳位,且输出电流阶段连接恒流源的发射电路,以及钳位电压源电容、恒流电感值,并建立了系统模型.仿真结果表明,该频域电磁探测发射机能在感性负载较大、发射频率较高的情况下,输出电流幅值大且为常规桥式发射电路3倍,具有交流方波稳定、线性度良好等优点.     

高精度同步输出多功能发射控制技术

针对现有的电磁探测发射控制系统输出同步精度低、输出信号存在累积误差等不足,提出高精度同步输出发射控制技术。设计以GPS自带时钟源和高精度恒温晶振协同作为系统时钟,结合各自的优点,在GPS同步时,由GPS自带时钟源信号作为系统时钟;在GPS无法同步时,利用GPS秒脉冲信号对恒温晶振输出的分频信号进行同步校正作为系统时钟;根据发射频点的特点,选择合理的校正周期,采用最小公倍数法对输出信号进行同步校正,减少输出频率的误差。研究结果表明:输出同步精度可以达到100 ns级,满足20 mrad以内的相位测量精度要求。利用FPGA强大的计数和分频功能,实现输出波形和频率的多样化。该技术可实现扫频和手动2种发射模式,输出满足频率域电磁探测和时间域电磁探测的多种波形,可扩展性强,同步精度高,满足多功能电磁探测发射系统的控制要求。     

新型开关稳压电源的优化设计与实现研究

针对小功率开关电源所普遍存在的问题,实现了一种新型小功率高频开关稳压电源的优化设计.电路中的输入回路EMI滤波器设计,有效解决了电网谐波问题以及电源本身对电网污染的问题;控制部分利用电流式PWM控制器UC3842芯片直接控制大功率开关MOSFET管,并通过电压反馈和电流反馈双环控制功能,实现了占空比的精确调节,提高了转换速率,降低了导通损耗;电路采用线性光耦PC817来改变误差放大器的增益,而且在电压采样反馈电路中采用了集成运放PJ324CD芯片以及三端可调稳压管TL431,使得输出电压在负载发生较大的变化时,输出电压基本保持稳定.     

PWM斩波与恒压钳位控制瞬变电磁发射系统

针对磁性源发射系统中波形质量差,效率低、下降沿关断慢等问题,提出一种PWM斩波和恒压钳位控制方式相结合的控制方法,并通过软件仿真比较采用该方法的发射电路与传统的H桥发射电路的波形质量和关断时间。研究结果表明:该方法通过提高发射线圈电流下降段的馈能电压,加快IGBT关断过程发射线圈电流下降速度,缩短关断时间,丰富发射波形的频率成分,有利于瞬变电磁探测。同时,馈能环节能够回收发射线圈能量,提高整个发射系统的效率。采用PWM斩波控制技术控制发射电流平顶段,平顶段发射电流斜率为0,降低了发射电流上升段和平顶段对接收信号的干扰。发射波形近似理想梯形波,与无钳位的传统发射电路相比,在发射电流为15 A的情况下,下降沿时间由500μs缩短为100μs,对于浅层的探测效果更好。     

串联谐振式半正弦航空电磁发射系统

为增大直升机吊舱式航空时间域电磁发射系统的发射磁矩,提高空间分辨能力,设计一种由电阻、电感和电容组成的RLC串联谐振式半正弦航空电磁发射系统。采用RLC串联谐振的方法实现提高发射电流的上升与下降速率,得到发射磁矩大、电流峰值高、波形稳定性好的半正弦波发射电流;采用单稳态触发芯片延时主控单元控制信号的方法,消除下降沿过冲;研究峰值电流采集记录技术,并通过Simulink仿真与实验验证理论分析的正确性。研究结果表明:由RLC串联谐振方法得到的发射电流峰值为2 550 A,最大发射磁矩可达510 kA·m~2,脉宽为4.1 ms,具有发射磁矩大、电流峰值高、波形稳定性好、空间分辨能力强的特点。     

电磁轴承功放结构对系统性能的影响

电磁轴承的感性负载直接影响着高速轴承-转子系统抗干扰能力。分析了电流反馈对电磁轴承转子系统高频控制信号的影响，在此基础上提出引入电流反馈后，电磁轴承必须采用双极性开关功放结构．才能有效提高系统高频动刚度。对某高速磁浮内圆磨系统进行了动态仿真，比较了引入电流反馈后，系统高频控制信号的波形以及功放结构对系统动刚度的影响，仿真结果与理论分析一致。     

小功率通用开关稳压电源的分析与设计

利用芯片TOP249Y为核心来设计开关电源电路,详细讨论了电路的工作原理和高频变压器的参数计算,输出整流滤波电路,稳压反馈电路.本设计电路效率很高,体积小,能省去工频变压器.同时实现输入欠压保护、过压保护、从外部设定极限电流、降低最大占空比等功能.     

移动通讯在高频发射时电磁环境改善的措施分析

在对移动通讯在高频发射过程中造成的电磁污染进行论述的基础上,分析了电磁环境污染对周围环境的影响与损害。最后,从发射天线的具体布置技术角度探讨了移动通讯在高频发射时电磁环境改善的措施。     

DSP实现无输出电压采样的功率因数校正

提出一种无输出电压采样的功率因数校正(PFC)控制策略,它既不需要采样电感电流,也无需采样直流输出电压,输出电压由电压控制增益K直接控制,电路成本得到降低.由于该控制策略算法比较简单,故计算量大大减少,数字信号处理(DSP)速度与开关频率之间的矛盾得到缓解,可以提高PFC电路的工作频率.通过制作实验室模型,编写了DSP程序,利用TMS320LF2407A定点DSP, 实现了开关频率为100 kHz的单相PFC电路的数字控制,获得满意的效果.     

电磁波的辐射理论

引言在实践上,电磁波常常是由运动电荷辐射出来的。例如,无线电波是由发射天线上的高频交变电流辐射出来的。当发射天线(有各种形式)上电荷分布为已知时,我们可以通过麦克斯韦方程组,并引入势的概念,可以具体地描述辐射电磁场在远处的场量、辐射功率、辐射电阻等(当然也可以描述近场区)。本文最后还将提及各种形式的天线及其应用。     

CHTEM-I直升机时间域航空电磁发射系统研究

提出一种直升机时间域航空电磁发射系统,采用PWM调制技术实现梯形波发射波形的上升沿及平顶段电流可控,提高输出电流的控制精度,解决上升沿、下降沿拖尾的问题,并利用软硬件相结合的方法消除下降沿过冲;研究大功率器件的并联技术和软关断技术,实现大功率器件的动、静态均流;设计双闭环稳压电源,提高发射电流波形的稳定性,改善一次场质量;将CHTEM-I系统应用于野外测试。研究结果表明:CHTEM-I系统的发射磁矩达254 469 A·m~2,发射电流上升时间小于2.2 ms,峰值为500 A,下降沿关断时间小于1 ms,具有发射磁矩大、信噪比高、波形稳定性好、反应深层地质信息能力强的特点。     

电磁推进航天综合发射系统

根据电磁原理,设计优化新型电磁发射轨道,这是电磁推进航天综合发射系统的核心,从而将航天器的发射动力由原来的一次性运载火箭转移到可重复工作的加速轨道上.研究项目组通过已有的电磁原理和已经应用的电磁炮技术为突破口,查阅有关书籍并请教相关专业老师,找到创新点,优化原有的电磁炮发射轨道,在已实现的超导磁场、超导电流的技术基础上利用相关理论计算发射轨道长度,论证应用电磁原理发射航天器的可行性.     

盐井—矿煤层水力压裂范围监测技术研究

根据瞬变电磁探测对低阻体反映灵敏的特点,采用瞬变电磁法在盐井一矿-150 m二石门进行了煤层水力压裂范围探测试验。选用本安型YCS-40瞬变电磁仪;探测方式采用扇形方式,水平和垂直方向分别扫描50°,每10°一个测点;为减少探测盲区,通过实验室和现场验证,将天线发射边长减为1 m,发射和接收天线匝数分别减为2匝、3匝,发射机频率设为75 Hz,发射电流限制为2.5 A,将压裂后的二次场转化为视电阻率。探测资料显示:有效探测范围为6~30 m,覆盖水力压裂范围;能清楚的探测到压裂管道和两侧的积水区;压裂水分布在水平向上0°~30°之间以及水平向上50°附近,压裂区域长度约为22 m,压裂区域宽度为5~12 m.因此,瞬变电磁物探仪能够有效探测水力压裂影响区域分布情况,探测结果与实际较为吻合,可以有效指导水力压裂现场施工,可为优化压裂设计、提高煤层压裂效果提供重要参考依据。     

一种BiCMOS带隙基准电压源的设计

设计了低温度系数、高电源抑制比BiCMOS带隙基准电压发生器电路.综合了带隙电压的双极型带隙基准电路和与电源电压无关的电流镜的优点.电流镜用作运放,它的输出作为驱动的同时还作为带隙基准电路的偏置电路.使用0.6μm双层多晶硅n-well BiCMOS工艺模型,利用Spectre工具对其仿真,结果显示当温度和电源电压变化范围分别为-45~85℃和4.5~5.5 V时,输出基准电压变化1 mV和0.6 mV;温度系数为16×10-6/℃;低频电源抑制比达到75 dB.电路在5 V电源电压下工作电流小于25μA.该电路适用于对精度要求高、温度系数低的锂离子电池充电器电路.     

肠道机器人无线能量发射系统优化设计

为了提高肠道机器人无线能量发射系统性能,对能量发射系统进行了理论建模及优化设计.基于UCC3895芯片移相控制的全桥串联谐振电路设计了适用于大尺寸发射线圈、大驱动电流条件的无线能量发射电路,以达到工作稳定及频率和功率可调节的目的;建立了发射线圈交流电阻、自感及寄生电容参数的数值计算模型;使用单股利兹线绕制直径为69cm的单层发射线圈,并根据线圈解析模型,通过线圈匝数的可行域分析确定了发射线圈结构参数.结果表明,在工作频率为218kHz时,所设计的能量发射系统的传输功率最大可达650mW,传输效率为3.60%,能够满足肠道机器人的功率需求,从而提高了系统的适用性.     

基于DSP的逆变交流电阻焊电源控制

常用的工频电阻焊机输出不连续的类正弦交流波形,由于电流过零时间长,同等功率下电流峰值过大,造成焊接时工件加热不连续,易产生飞溅,针对上述问题,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的逆变交流控制系统.该系统以DSP为控制核心,包括信息检测、脉宽调制(PWM)输出控制、人机交互、输入输出(I/O)接口、故障检测等电路和相应的控制软件.系统采用PWM控制方式调节焊接变压器的初级电压,实现了大范围电流调节条件下较为连续的输出;具有电流、电压、功率3种反馈控制模式和多种频率选择,在每半个周期内实现快速反馈调节,提高了控制精度,改善了交流电阻焊机的工艺适应性.     

基于遗传算法的阵列天线波束能量定量控制技术

提出发射天线(如无线局域网天线、基站天线等)辐射强度随用户信号强度的变化而实时调整的技术.该技术基于遗传算法,将阵列天线波束能量定量控制问题转化为一个带有约束条件的极值问题.在算法的适应度函数设计中,通过自适应罚函数将发射阵列天线和接收天线间的能量传输效率与接收天线信号强度构成一个简单的极值函数,得到阵列天线的最优激励分布.高频电磁结构仿真软件(HFSS)的验证结果表明:阵列天线辐射的信号强度在接收天线处能达预期值.可见,该技术能实现对阵列天线波束能量的定量控制.     

具有低频传感和高频宽带吸收功能的超材料吸波体设计

基于钛酸锶和电阻膜设计了一种多层结构的具有低频传感和高频宽带吸波功能的超材料吸波体.超材料吸波体在低频1.09 GHz处产生了一个可用于传感测量的吸收峰;在高频9.2～10.9 GHz之间产生了一个宽带吸收峰,带宽达1.7 GHz.通过对超材料吸波体吸收频率处的表面电流分布进行监控,阐述了低频和高频处的吸波机理.仿真计算结果证实,吸波体在低频和高频处的吸波特性是极化无关的,但是对入射角度是敏感的.超材料吸波体具有结构简单、功能多等优点,在传感测量、探测和电磁隐身等领域具有潜在的应用价值.