并联型12脉波整流系统直流侧有源谐波抑制研究

为提高多脉波整流系统的谐波抑制能力,降低系统的开关损耗,研究了一种多脉波整流系统直流侧有源谐波抑制方法.根据多脉波整流系统交、直流侧电流关系,分析了输入电流为正弦波时所需的环流,并给出了可实现的环流形状;根据有源平衡电抗器副边电压和可实现环流的关系,确定了可通过在有源平衡电抗器副边串联电阻消耗输入电流谐波能量;为回收串联电阻所消耗的谐波能量,设计了半桥PWM整流电路串联于有源平衡电抗器副边,回收谐波能量并返送给负载,实现了谐波能量的回收再利用.实验结果表明,PWM整流器正常运行时,系统功率因数近似为1,且系统的谐波抑制性能不受负载变化和输入电压变化影响.     

基于通用软件无线电平台的电离层高频多普勒频移监测仪

测量经电离层反射的无线电波频率的多普勒频移是一种经典的电离层探测技术.本文介绍了以通用软件无线电平台作为射频前端的新型设备的系统设计、数字信号处理流程及数据后处理的方法.前端输出的宽频带数字信号由计算机软件进行选频、滤波、降采样等处理,具有可随时改变接收频点及数据处理流程的灵活性,并降低系统复杂度和研发周期及成本.本文比较了由快速傅里叶变换和希尔伯特变换两种方法得到的信号多普勒频移量,在电波仅有单一频移分量时,两种方法的结果是一致的;快速傅里叶变换方法能够分辨多个频移分量,而希尔伯特方法的优点则是具有较高时间分辨率.此外,采用多站数据反演了电离层扰动传播速度,把频移得到的多普勒速度与电离层垂测仪观测的电离层虚高的变化进行了对比,验证了该设备的探测能力及数据准确性.该设备已替换升级子午工程一期原设备,并将部署于子午工程二期各观测台站.     

基于DDS技术的多路高精度信号源设计

本系统以DSP2812和CPLD相结合,采用DDS（DDFS,直接频率数字频率合成）技术设计的多路高精度信号源,它可以根据用户设定的电流、电压参数,实现12路模拟量的输出.其模拟量的基本波形为：正弦波、三角波、方波和用户自定义的波形,同时可根据需要实现20次以内任意次谐波的迭加.     

新型冲量式谷物联合收割机智能测产系统

作物产量分布信息是精准农业的关键基础数据.以数字型冲量式谷物质量流量传感器为核心部件,应用CAN总线架构设计了联合收割机测产系统.设计了双平行梁结构的冲量式谷物质量流量传感器,其中第一根平行梁上的拦截指直接受谷物籽粒流冲击;第二根平行梁则只用于检测收割机振动以及地形变化引起机器倾斜等干扰,不与谷物籽粒流接触.采用最小二乘法求取自适应对消因子,利用第二根平行梁输出作为参考信号进行自适应干扰对消,有效地消除了第一根测量平行梁中各种干扰引起的输出.大田初步实验结果表明,最大相对测产误差小于4%.     

基于双线性构造算法的电力有源滤波器补偿电流实时计算新方法

以“当负载电流为周期电流时, 负载电流与负载基波有功电流差的绝对值在一个周期内的积分值最小”为检测原理, 提出了基于直接计算, 基于简单迭代算法和基于最优迭代算法的电力有源滤波器谐波电流实时检测方法. 直接计算法能够准确计算负载电流处于稳定状态时的基波有功电流幅值. 简单迭代算法和最优迭代算法提供了一种判别负载电流状态的思想. 在直接计算法、简单迭代算法、最优迭代算法和对负载电流处于变化状态时的基波有功电流真实幅值等基本概念进行了明确定义的基础上提出了双线性构造思想, 即通过一次线性构造计算了此采样时刻的负载基波有功电流幅值, 通过二次线性构造为下一个采样的处理创造了条件. 在双线性构造思想的基础上, 提出了一种能够计算负载基波有功电流幅值的基于双线性构造算法的电力有源滤波器谐波电流实时检测方法.     

面向GIC的巨磁阻电流传感器的特性研究

地磁暴引发的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)侵入高铁电气系统可能影响高铁的安全运行,为了对GIC进行监测,本文设计了一个基于巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)效应的电流传感装置.该电流传感器装置由一个量程100 A且配备磁通聚集器的GMR传感器构成.本文探讨了传感器与导线成极端偏转角和水平偏移两种情况下对测量精度的影响,通过理论推导和有限元方法(finite element method,FEM)仿真进行了分析.仿真结果表明:当水平偏移控制在16 mm内时,测量误差3.66%;当角度偏转控制在70°内时,测量差6.62%;相比无磁通聚集器的传感器,灵敏度提高了19.7倍;极端位置下,测量误差减小可达121倍.同时实验结果表明,该装置测量准确度97.2%,能够对GIC进行准确的监测.     

基于数字图像相关方法的剪切带宽度的影响因素分析

将粒子群优化算法引入到数字图像相关方法之中,利用两种相关系数公式,研究了样本子区的尺寸、相邻样本子区中心点在垂直于剪切带方向上的距离、最大迭代次数、剪切带宽度理论值和剪切带的剪切应变对剪切带宽度计算结果的影响.研究发现,随着样本子区尺寸的增加,剪切带宽度的测量结果越来越远离剪切带宽度的理论值；当剪切带的剪切应变较大时,随着样本子区尺寸的增加,剪切带宽度的计算结果变化较大；计算得到的剪切带的宽度通常都小于剪切带宽度的理论值,除非剪切带宽度的理论值或样本子区的尺寸取值较小时.     

基于脉宽收缩和累积寄存器的片上时钟抖动测试电路

本文提出一种基于脉宽收缩和累积寄存器的片上时钟抖动测试电路,用于监测片上时钟信号的抖动,测量精度可达到亚门级.该测试电路是由脉宽收缩环路、累积寄存器、异或阵列、计数器和控制电路组成的.以环形方式连接脉宽收缩单元,可减小由于工艺波动带来的影响,节省面积开销.在监测模式下,累积寄存器同时记录多个时钟周期脉宽的测量结果,并以数字序列码的形式输出,能够直观地显示时钟的抖动.该电路是采用65 nm CMOS工艺设计的,仿真结果表明该电路可测量数GHz的时钟信号,测量精度为1 ps.     

应变下管内电缆导体交流损耗计算模型

国际热核试验反应堆ITER（International Thermal-nuclear Experimental Reactor）上的CICC（Cable-in-Conduit Conductor）导体,将运行在大电流、快速励磁和瞬变磁场等复杂恶劣环境,为应对10T以上磁场的冲击,已部分采用铌三锡（Nb3Sn）导体.但缺乏应变下Nb3Sn导体交流（Alternating Current,AC）损耗机理的探索,为此,开展瞬变电磁场和宽应变区间的AC损耗计算方法研究,把复杂变化场中的耦合电流及穿透场简化为线圈励磁电流信号频谱效应,构造满足离散傅里叶转换（Discrete Fourier Transform,DFT）且包含频率、磁场及线圈特征等多参数的导体损耗计算技术.由模拟对比分析发现频谱算法的AC损耗更接近工程实际值,对快速励磁、特别是等离子体放电和破灭等情况,频谱算法和经典算法是相吻合的;对磁滞损耗和耦合损耗的相对误差计算,发现耦合损耗是线性累加的,磁滞损耗却并非完全如此,作为振幅、频率比以及相位角函数的相对误差的变化小于40%.结果显示傅里叶重组能取得满意效果.     

太阳射电观测系统多通道变频电路一致性补偿方法与实现

地基太阳射电观测系统观测信号频带较宽,覆盖十米至毫米波段.限于ADC采样率和输入带宽,通常需要通过变频电路将射电信号分段变频后再进行模数转换.由于模拟器件的差异性,多通道变频电路存在幅相不一致的情况,造成通道间幅相误差,影响接收机测量精度,对极化测量影响尤为严重.本文通过测量太阳射电观测系统中变频电路各通道之间的幅频和相频偏差,计算出每个频点的补偿系数,存入太阳射电观测系统数字接收机的FPGA中.观测时,在FPGA中将ADC输入的数据进行FFT处理,每个通道各频点数据乘以相应补偿系数,削弱通道间不一致性,提升数据质量.选取山东大学槎山太阳射电观测站150～500 MHz太阳射电观测系统进行实验验证,经补偿后通道间幅度差降低至0.5 dBm以下,一些频点差值为0 dBm,相位一致性得到显著提升.实际应用表明,本方法为提升宽频带变频电路一致性提供了解决方案,为低频对周天线阵数字波束合成、同频段多天线相干测量的多通道一致性校正提供了有效参考.     

饱和铁心型超导限流器实用性技术研究

饱和铁心型超导限流器是多年来人们研究的众多类型超导限流器中的一种,它是利用铁心在不同磁化状态下磁导率的变化而导致绕在其上的绕组的感抗变化原理构建的ー种装置,多年来由于这种限流器在技术方面有几个重要的问题没有解决,所以在一些技术性能及安全、可靠性方面与电力工业的要求还有较大差距,一直无法实现实用化,本文介绍的是近十年来我们在解决这些技术问题方面所做的工作和取得的进展,主要进展包括:通过采用变铁心截面设计,解决了直流励磁绕组和交流工作绕组松耦合条件下铁心工作段的深度稳定饱和磁化问题,为设备在高电压等级电网中应用奠定了基础;通过故障限流时快速断开直流励磁回路机制,避免了限流时可能产生感应高压损坏设备的问题,确保设备的运行安全;通过大功率强励与小功率恒励励磁模式的结合和压敏电阻释能回路的应用,解决了设备限流后的及时恢复问题,满足电网故障后重合闸的时间要求;通过三相一体六铁心结构优化了设备的结构,减小了设备的体积和重量,降低了设备的生产、运输和安装成本;通过使用分体玻璃钢油箱排除了金属油箱可能产生的感应涡流和较大耦合电流问题,这些新技术的采用使得饱和铁心型超导限流器成为较为理想的短路故障限流装置,尤其是高电压等级电网首选的故障限流设备,     

用于光通信与互连、集成差分光电探测器的标准CMOS全差分跨阻放大器

基于标准CMOS技术,提出和研究了一种用于光通信与光互连、集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器(TIA).为实现全差分特性,提出了一种新型全差分光电探测器,其作用是将入射光信号转换成一对全差分光生电流信号,并保证电路结构和模型的全差分对称性.理论分析和仿真结果均表明:与常规的、集成光电探测器的差分跨阻放大器相比,该全差分跨阻放大器的带宽更高,灵敏度也同时被提高一倍.基于该集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器,采用特许3.3V,0.35μm标准CMOS工艺设计和制造了一种单片全差分光电集成接收机.其跨阻增益为98.75dBΩ,从1Hz至-3dB频率点间的等效输入积分噪声电流为0.334μA.该光接收机采用了单一的3.3V电源;跨阻放大器与限幅放大器的总功耗为100mW;50Ω输出缓冲器的功耗为138mW.对于850nm的入射光、-12.2dBm的峰峰光功率和231–1位伪随机二进制序列输入信号,该光接收机达到了1.1GHz的3dB带宽和1.6Gbit/s的数据率.     

陷阱密度对低密度聚乙烯空间电荷形成与积累特性的影响

在高压直流输变电设备绝缘系统中,空间电荷效应是影响设备绝缘劣化的主要因素之一.研究材料陷阱分布对空间电荷形成与积累特性的影响,对于诊断设备绝缘老化较为重要.建立了单极性电荷输运模型,研究了电荷注入、电荷输运和电荷入陷脱陷的物理过程.通过求解电荷连续性方程、泊松方程和电荷入陷与脱陷的一阶动力学方程,可以得出陷阱密度对低密度聚乙烯介质内空间电荷分布特性的影响.计算得到了不同陷阱密度（6.25×1019~6.25×1021m3）介质的内部空间电荷随时间和陷阱密度的变化关系.随着加压时间的延长,自由电子总数先增加后减小,被捕获电子的总数则逐渐增大.在一定陷阱密度范围内（小于~3.125×1021m3）,最大自由电子总数随着陷阱密度的增大逐渐减小,最大被捕获电子总数则逐渐增加.当陷阱密度大于3.125×1021m3时,介质内部电荷数量随陷阱密度变化不大.该模型和相关结论可以更好地理解高压直流输变电设备的绝缘老化现象和机理.     

大载流高速滑动电接触表面瞬态温度分析

高速滑动过程中接触表面瞬态高温会改变接触表面环境,烧蚀接触表面,加重摩擦磨损.本文针对大载流下高速滑动电接触表面瞬态温度场进行测量与分析研究,结合传热学和有限元基本理论,对接触表面瞬态温度场进行热分析,建立温度场计算模型,研究了不同热源对接触表面温度场的影响.利用高速滑动电接触试验机,采用非接触式辐射测温方法,对大载流高速滑动电接触瞬态温度进行测量,并将实际测量数据与有限元模拟结果相结合,验证了仿真模型的正确性,进一步分析了滑动速度及电流载荷的变化对接触表面温度场的影响.本文对大载流高速滑动电接触表面温度场的研究结果,为如何降低接触表面温度、选择合适接触材料以及减小损耗等提供了技术依据.     

利用NARX神经网络由IMF与太阳风预测暴时SYM-H指数

SYM-H是一个重要的空间天气指数, 它与Dst指数相似, 是磁暴强度的表征, 但SYM-H具有更高的时间分辨率. 本文发展了一种具有输出时延反馈的非线性自回归神经网络(NARX)预测模式, 由太阳风和IMF参数预测暴时SYM-H指数的变化. 与BP网络和Elman网络相比, 预测效果显著改善. 用15个强磁暴(含5个Minimal SYM-H <-200 nT的超强磁暴)进行检验, 预测与实测SYM-H指数的相关系数总体达到0.91; 对于5个超强磁暴, 相关系数最低为0.91, 相应的磁暴为2001年3月最小SYM-H达-434 nT的磁暴, 对两个SYM-H小于-300 nT的磁暴预测相关系数分别达0.93和0.96. 在NARX网络中将适当长度(约120 min)的SYM-H指数输出, 反馈给网络外部输入, 即输入中包含环电流内部准实时与历史状态信息, 是使模式预测能力在已有基础上得以大大提高的关键; 说明除了行星际的直接驱动之外, 环电流自身状态对磁暴的发展变化, 特别是对于恢复相过程有重要作用, 在利用神经网络对环电流指数进行预测时必须恰当地加以考虑.     

新型配流副液压变压器研究

提出一种新型液压变压器配流副结构以扩展其输出压力,建立了恒压网络实验系统以测试液压变压器的性能．通过仿真和实验研究来探讨液压变压器的输出压力、排量特性及速度稳定性．研究结果表明：所设计的液压变压器能够实现压力调节功能,输出压力由配流盘控制角度决定同时受负载的影响,负载压力与油源压力之比的变化范围大致为0-1.2.液压变压器是一个变排量液压元件,排量由配流盘的控制角度决定,而不受负载的影响．液压变压器的速度稳定性随着配流盘控制角度的增加而提高,当配流盘控制角度小于15°时,液压变压器存在运动死区．液压变压器的高瞬时驱动扭矩波动是其速度稳定性差的主要原因．研究结果将有助于进一步提高液压变压器的性能．     

添加羰基铁粉的聚氨酯泡沫特征参数辨识及低频吸声性能研究

探究羰基铁粉添加和聚醚多元醇与异氰酸酯不同比例对聚氨酯泡沫的物理特征参数和低频吸声性能的影响,旨在改善传统聚氨酯泡沫的低频吸声效果.首先基于JCA(Johnson-Champoux-Allard)模型,采用最小二乘法估算磁性聚氨酯泡沫的物理特征参数(流阻率、孔隙率、曲折率、黏性特征长度、热性特征长度),同时基于传递函数法,利用双通道阻抗管,测量聚氨酯/磁性聚氨酯泡沫在64~1600 Hz的吸声性能.结果表明,相同比例聚醚多元醇与异氰酸酯的聚氨酯/磁性聚氨酯泡沫,羰基铁粉的加入会明显改变聚氨酯泡沫的特征参数,其中流阻率和孔隙率均增加,增加范围分别为82.9%~211.3%和0.8%~5.3%,曲折率降低范围为32.7%~74.5%,黏性特征长度降低范围为81.4%~94.0%,但热性特征长度无明显变化.同时在64~500 Hz范围内的低频吸声性能均显著改善,特别是聚醚多元醇与异氰酸酯比例为100:60时,因加入羰基铁粉,使得磁性聚氨酯泡沫与聚氨酯泡沫相比,其低频吸声性能能够提高64%.该新型智能磁性聚氨酯泡沫有望通过调整特征参数来满足不同频段吸声的功能需求,可对智能吸声降噪器件的优化设计提供一定的参考价值.     

非光滑系统不同簇发模式之间的演化及其机理

非光滑和不同尺度耦合均具有非常广泛的工程背景,也是当前国内外研究中的热点课题.由于传统的非线性分析方法无法解决其中的诸如轨迹穿越分界面时的非光滑分岔和不同尺度之间相互作用等问题,非光滑系统中的不同尺度耦合效应一直是非线性动力学领域内的重要挑战之一.本文旨在探索由频域上不同尺度耦合导致的非光滑系统的复杂动力学特性及其演化过程,提出一般性的处理方法以揭示其复杂振荡的产生机制.以常见的直流功率变换器电路系统为例,通过引入周期变化的电流源,选择适当参数,建立了周期激励下分段光滑频域两尺度Filippov模型.指出当周期激励频率远小于系统的固有频率时,可以将整个周期激励项视为慢变参数,从而得到相应的广义自治系统.分析了两种典型参数条件下不同区域内相应子系统随慢变参数变化的平衡曲线及其分岔,进而探讨这两种情形下频域两尺度耦合系统的动力学特性,给出其相应的簇发振荡,得到不同簇发振荡之间的演化过程.通过转换相图,揭示了两种簇发振荡的产生机制,指出平衡曲线及其分岔不仅会影响簇发振荡吸引子的结构,也会改变其中的沉寂态或激发态的形式及其相互转化时的分岔机制,从而导致不同的簇发模式.同时发现,位于由非光滑分界面划分的不同区域中的稳定吸引子直接影响到簇发振荡吸引子的结构,如当多条稳定平衡曲线参与簇发时,其几何结构通常表现点-点型振荡,而随着参数的变化,不同区域中存在的稳定极限环又会导致激发态定性改变,产生点-环型簇发.     

油、纸老化状态对油纸绝缘中空间电荷的影响特性研究

高压直流输电系统出现潮流反转时,换流变压器会经受极性反转电压,内部积聚的空间电荷导致电场畸变,威胁绝缘安全.为了探究油、纸二者在老化过程中对油纸试样空间电荷的作用,将130℃, 140℃, 150℃, 160℃加速热老化实验后的油纸试样解耦,即取出部分老化油纸试样中的绝缘油保存,用石油醚浸泡除去油浸纸试样中残留的变压器油,进而制备出老化变压器油浸渍的未老化绝缘纸及未老化变压器油浸渍的老化绝缘纸试样.油、纸二者耐热等级不同,其在高温热老化时,随着老化温度的升高,会发生不同的物理化学反应,利用电声脉冲法测量了不同油纸组合在极性反转电压下的空间电荷特性,讨论了高温老化及变压器油老化、绝缘纸老化对极性反转电压下油纸绝缘系统的影响.实验结果表明,极性反转前,变压器油老化与油纸共同老化对油纸复合绝缘空间电荷特性具有相同的影响,均在地电极附近出现同极性电荷的积聚,随着老化状态的加深,同极性电荷积聚现象逐渐明显,去极化时电荷消散速率变慢;绝缘纸老化对油纸复合绝缘空间电荷特性的影响与油老化截然相反,在试样地电极附近出现了异极性电荷的积聚,试样内部电荷积聚现象未随着绝缘纸老化状态的加深而发生明显的变化.综...