电力电子学中的脉冲功率瞬态过程及其序列

在电力电子变换器应用过程中, 经常出现各种形式的失效和损坏. 实践表明多数的损坏与瞬态能量过于集中有关. 针对电力电子变换器的物理特征, 从电磁能量变换的角度提出脉冲功率及其序列是电力电子变换技术的基础的观点. 分析了电力电子装置中的开关器件、导电电路和控制系统中的脉冲功率瞬态过程, 并以在高压大容量样机中的试验中发现的一些脉冲现象为基础予以阐释. 基于电力电子学中的脉冲功率瞬态过程研究, 对于解决电力电子装置中出现的器件失效、装置损坏等问题具有极为重要的理论和实际应用意义, 并将成为今后电力电子领域内的一个重要的研究方向.     

多电平变换器拓扑结构与控制方法研究

由于多电平变换器的强大优势,其在高压大功率场合的应用研究已经成为热点。首先介绍了多电平变换器三类基本拓扑结构,分析和比较了各种拓扑结构的优缺点,同时介绍了在原有的拓扑上又派生出一系列改进拓扑。其次详尽地介绍了目前多电平变换器中的各种控制策略,通过分析和比较得出各种控制方法的特点。最后预测了多电平变换技术的发展前景。     

考虑寄生参数的PWM变换器传导干扰预测

通过对三相变换器主电路各部分高频寄生参数的研究,对变换器传导电磁干扰的产生机理及共模、差模干扰耦合路径进行了分析,给出了确立寄生参数及其拓扑结构的一种方法,提出了三相变换器系统的高频干扰预测模型并使用频域计算的方法得到了相应的频谱.设计实验,并以一台大功率整流器为对象进行了实验测试.实验结果与计算结果的对比验证了理论分析的正确性.     

电流连续模式下BUCK开关变换器的频率选取优化

针对BUCK开关变换器工作模态多样,影响效率因素众多等问题,通过对工作于电流连续模式（CCM）下的BUCK电路进行建模,对系统的开关损耗、传导损耗,以及其他杂散损耗进行了全面的分析。分析得出了开关频率、负载电流等因素与系统效率之间的关系。最后,根据分析结果,对开关频率进行优化选取。     

三值光学计算机一种限制输入一步式MSD加法器

在已有三值光学MSD加法器研究工作的基础上,对限制输入符号的一步式MSD加法器进行了进一步研究.本文简要介绍了一般一步式MSD加法器的原理,其核心是"中位变换"、中位变换表和对应的中位变换器等概念.通过限制输入符号,得到了简化的2位中位变换表.通过分析这个2位中位变换表,获得了2位中位变换V子变换、U子变换和中位变换器主变换,设计了相应的变换器光路图.在此基础上,根据限制输入一步式MSD加法器原理设计了它的结构.通过对中位变换器和一步式MSD加法器的软件模拟以及实物实验,证明所设计的一步式MSD加法器有效.该加法器将成为三值光学计算机的基本部件之一.     

光网络中关键性光子集成器件的研究进展

从高速率大容量光纤网络体系基本功能构架(即信息的超大容量传输、灵活的上下载路分插复用、快速的交换共享和高效经济的路由选择)的需求出发, 指出光子集成是实现上述功能构架的关键硬件, 包括高速响应的集成激光源、波导光栅阵列密集波分复用器、窄带响应集成光电探测器、路由选择的波长变换器、快速响应光开关矩阵以及低损耗多址波导分束器等, 并对发展趋向作出评论.     

基于AGENT架构的结构静动态协同优化方法研究

提出一种机械系统静动态协同优化模式以及本体投影关系. 在此基础上构造了一种基于AGENT架构的结构静动态协同优化设计系统. 该系统由2个AGENT群体构成: 优化AGENT群体和有限元分析AGENT群体. 其中优化AGENT群体由系统优化、子模型优化和优化管理组成. 3类AGENT构成星形结构. 有限元AGENT群体采用分布协同的双层结构. 详述了有限元AGENT群体的结构及其协同工作的过程. 最后以液压挖掘机工作装置的结构为例, 用一个原型系统对这一架构在原理上的可行性进行了初步的验证.     

基于AGENT架构的结构静动态协同优化方法研究

提出一种机械系统静动态协同优化模式以及本体投影关系.在此基础上构造了一种基于AGENT架构的结构静动态协同优化设计系统.该系统由2个AGENT群体构成优化AGENT群体和有限元分析AGENT群体.其中优化AGENT群体由系统优化、子模型优化和优化管理组成.3类AGENT构成星形结构.有限元AGENT群体采用分布协同的双层结构.详述了有限元AGENT群体的结构及其协同工作的过程.最后以液压挖掘机工作装置的结构为例,用一个原型系统对这一架构在原理上的可行性进行了初步的验证.     

基于AVR单片机的汽油发电机电子调速系统设计

针对现阶段国内市场上小型汽油发电机机械调速器调速性能差的问题,设计了一种基于AVR单片机的汽油发电机电子调速系统.给出了系统的硬件电路设计、软件流程图和主控制算法流程图,并进行配机实验以及加卸载调速相比较.试验结果表明,研制的调速器可以取得较好的调速效果,各项调速指标均较机械调速器都有较大的提高,全部达到了JB/T10304-2001 G2等级标准,其中部分指标还达到了G3等级标准.     

基于分数阶微积分的电感电流断续模式下Boost变换器的建模与分析

基于实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实,采用分数阶微积分理论建立电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶数学模型.依据状态平均建模方法,建立电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶状态平均模型,并进行理论分析.然后,比较电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶模型与整数阶模型的区别.最后,基于分数阶微积分的改进Oustaloup滤波器算法,建立电感电流断续模式下Boost变换器分数阶模型的Matlab/Simulink仿真模型,并进行数值仿真分析以验证分数阶建模与理论分析的正确性.     

高充电致高电压太阳阵持续飞弧放电的实验研究

空间高压太阳阵表面静电放电（ESD）引起持续飞弧放电而导致航天器大功率电源系统永久性损坏的事件在国外已有多次报道．针对砷化镓和硅高压太阳阵进行ESD地面模拟实验，通过两类高压太阳阵样品充放电对比实验，重点分析高压太阳阵持续飞弧放电形成机理．实验表明持续飞弧放电引起高压太阳阵串间击穿短路，导致太阳阵自身功率持续输出并形成永久性短路回路．持续飞弧放电的发生与高压阵结构、高压阵工作电压、ESD特征以及电池材料等多种因素相关．     

宽带无线系统直接变频方式的设计与实现

为了进一步缩小宽带无线系统的体积、减小功耗,基于软件无线电的思想和专用的射频直接变频芯片,设计并实现了物理层直接变频方案。该方案使用MAX2831芯片实现射频与基带之间的直接变换,利用FPGA实现基带信号处理和射频模块的控制。详细讨论了方案的硬件结构和软件的设计方法,通过实验验证了直接变频前端的收发性能。实验结果表明,所设计的物理屡射频前端方案能够满足宽带无线通信的直接变频功能,且结构简单,便于工业应用。     

结构系统可靠性分析的发生函数法

发生函数法是多状态系统性能评估的重要工具. 本文在结构系统强度可靠性分析中引入并发展发生函数法, 分别构造描述强度(抗力)、应力(载荷)、安全裕度、疲劳寿命等概率分布的发生函数, 定义各类发生函数之间的复合算子及相应的性能结构关系, 实现静定、静不定结构系统静强度可靠性和结构系统疲劳强度可靠性的建模. 在发生函数的复合运算中, 通过同类项合并、近似项合并技术缩减计算量以提高效率. 理论分析和数值算例表明: 发生函数形式统一、表达简洁、宜编程、通用性强, 适用于具有多层次结构的系统概率建模. 新方法充分考虑了结构元件之间因孪生载荷而引发的失效相关性, 可为存在多模式损伤耦合的土木工程结构、机械装备系统静、动强度可靠性分析提供理论参考及有效工具.     

高充电致高电压太阳阵持续飞弧放电的实验研究

空间高压太阳阵表面静电放电(ESD)引起持续飞弧放电而导致航天器大功率电源系统永久性损坏的事件在国外已有多次报道。本文针对砷化镓(GaAs)和硅(Si)高压太阳阵进行ESD地面模拟实验，通过两类高压太阳阵样品充放电对比实验，重点分析高压太阳阵持续飞弧放电形成机理。实验表明持续飞弧放电引起高压太阳阵串间击穿短路，导致太阳阵自身功率持续输出并形成永久性短路回路。分析表明持续飞弧放电的发生与高压阵结构、高压阵工作电压、ESD特征以及电池材料等多种因素相关。     

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.     

新型分裂绕组双凸极变速永磁电机的分析与控制

提出了一种新型分裂绕组双凸极变速永磁(doubly salient permanent magnet, 简记为DSPM)电机,对其磁场、静态特性、控制策略等进行了系统深入的理论和实验研究. 在理论上,给出了DSPM电机的稳态和动态数学模型,进而导出了该电机的输出方程,并论证了采用分裂绕组拓展电机转速范围的可行性. 用有限元法分析了电机磁场,计及该电机所特有的外漏磁. 根据DSPM电机工作原理和静态特性,提出相应的控制策略,制定了控制方案,并在以单片机为核心的控制器上实施. 针对4相8/6极电机的特点,提出了无中线四相半桥式功率变换器拓扑结构,简化了控制系统. 样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明该新型电机驱动系统具有优良的稳态和动态性能,在很宽的功率范围内具有高效率,分裂绕组能有效拓展电机运行范围.     

三类微型能量转换系统有限时间热力学性能优化的研究进展

随着分子生物技术、纳米技术和微电子技术的发展,微型能量转换系统日益受到人们的重视.微型能量系统中能量转换的机理和效率研究是涉及热力学、统计力学、物理学等多学科交叉融合的新课题,而能量系统的性能优化是揭示微型系统能量转换机理、提升能源利用效率的一个关键问题.本文在概述有限时间热力学理论产生和发展的基础上,结合国内外的研究现状,阐明性能优化对微型能量转换系统的意义,综述利用有限时间热力学理论对热驱动布朗马达、能量选择性电子机和热离子装置这三类典型微型能量转换系统进行热力学分析和优化研究的最新进展,并提出进一步的研究展望.     

新型分裂绕组双凸极变速永磁电机的分析与控制

提出了一种新型分裂绕组双凸极变速永磁(doublysalientpermanentmagnet,简记为DSPM)电机,对其磁场、静态特性、控制策略等进行了系统深入的理论和实验研究.在理论上,给出了DSPM电机的稳态和动态数学模型,进而导出了该电机的输出方程,并论证了采用分裂绕组拓展电机转速范围的可行性.用有限元法分析了电机磁场,计及该电机所特有的外漏磁.根据DSPM电机工作原理和静态特性,提出相应的控制策略,制定了控制方案,并在以单片机为核心的控制器上实施.针对4相8/6极电机的特点,提出了无中线四相半桥式功率变换器拓扑结构,简化了控制系统.样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明该新型电机驱动系统具有优良的稳态和动态性能,在很宽的功率范围内具有高效率,分裂绕组能有效拓展电机运行范围.     

定子永磁型混合励磁双凸极电机设计、分析与控制

将"混合励磁"思想引入双凸极永磁电机,提出一种定子永磁型混合励磁双凸极电机,对其进行系统深入的理论分析和实验研究.理论上,建立了电机的数学模型;提出了切实可行的该类电机的一般设计方法,建立了电机的一般功率方程,推导出电机磁场调节能力与最大速度之间关系,为电机的电励磁绕组的安匝数、永磁体用量等关键电磁参数的确定提供理论依据.将2维和3维有限元相结合,提出快速、准确的"一步法"对电机特有的定子外漏磁以及端部漏磁进行研究,并对电机电磁性能进行了分析;提出了该类电机的驱动控制策略和方案,并进行了实验研究.原理样机的实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明,该电机在保留双凸极永磁电机优点的同时,能有效拓宽调速范围,在宽调速范围内具有较高的能量效率,在电动汽车等应用领域具有应用前景.     

协同优化方法与并行子空间方法的评估与比较

多学科优化设计技术是航空航天领域内近年来发展起来的一种新的总体优化设计技术,致力于解决复杂系统的耦合设计问题,以获得系统的整体最优.协同优化方法和并行子空间方法是多学科优化设计技术中的2种主要方法,本文从计算效率、计算精度、学科自治、工程实用性等方面,结合3个实例,对2种方法进行深入的分析与评估.分析结果表明：并行子空间方法在计算效率、学科自治以及工程实用性方面比协同优化方法略胜一筹.