一种抑制同步开关噪声的新型S桥电磁带隙结构

为了解决印制电路板中由同步开关噪声(simultaneous switching noise,SSN)引起的高速电路信号完整性问题,通过把传统S桥相邻单元电磁带隙结构连接线的直线改为折线并采用多缝隙的单元结构,设计了一种新型S桥电磁带隙结构(electromagnetic band gap,EBG)。利用Ansoft HFSS软件对该EBG结构进行了数据仿真,并进行了电路实物的加工与测试,仿真结果与实测结果良好吻合。在抑制深度为-30 d B时,其阻带范围为0.2~9.8 GHz,相对阻带宽度为192%,与传统S桥EBG结构相比阻带宽度增加了2.8 GHz,可以更好地抑制同步开关噪声。     

一种抑制同步开关噪声的电磁带隙结构微带线互连

提出了一种在信号线上刻蚀电磁带隙(EBG)结构的微带线互连结构及其设计方法.该互连具有良好的通带传输特性和阻带抑制特性,所以能够抑制同步开关噪声(SSN),保证信号的完整性.该EBG微带线互连采用印制电路板(PCB)工艺进行了加工,S参数的仿真与测试结果具有良好的一致性,表明该互连可以有效抑制同步开关噪声.另外,将该EBG微带线互连与在接地板上刻蚀相同尺寸的EBG的微带线互连做了对比,散射参数和时域波形的分析结果表明,提出的EBG微带线互连具有更强的SSN抑制能力和更好的信号完整性.     

一种超宽阻带共面混合桥电磁带隙新结构

为改善共面EBG（Electromagnetic Band Gap）结构的SSN（Simultaneous Switching Noise）抑制性能, 通过在EBG结构单元设计中使用组合单元法, 提出一种适用于高速电路SSN抑制的共面混合桥电磁带隙（HB-EBG：Hybrid Bridges EBG）结构。实测结果表明, 在抑制深度为-40 dB时, HB-EBG结构阻带范围为225 MHz~15 GHz。与LBS（L-shaped Bridgesand Slits）EBG结构相比, 在保持高频段SSN抑制性能的同时, 阻带下限截止频率由432 MHz降至225MHz, 有效降低了带隙中心频率。信号传输特性的研究结果表明, 当采用局部拓扑并选择合适的走线策略时, 该结构在保持良好的SSN抑制性能的同时, 能实现较好的信号完整性。     

基于新型EBG结构的四陷波UWB天线

设计了一种基于新型电磁带隙(EBG)结构的四陷波超宽带(UWB)天线,所设计的天线印刷在介电常数为3,厚度为1.5 mm的介质基板上。为了实现某些窄带通信频段(WIMAX、WLAN双频和X波段下行卫星通讯信号)与UWB天线协同工作,通过对蘑菇形电磁带隙(M-EBG)结构进行改进,将金属过孔移向边角并引入曲流技术,有效地减小了EBG单元的尺寸和谐振带宽,设计了谐振于3.5、5.25、5.78和7.5 GHz处的新型EBG单元,并依次加载于正六边形UWB天线的馈线两端形成耦合。仿真和测试结果表明,所设计的天线满足UWB无线通信系统的要求,并有效地抑制了所述4个频段的信号,具有较高的频谱利用率和稳定的全向辐射特性。     

一种抑制同步开关噪声的新型蜂窝状电磁带隙结构

为了解决印刷电路板(printed circuit board,PCB)上高速电路中由于同步开关噪声(simultaneous switching noise,SSN)所引起的信号完整性问题,设计了一种新型蜂窝状电磁带隙结构(cellular electromagnetic band gap structure,CE-EBG),把传统的四边形周期单元改进为六边形,抑制同步开关噪声。利用HFSS软件对CE-EBG进行了建模和阻带特性的仿真。仿真结果表明,当抑制深度为-30 d B时,抑制带宽为3.75 GHz,相对带宽为132%,其中上限截止频率为4.7 GHz,下限截止频率为0.95 GHz。和传统的四边形EBG结构相比,其相对带宽增加了15%。在仿真基础上采用PCB工艺制作了CE-EBG结构实物,实测结果与仿真结果良好吻合。     

基于多孔EBG结构的阶梯型微带天线设计

利用复合左/右手传输线理论(CRLHTL)和零阶谐振器理论(ZOR)对多孔型的电磁带隙结构(electromagnetic band-gap,EBG)的带隙特性作了分析研究.同时,利用电磁仿真软件HFSS对多孔型EBG结构单元和加载多孔型EBG结构的阶梯型微带天线进行了仿真分析,结果表明:通过选择合适的多孔EBG结构表面参数,可实现电磁特性的可控性.将多孔型EBG结构加载在阶梯型微带天线设计中,不仅能利用其带隙结构的特性改善天线的辐射特性,制约表面波的传播,提高天线的带宽和增益,而且能使天线结构更加紧凑,有利于实现集成化和小型化.这为含有多层多孔型EBG结构阶梯型微带天线设计提供了理论基础,具有一定的工程实际参考价值.     

液压阀用本质安全型防爆电磁铁吸力特性研究

摘要：设计了一种电阻为220 Ω,额定行程为2.3 mm的液压阀用本质安全型防爆电磁铁,通过经验公式初步设计出电磁铁的结构尺寸,利用Ansoft仿真软件对设计出的电磁铁结构进行仿真,得出电磁铁的静态特性仿真曲线,开发了电磁铁试验样机,测试说明实验数据与仿真结果吻合,表明设计出的本质安全型防爆电磁铁达到了设计要求.     

新型S形EBG结构的超宽带基片集成波导带通滤波器

利用S形电磁带隙结构的阻波特性,设计了一种基于EBG结构的基片集成波导(SIW)超宽带带通滤波器.该滤波器通过将不同大小的S形结构单元蚀刻在SIW上金属面,以获得超宽带.所设计的带通滤波器工作频带范围为7.85～10.21 GHz,中心频率为9.03 GHz,相对带宽为26.14％,通带内的最大插入损耗约为1.54 dB,相比于文献[8～10]中类似EBG结构的带通滤波器,回波损耗较优,且具有结构紧凑、通带选择性好等优点.测量结果与仿真结果基本吻合,验证了该设计方法的有效性.     

采用金属EBG盖板的高增益微带天线设计

提出了一种新型金属电磁带隙（EBG）结构高增益微带天线.该天线在传统贴片天线的基础上通过增加EBG结构盖板,增益显著提高;在此基础上,根据镜像理论设计了一种人工磁导体（AMC）频率选择表面,有效的抑制了表面波,从而达到了缩小天线体积、展宽带宽的效果.设计完成了一个中心频率为5.8GHz的微带天线,其增益比传统贴片天线提高了10dBi,带宽由0.16%扩展到了8.62%.给出了详细设计过程和具体参数,通过数值仿真和分析证实了金属EBG盖板和AMC表面对天线性能改进的有效性.     

多层LCP电路板过孔互联电路模型快速构建

液晶高分子聚合物(LCP)以其优异的微波毫米波特性,被广泛应用于高频多层电路板.在多层电路板结构中,为了实现不同层电子器件以及传输线结构的高效互联,设计电学特性优异的过孔互联结构显得尤为重要.近年来,随着多层电路板使用频率的不断升高,过孔互联结构的不连续性问题愈发凸显,因此对其进行快速、准确的电磁建模,可以大大提高微波毫米电路的设计效率.基于4层LCP电路板,针对接地共面波导-带状线-接地共面波导(GCPW-SL-GCPW)结构,提出一种高效、快速的多层电路过孔建模方法.通过对多层结构进行分段建模,在寄生参数提取过程中引入快速收敛算法,建立过孔的集总参数等效电路结构;基于微波网络级联法,完成GCPW-SL-GCPW结构等效电路模型的快速构建.与三维高频电磁软件(HFSS)全波仿真结果进行对比,发现该建模方法过程简单、求解速度快.利用LCP多层工艺,制备了GCPW-SL-GCPW电路结构,测试结果表明,在10 MHz～40 GHz的宽频范围内,测试结果和等效电路分析结果具有高度一致性,验证了该过孔互联建模方法的有效性.     

基于分形特征的DGS微带线传输特性分析

缺陷地结构(defected ground structure,DGS)微带线的电磁散射特性取决于缺陷图形的几何特征和导波媒质等因素,因此缺陷图形设计是DGS微波电路设计的关键因素之一.提出一种新颖的DGS微带线.通过有限元法对不同Hilbert曲线宽度和长度的DGS结构微带线进行计算,计算结果表明,该结构在0～9 GHz频段内表现出2.43 GHz和7.11 GHz这2个谐振频率,对应频率的通带反射损耗低于-15 dB,并且阻带特性在谐振频率处比传统DGS微带线有更高的Q值.当Hilbert曲线宽度固定为0.2 mm时,其谐振频率和对应频点的Q值均与曲线长度成反比,最大达123.75;当Hilbert曲线长度固定为1.0 mm时,其谐振频率与曲线宽度成正比,而对应频点的Q值与曲线长度成反比,最大达146.     

抑制同步开关噪声的新颖电磁带隙结构

为了抑制印刷电路板的同步开关噪声(SSN),提出了一种新型二维电磁带隙结构.基于金属折线增强相邻单位晶格间的电感,采用折线与含有缝隙的正方形金属贴片桥接构建单位晶格,实现新型电磁带隙结构设计.应用HFSS软件仿真分析电磁带隙结构,结果表明:与相同参数的L形桥接电磁带隙结构比较,抑制深度为-30 dB时,阻带带宽为0.45～5.3 GHz,相对带宽提高了约15％,阻带下限截止频率下降了150 MHz.测量结果与仿真结果吻合,能够全向抑制电源平面上的SSN,同时采用差分线对传输信号时,对信号完整性造成的影响较小.     

基于Maxwell和Simplorer的2 kW低速永磁发电机设计

针对低风速、风资源欠佳且用电困难的地区,为改善风力发电机的低速发电性能,提高风能利用率,设计了一种应用于2 kW风力发电机组的低转速永磁发电机,利用磁路法对2 kW永磁发电机进行电磁设计,获得发电机的主要尺寸参数,其中定子内径为180 mm,铁心长度为90 mm,永磁体宽度为20 mm,永磁体厚度为4.5 mm。采用ANSYS Maxwell软件进行二维建模并分析其空载和负载情况下的磁场分布,通过ANSYS Maxwell和Simplorer联合对其仿真,对其瞬态特性进行分析。在此基础上研制了低转速永磁风力发电机样机,通过对比发电机转速在256～400 r/min时,样机试验与仿真的功率值和效率值,二者的最大误差为4.47%,低于5%,结果表明该低转速永磁发电机设计可行。     

基于混合粒子群算法的PSS4B参数优化研究

针对电力系统稳定器PSS4B的结构特点,将一种混合粒子群优化算法应用于PSS4B的参数整定.通过RTDS的模拟量输入输出板卡与NES6100型励磁调节器构成半实物仿真系统,在RTDS实时数字仿真平台上建立了单机无穷大模型.在实测发电机励磁系统无补偿相频特性基础上,经参数优化整定后依次进行了PSS4B临界增益试验、负载阶跃响应试验、短路扰动试验和反调验证试验,试验结果表明经优化的PSS4B在不同频段上均能够较好地抑制功率振荡,同时具有优良的抑制反调效果.     

5 kW单相非隔离逆变器的研制

针对采用传统PI和比例谐振PR控制的并网逆变器对电网干扰信号的抑制能力较弱问题,提出了一种基于准PR控制策略的单相并网逆变器控制方案,并针对自行研制的一种可大规模用于家庭供电的体积小、成本低的单相非隔离5 kW逆变器进行了仿真研究和并网实验。从硬件和软件两方面阐述了逆变器的设计原理;采用Matlab软件中的S-Function函数进行了仿真分析,控制策略为准PR控制,将其与传统的PI和PR控制器进行了对比,并在仿真基础上用实验样机进行了实验验证。研究结果表明,所提出的准PR控制策略在消除稳态误差、提高网侧电流品质和抗电网干扰等方面,相较于PI和PR控制具有很大的优越性,不仅可以更好地实现无静差控制,且具有可扩展性。凭借准PR控制器的无静差特性,单相非隔离5 kW逆变器在家用供电系统中将具有广阔的应用前景。     

航空三相有源功率因数校正技术比较

总结了航空电源标准的要求,指出航空三相功率因数校正(PFC)的设计需要特别考虑频率变化和电源电压不平衡条件下输入电流的谐波和直流输出电压的纹波。通过综述航空三相PFC的研究现状,选择了3种典型航空三相有源PFC方案——三相脉冲宽度调制(PWM)整流器、传统有源电力滤波器(APF)和广义APF,建立了3种方案的单相统一模型,对其谐波特性进行了理论分析和开关应力的计算,以比较3种方案的效率和功率密度。对3种方案分别设计了5kW的航空三相PFC,通过仿真结果对理论分析进行了验证。结果表明:将广义APF应用到航空三相PFC中具有较大的技术优势。最后指出需要解决广义APF直流输出电压不可控的问题和滤波电感的优化设计的问题。     

碟簧力学性能试验及仿真分析

针对外径28mm的C系列碟簧,利用微机控制电子试验机进行静力加载试验,得到碟簧不同工况下的载荷-位移特性曲线.基于ABAQUS有限元软件,建立了相应碟簧的有限元模型,进行不同位移载荷下的数值模拟计算,利用实验数据对数值计算结果进行检验并修正,修正后模型的计算结果与实测结果吻合良好.在此基础上,对开发的非标开槽碟簧建立有限元模型,计算得出了不同开槽位置和不同开槽方式下碟簧的载荷-位移特性曲线和刚度-位移曲线,系统分析了不同开槽位置和开槽方式对碟簧载荷变化范围、刚度变化速率、刚度变化幅度、负刚度区域大小和最大等效应力的影响.本研究对非标开槽碟簧的设计和作为负刚度元件在减隔振装置上的应用具有一定的参考价值.     

高压大容量链式STATCOM中IEGT功率模块的仿真分析

为了提高链式STATCOM的运行性能和可靠性,针对用于高压大容量STATCOM链节中的新型大功率器件IEGT功率模块进行仿真研究。依据生产厂家所给的典型IEGT导通特性曲线,采用线性插值方法,分析了工程中设备实际运行温度的IEGT导通特性;建立了IEGT功能模型。根据实际工程设计参数对带有缓冲电路的IEGT功率模块进行了仿真分析,讨论缓冲电路参数变化的影响。结果表明,功率模块缓冲电路中电容和电感参数变化对IEGT关断电压尖峰影响大,电阻增大尖峰的峰值明显增大,而出现尖峰的时间基本不变,这一结果可以作为STATCON工程设计中器件选用和缓冲参数优化设计的参考。     

水平火灾实验炉试验与模拟分析

基于改进热平衡法,结合天然气燃烧的特点,采用火灾动力学模拟软件(FDS)构建水平火灾实验炉的数值模型,进行混凝土双向板火灾试验模拟研究.结果表明:通过控制燃料的供应速率控制燃烧机的输出热功率,可以实现水平火灾炉升温曲线与ISO 834的标准火灾升温曲线接近,模拟平均炉温与试验平均炉温最终误差为2.2%(22 ℃);水平炉烟道口温度高于平均炉温约87 ℃,与实际火灾实验炉烟道口频繁损坏现象吻合,因此,在实验炉设计中,应提高烟道与炉墙连接区域的设计耐火极限;FDS模拟得到的火灾炉内部及楼板受火面温度场呈不均匀分布,符合火灾实验炉各热电偶测点实测升温曲线不同的规律,温度场数据可用于研究非均匀温度场对混凝土板力学性能的影响.     

超宽带抑制同步开关噪声的新型电磁带隙结构

为抑制现代高速电路中的同步开关噪声,给出了一种新型电磁带隙结构,可超宽带抑制同步开关噪声.利用软件对新型电磁带隙结构的阻带特性及信号完整性进行仿真分析.结果表明,与相同参数的Z型桥电磁带隙结构相比,当抑制深度为- 30 dB时,新型电磁带隙结构的同步开关噪声抑制带宽为130 MHz～10.45 GHz,相对带宽增加了5...