多脉冲均匀介质阻挡放电特性的仿真及实验研究

为了简化实验,优化反应器设计,扩大均匀介质阻挡放电的应用范围,基于用电压控制电流源(VCCS)模拟均匀放电过程的介质阻挡放电(DBD)等效电路模型,利用Simulink建立了大气压多脉冲均匀DBD的动态仿真模型。模型中采用适于表征均匀DBD的VCCS激励信号,建立了开关控制模块再来对VCCS进行控制,从而实现对放电电流脉冲个数的调节。利用所建模型对大气压氖气中平板电极结构DBD的电气特性进行了仿真,得到了不同条件下多脉冲均匀DBD的电压电流波形以及Lissajous图形。同时,建立了大气压氖气中DBD实验装置并对不同电压幅值下的放电特性进行了实验研究,还将仿真与实验所得到的结果进行了比较。结果表明,利用所建模型仿真得到的电压电流图形和Lissajous图均与实验测量结果相符合,验证了仿真模型的正确性。利用仿真模型进一步计算得到了实际实验过程中无法直接测量获得的放电参量,如气隙电压、介质电压、放电电流、放电功率、传输电荷等。由仿真得到的伏安特性曲线可知,氖气中多脉冲放电除第1次脉冲放电为Townsend放电转化为辉光放电,其余脉冲放电皆为辉光放电。     

不同条件下介质阻挡放电的仿真与实验研究

建立基于电压控制电流源(voltage-controlled current source,CCS)的工频介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)动态仿真模型和实验装置,对空气中平板电极结构DBD进行仿真与实验研究。可通过分别计算仿真与实验得到的电压电流波形和电压电荷Lissajous图形得到DBD的电气参数,二者的定量比较验证了仿真模型的准确性,利用仿真模型和实验装置对不同外加电压幅值、阻挡介质厚度与介电常数条件下DBD功率的变化情况进行研究和定量比较,并从理论上对所得的仿真计算结果与实验测量结果的变化规律进行定性分析。研究结果表明,基于CCS的工频DBD动态仿真模型能够反映放电的真实情况,仿真计算所得到的不同条件下DBD的放电功率与实验测量所得到的值是吻合的,且两者的变化规律均与定性理论分析是一致的。     

不同溶液浓度下气液两相介质阻挡放电特性实验及仿真研究

采用实验与仿真结合的方式研究高频激励下柱-板电极结构在不同溶液浓度条件下的放电特性.通过实验方式测量气液两相介质阻挡放电(DBD)的放电特性,得到了不同溶液浓度和外加电压幅值条件下的电学特性和发光特性.在此基础上,结合气液两相放电物理过程,建立了与本实验对应的等效电路模型,通过实验与电场仿真结合的方式确定了模型参数,并在Simulink中建立电路仿真模型.通过仿真得到不同浓度和电压幅值下的电压电流波形及Lissajous图形,经仿真与实验结果对比,验证了仿真模型的正确性.利用上述模型进一步提取实验中无法直接获取的放电参量,如气隙电压、液相电压、放电通道电流及能量占比等.结果表明:溶液浓度对于实验得到的回路电压电流波形及发光特性影响不显著,然而通过仿真发现,气相及液相消耗能量的占比受其影响较大.随着溶液浓度的升高,尽管气相和液相功率都增大,但液相功率增加速度更快,导致液相能量占比显著增加,而通过提升激励源电压可提高气相能量占比,从而在一定程度上抑制液相获得的能量.     

内电极直径对大气压氩等离子体射流放电特性的影响

为了研究电极结构对大气压等离子体射流放电特性的影响,通过氩等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量以及发射光谱及发光图像的光学特性的诊断,研究了内电极直径对氩等离子体射流放电特性的影响。实验研究了内电极直径分别为0.5、0.95、1.6 mm时,氩等离子体射流放电的演变规律,并进一步计算得到了放电功率、传输电荷、电子激发温度、分子转动温度和振动温度等,分析了它们随内电极直径变化的规律及机理。结果表明,氩等离子体射流放电可分为电晕放电、DBD以及射流形成3个阶段,这3个阶段可通过测得的电气特性和发光特性进行区分。内电极直径对氩射流特性的影响主要表现在射流阶段:随着电极直径逐渐减小,放电面积增加,放电变强,相应的放电电流脉冲的幅度和激发态粒子数量增加,放电功率和传输电荷也更多。内电极直径越小,分子振动温度、分子转动温度和电子激发温度也越小。分子振动温度和分子转动温度随电压幅值的增加而增大。     

介质阻挡放电等离子体射流装置的实验研究

基于介质阻挡放电的形式,设计并制作了两种等离子体射流装置:一种内电极裸露;另一种内电极覆盖有石英玻璃。笔者对两种不同电极等离子体射流装置的特性进行了测量。在中频正弦电源通入Ar的情况下,测量了放电的李萨如(Lissajous)图、放电的图像和放电的光谱图;并且分别由放电的Lissajous图和光谱图,计算得到了放电的功率和电子激发温度。实验结果表明:在外施电压保持不变的情况下,气流对于放电的功率和电子的温度几乎没有影响;通过对比两种射流装置的电学和光学特性发现,与内电极覆盖有石英玻璃的等离子体射流装置相比,内电极裸露的情况下,其放电的功率和电子激发温度均比较大。     

考虑壁电荷积累的平行板电极介质阻挡放电模型研究

针对平行板介质阻挡放电建立了实验室放电装置,研究了大气压空气中的放电电压电流波形及Q-V Lissajous图形。提出一种考虑放电期间壁电荷累积影响的DBD等效模型,并对介质阻挡放电的电气特性进行分析。通过等效模型计算得到的放电电荷、电流及电压结果,搭建实验设备进行重复试验,并与试验测量数据进行对比。结果表明:壁电荷累积是影响介质阻挡放电的一个重要因素,积聚在反应器的介质表面电荷密度随着施加电压的增加而逐渐增加。利用数学模型计算出的放电时电荷、功率及电流与实验测量数据一致,验证了所提等效模型的有效性。     

脉冲电源驱动多针—平板电极介质阻挡放电影响因素研究

笔者采用μs振荡脉冲电源驱动多针—平板电极,产生空气中介质阻挡放电(DBD),测量了不同条件下放电的电压电流波形,拍摄了放电发光图像,并进一步计算得到放电功率和传输电荷量等主要放电参量,研究了多针电极密度、外加电压幅值和气隙距离对多针—平板电极DBD放电特性和放电参量的影响,并结合放电机理对所得到的实验结果进行了分析....     

四氟化碳含量对大气压Ar等离子体射流放电特性的影响

为了产生高活性含氟低温等离子体并优化其效率,通过电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量及发射光谱和发光图像等光学特性诊断,研究了CF_4含量对大气压Ar等离子体射流放电特性的影响。测量得到不同外加电压下的电气特性、发光特性及光谱特性,进一步计算得到放电功率、传输电荷、放电空间主要粒子谱线强度等主要放电参量随CF_4含量的变化趋势,并结合放电电离过程对所得实验结果进行了分析。结果表明,Ar/CF_4等离子体射流随CF_4含量的增加,电流脉冲数减少,脉冲持续时间变短,射流长度变短,发光强度减弱,传输电荷和放电功率随之减小。除F_谱线外,其他主要粒子谱线均随CF_4含量增加逐渐减小,F_光谱在CF_4含量为4%时达到最大值,此时含F_基团量最多。因此,在此条件下,可用于绝缘材料表面憎水性改性,以期达到良好效果。     

多针–平板电极气液两相介质阻挡的放电特性

为深入理解气液两相介质阻挡放电的机理和特征,利用多针–平板电极结构,测量了气液两相DBD的电学和光学放电特性,研究了放电电气参量及放电空间主要粒子强度随外加电压的变化趋势,并根据实验结果建立了放电的等效电路模型,利用其结合放电机理对所得到的结果进行了分析和讨论。结果表明:气液两相DBD的放电与纯气相DBD放电相类似,但还要考虑液体阻抗对放电的影响,其放电电流为阻容性,超前电压的角度90°。气相放电中产生了大量的N2、O和OH等活性粒子,放电功率、传输电荷和电子密度等主要放电参量均随外加电压的增加而增大,而气隙电容随外加电压增加而减小,外加电压20.5 k V时,它们的值分别为78 W、1 060 n C、1.87×1011 cm-3和8.07 p F,气相放电可用电压控制电流源(VCCS)、电阻和可变电容来等效,而液体可用可变电阻等效,计算得到放电前其值为825?。     

采用时变电阻的水下高压放电模型

水下高压脉冲放电过程中的瞬态物理现象非常复杂,放电通道等效电阻从放电初期的kΩ量级到中期的mΩ量级,为一时变参数。若在仿真计算中将它看作常数,则计算得到的放电电流在峰值和振荡周期上均与实验结果相差较大。为尽可能真实地反映放电特性,建立了放电水间隙时变等效电阻R(t),推导了等效放电回路方程,利用有限差分法进行求解,得出放电电流和放电电压的表达式,并将仿真波形与实验测量得到的放电电流和放电电压的波形进行了对比分析。结果表明,在放电电极时变等效模型基础得到的仿真结果相对于常数等效电阻的仿真结果,更接近实验结果,同时显示出有限差分方法在求解放电回路变系数微分方程时的有效性。     

MATLAB在电力系统分析中的应用

介绍MATLAB软件在电力系统中应用,以及MATLAB环境下的动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱PSB(PowerSystemBlockset)的功能和特点;并以MATLAB为仿真平台进行电力系统建模和动态仿真分析。实践表明,MATLAB是进行电力系统建模和仿真分析的强大实用工具。     

行波型超声波电动机接触模型的研究

以直径为60mm行波型超声波电动机为例，通过对电机定子和转子接触模型的研究，得到了一种考虑电机定子齿作用情况下的仿真模型。文章根据实际行波型超声波电动机结构参数对模型的求解，计算得到了电机的运行特性，结果与实际试验研究结果相近，证明了该模型的有效性。     

交流电机模型参考自适应控制系统的仿真

分析了模型参考自适应控制系统的结构特点.利用简单实用的飞升曲线法建立交流电机的数学模型,并以此为基础建立被控对象的参考模型.运用Narendra模型参考自适应控制理论,设计了交流电机转速控制的模型参考自适应控制系统.此控制系统可以抑制干扰,具有较快的响应速度.并通过仿真实验验证所设计系统的可行性.     

用PSPICE多瞬态分析法建立GTO仿真模型

提出了用ＰＳＰＩＣＥ多瞬态分析功能建立ＧＴＯ仿真模型的方法,在分析ＧＴＯ内部机理的基础上,用无源器件建立了ＧＴＯ门极模型。     

基于Matlab的功率因数校正电路的仿真分析

根据功率因数校正的原理和特点,建立了一种基于Matlab的功率因数校正电路的仿真模型,详细介绍了模型的建立过程并给出了具体的算法,最后对一种三相无源功率因数校正电路进行了参数的优化和仿真,并对建立的模型作了验证。仿真结果表明,运用Matlab中的SimPowerSystems模块对复杂的电路进行仿真分析和研究,不失为一种准确、直观有效的方法。     

论切负荷动作模型的建立

基于负荷的基本特性，研究了切负荷动作的基本原理，提出按面向对象原则建立切负荷装置模型，并对所建模型进行仿真。仿真结果表明，所建模型符合提高电压质量的要求，可以为电力系统切负荷装置的研究提供理论借鉴。     

仿真软件MATLABPSB与PSASP模型及仿真分析

电力系统分析综合程序ＰＳＡＳＰ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｐａｃｋａｇｅ）是国内进行电力系统计算和仿真经常 使用的软件,其结果也为大家所普遍接受。Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ公司新近的ＭＡＴＬＡＢ５．２中的Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂｌｏｃｋｓｉｓ（ＰＳＢ）是专门为电力系统设计的仿真分析软件,其功能十分强大。文中对３个电力系统典型模型的潮流和稳定分别进行了计算,分析表明这     

电站锅炉燃烧系统和蒸发系统仿真模型的建立

目前用于仿真目的的电站锅炉系统的燃烧模型普遍采用零维稳态模型 ,炉膛水冷壁模型采用集总参数模型。在现代仿真系统在某些领域的高精度要求的前提下 ,如果仍采用上述方法就不能满足需要。因此该文在建立精确的模型方面做了崭新的尝试 ,燃烧系统采用一维的燃烧模型 ,水冷壁就采用分布参数模型。虽然增加了方程的数量 ,但仍能满足实时仿真的需要。图 5表 2参 5     

永磁直线同步电动机直接推力控制的仿真研究

参照旋转电机直接转矩控制的研究方法并结合PMLSM的特点,建立了PMLSM直接推力控制系统的数学模型,详细介绍了本系统中的逆变器、磁链和推力滞环控制、磁链扇区选择及开关表单元,并在Matlab/Simulink环境下搭建了几个重要部分和整个系统的的仿真模型。仿真结果证明,PMLSM直接推力控制系统的结构简单,动态响应快...     

变电站仿真培训系统中的发电机模型

在变电站仿真培训系统的模型中计及发电机的动态特性,对提高仿真的逼真性具有重要的积极意义,以一次潮流的计算结果确定发电机动态方程的初始状态,在仿真运行的每个周期内只需计算机网接口参数,求解节点电压方程,即可得到电力网络的状态参数。这种方法避免了动态潮流法计算时间长、收敛性不能保证等缺点。经实践证明该方法是可行的。