双笼感应电动机能耗制动瞬态过程仿真研究

为了得到双笼三相感应电动机能耗制动瞬态过程的运行特性,本文根据双笼三相感应电动机在qd/qd旋转坐标系下的数学模型,利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK,构建了双笼三相感应电动机能耗制动瞬态的仿真模型.通过实例对其瞬态过程进行仿真证明了该方法的有效性.     

考虑介质介电驰豫影响时瞬态电场计算的时域有限元法

在电力装备的实际运行过程中,可能遭受诸如操作冲击电压、雷电冲击电压等瞬态电压激励的作用。此外,随着电力电子器件在直流输电装备中的大规模应用,装备内部器件的绝缘结构承受的电压不再是传统的交流电压或直流电压,而是正极性重复性方波电压。为了研究这些装备或器件内的绝缘结构在瞬态电压激励下的电场特性,需要在电准静态场下计算其瞬态电场分布。在交变电场中,绝缘材料具有介电弛豫现象,其介电常数在频域上为频变函数。由于瞬态电压激励时间短、变化快,对应的频谱宽。因而,瞬态电压激励下的瞬态电场计算需要考虑材料的介电弛豫特性。为此,该文提出了考虑介质介电弛豫过程的时域有限元法。首先,将材料的介电弛豫现象用时变的介电参数表征,对含时变介电参数的电准静态场控制方程进行时空离散,推导了时域有限元方程和边界电场约束方程;然后,通过对比PEEK材料极化电流的实验测量结果与计算结果,验证了所提方法的有效性;最后,分析了瞬态电压激励下考虑材料介电弛豫特性的复合绝缘结构的瞬态电场分布特性。     

瞬态电磁干扰信号发生器的研制

为了使瞬态电磁干扰信号发生器在微机保护装置电磁兼容设计过程中普及应用,分别以高压直流开关电源、氢闸流管研制了电快速瞬变脉冲群(electrical fast transient/burst,EFT)发生器和以三电极场畸变点火球隙开关研制了浪涌发生器。实验结果表明,研制的低成本的瞬态电磁干扰信号发生器输出信号符合要求,可以在微机保护装置电磁兼容设计过程中做抗瞬态电磁干扰的研究。     

双凸极起动/发电机系统建模与瞬态特性分析

现有的电磁式双凸极电机的建模与特性分析分别单独从起动状态和发电状态两个方面进行,而独立的起动机和发电机模型难以完整、准确的反映起动/发电整个过程,尤其是起动/发电切换瞬态过程。在MATLAB软件中将SIMULINK和SimPowerSystems相结合,提出了非线性电感下起动/发电机一体化建模的方法,建立了电磁式双凸极起动/发电机系统的一体化模型,分析了起动/发电各个阶段特性,重点分析了起动/发电切换过程瞬态特性。仿真与实验结果验证了电磁式双凸极起动/发电机系统一体化模型和特性分析的正确性。     

一种PCM遥测同步解调器的设计

本文设计了一种用于PCM遥测的同步解调器 ,提出了针对瞬态过程PCM遥测解调数据的采集策略 ,利用缓冲PAM从连续不断的PCM码流中捕捉到瞬态过程。并用FPGA技术实现码同步器和帧同步器 ,使整个遥测解调器在单板PC插卡上实现并具有较低的成本 ,该方案用于 4MHz码速率的数据解调。用Labwindows/CVI编制了虚拟仪器面板 ,完成对硬件的控制和瞬态多路解调数据的曲线显示、处理和存储等功能     

IGBT开关瞬态的温度特性与电热仿真模型

由于半导体的材料特性随温度的变化发生改变,采用硅材料制造的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作特性受温度的影响也十分显著,开关瞬态过程将随温度发生较大变化。针对不同温度下的开关过程开展了测试实验,发现IGBT的开通与关断瞬态具有不同的温度特性,根据实验现象对IGBT的开关过程进行了分析,得出IGBT开关瞬态的温度特性主要是受载流子寿命影响的结论。对IGBT电热模型的基本原理以及现有模型方法进行了分析,根据实验中得出的结论,提出了一种改进的IGBT电热模型。基于该模型对IGBT关断时的电流拖尾过程以及整个开关瞬态过程开展了电热仿真分析,通过仿真波形与实测波形的比较,验证了实验中得出的结论以及该模型的准确性。     

弓网系统滑动电接触瞬态温度场仿真研究

弓网系统瞬态温升会影响摩擦副的材料特性,进而加速系统磨耗。为减小弓网系统温度场引起的磨损,对其瞬态特性进行了研究。利用COMSOL Multiphysics软件建立了仿真模型,利用试验机,采用非接触式测温方法,验证了模型的有效性。对温度场瞬态过程进行仿真研究,结果表明,运行过程中,最高温度区由接触面逐渐转移至碳板内部,温度由接触区向四周呈递减趋势;在碳板接触区后端出现"高温拖尾"现象,拖尾长度随时间逐渐增大。上述研究结论对进一步研究滑板温度特性具有借鉴意义。     

基于电参数的IGBT开关瞬态过程耦合关系分析

IGBT开关瞬态电流变化过程包括开通电流上升过程和关断电流下降过程,由于功率器件的非线性特征及其与电路参数的紧密耦合,造成瞬态过程电磁现象复杂。重点研究了瞬态过程电压电流参数的耦合规律,分析了耦合关系对IGBT工作特性的影响。首先,分析了IGBT内寄生PIN结构、集射极电压对栅极控制模型的影响。其次,基于栅极控制模型的分析,提出集电极电流的拟合次数应考虑电流变化过程持续时间及计算场景,二次及以下多项式拟合可近似描述集电极电流波形并开展功率损耗分析,但不适于电流变化率和感应电压分析。再次,比较了开通和关断过程计算所得回路寄生电感值的差异,提出了不同过程计算回路寄生电感的适用范围及FWD封装寄生电感的计算方法。最后,分析了瞬态过程栅极电压和集射极电压的耦合关系,提出了通过栅极电压估计集射极电压的状态监测方法并进行了实验验证。     

SmDyCo薄膜的磁特性及微磁模拟研究

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了SmDyCo薄膜.振动样品磁强计(VSM)测试结果显示,SmDyCo薄膜垂直膜面方向矫顽力为353kA/m,矩形比为0.88;而平行膜面方向的矫顽力为10kA/m,矩形比为0.093,这表明SmDyCo薄膜具有垂直磁各向异性.对SmDyCo薄膜的微磁模拟结果与实验结果基本吻合.通过对SmDyCo磁性薄膜在外场下动态磁化过程的计算,发现薄膜的磁矩并不是从一个方向到另一个方向的直接转动过程,而是一种阻尼进动过程.薄膜磁矩转动过程瞬态图像也证实了这种现象.     

电路瞬态能量分析的计算机仿真方法

介绍了电路瞬态能量仿真分析的基本过程、原理、不同电路的瞬态过程获取以及软件的实现方法,并给出了具体的实例。软件分析表明,计算机的瞬态能量评估方法具有快速、便捷、对电路无影响、可自由自主建立负载模型以获得瞬态过程等优点。     

PEM燃料电池流量及功率系统的建模

数学模型是理解和分析燃料电池性能的有效工具,质子交换膜燃料电池(PEMFC)的建模是该技术发展和研究中的一个极为重要的问题。将结合已有的PEMFC建模方面的成果和本实验室PEMFC实验台的实验数据给出一种质子交换膜燃料电池系统的动态模型。该模型能够描述电堆电压、反应物流量以及反应物空间压力的瞬态响应过程。我们利用Matlab的SIMULINK对模型进行仿真,给出了负载电流以及反应物流量控制器给定电压阶跃变化时系统的瞬态响应,并对仿真结果和实验台实际运行数据进行了分析和比较。结果显示具有较好的一致性,证明此模型是PEMFC的实时控制系统以及最优化设计的一个有力工具。     

质子交换膜燃料电池发电系统建模与分析

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统进行动态建模和分析,模型包括质子交换膜燃料电池,供气系统和直流-直流(DC-DC)变换器等部分。首先建立用于预测燃料电池电化学特性和反应气体压力特性的集中参数动态模型,同时给出了供气系统和DC-DC转换器的动态模型,也给出了比例积分型DC-DC变换控制器的设计方法。然后仿真和分析了PEMFC发电系统对快速变化负载的动态响应。采用Matlab-SIMULINK软件对5kW的PEMFC发电系统进行仿真。仿真结果表明系统模型结构简单,计算量小;PEMFC发电系统能够满足快速负载功率需求,满足不同负载的使用要求。     

电动车用PEM燃料电池

简述了质子交换膜燃料电池 (PEMFC)的特点 ,重点介绍了近年来国内外开发PEMFC电动车取得的主要进展 ,以及发展PEMFC电动车需要解决的主要问题及对策。     

燃料电池运行压力对整车燃料效率的影响

40 kW质子交换膜燃料电池动力系统可以作为小车发动机。讨论了该动力系统运行时的空气与氢气压力对燃料电池堆输出功率的影响,并综合讨论了对整体系统氢燃料效率的影响。实验数据表明,燃料电池动力系统在低压10.132 5 kPa(相对压力)运行时具有较高的整体系统氢燃料效率,为45%,而在较高压力101.325 kPa(相对压力)运行时具有相对低的整体系统氢燃料效率,为40%。     

PEM燃料电池阴极传质过程的二维数值模拟

在混合流动模型的基础上,建立了一个新的二维、稳态、非等温、两相流的单电池电化学反应模型.此两相流模型将催化剂层作为一个实体层来处理,而不是将其看作是一个没有厚度的界面.模型在组分方程中还考虑了水分的相变,并在能量方程和动量方程中考虑了水分相变带来的影响.模型模拟了空气过量系数变化时PEMFC阴极中氧气和水的扩散传递及浓度分布过程.分析操作参数对电池性能的影响,以便得到最佳操作参数,为燃料电池的实际应用提供参考.     

空气中NH_3杂质对PEM燃料电池性能的影响

研究空气中的NH_3杂质对常温(电池温度80℃左右)质子交换膜(PEM)燃料电池性能的影响。使用燃料电池测试系统测试了PEM燃料电池的极化特性和交流阻抗,采用等效电路法获得PEM燃料电池的等效电路元件,分析了空气中NH_3质量浓度、电池温度和NH_3通入时间对PEM燃料电池性能的影响。研究发现空气中NH_3对电池性能的影响与NH_3质量浓度和NH_3通入时间有关:浓度越低,影响越小;短时间内通入含NH_3的空气对电池的性能影响很小,但长时间通入对膜电极的损害较大;被NH_3毒化后PEM燃料电池再通入纯净空气后电池性能很难恢复。     

基于不同电极位置的PEMFC运行特性研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种有巨大发展潜力的发电装置,特别适合成为新一代便携式电源和电动汽车的动力源。水是影响燃料电池性能的关键因素,良好的水管理是使其安全稳定运行和提高其性能的必要条件。在PEM燃料电池的阴极侧安装风扇,向燃料电池提供氧化剂和降低电池温度,通过实验,观察到在电池堆方向发生变化的情况下,PEM燃料电池性能及其内部传质情况会发生明显变化。实验结果发现:当电流密度较小时,电极方向对PEM燃料电池的性能影响不明显;当电流密度较大时,阳极在上、阴极在下时燃料电池性能优于阴极在上、阳极在下的燃料电池性能。     

流道截面形状对PEM燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池内电化学反应生成的水和热量会对电池性能产生较大影响,而流道截面形状是影响电化学反应的因素之一.利用FLUENT软件计算了采用不同截面形状流道的质子交换膜燃料电池,获得电池电压-电流(U-(I))曲线,并分析中电流密度下不同流道电池内温度场的分布,研究了在中、高电流密度下梯形流道和圆形流道对电池内水含量分布的影响.结果表明,流道形状对电池性能影响一方面体现在流道与扩散层接触面积越大则电流密度越大,另一方面底部为弧形和侧壁倾斜的梯形流道可在一定程度上降低膜内中心部位水含量.     

燃料电池用质子交换膜退化机理研究进展

近年来,质子交换膜燃料电池技术随着新研究方法的出现得到了快速的发展。对质子交换膜退化机理的深入理解及对质子交换膜寿命及长期性能的改善已成为质子交换膜燃料电池商业化的前提。因此,相关研究成为目前燃料电池研究的热点。综述了全氟磺酸质子交换膜物理、化学退化机理方面的研究进展及近年来在提高质子交换膜耐久性方面的研究工作。     

PEM燃料电池迷宫流场双极板的电化学性能研究

双极板流场结构对质子交换膜PEM(proton exchange membrane)燃料电池的电化学性能至关重要。基于双极板的工作原理和有限元分析FEA(finite element analysis)理论,设计了一种用于PEM燃料电池的新型迷宫流场结构双极板,通过建立包括质子交换膜、催化层、气体扩散层、迷宫流场结构双极板和流道在内的完整PEM燃料电池的三维模型并进行数值分析,研究具有该迷宫流道结构双极板PEM燃料电池的电化学性能。此外,还制备了具有该迷宫结构的石墨双极板试样并进行电化学性能实验。研究结果表明,在保持PEM燃料电池其他参数一致时,具有迷宫流场双极板的PEM燃料电池有较大的功率密度,其最大值为520.283 mA/cm2,实验结果与模拟结果一致,验证了数值模拟的可靠性。