用于铅酸蓄电池的大功率快速充电系统的研究

本文介绍了一种针对铅酸蓄电池组的大功率快速充电系统。该系统采用多段恒流充电和脉冲充电相结合的充电方法：采用高频开关电源作为充电电源．主回路由三相整流电路．移相控制ZVS PWMDC／DC全桥变换电路和能量反馈电路组成；采用TMS320LF2407芯片作为控制电路的核心，产生可调的PWM控制信号．实现蓄电池的快速智能充电。     

电力电缆分布式测温系统取能电源研究

供能电源一直是电力电缆和输电线路在线监测系统亟待解决的关键问题.分析了现有供能电源存在的不足,设计了一种电力电缆分布式测温系统的取能电源.该电源根据电磁感应原理,利用带气隙的线圈从高压电缆感应取能,并通过电源管理单元和充电管理单元,将电缆电流转变为稳定的输出电压,为分布式测温系统供能.基于此,通过理论分析和软件仿真,实现对取能线圈结构参数最优匹配,满足实际线路需要;通过电源管理单元和充电管理单元,有效解决了电源续航能力和输出电压稳定性问题.实验结果表明,该取能电源能够为电力电缆分布式测温系统提供足够的能量,满足可靠性要求.     

数控机床能效在线监测方法及监测系统

针对数控机床能量效率难以在线监测的问题,提出一种基于机床功率平衡方程和能量损耗特性的数控机床能效在线监测方法。该方法通过实时测量机床总电源输入功率和主轴输入功率分离出切削功率,从而在线获取机床能量效率,同时基于功率信息在线识别机床状态,获得机床设备利用率等信息。给出了基于ARM(Advanced RISC Machines)Win CE平台的数控机床能效在线监测分析系统软/硬件解决方案,完成了系统的初步开发和实现。通过实验验证了该系统具有较高的准确性和方便的实用性。数控机床能效在线监测对于机械加工过程和车间能效评估、能耗预测、能量管理及节能技术研究均有重要支持作用,具有较广阔的应用前景。     

基于MPPT的太阳能智能充电控制器

针对离网光伏发电系统中光伏电池利用率不高和蓄电池极易因充电不当而损坏的问题,分析了光伏电池的输出特性和蓄电池的充放电特性,结合最大功率点跟踪（MPPT）技术和同步整流技术,设计了一个基于同步BUCK电路的太阳能充电控制器并搭建了试验样机。通过运用带有温度补偿的并列三环PID控制方法对充电全过程进行了控制以实现蓄电池在恒流、恒压、MPPT等不同充电方式之间的智能切换。研究结果表明,该控制器在充分利用太阳能的基础上照顾了蓄电池本身的充电特性,避免了蓄电池意外受损,将充电效率提升到了96％以上,最终达到了优化能量管理的目的。     

半导体制冷系统热端散热试验研究

分别对TEC1-12704和TEC1-12706两种型号半导体制冷片的热端进行了散热器有热管散热与散热器无热管散热的试验装置设计,同时设计了分离电流输入两级制冷散热器有热管散热的试验装置,并分析了热端散热工况对冷端温度的影响.试验结果显示:散热器有热管散热可强化热端散热,半导体制冷片冷端温度与散热器散热能力有关,在有限...     

超级电容器储能在电动汽车中的应用研究

针对电动汽车启动时所需的大功率、大电流对蓄电池的损害及制动时导致的能量浪费,分析以蓄电池为主电源,具有超大容量的新型储能器件超级电容器为辅助电源的电动汽车能量管理系统。利用两相交错并联双向DC/DC变换器作为超级电容器储能系统的主电路,并采用电压外环电流内环的控制策略对储能系统进行建模仿真。仿真结果表明超级电容器储能响应快,稳定性好,作为电动汽车辅助电源能够实现能量的回收再利用,有效提高系统能量利用率,延长电池使用寿命。     

EasiSolar:一种高效的太阳能传感器网络节点系统设计与实现

设计并实现了一种具有两级能量存储结构的传感器网络能量自供给节点系统EasiSolar。该系统将价格较低且可无限次充放电的电容与能量密度高且漏电流较小的可充电锂电池结合起来,形成高效的能量存储单元,以减少锂电池的充放电次数,延长锂电池的使用寿命。该系统还通过软硬件协同设计,实现了高效的能量管理方法,包括太阳能电池板最大功率输出跟踪器、能量存储模块充电管理模块和供电选择模块,以最大化地获取环境能量。测试实验结果表明,使用该系统设计的能量采集方法能够至少提高28%的能量采集效率。     

大功率焦平面器件热控制研究

摘要：为了实现大功率焦平面器件的热控制,根据焦面组件的结构特点,通过仿真计算与试验相结合的方法,对大功率焦平面的热控设计进行了研究。首先,介绍了大功率焦平面器件的主要热设计要求,分析了大功率焦平面器件、小散热空间并安装在移动构件上的焦面组件热设计的特点。接着,利用I-DEAS有限元分析软件建立热分析计算模型,利用TMG模块进行分析计算。然后,进行试验验证,并根据试验给出了焦平面器件升温拟合曲线。最后,根据热设计实例提出如何合理的选择大功率焦平面器件的热控制方式。结果表明,50W大功率焦平面器件连续工作2min时,在有12℃冷源的情况下,能够控制焦平面器件小于35℃。满足焦平面器件设计要求。     

大功率焦平面器件的热控制

为了实现大功率焦平面器件(FPA)的热控制,根据焦面组件的结构特点,通过仿真计算与试验相结合的方法,对大功率焦平面的热控没计进行了研究.介绍了大功率焦平面器件的主要热设计要求,分析了大功率焦平面器件、小散热空间并安装在移动构件上的焦面组件热设计的特点.利用I-DEAS有限元分析软件建立了热分析计算模型,并利用TMG模块进行分析计算.进行了试验验征,并根据试验给出了焦平面器件升温拟合曲线.最后,根据热设计实例提出如何合理地选择大功率焦平面器件的热控制方式.结果表明,50 W 大功率焦平面器件连续工作2 min时,在有12 ℃冷源的情况下,能够控制焦平面器件＜35 ℃,满足焦平面器件设计要求.     

热电耦合无线传感能量管理系统及其在精密主轴热监测中的应用

针对无线传感器热电耦合自供能存在的输出电量低和电压波动等问题,提出一种新型能量管理系统电路拓扑结构及基于最优时间的充放电控制策略,以保证自供能无线传感器在各种主轴转速条件下稳定工作。建立了机床主轴的热网络模型,分析了热发电能量管理系统输入特性。然后,设计了能量管理系统的多电容电路拓扑结构,并通过电容充放电时间参数的优化计算,获取最优的热发电平均输出功率。实验研究证实了在主轴不同转速下热发电构件及能量管理系统可以使无线传感器稳定的工作。对不同的电容充电和放电时间设置方案进行了比对,验证了最优时间控制策略的优越性。最后,利用热电耦合自供能无线传感器和传统有线传感器所监测的温度数据分别进行了主轴轴向热变形建模实验,结果表明：采用无线传感器可以监测有线传感器难以配置的主轴核心部件,从而获取和主轴热变形具有更高相关性的温度数据,使所建热变形预测模型的误差减少约40%以上。     

半导体热电装置的热力学研究进展

热电效应是由温度梯度直接获得电能的方式中能量转换效率最高的方式,与太阳能光伏发电技术、燃料电池并称为21世纪三大最具潜力的能源技术。基于热电效应的发电、制冷和供热装置固态、环保、可靠、寿命长、易维护,易于实现小型化和集成化,在航天、交通工具、工业、余热回收、电子制冷等领域,与常规能源装置相比独具优势。介绍半导体热电装置的工作原理、结构特点及应用领域,从非平衡热力学和有限时间热力学两个方面对热电发电机、热电制冷机和热电热泵的热力学研究现状做了全面回顾,重点对其有限时间热力学研究成果做了系统总结,展望热电发电装置热源的开发、多级热电装置、联合热电装置、热电装置的传热强化等热电装置将来的主要发展方向。     

基于Cortex-M0的半导体制冷温度控制系统设计

冷凝露点法是一种高精度的食品水分活度检测方法,温度控制是其关键技术之一。本设计采用最新型Cortex-M0内核芯片LPC1114作为控制单元,选用半导体制冷器和加热器作为温度控制元件,运用数字PID智能算法进行温度控制。可用于水分活度测量辅助实验,精度高、响应快,取得良好的控制效果。     

基于热电制冷的液冷源系统设计

为了解决液冷源低温环境下冷却液的预热问题,提出了一种利用热电制冷片的预热方法。并利用热电制冷片的可逆性,实现制冷功能,改善了液冷源的高温性能。本设计与其他液冷源系统相比,没有电热元件与冷却液的接触、无需制冷剂、无污染、安全性好、可靠性高、寿命长。同时,减小了液冷源的重量和体积,降低了液冷源的电功率消耗。     

垂直腔面发射激光器温度控制装置的设计

介绍一种VCSEL(垂直腔面发射激光器)激光二极管温度控制装置的设计.该装置采用了圆筒形的热沉、圆筒形TEC(热电制冷器)和冷却板,把激光管置于圆筒形的冷却板之内,由于圆筒形的热沉、TEC和冷却板与激光二极管接触面积较大,所以无形中提高了温度控制系统的散热和加热效率,从而提高了系统的温度稳定性和控制范围.     

TEC的半导体激光器恒温控制系统设计

温度控制对半导体激光器的应用质量有着重要作用。设计并实现了基于温度传感器和单片机的温度测量和控制系统。系统采用MSP430F149单片机进行控制,用PT1000进行温度数据采集,使用TEC制冷片调整温度,达到对半导体激光器环境温度实时监控的目的。分析了系统中各电路模块的工作原理和设计依据,给出了电路结构。实验结果表明,该恒温控制系统性能稳定可靠,测量控制误差不大于0.01℃。     

纸基芯片温控系统仿真与分析

纸基微流控芯片(μPADs)为聚合酶链式反应、环介导等温扩增提供了新型平台,可用于新冠肺炎病毒检测等领域.为了达到纸基反应芯片所需要的正常工作温度,采用半导体制冷器(TEC)提供反应所需热源,应用有限元仿真软件(FEM)对TEC的整体结构进行建模,依据珀尔帖效应分别对元件中的N型和P型半导体定义并进行热电耦合,同时,研...     

太阳能直膨式喷射制冷系统性能分析

介绍了太阳能直膨式喷射制冷的原理与工作流程。对于在确定的蒸发器与冷凝器工作压力条件下太阳能集热器内水温的变化对制冷机性能系数的影响也进行了分析,并探究了制冷机平均制冷量随一天不同时间段的太阳能有效集热量变化的规律。结果表明,太阳能直膨式喷射式制冷技术能够较好的满足实际制冷需求,符合节能低碳的用能要求。     

1470nm大功率半导体激光溶脂仪控制系统设计

为了实现大功率激光溶脂仪安全、稳定的输出,设计了1 470nm大功率半导体激光溶脂的控制系统。对该控制系统所采用的驱动模块、温控模块、主控模块和人机交互模块等进行了研究。首先,采用FPGA实现恒流源的数字控制,功率反馈闭环实现恒功率控制,以提供1 470nm大功率激光器和弱激光红光指示的驱动,单片机负责实现RS232的协议解析。采用数字模拟PID混合控制,根据NTC的反馈对TEC进行驱动实现激光器温度控制。设计了基于ARM Cortex-M3架构的STM32F系列微处理器主控模块和人机交互模块,实现了相关数据的输出显示与存储、触摸屏驱动及响应以及各接口控制。最后,利用MDK平台编写控制软件并对整机控制系统进行联调和测试。实验结果表明:整机输出功率与设置功率的偏差小于2%,安全性能符合国家医用电气安全通用标准的要求。该系统能够满足1 470nm大功率半导体激光溶脂仪的稳定可靠、安全性高、抗干扰能力强等要求。     

基于Cortex—M0的半导体制冷温度控制系统设计

冷凝露点法是一种高精度的食品水分活度检测方法,温度控制是其关键技术之一。本设计采用最新型Cortex-M0核芯LPC1114作为控制单元,选用半导体制冷器和加热器作为温度控制元件,运用数字PID智能算法进行温度控制。可用于水分活弗则量辅助实验精度高、响应陕,取得良好的控制效果。     

集装箱船余热回收系统中温差发电模块的热电耦合分析

随着热电发电、热电制冷技术研究的不断深入,热电在船舶余热回收方面有了重大突破.以集装箱船余热回收系统中温差发电模块为研究对象,考虑了热电模块热端和冷端温度差存在温度变化的实际情况,运用ANSYS软件建立了热电单P-N结模型,分析了热电单元温度场的分布规律,得到了温差发电系统的输出特性,根据分析结果进行了温差发电模块用于...