脉冲电场微型传感探头的研制

为研究车辆、飞机、舰船仓部等小空间电场环境的电磁兼容与防护问题,需要在尽可能不影响被测电场分布的情况下,实现对脉冲电场的测试。为此,通过特殊的结构和电路设计,利用传感器的外壳实现天线和屏蔽功能,通过高阻耦合、直接电光转换和天线-电容方式实现衰减与降噪等技术,研制成功了一种带有尾纤的、截面积1cm2,长度6cm,能够直接将几Hz至数GHz的脉冲电场信号转换为强度调制的激光波输出的微型有源宽带脉冲电场传感器。测试结果表明,它具有良好的宽带性能和很高的灵敏度,不失真输出动态范围超过60dB,成功解决了小空间环境条件下对宽带脉冲电场的测试问题。     

三维脉冲电场传感器的建模仿真与设计

为了克服传统脉冲电场传感器只能测量单极化方向电场这一缺点,研制了一种三维全向脉冲电场传感器,传感器由3个互相垂直的三棱锥锥面电小天线构成,同时与光纤传输系统配合,可实现全空间内脉冲电场的测量。通过对全尺寸三维电场传感器的理论建模,分析了电场传感器对被测电场以及负载阻抗和天线尺寸对测试特性的影响,确定了最佳三维电场传感器的设计参数。在此基础上制作了三维脉冲电场传感器探头并对其主要性能指标进行了测试。测试结果表明,它具有良好的宽带性能,测试带宽可达1 kHz~1 GHz,不失真输出动态范围60 dB,符合设计要求。     

平行板型三维脉冲电场传感器的研制

宽频带传感器是脉冲电磁场测量的关键设备之一,目前用于脉冲电场测量的传感器大都是单极化形式,只能测量半空间、单极化方向上的电场。为此,研制了一种可用于脉冲电场测量的三维平行板型结构传感器,它由三维电场天线和光发射机组成,与相应的光纤传输系统配合,可以对三维脉冲电场进行同时、全空间测量。应用FDTD法对三维电场测量天线模型进行了数值模拟,重点分析了三维天线的极间耦合、三维场分量的合成与频率特性。计算结果表明,平行板型三维电场天线可以满足脉冲电场测量要求。根据数值模拟的结果实际制作了三维电场传感器并对该传感器进行了实验验证。测量结果表明,该三维电场传感器的性能达到了设计要求。     

中子管离子源高压脉冲电源

介绍了一种基于脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,简称PFM)技术的数控高压脉冲电源.它利用PFM调制电路对输出电压进行调整和稳压,由单片机控制输出电压的脉宽,具有功耗低,体积小,重量轻,绝缘性能好等特点,而且输出高压在1.5～2.5kV连续可调.对具有高可靠性的过流保护电路进行了设计研究,在保证安全性的同时,满足了中子管性能检测系统中对离子源的供电需求.     

基于Kerr效应的绝缘子表面电场在线测量系统

为了有助于快脉冲功率装置中真空绝缘子的正确设计,避免其沿面闪络,研制了1套基于Kerr效应的可以在线测量快脉冲高电压作用下的真空绝缘子表面电场的电光测量系统.该测量系统由基于Marx发生器和脉冲形成线的快脉冲高电压源(100 as,200～350 kV)、基于Nd:YAG倍频脉冲激光器的探测光源(532 nm,8 ns...     

基于电光聚合物薄膜的芯片式光学硅基电场传感器传感及温度特性研究

双碳”背景下,新型电力系统的数字化转型对电力传感技术提出了更高的要求。文中针对光学电场传感器温度稳定性差的问题,提出了基于电光聚合物薄膜的芯片式光学硅基电场传感器。首先介绍了电光效应原理,电光聚合物的2阶非线性光学效应以及电光能量耦合方法,其次设计了传感器的加工流程并完成了制备,同时在敏感芯片上成功涂覆电光聚合物,最后通过搭建实验测试平台,完成了传感器的线性度、交流响应以及温度特性测试。实验结果表明,所制备的光学电场传感器在工频电场下拥有较好的线性度且灵敏度高达0.945 mV·(kV·m^-1)^-1,传感器在0～75℃温度范围内输出幅值及相位稳定,其幅值比最大波动为0.481 dB,相位差最大为3.82°。文中提出的传感结构切实可行地提升了光学硅基集成电场传感器的温度特性,为硅基集成光学电场传感器在电力系统中的使用提供参考方案。     

基于IGBT的高压脉冲电源研制

高压脉冲电场灭菌技术是近年发展起来的极有潜力的非热灭菌技术,其中高压脉冲电源是系统的核心组成部分.提出了一种基于IGBT的高压脉冲电源,系统由能源系统和脉冲产生回路构成,由单片机来控制IGBT的触发,其设计输出为方波,电压幅值在50～100 kv可调,脉冲宽度在1～10μs可调,频率在1～100Hz可调.所研制的高压脉冲电源可用于间距在2～10 cm之间平行可调的平板电场,满足食品在各种高压脉冲电场强度下非热力灭菌的需要.     

高功率瞬态电场传感器的设计与分析

高功率瞬态电场的测试是电磁环境效应评估与防护研究领域的难点。笔者基于有源电光调制法,设计了一种高功率瞬态电场传感器。通过建立简化的等效电路模型,并借助CST微波工作室对该传感器的结构建模仿真,分别从频域和时域分析了接收天线负载对传感器接收特性的影响,并得到了一致的结果。结果表明:接收天线采用单极子天线,负载采用低阻时响应信号为被测电场的微分信号,采用高阻时响应电压与被测电场场强成正比,通过改变负载电容取值可以控制传感器量程。     

基于微控制器的串联锂电池组均衡设计

针对串联锂电池组充放电过程电池均衡的问题,研制了基于微控制器的锂电池组均衡电路,Buck电压变换通过推挽开关电路和隔离输出电路实现。电池组工作期间利用电阻分压由微控制器对各串电压进行采样测量和比较,由整串电池组供电的开关电路通过继电器或光耦/MOS管切换对电压最低的一串电池输出,实现了充电和放电的各串电池电压均衡。针对串数较多的电池组设计了备用电池补偿的方案,它具有结构简单和高效的特点。     

低温等离子体手术刀射频高压脉冲电源的研制

为提升等离子体手术刀切割效果,同时满足电外科设备安全性要求,研制了一种低温等离子体手术刀射频高压脉冲电源.电源以数字信号处理器(DSP)为主控制器,采用数字化脉冲宽度调制(DPWM)控制策略,主电路采用整流/稳压/逆变的拓扑结构.电源最大输出电压2 kV,最大输出功率70 W.使用该电源驱动的等离子体手术刀对鸡肉进行切...     

光伏电源并网对配电网电压和网损影响的研究

10kV低压配电网引入光伏电源后,引起配电线路中传输的有功和无功功率的数量和方向的改变。研究了辐射状配电网络在不同位置并入不同容量的光伏电源后各负荷节点的电压幅值和总网损的变化,对33节点配电网进行了算例仿真,继而对电压分布的特点,光伏电源接入位置及最大接入容量限制进行了理论探讨。     

基于便携式锂离子电源真空开关真空度测量仪的研制

真空开关是在低压及中压领域应用广泛的电力开断器件,真空度是决定真空开关开断性能的主要因素之一。为实现真空开关真空度的在线测量,笔者介绍了基于磁控放电法的真空开关真空度测试仪的研制方法,分析了磁控放电法的基本原理,利用开关电源技术设计并研制了高压电场电源和励磁系统,实现了离子电流的测量及控制电路设计等,同时为了实现户外的便携式操作,完成了锂离子电池电源的研制。利用研制的测量仪对一款12kV的真空开关进行测试,获得了离子电流-真空度曲线。     

新型组合式验电器的设计与实现

为设计一款具有接触式与非接触式验电功能的10 kV高精确度验电器,提出一种新型高压验电方法。利用空间杂散电容分压原理和平板电容型电场传感器的电荷感应原理研制出一种10 kV新型组合式验电器。分析了工频电场分布,研究了空间杂散电容的分压原理并推导电场传感器的感应电压计算公式。利用Ansoft Maxwell对多种验电环境下的电磁场进行仿真并进行抗干扰能力分析,同时设计硬件电路和软件程序。在搭建的高压试验平台下进行接触式验电试验和非接触式验电试验。试验结果表明,在高电压输电环境下,非接触式验电的感应电压变化符合电场强度的变化规律,接触式验电和非接触式验电具有较高的验电准确度。     

便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。     

输电线路在线监测设备供电电源的研制

为研制满足户外输电线路在线监测设备供能的电源,建立取能电流互感器(TA)的功率传递方程,分析输出功率与取能TA变比、磁芯结构及特性参数和负载的关系,进而提出取能TA感应取能和锂电池组联合供电的方案。根据检流电阻测量到的副边电流值和迟滞比较器中设定的上、下限值的比较结果,取能TA可通过继电器自动切换绕组变比以降低电源热耗和增大对线路电流的适应范围。并联接入供电的锂电池组通过另一迟滞比较器减少充放电次数并实现两电池一供一备交替供电。实验测试表明,所提方案设计合理,对负载供能稳定。     

小功率气体激光器软开关电源的研究

介绍了全金属结构小功率气体激光器的电源系统,电源采用高频变流技术设计,主回路为串联谐振负载并联输出的方式.为了实现激光器工作方式的多样化及激光器功率的精确控制,设计了有效的调制电路;同时为了适应气体激光器的工作特性,设计了可靠的预燃电路.实验结果表明:电源工作在谐振状态,实现了过零开关,减少了开关损耗,提高了电源效率;实现了对激光器工作方式和功率的调节,满足了激光器工作的要求.     

某数据采集记录装置的电源系统设计

针对数据采集记录装置特殊工作环境对电源系统的要求,提出了一种由供电控制模块实现地面电源到自身电源转电,且能对自身锂电池充电管理的可充电式电源系统。详细介绍了电源系统中供电控制模块控制线性稳压芯片使能端实现地弹转电的过程,以及BQ2057对锂电池的充电管理流程。同时也给出了防止单路传感器供电短路、电源系统散热优化、锂电池工艺处理等可靠性方面的设计。试验证明,该电源系统供电稳定、安全可靠,能满足装置供电需求2小时以上。     

动力电池状态参数监测系统的设计与实现

在电池管理系统中,电池状态参数监测系统是保证其正常运行的基础。针对电动车动力电池管理系统的需要,设计实现了一种基于DSPTMS320F28335芯片的动力电池状态参数监测系统。通过多次实验测试验证,该系统可以对动力电池的总电压、单体电压、总电流和多点温度进行监测和处理,其监测电路简单,成本低,精度高,具有一定的实用价值,同时在监测过程中电压和电流监测电路与动力电池通过光耦相互隔离,保障了监测过程的安全性。