Investigation and characterization of an arc-shaped piezoelectric generator

novel arc-shaped piezoelectric generator based on flexible PVDF thin film is presented and systemically studied. With a periodical external force, the generator can produce peak voltage of 45.6 V and peak power of 30.7 μW. The maximum power density reaches 38.4 μW/cm³ with a 4 cm × 2 cm × 100 μm device, at the optimum load resistance of 33.33 MOhm. The influence of frequency, size dimension and load resistance are investigated through experimental measurements. With this high output arc-shaped generator, capacitors can be effectively charged and three commercial LEDs have been directly lighted without any energy storage unit.     

中继模式无线电能传输系统

针对三线圈中继模式的磁耦合无线电能传输系统进行了研究,根据经典电路理论建立了传输系统的数学模型。研究了影响系统输出功率以及电能传输效率的因素。实验表明:负载上获得的功率和系统的电能传输效率会随着谐振频率的升高而增大,但并非纯粹的线性关系;同时,负载电阻与电能传输效率之间存在最佳工作点,这也验证了模型的正确性。     

一种新型中冷器性能的实验研究

中冷器是柴油机的一个重要组成部分,其性能优劣将直接影响到柴油机的工作。针对这一情况,提出了一种新型中冷器技术,就是将普遍采用的蒸发冷却技术应用到中冷器上,利用水蒸发吸收空气热量,从而实现空气温度的降低。在此基础上,建立了蒸发冷却中冷器实验台,并进行了蒸发冷却的试验研究。结果表明这种新型中冷器可降低进气温度,而且阻力等于甚至小于原有的中冷器,简化了增压柴油机的进气系统,提高了工作可靠性,减少了维护工作量。     

Modeling and Analysis of a Random Excited Double-Clamped Piezoelectric Energy Harvester

A double-clamped piezoelectric energy harvester subjected to random excitation is presented, for which corresponding analytical model is established to predict its output characteristics. With the presented theoretical natural frequency and equivalent stiffness of vibrator, the closed-form expressions of mean power and voltage acquired from the double-clamped piezoelectric energy harvester under random excitation are derived. Finally theoretical analysis is conducted for the output performance of the double-clamped energy harvester with the change of spectrum density (SD) of acceleration, load resistance, piezoelectric coefficient and natural frequency value, which is found to closely agree with Monte Carlo simulation and experimental results.     

8mm集成鳍线宽带机调耿氏振荡器

提出了一种在集成鳍线振荡器中安装Gumn管芯的载体结构,并且用复功率守恒法对该结构作了分析,得到载体在振荡电路中与Gumn管芯匹配的最佳尺寸。由于文中所提出的结构妥善地解决了Gumn管芯的安装问题,并且便于作优化调整,使得振荡器具有高可靠性、宽带及平坦功率输出的特点。使用这种方法设计的Ka频段集成鳍线振荡器具有12GHz以上的机调带宽,带内输出功率大于30mW。     

电子负载补偿电路设计

为解决电子负载输出响应速度不高的问题,增加了电子负载驱动增强电路,并在该驱动电路下提出了一种新型模拟补偿电路。首先,在原有电子负载基础上加入功率增强电路,绘制了电子负载在理想情况和实际情况不同输出电流下的开环伯德图,然后加入并改进了拟补偿器,使电子负载输出响应速度提高和响应带宽扩大,最后将该补偿电路应用于电子负载中,通过实验验证了上述方案的可靠性。     

基于静电传感器空间滤波法测量固相速度

以点电荷为例,计算静电感应电极上感应电荷的表达式,点电荷在测量区内运动,根据电极的幅频响应,并将感应电荷表达式看作门函数,得到空间滤波法测速原理,并且在整个频率范围内对测速原理进行推广。利用信号频谱分析中的特征频率建立空间滤波测量速度,其可以用于静电传感器测量气/固两相流的流动速度表达式。采用自谱密度的转换矩阵,对静电传感器输出电压信号作自谱密度分析,得到其频谱特性,找到特征频率(峰幅频率)完成速度测量。通过实验验证其方法是可行的,并通过实验来校正比例因数和校正因子。     

600MW机组脱硫增压风机变频改造可行性研究与实施

高压变频技术以显著的节能效果及优越的调节性在电力系统应用中越来越广泛。脱硫系统增压风机多为静叶风机,运行中通过调整风机出口挡板（导叶）开度来实现风量调节,以维持炉膛负压相对稳定。这种方式节流损失大,特别在机组低负荷时更明显．变频改造后风机出口导叶全开,风阻减小,通过调整风机转速来调节风量,可以避免挡板上的节流损失,从而节能。本文通过对变频改造的初期研究和后期实施,验证了脱硫增压风机的变频改造是可行性,具有推广意义。     

基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统设计

在磁耦合谐振式无线电能传输系统中,当传输线圈偏移和负载发生变化时,会改变系统的谐振频率点,导致系统工作在失谐状态,传输效率大幅度下降。针对该问题,设计了一种基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统。首先从原理上对串-串(SS)型系统的失谐进行了分析,得到高频逆变器输出电压和电流的相位角与谐振频率的关系;然后通过实时监测发射线圈电流和高频逆变器输出电压,并在控制器中计算其相位差,再根据相位角与谐振频率的关系对系统的工作频率进行实时连续调节,使系统重新恢复谐振;最后选用STM32F407作为主控芯片,搭建了SS型无线电能传输系统进行实验验证。实验结果表明,该方案可以实现系统频率的实时调节,保证系统重新达到谐振状态,提高了系统的传输效率。     

电站汽轮机组优化操作支持系统的研究与应用

建立了汽轮机组的优化操作数学模型。在满足热网总供汽量的前提下,确定汽轮机的运行状态和负荷分配以使总的发电量最大是一个混合整数线性规划问题,对此问题采用列队竞争算法来求解。采用VC和Matlab混合编程方法开发了汽轮机的优化操作支持系统,该系统在实际应用中产生了明显的经济效益。     

大型翻板闸门流体激振的双模型试验研究

针对水工闸门的流激振动普遍存在的情况下，振动强度难以预测的问题，通过双模型试验获得结构振动响应特征，即通过变态相似的水力学模型试验获得流体激振载荷功率谱密度，借助严格比例的结构模型试验获得液固耦合下的结构分析点的传递函数，通过数值计算得到不同工况下闸门过流时的振动随机响应特征.在某大型翻板闸门的应用结果表明，该方法合理有效，通过模型试验与随机响应计算，预测实际流激振动的随机响应特征量；门顶过流时该闸门的振动响应集中在低频段，不会产生共振现象，同时该闸门对波浪载荷作用将是敏感的，必须给予充分关注.     

涡激振动发电装置水动力及功率特性实验研究

对不同负载、不同流速下圆柱振子所受流体升力、振动位移及发电机输出电压进行测试,分析能量传递和转换过程中的流体升力和动力响应特征,以及升力系数、位移幅值、转换功率及效率随流速的变化.结果表明,位移幅值和响应频率受负载电阻的影响较小,发电机输出电压、输出功率及能量转换效率受负载电阻的影响较明显,随负载电阻的变化为非单调;当负载电阻增加到一定值时,其对升力的影响变得非常小.升力特征随约化速度的变化而变化.当约化速度小于5.0时,升力频率成分较为单一,频谱只有一个谱峰,其脉动曲线的正负幅值较对称;当约化速度大于5.0后,出现了倍频成分,使正幅值明显大于负幅值.     

片内频率补偿实现电流模DC-DC高稳定性

提出了一种适用于电流模DC-DC的片内频率补偿结构,针对其采用低有效串联电阻陶瓷输出电容的特点,通过片内集成的阻容网络完成环路的频率补偿,克服了稳定性对输出负载的依赖,减少了芯片引脚,节省了印制板面积,实现了芯片的高稳定性．同时通过优化反馈网络设计,实现了交越频率不随输出电压变化,进一步改进了阶跃响应．该结构在一款0.5 μm CMOS工艺的降压型DC-DC中进行了投片验证,测试结果显示了良好的稳定性,负载调整率以及线性调整率均小于0.4％,400 mA负载阶跃对应输出电压的响应时间小于8 μs,同时应用印制板面积减小了14％．     

低噪声CMOS电荷敏放大器设计与研制

提出了一种新的低噪声低功耗电荷敏感放大器设计方案。用EDA软件Cadence进行模拟,得到了满意的仿真结果:直流开环增益为82.9 dB,f-3dB为28 kHz,相位裕度为46.9°,低频下输出噪声频谱密度为1.5μV/Hz2。采用标准的3 mm P阱CMOS工艺进行了流片,测试结果与模拟情况相近。     

新型两级超宽带混沌电路的设计与实现

为了满足超宽带混沌通信系统对混沌信号源的要求,提出了一种新型两级超宽带混沌电路的设计,有效地提升了混沌信号的带宽.与经典的考毕兹混沌电路的结构相比,新型结构采用带有集电极电感的射极输出器作为信号输出端,引入高频谐振网络,补偿高频处信号功率谱密度,拓展频带宽度.通过MATLAB软件求解新型两级超宽带混沌电路的数值解,得到新型超宽带混沌电路的分叉图、相图;仿真分析得到电路输出的时域图、频谱图.结果表明：新型两级超宽带混沌电路可产生功率差在20 dB内、带宽约为7.5 GHz的宽带混沌信号,满足超宽带信号指标（3.1~10.6 GHz）对混沌信号源的要求.     

变负载法研究热声发动机的声功输出特性

为提高热声发动机的驱动能力并为有效负载的设计提供参考，对一台行波热声发动机的声功输出特性进行了研究.应用变负载法，对该热声发动机的声功输出进行了精确测量.分析得到声功输出与热声发动机压比、加热功率和加热温度之间的相互影响关系.通过改变阀门开度和气库容积大小，分析了负载的阻力和空体积对声功输出和系统热效率的影响.结果表明，在输入功率为2.3 kW，充气压力为2.6 MPa，工作频率为51 Hz时，该热声发动机获得了122 W的最大声功输出.为设计与热声发动机系统具有良好匹配的热声制冷机及其他有效负载奠定了基础.     

多有源区垂直腔面发射半导体激光器的特性分析

提出了一种多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面半导体激光器(VCSEL)结构,其微分量子效率可以大于1,并且可以得到阈值电流小、输出功率大的器件。从理论上得到了针对这种结构的以固定输入电流及串联电阻为参数的最优化分布式布喇格反射镜(DBR)的反射率。从理论上证实了这种结构随着有源区数目的增加能大大提高输出功率,并能极大降低阈值电源密度。     

压电发电装置的功率分析与试验

为提高压电发电装置(能量转换系统)的输出功率,建立了简谐激励条件下两种能量转换电路(交、直流输出)功率计算模型,并进行了模拟分析及试验验证。理论研究结果表明,在压电振子开路电压(结构尺寸及激励频率)一定时,存在不同的最佳负载使交、直流输出电路获得最大的输出功率,交流输出的最佳负载及最大功率分别是直流输出最佳负载及最大功率的2/π和π/2倍。试验用压电振子尺寸为58mm×30mm×0.7mm,激励频率为44.3Hz时的开路电压为14.8V。交、直流输出电路所对应的最佳理论/试验负载分别为72/71kΩ和113/110kΩ,最大理论/试验功率分别为0.76/87mW和0.49/4.7mW。     

电压钳位高频谐振逆变电路的研究

为了提高逆变电路的输出频率、整机电效率和负载适应性,本文介绍了电压钳位高频谐振逆变电路。该电路可以在大容量,频率在10kHz～30kHz范围内,负载从短路到一定负载阻抗条件下稳定运行。文中介绍了主电路的稳态分析及其控制原理。     

高频小信号LC谐振放大器的设计

本文介绍了高频小信号LC谐振放大器的设计思路与具体电路实现,主要由衰减网络、LC谐振放大、电压跟随和电源四大模块组成。衰减器采用电阻式TT型网络实现;LC谐振放大中选用功耗小的2N2222型三极管进行两级放大,LC谐振部分为放大器的负载;电压跟随采用集成运放OPA355,以实现电路阻抗的良好匹配;为了给放大器工作提供稳压电源,采用LM317稳压芯片设计了一个电源。经测试,放大器低功耗、高增益,具有良好的选择性。