基于电容耦合的非接触电能传输系统模型研究

电容耦合的非接触电能传输(CPT)技术是基于高频电场耦合来实现的,与现有的电感耦合非接触电能传输(IPT)技术相比,CPT技术克服了磁场能量不能在金属屏蔽环境里进行传输的缺点,还可以减小能量损耗及电磁干扰(EMI)。本文分析了CPT系统的工作原理与等效电路模型。由于CPT系统包含电力电子开关和谐振网络,其时域微分方程模型呈现高阶非线性,本文给出了系统的广义状态空间平均模型(GSSA),将系统的时域非线性模型转换成为频域线性状态空间模型,并依据该模型对CPT系统进行了稳态和暂态动力学行为仿真,分析了电路参数变化对系统传输效率的影响。最后本文通过实验验证了模型及仿真结果。     

非接触式旋转超声加工装置的电路补偿研究

针对松耦合变压器耦合系数较低和漏感的问题,对非接触电能传输装置的结构特性和补偿方式进行深入研究。借助Maxwell软件对松耦合变压器的磁场进行仿真分析,求解磁场的分布情况和不同气隙下对应的自感互感参数,并结合等效电路和松耦合系统的互感模型,阐明了四种补偿方式电容参数的计算过程。最后,通过理论计算和Multism仿真分析,研究不同补偿方式和多种因素对系统传输功率的影响。不同因素对传输功率影响的分析结果,可以为实际工程设计提供参考,具有重要的意义。     

非接触电能传输关键技术研究

非接触电能传输采用电磁耦合感应的方式进行电能传输,具有无磨损、可靠性高、柔性好、安全性高及使用寿命长的特点。非接触电能传输系统研究的主要问题是提高传输效率和适用性。建立了基于互感参数的耦合模型,用反映阻抗分析了初次级电路的相互能量交换及相互影响。研究了功率补偿的方法和适用范围,对初次级绕组进行了详尽的补偿分析,设计了初次级绕组的补偿方案。对耦合环节进行了实验研究,利用平面变压器技术,将线圈整合在电路板上,在保证传输效能的基础上,有效减小了传输系统的体积。     

非接触式扭矩仪中的感应供电技术

为了实现非接触式扭矩仪中的转子电路的无线供电,设计了采用单管谐振变换和松耦合变压器的感应耦合电能传输系统,并且通过状态空间法对等效的电路拓扑进行了建模分析.实验结果表明:可以使用该模型较为精确地分析电路的性能,同时,利用感应耦合供电系统中松耦合变压器原副边可分离的特点,可以实现非接触式扭矩仪中的无线感应供电,对类似应用也有一定的参考价值.     

非接触式传感器的频率校正

光耦合非接触式测温传感器用热电阻直接测量温度,然后通过信号的转换,最后以光信号形式将温度信号非接触传送出去.信号转换过程中其稳定的频率会随集成芯片的更换而出现较大变化,利用脉宽调制的方法给予校正,以达到高精度的测量目的.     

旋转超声振动加工中非接触电能传输特性研究

针对旋转超声振动加工中接触式电能传输方式存在的弊端,提出了一种非接触电能传输系统。建立了非接触电能传输松耦合感应模型,理论分析了电能传输效率的影响因素,对松耦合变压器原/副边进行了阻抗匹配;仿真分析了系统电压增益、原/副边功率及传输效率随负载和松耦合变压器设计参数的变化规律;实验研究了系统传输效率和电源频率、磁芯间距之间的影响关系,证明了方案的可行性。     

无接触电能传输系统的设计与实现

介绍了一种基于电力电子能量变换技术和磁场耦合技术的无接触能量传输系统的设计[1]。其特色在于实现了给运动物体无接触供电,有效提高无接触供电的传输效率,具有较强的实用价值。该电源由单相交流220V供电,输出电压为直流24V,输出电流最大20A,传输功率近500W,并具有过流与过温保护功能。     

非接触式心电测量的噪声抑制研究

噪声抑制是基于容性耦合原理的非接触式心电传感器与心电测量研究中的关键问题.首先针对接地屏蔽与动态驱动屏蔽2种噪声屏蔽方法,通过理论分析与实验数据证明了接地屏蔽方法的缺点;其次在传统噪声抑制研究的基础上,提出并采用优化滤波电路结构设计与可变增益容性耦合右腿驱动抑制共模干扰的方法,提高了系统信噪比;最后在此基础上研究并实现了非接触式心电传感器与心电测量系统.实验结果表明,该系统对噪声的抑制效果明显,可稳定地实现非接触式心电信号测量,并对法向运动伪迹具有一定的抑制作用.     

非接触式电能传输系统的松耦合变压器特性分析

分析了松耦合变压器的特点,利用有限元模型分析了铁芯材料、线圈位置、气隙大小对变压器耦合系数的影响,并通过实验验证了模型的正确性.同时针对原/副边漏感的特性进一步讨论了原/副补偿问题,并给出了具体的补偿网络.     

非接触式电压传感器电极仿真分析

传统电压互感器在体积、微弱信号测量精度以及电绝缘程度方面仍然存在不足,为满足铁路道岔转辙机内部狭窄空间内线路电压非接触测量的需求,根据电容耦合原理,提出一种非接触式电压传感器制作方法,并采用仿真软件COMSOL Multiphysics中的AC/DC模块对不同结构的感应极板进行建模仿真并进行计算及分析对比,选用适用于当前测量状况的电容极板,在保证对原转辙机内部电路系统影响较低的基础上,实现对线路电压的准确稳定测量.为非接触式电压传感器前端电极的选择提供理论依据.     

海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势

海洋资料浮标是一个涉及电子、通信、控制等多个领域的复杂系统,可以在各种复杂的海洋环境中提供长期、连续、实时、可靠的海洋观测数据,是海洋观测技术中最可靠、最有效、最重要的手段之一。本文简述海洋资料浮标的系统结构及其关键技术,分析了我国海洋资料浮标技术的技术水平及其与国际先进水平的差距;重点总结了近年来国内外海洋资料浮标技术发展与应用现状,对比分析了我国典型代表浮标与国外同类浮标的系统参数及观测参数,在此基础上,结合我国当前面临的形势及迫切需求,展望了海洋资料浮标技术的发展趋势。     

高精度海洋观测浮标运动测量系统设计与试验

海洋浮标受海洋动力环境影响产生运动,会对平台及仪器的可靠性产生影响,甚至会导致测量误差,影响海洋观测浮标 工作安全性和数据质量,因而浮标运动姿态的精确测量研究具有重要价值和意义。 本文通过搭建微型惯性测量单元(MIMU) 与全球导航卫星系统(GNSS)结合的硬件系统,获取浮标运动姿态相关数据,并采用载波相位平滑滤波模型进行数据预处理,融 合最小二乘降相关算法(LAMBDA)解算浮标姿态数据,获取高精度动态浮标姿态。 经过摇摆台模拟比对实验,系统姿态角均方 根误差小于 0. 5°,水平速度均方根误差小于 0. 05 m/ s。 通过实际海试实验,尤其是台风过境期间系统的测试结果,证明该系统 工作稳定可靠,无数据发散现象,整体有效数据达到了 95% 以上。     

我国海洋浮标发展现状及趋势

海洋浮标作为一种现代化的海洋监测新技术在各海洋国家逐步被重视并发展起来。文章概述了海洋浮标技术的发展史以及在各主要海洋国家的使用情况;主要介绍了我国海洋浮标在中国科学院海洋观测研究网络建设的带领下,各沿海省市区近10a来在黄渤海、东海、南海海域、以及极地海域布设海洋浮标的情况,包括这些浮标的种类、用途、通信方式、海洋环境监测参数等信息;展现了我国海洋浮标的研制和应用正朝向采用高新技术、降低成本、提高可靠度、扩大功能、延长工作寿命、方便布放、面向专题领域、向多站位、高密度布放、和全覆盖海域监测方向的发展趋势。     

Output power characteristic of WEC for a buoy

Floating devices, such as a cavity resonance device, take advantage of both the water motion and the wave induced motions of the floating body itself. In the design of a wave energy converter (WEC), the most significant factor is that an optimum length of the internal water column should exists, that is, a length in which maximum power is converted near the heaving resonance. A theoretical analysis of this power generated by a pneumatic-type WEC is performed, and the results obtained from the analysis are used for a real WEC for a buoy. The length of the internal water column corresponds to that of the water mass in the water column. If designed properly, a WEC can take advantage not only of the cavity resonance but also of the heaving motion of the buoy. This paper presents the test results of the generation characteristic of a WEC and the harmful effect of fouling in the internal water column. The results are then applied to the design of a WEC for a buoy. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Jae Young Lee Jin-Seok Oh was born in Kyung-Nam, Korea. He received the B. E. degree in Marine Engineering from Korea Maritime University in 1983. Since 1983, he has been with the Zodiac (England Company) including early 4 years of System Engineer. He received the M.E. and Ph. D. degrees from Korea Maritime University, Busan, Korea in 1989 and 1996, respectively. He had been with the Agency for Defense Development (ADD) as a researcher from 1989 to 1992. In 1996, he joined the Division of Mechatronics Engineering at Korea Maritime University. His research interests include electrical drive systems, robot control and PC-based Control applications.     

面向最优效率的潜标耦合电能传输系统

将耦合电能传输技术应用于潜标系统,能够为其携带的通信信标,提供无电气接触的充电功能。但由于信标与潜标的间距会发生变化,导致系统处于偏谐振状态,系统效率降低。本文首先分析耦合线圈随间距变化的规律,并对系统进行建模,分析系统偏谐振状态下线圈耦合效率与频率的关系;利用仿真验证了通过搜索算法调整工作频率,实现系统效率提升的可行性;建立线圈间距可变的系统样机,验证搜索算法对于系统效率提升的有效性。实验表明,当线圈间距变化时,搜索算法能够实现系统效率的提升。粒子群搜索算法的最大效率相对定步长扰动观测法提升3%,并且受到初始中心频率的选择影响较小,具有很好的鲁棒性,能够用于提升系统在线圈间距变化时的传输效率。     

便携式船用海流能发电机

为了实现海流能利用装置的小型化,提供海流能利用新思路,并将海流能利用推广到民用提供理论依据,利用凸轮连杆机构调整桨叶角度,提高了捕捉海流能的效率,利用Solidworks软件实现了三维模型设计,最终完成了便携式船用海流能发电机的设计。研究结果表明,该研究为海流能利用的推广普及奠定了基础。     

波浪驱动式海洋高频次精细化观测剖面仪的设计

波浪驱动式海洋剖面观测平台具有自主升降、快速剖面、高时空分辨、长期连续的综合优势,对当前海洋中小尺度动力过程、浮游植物生理昼夜变化、生物地球化学循环等快变过程研究具有重要意义。自主设计并研制了一种完全由波浪驱动的海洋剖面仪样机系统,于2021年8月8日～8月31日在青岛胶州湾海域以锚泊方式连续开展了23天海试,获取总剖面数2 367个,平均每天102个,剖面平均周期8.19 min。结果进一步表明,在1级左右的低海况下,系统工作受潮流影响较大;而在2级以上的较高海况下,基本可以实现全天时连续工作,证明了自研波浪驱动式剖面仪样机具有良好的工作灵敏性、状态稳定性和机械耐受性,且设计成本只有国外同类产品价格的20%左右,为实现新型剖面观测平台的国产化目标迈出了关键一步。     

用于沿海水色探测的机载紫外-可见-近红外高光谱成像仪

本文主要设计一种新型的可用于机载的紫外-可见-近红外高光谱成像系统,从而为沿海水色环境与污染观测提供一种有效的观测仪器。首先,根据探测目标特点确定了仪器系统的性能设计参数,选择了Dyson成像光谱系统来满足系统在宽谱段上的高信噪比和高光学性能;但Dyson成像光谱系统的结构过于紧凑,因此对Dyson成像光谱系统进行了研究,调整了狭缝、像面和光学元件的位置,使它们在轴向和垂直轴向上均具备足够的间隔,并在这种大空气间隔下分析了系统的完善消像差条件。通过光程分析和弯月透镜的加入,使改进型Dyson系统在0.278的数值孔径和320～1 000 nm的宽波段上具备良好的成像结果,全视场全波段MTF值在探测器奈奎斯特频率下(38.5 lp/mm)高于0.5,研制原理样机的光谱分辨率为3.375 nm,满足设计要求。该系统可为沿海水色环境的高光谱观测提供良好的工程应用基础。     

一种基于功率观测的永磁同步电机高效V/f控制

针对永磁同步电机普通V/f控制中抗扰动性差、易失步、控制性能差等问题,对面贴式和内嵌式永磁同步电机的稳态转速波动抑制和高性能的单位电流最大转矩控制进行了研究,对电机稳态运行时的有功功率和转速波动之间的关系以及无功功率和电机单位电流最大转矩控制之间的关系进行了分析,提出了基于有功和无功观测的转速阻尼环补偿和单位电流最大转矩的高效控制方法。利用Matlab/Simulink仿真系统对提出的控制方法进行了仿真分析并对提出的方法进行了测试,同时在CYPRESS公司的PSoC5CY8C5868单片机构成的驱动系统以及350 w的永磁同步电机组成的实验平台上进行了试验。研究结果表明,该方法能够使永磁同步电机的V/f控制在稳态运过程中更加稳定、抗扰动性更强,采用单位电流最大转矩的控制方法有效的降低了电机电流,达到了高效控制的目的。