屏蔽效能测试用双焦点平面腔的设计与应用

双焦点平面腔是一种新型的屏蔽效能测试装置。为确定1~18GHz双焦点平面腔的大小,用数值和解析的方法分析了椭圆谐振腔的谐振特性。证明了椭圆腔的高度是决定TM_(mr1)和TE_(mr1)模的谐振频率的主要因素,也是影响输入输出端口传输系数的主要因素。因此,椭圆谐振腔的上限频率确定为TM_(mr1)模的截止频率的80%。在椭圆谐振腔谐振特性分析的基础上制造了双焦点平面腔,并研究了时域门技术在双焦点平面腔法屏蔽效能测试中的应用。     

煤粉锅炉微波等离子点火研究

微波等离子燃烧是一种非接触、化学改性提高活化能、降低着火温度、提高燃烧稳定性的燃烧技术。利用合适的微波谐振腔结构、微波频率和脉冲电源,使之产生相对稳定的等离子体可用于煤粉锅炉点火。探讨了利用谐振腔对风粉混合物直接等离子化后实现预混着火和通过不同谐振频率及脉冲对燃料进行等离子化直接点火燃烧的可能性和方法。     

谐振腔微扰技术测量湿蒸汽两相流的理论分析

蒸汽湿度的准确测量对汽轮机的安全、经济运行和优化设计具有重要意义。根据湿蒸汽混合物的介电性质,采用微波谐振腔介质微扰理论,建立圆柱形谐振腔在TE011模式下测量蒸汽湿度的关系式。测量湿度与湿蒸汽的热物性、温度(压力)、谐振腔的谐振频率和相对频偏有关。湿蒸汽的温度(压力)降低、谐振腔的谐振频率升高、相对频偏升高,湿度测量结果会增大,反之减小。谐振频率降低、温度升高,湿度的测量精度提高。蒸汽湿度测量谐振腔的谐振频率建议在5~10 GHz。对某200 MW凝汽式汽轮机进行排汽湿度测量实验,湿度测量结果与理论计算值吻合,验证了微波谐振腔微扰法测量蒸汽湿度理论的正确性。     

基于圆柱形谐振腔的高气压微波等离子体发生装置的电磁特性

为了便捷、直观、定量地认识微波等离子体发生装置的电磁特性,在提出一种基于圆柱形谐振腔的新型高气压微波等离子体发生装置的基础上,利用电磁场数值计算软件HFSS对特定结构尺寸下的圆柱形谐振腔及其耦合装置进行了仿真分析,计算了TM010型振荡模式下的品质因数、谐振频率、反射损耗、端口阻抗、最大电场强度等特性参数,分析了阻抗匹配情况及电场分布特点,并对电场分布的仿真结果和约5p0(p0=101.325kPa)气压工作条件下的实验观测结果进行了比较。结果表明,提出的新型高气压微波等离子体发生装置的设计方案是可行的,能够以小于1kW的微波入射功率在高气压下在一定的微波频率范围内激发微波等离子体。     

方形介质谐振腔的谐振频率计算

本文研究单独的方形介质谐振腔主模(TE_(11)δ)的谐振频率计算问题。通过假定谐振腔厚度方向两端面是非理想磁壁,建立边界上的特征方程,可计算出谐振频率,但这种方法误差较大,为了减小误差,本文提出在非理想磁壁方法的基础上进行介质谐振腔厚度的修正,事实证明这种设想是正确的。修正后的理论计算值与实验数据比较接近,误差在1％以内。最后给出方形介质谐振腔主模的谐振频率曲线,此频率曲线的精度满足工程需要,使用方便,具有一定的实用价值。     

测量溶液浓度的微波谐振腔优化设计

基于微波谐振腔微扰原理建立了应用于测量葡萄糖溶液浓度的谐振腔传感器模型。采用HFSS仿真软件对不同孔耦合结构尺寸的谐振腔进行仿真,通过比较耦合孔S11曲线得到谐振腔的最优化尺寸。仿真结果表明,该微波谐振腔耦合孔半径为3.5 mm,波导长30 mm时,微波谐振腔具有优越的电磁性能和很高的分辨率。以不同浓度的葡萄糖溶液为该谐振腔的加载样品,采用优化后的谐振腔模型进行仿真,结果表明不同浓度的葡萄糖溶液所引起的谐振频率变化显著,其变化幅度可以在S曲线上得出,通过检测频移的变化就可以得到葡萄糖溶液的浓度。     

利用微波谐振技术检测物体密度的软件设计

论述了一种物体密度的微波检测技术,即利用微波谐振技术,通过检测谐振腔的频率变化和微波信号的幅度衰减,来测定微波谐振腔体内的介质的密度。主要阐述了测量原理、校准技术和测量过程。重点对校准过程进行说明,利用频率扫描的方法,逼近谐振腔的谐振频率,对主要的公式进行了理论推导。通过对实验数据的分析与整理,结合工程实践,推导了谐振腔中的介质密度的计算公式。利用这种技术测量得到的物体密度误差满足预期设计要求。     

一种基于Burst-PWM混合控制的LLC谐振变换器宽电压范围输出策略

LLC谐振变换器一般采用脉冲频率调节(PFM)方式控制输出电压,因此在最大开关频率受限的情况下输出电压范围同样会受到限制。该文提出一种基于突发控制-变占空比控制(Burst-PWM)的混合控制模式以实现LLC变换器的宽电压范围输出。首先分析Burst控制与PWM控制应用在LLC变换器中的特性及其不足之处。采用Burst-PWM混合控制时,PWM控制能够减小Burst开通(Burst-on)时段内谐振腔电流峰值,而Burst控制能够在Burst-on时段内为PWM控制下的开关管提供足够的零电压开通(ZVS)电流。这种方式能够保证变换器在宽电压范围内的特性和稳定性。然后采用状态空间轨迹法给出了谐振腔参数优化设计方法以及确定PWM控制下的最小占空比。最终实验证明了分析的正确性以及所述方法的有效性。     

圆柱腔复介电常数高温测试系统

围绕微波介质材料复介电常数高温测试关键技术进行系统设计,利用圆柱腔精确场解法实现材料介电性能变温特性测试。设计了TM_(010)模圆柱谐振腔,采用快速移动平台和感应加热技术,搭建了变温测试系统,实现了915 MHz,最高1 400℃的复介电常数快速自动化测试。针对测试系统受热后对测试结果的影响,提出了实时变温校准技术,减小了夹具介电波动引入的误差。以熔融石英为例进行重复性测试并与已有文献作对比,结果表明介电常数和损耗角正切高温下测试偏差分别在2%和6%以内。     

基于PSO的LCC谐振变换器的参数优化设计

高频静电除尘电源谐振过程复杂,元件参数设计困难,此处给出一种基于粒子群算法(PSO)的参数优化设计方法。采用时域分析法对工作在电感电流断续模式(DCM)的LCC谐振变换进行建模,以谐振电流的峰值作为目标函数,在保证调频调压保证线性度的情况下,基于PSO对谐振电流峰值进行参数优化设计,根据优化设计结果搭建了2 kW的实验样机,通过实验验证了理论分析与设计的正确性。     

一种隔离型三端口双向LCLC多谐振直流变换器

提出一种隔离型多谐振双向三端口直流变换器。LCLC多谐振结构具有三个谐振频率,通过参数设计令三个谐振频率分别为基频和三倍频的串联谐振频率以及二倍频的并联谐振频率。由于多谐振腔具有基频和三倍频两个串联谐振频率,因此可以对变换器中的基频和三倍频能量进行传递,提高能量传递效率。谐振腔电流为基频和三倍频电流的叠加,有效地降低了谐振腔电流峰值。此外,变换器采用移相控制方法实现三个端口间功率的灵活控制,并且通过调节不同负载情况下的驱动频率,保证了全负载范围内三个端口所有开关管的零电压软开关(ZVS)特性,有效地抑制了变换器的开关损耗,保证全负载范围内的高效率。同时,变压器的漏感作为谐振电感的一部分,削弱了变压器寄生参数对电路特性的影响。最后,设计一台1.5k W实验样机,其正向和反向的最高效率分别为96.7%和96.9%,功率在0.5k W以上时双向效率均高于95.5%,证明了变换器在全负载范围内的高效率特性。实验结果验证了理论分析的正确性与可行性。     

感应耦合能量传输系统中双边LCC谐振腔恒流和恒压模式的研究

感应耦合能量传输(inductively coupled power transfer,ICPT)系统中补偿网络能够改善系统特性,目前针对谐振补偿网络的输出电流和电压特性没有一种简单易行的分析模型。首先分析了LC电路、??型电路和T型电路实现与负载无关的恒流或恒压输出的谐振条件,并针对高阶无源谐振网络提出一种建模方法,通过将谐振网络等效成2阶LC网络和多级3阶???型电路或多级3阶T型电路的串联,研究其恒流或恒压输出的物理机理。ICPT系统中双边LCC谐振腔实质上是一个9阶谐振网络,基于所提建模方法,分析双边LCC谐振腔输出电流和电压特性。此外,提出仅切换一次系统工作频率便可以实现系统先恒流再恒压输出的方法,且恒流和恒压模式下系统工作频率均满足SAEJ2954标准要求,分别能实现谐振腔输入电压、电流之间的零相角和原边逆变器MOSFETs的零电压开通。搭建3.3kW电动汽车感应耦合能量传输系统的Matlab仿真平台和实验样机,验证理论分析的正确性和可行性。恒流和恒压模式下实验样机谐振腔的效率分别为92.1%和89.7%。     

基于腔微扰理论的微波铁氧体铁磁共振有效线宽测量原理与方法

基于腔微扰理论,提出了一种微波铁氧体铁磁共振有效线宽的测量方法和测量系统。系统主要包括高Q圆柱谐振腔、可编程电磁铁,计算机控制的矢量网络分析仪等。测试过程采用ABA方法提高谐振腔谐振频率f和Q的测量精度,采用Math CAD进行数据处理和曲线拟合,有效线宽测量结果具有较高精度。在9.8GHz时样品直径3mm、厚度1mm的多晶YIG圆片高场有效线宽为0.45±0.25Oe,接近单晶YIG的内禀线宽。     

谐振腔内水膜和积盐厚度对蒸汽湿度测量的影响

微波谐振腔法测量蒸汽湿度时,谐振腔内壁面会沉积一层水膜和盐垢,计算在不同水膜和积盐厚度下谐振腔谐振频率的变化,进而分析介质沉积对蒸汽湿度测量的影响。研究结果表明:在水膜或积盐较薄时,其对湿度测量的影响较小,随着沉积介质厚度的增大其影响明显增加;相同水膜厚度时,湿蒸汽压力(温度)对测量结果的影响较小,且随着湿蒸汽压力(温度)的升高,水膜对测量结果的影响略有下降;沉积水膜对测量结果的影响要大于积盐影响,但在用于汽轮机排汽湿度测量时,谐振腔内壁沉积水膜厚度不到35μm,忽略水膜影响引起的湿度测量偏差不到1.262%。     

增压O_2/CO_2燃烧热力系统建模及压力优化

O2/CO2燃烧技术是一种有效的燃煤电站减排CO2技术,由于增加了空气分离系统(air separation unit,ASU)和烟气净化压缩系统(CO2 compression and purification unit,CPU),O2/CO2燃烧电站发电效率降低。当系统压力提高,烟气中的水蒸气潜热得到回收,可以有效提高系统发电效率。利用Aspen Plus软件对330MW增压O2/CO2燃烧电站进行全流程建模并展开效率分析,获得压力对各子系统及全流程系统的影响情况。结果表明:产品氧气压力由0.135MPa提升到3MPa时,制氧功耗增加了39.64%;系统压力由常压增加到3MPa时,CPU功耗降低71.10%;系统存在最佳运行压力,最佳运行压力与排烟温度有关,排烟温度由60℃增加到122℃时,最佳运行压力由0.4MPa提高到1.6MPa。     

双有源桥串联谐振变换器的暂态过程与控制

基于移相控制的双有源桥串联谐振变换器(dual-bridge series resonant converter,DBSRC)在传输功率的快速调控过程中,移相角将发生较大的阶跃变化,导致谐振腔出现大幅度长时间的振荡过程,不仅严重恶化了变换器的动态性能,电路元件也会面临严重的过电压和过电流风险。该文首先基于基波分析法推导DBSRC暂态过程的通用计算模型,分析暂态过程中的振荡特性,精确估算暂态过程中的谐振电压峰值、谐振电流峰值以及暂态过渡时间,评估暂态过程中的过电压与过电流程度。基于暂态过程计算模型,提出一种振荡的抑制方法,使变换器在一个开关周期后能够到达新的稳定状态,有效地避免了过电压与过电流的风险,并且大幅改善了闭环控制的动态特性。最后,通过仿真与实验结果验证理论分析和所提出的控制方法。     

用TE_(01)模螺旋线谐振腔测量固体材料的系数和损耗

一、引言用TE_(01)模圆柱谐振腔测量固体、液体的复(数)介电系数(ε=∈′-j∈″)开始于40年代,由于理论完善、测量可靠、准确度高以及腔体结构上的某些特点和加工比较容易,使该方法一直被最普遍应用于微波介质测量方面,并在理论上、腔体结构上和测试方法上对其进行了一次又一次地深入研究,使其更加完善可靠。其中将园盘状样品放在腔底部活塞上的测量方法一直极广泛地被应用于超低损耗     

蒸汽湿度测量系统的研究与设计

根据谐振腔的谐振频率随腔内空气介电常数变化发生偏移这一特性,研制了基于微波谐振腔的汽轮机蒸汽湿度测量系统。设计了自动频率跟踪模块,利用单片机来控制压控振荡器VCO的输出频率。保证了VCO的输出频率与谐振腔的谐振频率一致,减小了频率跟踪的时延,从而提高了整个测湿系统的测量精度。在频率测量模块中,采用多周期同步测量与量化延迟法相结合的高精度频率测量方法,使测量分辨率达到了0．1Hz,满足系统的要求。利用此系统对湿空气环境进行了测量,分析了测量结果和理论结果间的误差,二者表现出较好的一致性．     

环境压力对滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响研究

在航空发动机上运用等离子体助燃技术能够有效减少燃烧化学反应所需的活化能,提高燃烧效率。为了将该项技术真正应用到航空发动机燃烧室,搭建了三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器放电特性的实验平台,采用实验与理论分析相结合的方法,探索环境压力对三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响。结果表明,在三维旋转滑动弧放电过程中,电弧在击穿伴随滑动模式(B-GI)和稳定电弧滑动模式(A-G)之间还存在一种过渡模式(B-GII),同时具有以上两种模式特征。环境压力对电弧滑动模式影响显著,当压力小于1 bar(1 bar=0.1 MPa)时,电弧滑动模式随气压升高逐渐从B-GI模式发展为A-G模式。与此同时,随着环境压力的增大,电弧击穿电压和峰—峰值电压也随之增大,但由于放电过程中的电弧滑动模式转换,击穿电压在0.5～0.7 bar范围附近会有小幅度的减小。     

LLC谐振变换器数字控制技术研究

LLC谐振变换器能够实现全负载范围的初级零电压开关(ZVS)和次级零电流开关(ZCS),因此得到关注。全桥LLC谐振电路可以通过改变初级开关管驱动脉冲频率调制(PFM)方法,调节LLC谐振腔的增益进行闭环控制,保证输出电压在输入电压变化大、不同负载条件下的输出稳定。LLC谐振增益曲线会随负载减轻而调节特性变差,单一PFM调节无法应对。研究集PFM、脉宽调制(PWM)和间歇工作模式(Burst模式)的混合控制方案,解决变换器从空载到满载不同工作条件下的控制方式,并在发生短路故障时变换器迅速保护。此处采用HPM6300系列芯片完成LLC数字控制和保护功能,设计系统的实验装置并编写应用软件。经过整机测试,实验结果表明所采用方案的有效性,并达到设计目标。