两段直线感应电磁发射器实验分析

为了对电容驱动直线感应电磁发射器的暂态特性进行研究,对由18个驱动线圈组成的两段直线感应电磁发射器进行了数值仿真分析和实验研究。首先利用网孔回路的方法建立了电容驱动的发射器的数学模型,通过MATLAB编写了模拟系统暂态过程的仿真程序;其次运用数值仿真程序对发射器进行了动态过程仿真,分析了抛体初始位置对发射性能的影响,在每段得到了一个最优的抛体初始位置来进行放电;最后对实验装置平台进行了描述,对比分析了仿真和实验的电流波形及每段出口速度。从实验结果可以看出,通过两段的加速能把300 g质量的抛体加速到142 m/s的出口速度,动能转换效率为9.7%。仿真和实验结果有很好的一致性,这说明了所编写的程序的准确性以及电容驱动直线感应电磁器的可行性,为下一步的系统性能优化及高速发射器设计提供了仿真及实验平台。     

正弦电压馈电的直线感应发射器加速特性

为了给直线感应发射器实验平台的设计与实验提供前期理论参考,介绍了基于网孔矩阵法的直线感应发射器集中参数电路等效模型及其数值算法,对三相正弦电压激励下的直线感应发射器加速特性与电压初始相位、幅值、频率的关系进行了仿真分析。仿真结果表明,对于结构参数确定的直线感应发射器,有最佳的电源电压初始相位、幅值和频率对应关系,可以实现其加速性能的充分发挥。     

直线感应发射器的实验与仿真研究

为探索直线感应发射器实验方法和分析手段,设计制作了1台直线感应发射器,并进行了实验与仿真分析。建立了直线感应发射器的网孔矩阵分析模型,并根据此数学模型对次级的运动特性、电压电流波形、能量转换效率及电流热效应进行了分析。发射器驱动电源采用两电平的电压源型变频器,在0.96m的直线距离将0.275kg的铝合金次级加速到18.75m/s,次级出膛速度测量值与模型分析的计算值相符,电压电流实验测量波形与仿真波形近似程度良好。实验结果证明网孔矩阵法可作为直线感应发射器分析的有效手段,实验与模型分析过程为感应式线圈炮的进一步研究提供了参考。     

基于正交试验法的同步感应线圈发射器关键设计参数选择

能量转换效率是限制同步感应线圈发射器(synchronous induction coil launcher,SICL)发展的关键因素。为了提高效率,在线圈发射器设计过程中必须对电源参数、驱动线圈的结构参数,以及电枢触发位置等多个因素进行综合考虑。基于正交试验法对同步感应线圈发射器关键设计参数的选择进行研究,采用场路耦合方法对一个3级同步感应线圈发射器的参数设计及能量转换效率进行了分析。计算结果表明,在该设计方法下,导线直径和线圈内径是影响电磁线圈发射器设计的两大关键因素,在发射器设计中应结合实际情况予以重点考虑;线圈匝数和触发位置、以及线圈长度对系统的影响表现并不明显。     

三相异步感应线圈发射器适用的高功率脉冲电源性能分析

异步感应线圈发射器具有良好的应用前景,但是由于存在电源瓶颈和转换效率不高的问题,使得异步感应线圈发射器还不能投入实用。本文分析了异步感应线圈发射器的结构和工作原理,指出只有当其激励电流是对称的才会产生正向行波磁场加速弹丸沿着发射筒轴线正方向运动。根据对称分量法,任意三相电流总可以分解成正序分量、负序分量和零序分量。正序分量和负序分量都是对称的,前者产生正向行波磁场,后者产生逆向行波磁场。零序分量产生脉振磁场。只有正向行波磁场产生正电磁力加速弹丸做正功,而逆向行波磁场产生反向电磁力阻止弹丸前进做负功,脉振磁场会产生附加损耗。因此,为了提高异步感应线圈发射器的转换效率,应该尽量减小激励电流中的负序分量和零序分量。本文还对实验室常用的高压脉冲电容和飞轮发电机用作异步感应线圈发射器的激励电源的性能进行了分析,指出由于存在端部效应和电路参数不匹配等原因,激励电流波形不对称,其中含有大量的负序分量和零序分量。本文最后提出两点建议:一是针对高压脉冲电容用作激励电源,增加匹配网络使得各相等效阻抗和谐振频率相等,精确计算各相电容充电电压和各相依次放电时间,确保最后一相导通后三相激励电流按指数规律衰减的幅值包络线相同。二是研制新型的逆线圈炮型三相脉冲直线发电机用作三相异步感应线圈发射器的激励电源,可以弥补端部效应的影响。     

次级轴向长度对直线感应发射器特性的影响

直线感应发射器次级的轴向长度直接影响次级与初级的电磁耦合效果,从而影响直线感应发射器的运行特性.根据直线感应发射器的集中参数等效电路模型和现有实验模型,结合实验与仿真分析,讨论了次级轴向长度对出膛速度、能量转换效率、加速平稳性等主要特性的影响.研究结果表明次级出膛速度随次级轴向长度的增加而降低;次级动能转换效率随次级轴向长度的增加而增加;次级的轴向长度接近于整数倍极距时,加速过程相对平稳.     

基于meat-grinder脉冲电源的感应线圈炮发射性能仿真分析

为了减小脉冲电源的体积,探索电感储能脉冲电源用于感应线圈炮的可行性,在线圈炮系统中引入了电容转换的meat-grinder脉冲电源电路。首先对该脉冲电源驱动感应线圈炮负载的工作原理进行了分析。然后基于Maxwell 2D仿真环境,建立了单级感应线圈炮的2维有限元模型,瞬态仿真确定了触发放电位置,并分析了驱动线圈电感和电容器电容值对发射性能的影响。仿真结果表明:电容转换的meat-grinder电路用于驱动感应线圈炮是可行的;触发放电位置、驱动线圈的电感和电容器的电容值对发射性能都存在影响;选择合理的参数可以提高发射效率。在系统设计时,驱动线圈电感和电容器电容值的选取需要从降低断路开关电压,保持较高发射效率,以及降低电容器容量要求等方面综合考虑。     

分布式电源对配电网电压的影响

针对分布式电源并网后对系统电压所造成的影响,引进分布式电源渗透率的概念,在分布式电源渗透率和安装位置变化两种情况下,对配电网的运行规律进行了分析,同时考虑了系统负荷变化时,引起的DG渗透率及系统电压的影响,并通过对IEEE 14节点系统进行了仿真研究,从DG渗透率与节点电压的关系曲线中,得出了分布式电源渗透率对系统电压分布有着直接的影响,只要合理规划分布式电源,就能发挥电压支撑作用,确保配电网可靠运行.     

低加速力波动感应线圈型发射器的外电路设计

感应线圈型发射器中每级驱动线圈都会对电枢产生脉冲形式的电磁推力,导致电枢在发射过程中加速力波动较大。过大的加速力峰值以及加速力波动都可能对载荷造成不利影响甚至损坏其内部携带的敏感电子器件,因而限制了感应线圈型发射器在实际工程应用中的价值。针对上述问题,提出一种多电容分时触发的新型驱动电路,并通过分析电容值和电枢触发位置变化对发射器发射效率的影响,说明了该电路的可行性。设计三种模式的驱动电路进行对比,研究结果表明：相比于其他电路触发模式,提出的分时触发模式在初始储能相同和电枢出口速度近似的情况下,电磁加速力峰值降低了2.04 kN,加速力波动降低了2.36 kN。因此,采用分时触发电容的驱动外电路,可以有效降低电枢的加速力峰值和加速力波动,并为携带敏感载荷的感应线圈型发射器的设计提供了参考价值。     

干扰电压下线路阻抗测量方法的探讨

电力基建试验中，当存在感应干扰电压时，三相线路零序阻抗与正序阻抗的测量将产生严重误差，从而影响输电线路保护定值的正确计算，本文提出使用三相电源，用改变试验电源相序的方法进行多次测量、数学推导，使干扰电压引起的误差减至最小，得到理想、准确的阻抗参数值。     

基于磁阻传感器的炮口速度测量技术研究

本文采用一种基于磁阻传感器对炮口速度测量的方法.在分析磁阻效应的基础上,采用磁阻传感器进行炮口速度测量的方法,设计了相应的信号调理电路及数据存储测试系统;对测量得到的电压信号波形进行整形处理,计数后就可准确获得炮弹的转数;根据炮弹转速和轴向速度的关系就可以准确得到炮弹的轴向速度,从而为一维弹道修正引信的设计提供准确的炮口速度.     

曝气池曝气管布置方式对流速分布影响的数值模拟研究

曝气池是活性污泥法污水处理工艺的核心设备,探明曝气池内的流场结构旨在提高其氧转移效率和污水处理效率。采用欧拉-欧拉多相流模型和标准k-ε紊流模型(FLUENT 6.3)对一典型的推流式曝气池进行了数值模拟研究,通过分析曝气管分别布置在曝气池一侧和曝气池中间时池内的流速分布规律,比较各特征断面的流速不均匀系数和气液两相之间的速度差,发现当曝气管布置在一侧时池内流速更加均匀,气液两相之间的速度差值更小,有利于曝气池内气液两相的稳定混掺;通过分析比较不同时刻曝气管中心纵向断面的气相体积分数分布图,得出当曝气管布置在一侧时气相体积分数分布均匀。流场结构与气相体积分数分布规律皆有利于气液两相之间发生氧传质,从而提高氧气利用率,并减少能耗。研究成果可为污水处理工程设计优化提供一定参考。     

Instantaneous value control of current vector of energy transfer circuit with inductor converter bridges between superconducting magnets

Energy transfer circuits of inductor converter circuits (ICB), used for power supplies for superconducting magnets, are studied. Analytical solutions of steady-state characteristics of ICB energy transfer circuits are analyzed. On the basis of these solutions, a discussion is presented regarding a new control method of ICB transfer circuit to reduce a voltage ripple across a load superconducting magnet. This paper will propose a new control for line-commutated converters of ICB energy transfer circuit for quick changes in a transfer angle and a transfer frequency for the voltage ripple reduction control. Speeding-up of the proposed controls is also discussed. Validity of the proposed controls is confirmed by computer simulations.     

一种X光幕枪炮口初速测量装置

枪炮发射时,枪炮口常常产生大量的炮口烟焰,电磁发射过程中还会产生大量的等离子体团,所以普通的弹丸测速方法不能直接在后效区内进行初速测量.为了有效克服枪炮口的强烈火焰环境,准确捕捉弹丸过靶信号,提出了使用X射线光幕靶在后效区内测弹丸飞离炮口瞬时速度的系统方案,阐述测速系统的结构图,并且给出测速系统各个模块的设计原理和功能,通过室内靶道实验,X射线可以有效的穿透炮口烟焰,捕捉弹丸过靶信号,验证实验系统具有可行性.     

Effects of voltage reduction on distribution systems

This paper presents an analysis by computer simulation of the voltage effect on the energy consumption of distribution systems. The load energy models are included in the program so that the energy demand of each transformer can be represented more realistically and more accurately than the constant P and Q as used in the conventional load flow program.Three distribution feeders in the Taipower system were selected to represent the typical residential, industrial and agricultural areas respectively and the effect of voltage reduction on the energy consumption of each feeder was solved by the computer simulation. The results show that energy savings can be achieved by voltage reduction of distribution systems.     

电磁轨道炮运行阶段系统发射效率和电枢出膛动能研究

为了研究电磁轨道炮运行阶段关键参数对系统性能的影响,基于发射过程快速求解方法和触发策略自动计算方法,采用参数扫描的方式分析系统发射效率和电枢出膛动能随电枢质量、准备使用的脉冲形成单元(PFU)数、PFU电容预充电压和轨道电流波动幅度的变化趋势,并采用遗传算法求解发射效率和电枢出膛动能的单目标最优解和双目标Pareto前沿。总体而言,系统关键参数变化时,发射效率和电枢出膛动能均呈单峰变化趋势,并且彼此制衡。该研究方法和结论,对于在不同发射需求(即不同系统参数)下研究系统性能的变化趋势、实现发射效率和电枢出膛动能的双目标最优,有积极的指导意义。     

异步风力机风速突变对并网系统影响分析与防护措施

在含异步风力机风电场电网中,风电场风速的突变将会对电网系统造成影响。研究了含异步风电机组的风电场在风速突变条件下对接入电网的电压、电流、有功、无功的影响情况。通过动态模拟仿真,在风速突变时,接入点的电压水平和风力机的风能利用率都有明显下降,并仿真分析了STATCOM对接入点的电压水平和风力机的风能利用率的影响。最后讨论了平移突变风速、变桨距控制风速突变等防护措施的可行性,保证异步风电场在风速突变时正常运行。     

一端稳压一端稳流型软开关双向DC/DC变换器(Ⅱ)——设计原则和实验研究

详细分析了一种适合于高低压变换的软开关双向DC/DC变换器的工作特性和参数设计方法.建立了10V/100V双向DC/DC变换器的仿真模型,研制了原理样机,对变换器双向稳态电能变换、工作模式转换和Boost模式起动过程进行了仿真和实验研究.仿真和实验结果证明该变换器具有优良的稳态和动态性能.     

用于DFIG风电场接入电网的固态变压器控制策略

固态变压器(SST)作为解决DFIG风电场接入电网所存在问题的一种新的接入方式,得到了越来越多的关注。通过对电网故障情况下DFIG定、转子电压、电流过渡过程机理的分析,提出了通过控制SST风场侧换流器电压的下降和故障切除时电压上升的斜率,来抑制电网故障过程中因电网电压突变而使双馈发电机的电压、电流以及转矩产生的冲击。分析了通过SST控制风场侧电压下降斜率与能量传递、SST直流链等效电容容值的关系,同时也分析了电网故障过程中,风场侧电压与电网电压跌落的关系。最后建立了双馈风力发电机、SST及其控制系统的模型,并针对电网三相短路故障进行了仿真计算,进一步验证了所提控制策略的正确性和有效性。