仿生磁致伸缩触觉传感阵列设计与输出特性

受动物毛发的触觉机理启发,该文采用磁敏材料Galfenol细丝设计一种仿生磁致伸缩触觉传感单元.基于逆磁致伸缩效应、线性压磁方程和材料力学原理建立传感单元的输出特性模型,根据模型参数对传感单元进行结构优化以降低空间体积.在COMSOL中搭建传感阵列模型,分析阵列中磁场干扰对输出结果的影响.对3×3传感阵列进行输出特性测试,并将其装载于机械手上进行抓取实验.在H=1.6kA/m的偏置磁场下,传感单元在0～3N作用力下传感阵列输出电压呈线性变化,灵敏度为14.52mV/N,响应时间为30ms;在2N作用力下传感阵列的输出电压均值为96.94mV,灵敏度为48.47mV/N.实验结果表明,研制的传感阵列具有良好的稳定性与灵敏度,应用于机械手抓取物体时能够精确感知接触力信息.     

用于复杂电磁环境的能量收集表面

用于在多频带、极化方式多样、宽入射角度的复杂电磁环境中有效收集电磁能量,提出了一个超材料单元,它由8个开口谐振环并按照正八边形排列,内部添加一个正八边形的寄生贴片.8个相同的开口谐振环经旋转排列,结合内部的寄生贴片形成中心对称结构,设计了一种新颖的电磁能量收集表面,具有多频、宽入射角度、极化不敏感的工作特性.使用微波仿真软件CST对组成该电磁能量收集表面的超材料单元的结构尺寸进行了分析和优化,对垂直入射的电磁波的电磁能量收集效率、单元上的能量分布以及S参数进行了研究.仿真结果表明,当电磁波垂直入射时,在5.75、6.5、6.84、7.56、7.98、8.55 GHz 6个频点处分别达到82％、79％、61％、71％、70％、73％的最大收集效率;在0°～60°以20°为间隔的斜入射下,该表面对TE波和TM波都可以保持有效的收集效率.     

新型场效应管型湿度传感器阵列的研制

以Baytron P为敏感材料,利用自组装技术在具有4个单元的无金属栅场效应管阵列上制备了Baytron P/PDDA多层自组装超薄膜,形成了一种以自组装膜取代MOSFET栅金属的化学场效应管型湿度传感器阵列,并对该阵列的湿敏特性进行了测试研究,同时设计了广义回归神经网络以进行湿度的预测分析.结果表明,采用1V漏电压下的漏电流值作为网络的输入,并取扩展常数为0.14时,网络的预测结果最好(最小相对误差为1.77%).     

基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统

针对心脏起搏器无线供能系统传输效率低、抗偏移能力差的问题，该文提出一种基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统。首先，根据磁负超材料的谐振原理、品质因数理论，设计了两种谐振频率的磁负超材料（MNG）基元；其次，通过分析无线供能系统漏磁情况以及基元负磁导率和磁损耗之间的关系，构成具有两种负磁导率的混合MNG阵列；最后，使用有限元分析软件计算人体各组织电场强度峰值与比吸收率峰值，验证了系统的安全性。实验结果表明，两线圈间距16～28 mm情况下，加入混合MNG阵列的无线供能系统输出功率从0.19～0.81 W增加到1.02～1.67 W，传输效率从8.53%～43.15%提升到40.78%～57.32%；接收线圈发生水平偏移情况下可以维持最低0.86 W的输出功率和32.81%的传输效率，30 min充电测试下系统最大温升为3.49℃，符合人体安全标准。     

串联谐振CCPS电路结构研究

分析了高压串联谐振电容器充电电源(CCPS)中升压整流单元的等效电路,从而将实际的串联谐振CCPS等效成一个串并联谐振CCPS,有助于对串联谐振CCPS充电特性进行分析和设备调试.     

圆环阵列的互耦效应分析

互耦效应是阵列天线中确实存在并且影响天线性能的因素,所以互耦效应是阵列天线的分析和设计中必须考虑的因素.本文较为全面地分析了互耦效应对圆环阵列波束赋形的影响,涉及阵列阻抗变化、单元辐射特性变化,以及对馈电网络的影响.为了确定互耦影响下阵列各单元上激励电流分布,本文提出了一种迭代算法.仿真计算结果表明,该迭代算法对圆环阵列是有效的.通过综合考虑互耦对天线阵的各种影响,得到圆环阵列中互耦效应对波束赋形的仿真结果.     

弱电网下光伏并网逆变器谐振抑制方法综述

“双碳”目标背景下电力系统形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”趋势,以致电网呈现弱电网特性。弱电网下电网阻抗实时变化,导致光伏并网逆变器谐振频率偏移、逆变器集群多谐振峰等稳定性问题。针对光伏并网逆变器在弱电网下最新的谐振抑制方法尚未得到系统地归纳总结,从弱电网下逆变器单元谐振抑制方法和逆变器集群谐振抑制方法两方面综述“双高”电力系统下光伏并网逆变器谐振抑制热点控制方法,为光伏并网逆变器的稳定性提升指明发展方向。     

平面接收阵列天线的反射测量

在微波无线能量传输(MWPT)中,接收阵列天线通常采用分布式整流将接收到的微波能量转换为直流能量,其天线单元的最大入射功率决定了整流电路的设计.然而,接收阵列天线边缘单元所能接收到的功率小,使所接整流电路阻抗发生变化,与阵列天线单元失配造成较大的反射.首先从理论上论证了随着接收天线单元输入功率的变化,接收阵列天线边缘单元的反射大于中间单元.然后设计了一个低剖面(0.05λ2)、高定向性(12.5 dBi)、高前后比(27 dB)的微带准八木天线作为探头.最后测量了10×10平面接收阵列天线连接整流电路时的反射和入射功率分布图,并计算得到反射因子(反射因子定义为到达接收阵列天线单元表面上的反射功率和入射功率的比值)分布图.实验结果与理论分析一致,该实验为提高MWPT中接收端的效率起到指导作用.     

超低频与变频谐振电压下电缆缺陷检测性能的比对分析

超低频与变频谐振电压测试是电力电缆绝缘状态检测的有效方法.对不同类型的电缆缺陷检测方法进行了综合比较,给定了不同检测手段的优缺点及适用环境.针对超低频与变频谐振测试,通过设计电缆缺陷试品与搭建现场仿真测试平台,比较了两种方法对电缆相同缺陷的检测性能.试验结果表明,超低频测试与变频谐振测试均可实现对局部放电的有效检测,但是超低频检测在介损测量试验中的表现并不理想.     

超磁致伸缩换能器谐振频率自动跟踪方法

为了能有效地减小换能器的体积,实现同位控制及对换能器工作频率的自动调节,提高换能器的工作效率,提出了超磁致伸缩换能器的谐振频率自动跟踪方法。根据超磁致伸缩材料压磁方程,建立了超磁致伸缩换能器速度、阻抗及所受外力的自感知模型;分析了利用感知阻抗自动搜索谐振频率的工作原理,在无需安装检测谐振频率传感器的条件下,实现换能器谐振工作点的自感知,并能方便、快速地自动跟踪系统的谐振频率。在研制的实验装置上,比较分析了扫频方式和搜索感知阻抗方式跟踪谐振频率的一致性,验证了换能器谐振频率自动跟踪方法的可行性与正确性。     

基于CLLC谐振变换器的三级电源变换器单元设计

三级电源变换器因其具备丰富特性而备受青睐.介绍了一种单相三级电源变换器单元的主要设计过程,包括独立控制的输入整流器、中间隔离CLLC谐振变换器以及输出逆变器三个模块.整流及逆变模块均引入比例谐振控制,采用单极性倍频调制.CLLC谐振变换器高频工作实现了开关管的软开关.在Matlab/Simulink中搭建各个模块并集成为单元,进行了输入和输出电压均为220 VAC,隔离级直流电压500～400 V,传输功率为5 kW的仿真验证,可行性良好.这为后续进行单元级联仿真以满足不同应用场景的需要和用碳化硅器件进行单元样机的研制奠定了基础.     

35kV电容式电压互感器电磁单元发热故障分析

针对一起35 kV电容式电压互感器电磁单元发热异常现象,本文详细地分析了电容式电压互感器(CVT)的工作原理及等值电路,通过测量CVT电磁单元中二次绕组并联阻尼器的工频谐振电流,得出由于谐振元件电容器受损开路导致阻尼器并联谐振条件破坏,引起电阻过流发热使得CVT电磁单元红外图谱异常的结论.因此,本文的分析结果为提高电容式电压互感器的运行故障诊断水平提供了科学依据.     

L/ku双频双极化共口径天线设计

本文提出了一种新型的用于合成孔径雷达的L/Ku共口径天线单元,L频段单元为双极化的波导背腔十字开槽天线和Ku频段天线为单极化波导缝隙阵列天线。L频段腔体高度通过“倒T”型馈电减小,每一个十字开槽天线均通过一对差分探针馈电。Ku频段缝隙阵列透过同轴探针通过波导功分器馈电。通过L频段2×2阵列和Ku频段嵌套设计的实物加工和测试,实现了阻抗带宽（VSWR<2）分别为22%的L频段双极化天线单元和8.6%的Ku频段单极化波导缝隙阵列。该设计可以应用于大型共口径阵列。     

奥迪LED照明科技未来先见

奥迪所采用的LED照明科技是一种用发光LED阵列替代传统卤素照明单元的划时代“数字照明”技术。     

水汽系统中钠对超(超)临界机组的影响及对策

钠的化合物(NaCl、Na2SO4、NaOH和Na2SiO3)是存在于机组水汽系统并能溶解进入蒸汽最后进入汽轮机蒸汽通道,从而威胁超(超)临界机组安全运行的“危害性杂质”.钠盐在蒸汽中的溶解度很大,易全部被蒸汽溶解携带到汽轮机,沉积在汽轮机各级叶片形成“积盐”现象.通过监督设定控制指标,提升技术手段对钠含量进行准确测量,优化化学处理系统,可以有效加以控制.     

66kV空母线铁磁谐振造成“虚幻接地”现象的分析

阐述了铁磁谐振引起“虚幻接地”现象的原因,从谐振特点、单相接地特点分析了空母线铁磁谐振与“虚幻接地”的机理,辨识了铁磁谐振与单相接地的异同,指出了系统发生铁磁谐振的危害,提出了系统铁磁谐振的预防和处理办法,并通过空充母线出现的“虚幻接地”实例验证了所提办法的正确性.     

新型零电压开关谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出一种新型零电压开关谐振直流环节逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥开关器件在零电压条件下完成切换,而且辅助谐振单元中的开关器件也可以实现零电压开通和零电流关断。此外,辅助谐振单元中的开关器件和谐振电感都没被设置在直流母线上,降低了辅助谐振单元的损耗。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计原则。制作一个10kW的实验样机,通过实验结果验证该谐振直流环节逆变器的有效性。     

一种新型截止频率可调的滤波器设计

从传统短截线低通滤波器的设计理论出发,推导出新型开关滤波器谐振单元的截止频率和插入损耗计算公式.以频率响应的变化规律为依据,将不同谐振单元级联通过改变并联枝节长度设计任意截止频率的低通滤波器.最后利用PIN管的开关特性,连接不同微带枝节从而改变谐振网络的枝节长度,实现不同截止频率开关滤波器的设计.在同一电路设计了截止频率分别为0.9 GHz、1.5 GHz、2 GHz三波段的低通滤波器,并对其进行了仿真、优化和加工实物测试,验证了理论分析的正确性.     

采用铁硅铝填充线圈的谐振无线电能传输系统

在谐振无线电能传输(WPT)系统中,为获得更高的输出功率,往往需要绕制更大体积的谐振线圈并使用更高的谐振频率.然而,大体积谐振线圈只能适用于大型的充电设备,无法满足智能手机、医疗器械等小型化的充电设备.另一方面,追求更高的谐振频率对装置经济投入更高,也带来更大的损耗.为此利用电磁材料—铁硅铝(FeSiAl)作为线圈的填...     

基于有源阻尼的微网VSIs并联系统多重谐振抑制方法

针对微网多机组LCL-VSIs并联系统中存在的谐振峰值偏移问题,提出了一种基于有源阻尼的微网VSIs并联系统多重谐振抑制方法。首先,建立微电网单模块、多模块LCL-VSIs系统数学模型,并指出VSI单元中存在内部谐振、并联谐振和串联谐振三部分。分析不同数目机组单元并联运行时对应谐振频率的变化规律。在此基础上,采取电容电流反馈的方式实现有源阻尼多重谐波抑制,并对无差拍电压矢量直接加以修正以保证高带宽。为了验证所提有源阻尼方法的可行性和有效性,搭建了30k W微网VSIs并联系统实验样机。实验结果表明,可对多机组VSIs并联谐振偏移问题有效抑制,并具有足够宽的稳定域度保证了可实现性。