部分阴影下光伏阵列功率输出多峰特性研究

搭建了基于Matlab的考虑雪崩击穿效应的光伏电池模型,分析了不同的光照条件对光伏电池正反向输出特性的影响。分析了部分阴影遮挡条件下热斑效应形成的原因。以电池串、并联和及组件串、并联的输出特性为基础,从理论和试验仿真上得出了光伏阵列功率输出的多峰特性产生的原因。此外,在部分阴影遮挡条件下,对比分析和验证了旁路二极管及阻塞二极管的加入,能够减少阵列的功率损失。     

部分阴影条件下的光伏阵列仿真建模与特性分析

以传统光伏电池等效模型为基础,考虑了光伏电池在部分阴影情况下会出现的反向雪崩效应,在仿真光伏模块中模拟了并联旁路二极管,避免了热斑效应的发生,所建立的仿真模型能够根据不同的阴影条件和不同温度变化情况模拟出光伏阵列的输出特性曲线,为进一步研究多峰值最大功率点跟踪打下基础.     

局部阴影条件下光伏阵列的串联特性分析

以光伏组件的双二极管模型为基础对串联输出特性进行了系统分析,包括分析比较有、无旁路二极管的串联特性、热斑成因,旁路二极管作用机理和不同连接方式以及等效串联结构的光照平衡的影响。结果表明,局部阴影使光伏阵列的I-U曲线呈阶梯状、P-U曲线呈现多峰;旁路二极管抑制热斑作用明显,其重叠和不重叠连接方式效果不同,重叠区的阴影可增大最大输出电流,且最大输出电流与遮阴程度正相关;多个光伏电池元共用一个旁路二极管可有效减少多峰数;等效串联结构的光照平衡可以消除阴影影响。     

失配条件下光伏阵列理论建模和仿真模拟分析

研究了光伏阵列失配条件下理论建模方法,仿真模拟不同阴影比例遮挡的条件下,单电池片、光伏组件以及光伏阵列的输出性能和失配损失规律。基于光伏电池单二极管五参数模型和光伏阵列电路的4种约束,对带有旁路二极管的光伏组件电路和带有防反二极管的光伏阵列电路进行了详细的理论建模。验证了失配时短路电流为分段函数的临界电流,同时得到旁路二极管最多并联28片电池片,光伏组件最优并联3~8片旁路二极管,多峰P-V曲线的MPPT追踪点和旁路二极管通断的关系。     

遮挡下光伏组件中旁路二极管的研究

以太阳能电池的数学模型理论为基础,通过求解标准条件(STC)下光伏组件的数学模型5参数,得到无遮挡条件下光伏组件的输出特性,当光伏组件受到遮挡时,内部并联旁路二极管的导通与阻断使其输出I-U特性曲线发生变化且呈阶梯状。针对光伏组件内旁路二极管导通个数不同进行了实验研究,分析了旁路二极管导通个数不同条件下,光伏组件输出特性的电压特征及导数的变化,结合正常和遮挡条件下光伏组件的输出I-U特性,最后得到了有效的判断旁路二极管导通个数不同的算法,为光伏系统的遮挡研究提供了方法。     

局部遮挡情况下光伏组件的仿真研究

在传统光伏组件工程模型的基础上加入了反向模型,以MATLAB软件为基础,以光伏组件为单元进行串、并联,详细解释了热斑效应的成因,分析了光伏组件在局部遮挡条件下不接旁路、阻塞二极管和接入两种二极管后的输出特性。仿真结果验证了旁路、阻塞二极管在光伏发电系统中的重要性,为配置光伏阵列和寻找更优的MPPT技术提供了理论依据。     

复杂阴影条件下光伏阵列的建模与仿真分析

在单块光伏电池模型及其物理接口设计基础上,采用串并联旁路二极管和防逆二极管的方式,提出了适用于任意阴影条件的光伏阵列的建模方法。在此基础上对各种阴影情况进行了仿真分析,验证了旁路、防逆二极管在光伏发电系统中的重要性,并总结了在复杂阴影作用下光伏阵列的输出特性变化规律。最后通过一个实际光伏工程验证了所建模型的可行性与实用性。     

基于光伏阵列建模的阴影多峰值电压估算

局部阴影条件下,由于旁路二极管和阻塞二极管的作用,光伏阵列的功率-电压输出特性存在多个局部峰值和一个最大功率点,增加了阵列建模和最大功率点跟踪的复杂性。为了提高光伏系统的工作效率,对阴影条件下阵列建模,分析多峰值的分布规律具有重要意义。该文建立了阴影条件下光伏阵列的通用模型,并据此提出了一种基于模型的阴影多峰值电压估算方法。在不同阴影条件下,将估算的峰值电压与实际峰值电压比对,证明了所提方法的可行性,且具有较高的精度。     

阴影遮蔽条件下光伏阵列的可重构优化配置方法

为了解决光伏阵列在局部阴影遮蔽条件下引起其输出特性发生变化,从而导致光伏发电效率降低等问题,基于光伏电池物理特性模型,利用数值模拟方法分析了阴影遮蔽条件下阴影数目、深度、分布及温度系数等因素对光伏阵列输出特性的影响。为实现光伏阵列的最大功率输出,提出了在阴影遮蔽条件下光伏阵列结构的优化配置规则,并给出了设计案例,结果证明可重构优化配置方法可以有效改善光伏阵列输出特性,提高了光伏发电系统的效率。     

基于智能旁路二极管对遮阴影响下的太阳能模组优化设计

为了避免光伏电池在局部遮挡情况下的热斑效应,通常在一定数量电池元的两侧并联旁路二极管,然而由于旁路二极管的反向偏置,容易造成模组的局部加热现象,不可避免地导致光伏组件损坏或过早的失效。因此,提出智能规划旁路二极管的拓扑结构,结合串并联的光伏阵列拓扑建立了电路模型,并将太阳能模组电压的大小作为控制二极管拓扑结构的开关状态的判定规则,降低旁路二极管的导通损耗,最大限度地提高电池板的输出电能与使用年限。进一步探究了基于智能控制系统的MPPT策略,在计算获得GMPP点所在的UOVSR区间后,对该特定的区域采用优化粒子群算法进行最大功率点寻优。仿真结果表明该算法可以快速跟踪到GMPP。该方法利用小区域搜索代替全局搜索,具有速度快和准确性高的特点,可有效降低跟踪过程中的能量损耗。     

半导体激光二极管的电流调制与驱动

为了提高基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的气体检测系统的精度,通常选用可电流调谐的分布反馈激光器(DFB LD)作为光源,以保证输出中心波长与被测气体吸收峰的高度匹配。结合朗伯—比尔定律与气体吸收谱线理论确定合适的吸收谱线与吸收范围。以FPGA为主控芯片,搭建有稳定电流设计的硬件驱动电路,产生叠加于直流的正弦调制信号与三角波扫描信号。实验结果表明：此方法可以锁定激光器中心波长,使之稳定地与气体吸收峰相匹配,电流稳定度为2×10_-2。改变驱动电流进而改变激光器中心波长,该方法亦可以用于CH₄,NO₂等气体的检测。     

Diode array pumped kilowatt laser

The diode array pumped kilowatt laser (DAPKL) has demonstrated more than an order of magnitude increase in brightness and average power for short pulse diode-pumped solid-state lasers since its inception in 1991. Significant advances in component technology have been demonstrated, including: development of a diffusion bonding process for producing large slabs of Nd:YAG laser material. Phase conjugation by stimulated Brillouin scattering (SBS) has been demonstrated with high reflectivity and fidelity in a simple focused geometry with input powers of 100 W. Pulse energies at 1.06 μm of 10 J have been demonstrated with a beam quality of 1.5 times diffraction limited at the 500-W level. An average power of 875 W at 100 Hz has been obtained. Efficient frequency doubling with a record power of 165 W has been demonstrated with 5 J per pulse at 0.53 μm. Work is ongoing to enclose the system in a compact brassboard with improved performance and long term stability     

高功率二极管真空绝缘结构设计与实验

介绍了二极管真空绝缘中真空沿面闪络理论、绝缘结构设计要点以及沿面闪络域值估算方法,提出二极管结构优化设计的思路和方法,通过数值计算对一种高功率二极管真空绝缘设计进行了优化,一方面降低了三相点的电场强度和绝缘体沿面电场强度,另一方面提高了绝缘体表面的沿面击穿场强,从而大大改善了二极管绝缘体的绝缘性能,延长其使用寿命。实验结果表明优化后的二极管绝缘结构满足设计指标,在正常工作电压下未发生击穿现象。     

Modeling and Simulation of a Tunnel Diode Motor

A simple electromechanical device called a tunnel diode motor was described in the "Amateur Scientist" section of the Scientific American [1]. From the construction details presented there a prototype was built with the idea that this would make a good example for the classroom. It has since been used twice in a graduate level course in digital computer simulation. This device has served well to illustrate typical problems in modeling and the automatic numerical solution of model equations.     

PIN功率二极管参数辨识及有效性验证

本文论述了采用实验和仿真相结合的参数辨识方法,通过器件的外特性辨识其内部物理模型参数。这一方法的实现依赖于最优化算法的应用,通过最优化算法的迭代不断促使仿真波形向实验波形逼近,从而实现器件模型参数的自动辨识。在实现功率二极管模型参数辨识的基础上,对所辨识的参数进行了有效性验证。本文给出了以BYT12PI100为例的实验结果。     

4H-SiC TPJBS二极管器件结构和器件仿真

4H-SiC JBS器件具有通态电压较高、泄漏电流较大、静态功耗较高等缺点.为探索改善这些缺点的理论方法和技术途径,提出一种沟槽P型PN结肖特基势垒复合4H-SiC二极管.采用Silvaco TCAD对该器件的正向导通特性和反向阻断特性进行仿真,仿真结果表明,与具有类似参数的传统4H-SiC JBS相比,该器件具有更低...     

新型大功率级联式二极管H桥整流器

针对传统中压变频器中移相变压器体积大、接线多、重量大的问题,提出了一种级联式多电平整流电路拓扑。该拓扑无需采用工频移相变压器,而是由二极管整流桥和级联Boost电路模块单元构成,可实现单位功率因数整流、级联模块单元的稳压输出和均压控制。讨论了拓扑的基本工作原理、稳态特性,对其关键参数(升压比,负载不平衡度和电感值)进行了推导,并给出了相应的控制策略。仿真与实验结果验证了所提拓扑和控制策略的可行性。     

二极管激光器驱动电源的研制

为满足DPL(二极管泵浦固体激光器)表演系统中驱动电源系统的要求,设计了可连续或准连续工作的激光二极管驱动电源,采用TEC(半导体制冷器)作为二极管和倍频晶体的温度调节。二极管驱动电流达3A,当脉冲调制时,输出自动高于连续输出的30%。TEC温度控制精度达0.1℃。电源还具有过流、过热保护,防静电和浪涌等功能。     

硅整流管及晶闸管的瞬时温升

硅整流管及晶闸管常在内、外部短路情况下损坏,这是由于其瞬时温升计算方法错误的缘故。本文系根据国内外有关文献编写,文中介绍有限差分法计算硅整流管及晶闸管瞬时温升的方法。实验证明此种计算方法是正确的。     

Proposal and Feasibility Study of the Integrated Diode Synchronous Motor

This paper presents a new type of magnet‐free motor that has concentrated stator windings and rotor coils with a pair of diodes. The most important feature of this motor is that currents in the rotor coils can be generated by utilizing the changes in the spatial second harmonic of the magnetic fields due to the concentrated stator windings, which normally increase motor losses. A prototype of the motor was designed and fabricated, and its basic performance was evaluated. First, using simplified analytic models, we explain the mechanism of inducing currents in the rotor coils by the changes in the spatial second harmonic of the magnetic fields. Second, we compare the torque performance of the proposed motor and that of other types of motors including a magnet motor through finite‐element analyses. The analyzed data show that the proposed motor can possess greater torque/volume ratio than that of the other motors. Finally, using the measured data, we validate the mechanism of inducing currents in the rotor coils, and examine the torque and power characteristics of the motor.