基于平衡桥等效模型的直流系统接地分析

建立了直流系统两点接地等效模型,分析了不同工况下发生两点接地时直流系统绝缘对地电阻的分布情况,为判断直流系统是否发生绝缘接地提供了有效的理论判据。     

带径向通风沟的大型水轮发电机励磁电流计算

励磁电流是大型水轮发电机设计的一个重要参数,直接影响电机的效率、温升等。但受径向通风沟和端部效应的影响,电机铁芯本体磁场沿轴向的分布并不一致。在电机磁路计算时,每一段磁路采用相应的轴向有效长度,很明显该方法并不适用于励磁电流的二维有限元计算。因此,本文提出了电机等效长度计算方法和硅钢片导磁特性等效方法,并将其用于励磁电流的二维有限元计算中。以一台在电站实际运行的真机为例,利用本文提出的方法对其空载和负载励磁电流进行了计算,并与实测结果进行了对比,证明了方法的准确性。     

一种用于取样示波器的高速数字信号传输速率的测量方法

取样示波器利用顺序等效采样技术可以实现对宽带、高速信号进行采样和波形恢复,从而对信号质量进行分析。因此取样示波器在5G高速通信、雷达等信号测量领域得到广泛应用。但是取样示波器采用的顺序等效采样方法是对被测信号进行多周期间隔、不连续采样,采样间隔周期不确定,导致不能直接从恢复的波形中分析出被测信号的传输速率。为确定传输速率,提出一种基于快速傅里叶变换算法的速率计算方法。通过实验验证,此方法能够准确计算出高速数字信号的传输速率,相对误差均在1%以内,并且在采样点数及眼图叠加次数较少的情况下仍然适用。     

动态胎压传感器在公路路面行车舒适性检测技术中的应用研究

本文利用高灵敏度、高分辨率动态胎压传感器和数采系统,通过采集车辆行驶过程中轮胎动态胎压的实时信号,以轮胎动态胎压P和行车速度V为输入,经过速度-胎压能量拟合消除行车速度影响,并采用胎压计权滤波算法进行干扰抑制,对去噪后的信号求均方根得到等效动态胎压（Equal Dynamic Pressure, EDP）。为便于进行路面行车舒适性的数据标准化评价,将等效动态胎压EDP映射到0~100分值范围内,构建路面颠簸指数（Pavement Flatness Index, PFI,本文借助全身振动测试仪测算出行车过程中基于三维坐标系（x、y、z坐标轴）下的计权加速度均方根的合成值（即振动总量a_v）,联合振动总量a_v和等效动态胎压EDP构建最小二乘目标函数,并基于不同路面典型病害下的观测数据EDP和a_v计算出待估参数θ,得到振动总量a_v与等效动态胎压EDP的关系式;利用振动总量a_v 和路面颠簸指数（Pavement Flatness Index, PFI）工程经验值的对应关系,经数据拟合后得到振动总量a_v与颠簸指数PFI的换算关系式,带入以等效动态胎压EDP为变量的振动总量a_v表达式,实现等效动态胎压EDP与颠簸指数PFI的换算。     

混合式直流断路器合成开断试验方法及等效研究

国际上已开发出多种混合式高压直流断路器,并完成工程应用,其在多端和直流电网应用前景广阔。短路电流开断能力是直流断路器的核心性能,而直流开断过程同时存在大电流、高电压和强能量,造成在试验室中等效复现开断应力极为困难。国际上至今尚未形成统一的等效开断试验标准,试验容量与等效性关系也缺少理论研究和定量分析。该文基于混合式直流断路器开断原理,提取开断过程分阶段等效应力,揭示试验容量与等效性数学关系,奠定试验电路参数设计及等效分析的理论基础。进一步提出双频电流源合成开断试验方法,完成关键等效应力数学解析与试验电路参数最优设计,开展试验应力仿真验证及等效性对比分析。研究表明,双频电流源合成等效试验方法可实现混合式直流断路器开断电应力全等效,技术经济性良好,对开断试验装置开发及标准制定具有指导意义。     

基于S/SP补偿的整流性负载等效阻抗精确计算方法及逆变器开关损耗优化

基波等效法是无线电能传输(wireless power transfer,WPT)技术的主要研究方法,该方法将整流性负载的基波阻抗等效为某一纯电阻,为系统的建模和分析提供基础。但该方法忽略整流性负载谐波阻抗的影响,使WPT系统的实际响应与理论分析结果存在较大的误差,从而影响系统的模型精度,限制WPT系统的进一步优化设计。该文以基于串/串并(series/series-parallel,S/SP)补偿网络的WPT系统为研究对象,分析利用基波等效法进行建模产生误差的原因,并提出一种基于迭代法的整流性负载基波以及各次谐波等效阻抗的精确计算方法。在此基础上,建立WPT系统的精确电路响应模型,所提模型可以有效表征发射线圈电流的畸变特性,并根据系统响应与补偿网络参数的关系获得系统逆变器开关损耗的优化设计方法。最后,搭建一台3kW的WPT系统样机,实验结果验证理论分析的正确性和可行性。     

基于光线追迹法的低温辐射计光吸收腔设计

当前,工作在液氦温度的低温辐射计可以有效规避电路系统中非自发加热带来的误差,是国际上精度最高的光功率计量设备。理想低温辐射计在工作过程中,其核心器件-吸收腔对相同的热功率与电功率应当表现出相同的温升。然而对于实际情况,由于吸收腔涂层中复杂的光-物质相互作用,系统的光-电加热路径难以重合,黑体腔热传导分布的梯度差异导致误差的产生。当前国际上对光电不等效性产生的影响仍缺乏直观清晰的认知。在此,利用蒙特卡洛光线追迹方法,文中对低温辐射计吸收腔辐照度的空间分布进行了仿真。计算表明:当吸收腔斜底角控制在60°,涂层吸收率达到0.95时,系统在激光进入的第一次与第二次反射中分别吸收了98%与1.9%的能量,比例约为51.2∶1。通过在吸收腔斜底板和下侧面同时布置加热器,可实现光加热、电加热路径的耦合。进一步地,通过分别计算单加热器与双加热器布置下系统温度随时间的变化,文中证明了加热路径的不同将引入约为0.005%的光电不等效性。     

等效球药包迭加模型的应力计算分析

结合Starfield单元球迭加原理,认为单元球药包的质量和个数是影响条形药包近场应力特征的主要因素。在分析条形药包的现有理论研究方法的基础上,引入条形药包的长径比参数,构建了单孔装药量的爆破应力迭加公式。通过具体的算例得出:当条形药包的装药直径取4 cm时,计算出的最优长径比范围为10~12,装药量(TNT)为544~654 g。通过迭加公式的理论模型与其数值模型的应力场分布特征进行对比分析,发现迭加球药包应力场在径向方向始终呈柱面波形式向外扩散,并同时存在"端部效应";其理论值和模拟值的相对误差控制在20%以内,验证了应力迭加公式的计算方法是可行的,为单孔装药引起的应力计算和应力场分析提供了一个简易的数学模型。     

聚合物再生混凝土力学性能研究

本文设计并完成了不同聚合物不同用量的再生混凝土,制备了掺入量为7%、14%、21%、28%丁苯胶乳再生混凝土、再生橡胶粉再生混凝土和普通混凝土试块,进行了立方体抗压强度和阻尼性能相关试验,并以普通混凝土作为基准进行对比分析试验,结果表明:聚合物再生混凝土立方体抗压强度破坏过程和破坏形态与普通混凝土基本一致;在水胶比、砂率和单位体积材料用量不变的情况下,聚合物再生混凝土立方体抗压强度低于普通混凝土,阻尼性能则高于普通混凝土,抗压强度与阻尼性成反比关系。     

基于新型空气等效材料的治疗水平电离室研究

针对目前使用的治疗水平电离室石墨帽有效原子序数偏低,且易碎等问题,研究以空气电子密度、等效原子序数、反应截面为基础,模拟计算出空气等效材料的有效原子权重及质量配比。采用高纯石墨烯粉末作为基材,添加纯度为99.9%的偏氟材料,高温融化搅拌高压压制成空气等效板材,该材料导电率为0.03 S/cm,质量密度为1.8 g/cm~3。以该空气等效板材为基础,设计加工一种新型的0.6 cm~3治疗水平电离室,并采用不同材质的收集极做能响实验,确定收集极的材质。通过实验证明,该电离室漏电(零点漂移)为0.15%,测量重复性为0.07%,示值非线性为0.27%,X能量响应为1.63%,X/γ能量响应为-0.48%,杆旋转为0.46%,满足JJG 912——2010《治疗水平电离室剂量计》对电离室的要求。