基于串联谐振变换器的感应式电能传输系统研究

摘要：为提高装甲车辆蓄电池充电装置的环境适应性和安全性,解决传导式电能传输不适合旋转部件的难题,提出一种基于串联谐振式变换器的感应式电能传输系统．该系统是采用旋转式耦合器,以耦合器的漏感为谐振电感,应用全桥式串联谐振功率变换器的电能传输系统．利用所设计的感应式电能传输试验装置,进行了不同气隙条件下的功率传输和初、次级电流对比试验,试验结果表明：随着耦合器气隙增大,电能传输效率呈现斜率渐缓式减小趋势,励磁电感减小,励磁电流变大,耦合器的铁损增加,系统的功率因数降低．     

一种新颖蓄电池恒流放电装置研究

介绍了一种新颖的蓄电池恒流放电装置,该放电装置摒弃了传统电阻放电思想,采用功率MOSFET作为主要的能量转化器件,提高了蓄电池放电效率,减小了放电装置的体积、重量和成本。为提高该型蓄电池恒流放电装置的工作可靠性和放电功率,采用了多路放电支路并联设计思想,支路间采取了最大电流均流技术, 具有电路结构简单、均流程度高、扩容方便等优点。     

弹丸初速对磁阻型线圈发射器发射性能的影响分析

通过设置弹丸初速并研究其对单级磁阻型线圈发射器发射性能的影响,模拟分析前一级线圈弹丸出口速度对后一级线圈发射性能影响的规律;利用Ansoft有限元仿真软件进行了动态仿真,得到弹丸初速对单级磁阻型线圈发射器驱动电流、驱动线圈感应电压、电磁力、弹丸出VI速度、弹丸位移及能量转换效率等影响的规律．研究表明：弹丸初速越大,经过单级线圈加速后弹丸出口速度也越大,但弹丸出口速度增量减小;随着弹丸初速增大,能量转换效率呈现先增大后减小的趋势．     

新型爆磁压缩脉冲功率调制电路

爆磁压缩发生器一般具有较低阻抗,在驱动较高阻抗负载时需要脉冲功率调制电路。传统的脉冲功率调制电路需要脉冲变压器,体积庞大,若其后再采用传输线作中间电容储能,尽管输出波形有改善,但体积更大。提出一种无需脉冲变压器,把传输线当作电感储能元件的功率调制电路。该方案具有电路结构简单、体积紧凑、绝缘压力小等优点。文中同时给出了电路的仿真结果。该功率调制方案将使爆磁压缩的应用更加广泛。     

通用型军用蓄电池放电装置设计

针对军用蓄电池种类繁多、放电设备通用性较差的现状,研制了一种能够适应多种军用蓄电池的通用型放电装置。该装置以改进型Boost电路为主电路,应用PI调节和PWM控制技术实现恒流放电。阐述了放电电阻的优化设计方法,给出了设计准则。解决了被放电蓄电池种类多和反接保护的问题。该装置性能稳定,已应用于军用蓄电池的维护保障体系之中。     

铅酸蓄电池充放电参数检测电路的仿真与设计

独立光伏系统铅酸蓄电池充放电参数的检测对于整个系统的能量控制十分重要。介绍了蓄电池充放电参数检测的特点，设计了充放电电压和电流检测电路，并基于saber仿真平台进行了检测电路的仿真，介绍了以ATmega8L单片机为核心的充放电检测系统的原理和软件设计流程。通过试验证明，系统检测误差较小，电路简单，满足了工程控制的需要，能为独立光伏系统蓄电池充放电控制策略提供准确的控制参数。     

微陀螺闭环驱动方法

为了获得最佳的驱动效率,采用相位控制技术设计了微陀螺谐振环路,使微陀螺产生驱动模态谐振.为了提高微陀螺的稳定性,设计了ITAE性能指标最优的PID控制器,使微陀螺驱动轴振动幅值保持恒定.闭环驱动电路的测试结果表明,谐振环路振荡频率与驱动模态频率非常接近,采用PID控制器后,在一40℃～80℃范围内,微陀螺驱动轴振动幅值的变化仅为0.1%,振动幅值稳定性有显著改善.     

基于ATmega8的程控电流驱动器设计

以ATmega8单片机为程控接口的核心控制电流驱动器,实现了程控电流驱动器的设计方案。电流驱动器采用Buck变换器进行输入/输出功率变换,通过电压、电流双反馈调节的反馈环路控制PWM驱动电路使Buck变换器实现输出电压可调,程控接口根据设定值大小以高频PWM输出方式控制电流驱动器输出相应的电流。进行了性能测试实验,结果表明：程控电流驱动器输出可靠性高,响应时间快,满足设计要求。     

储能用蓄电池模型参数的动态辨识

为观测锂离子电池的参数,通过建立多元线性回归模型对内电路参数进行辨识,并提出通过间接观测蓄电池平衡电动势来辨识荷电状态的方法。该方法基于改进的Thevenin电池模型,以等效电容量来表征锂电池的容量特性。在循环周期内可通过测量放电前后开路电压变化量和电荷变化量来辨识等效电容;等效电容又可以在短时间内动态估算平衡电动势以作为辨识荷电状态的主要变量。通过一个循环周期内的脉冲放电实验验证了所采用的改进电池模型和辨识方法的有效性和准确性。     

动初级高速六相直线感应电机工作特性分析

为了准确刻画对象模型,采用一阶等效电路瞬态涡流分析法对动态边端效应影响下动初级高速六相直线感应电机的参数时变规律进行了定量计算,并通过感应涡流损耗推导得到考虑动态边端效应时电机的等效电路。基于此,通过电磁推力计算及效率评估对动态边端效应影响下电机的工作特性进行了详细分析。利用不同运行速度条件下的有限元仿真及动态实验验证了理论分析和推导的正确性。     

新型串联锂离子电池组主动均衡电路设计

为解决串联锂离子电池组电压均衡问题,提出了一种新型主动电池到电池均衡电路。该电路主要包括N+5个双向开关以及一个LC谐振电路,其中,N表示电池组中电池的数量。利用LC串联谐振电路能够直接将能量从最大充电电池传输至最小充电电池,无需使用多绕组变压器。并且在零电流开关条件下,运行电路中的所有开关能够减少平衡所用功耗。通过10节串联锂离子电池的实际测试,结果显示相比常规均衡电路,提出的电路能够实现快速平衡并且传输效率更高。当均衡功率为0.48 W和2.04W时,实测功率传输效率分别为92.7%和79.2%。     

温度对半导体激光器退化的影响

采取等效电路模型仿真和加速退化试验相结合的方法研究温度对半导体激光器不同退化模式的影响规律。针对半导体激光器有源区退化和腔面退化进行分析,发现有源区退化会使半导体激光器阈值电流增大,而腔面退化会使半导体激光器斜率效率减小;进行了半导体激光器热特性建模与仿真,发现温度升高会使半导体激光器阈值电流增大;利用半导体激光器加速退化试验平台进行了半导体激光器加速退化试验。仿真与试验结果证明:温度升高会加剧半导体激光器腔面退化,而对有源区退化无显著影响。上述结论对进一步完善半导体激光器温度-退化仿真模型,研究温度对半导体激光器退化的作用机理和防护措施有积极作用。     

桥丝式电火工品静电感度测试方法研究

本文对目前静电感度试验的现状进行了分析。在理论分析的基础上解决了JGY-50型静电火花感度仪的串联电阻和真空开关所带来的问题。提出了桥丝式电火工品的静电感度测试新方法,通过一个高压线性采样装置直接测量试样在试验过程中的电压、电流曲线,求得试样实际消耗的能量,以此统计试样的静电感度。采用这种方法,测试了JD-11电点火具的50％发火能与放电时间常数的关系,得到了呈单调规律变化的曲线。     

电晕放电辐射场若干特性分析

为了研究电晕放电辐射场若干特性,首先进行了电晕放电时电晕电流的理论分析,研究了电晕电流的波形随电压变化情况。然后在采用针-板电极物理实验模型的基础上进行了电晕放电实验研究,分析了放电针上的充电电压对脉冲电流的影响,并确定了辐射场随传播距离的变化规律以及放电重复率随电压的变化情况。实验结果发现,当针为负极性时先发生放电,但正极性下先发生火花放电;电晕放电辐射场与距离成反比关系;放电重复率随着电压的增大而增大。     

锂电池储能在电磁发射中的应用

随着电磁发射技术的发展，储能环节成为其中不可或缺的一部分。对基本储能单元需求进行分析，以用电系统功率和能量需求为牵引，以储能系统体积重量适装性最优为目标，充分对比现有各类电池参数指标，从安全性、功率密度、能量密度和循环寿命四个方面进行考虑，确定基本储能单元类型为锂电池。面对舰上不同电磁发射设备电压、电流的需求，需要研究能够实现锂电池组快速灵活串并转换的拓扑结构。在实现电池组稳定并联之前，需保证电池组的一致性，因此需计算出电池荷电状态并进行均衡；针对短脉冲大倍率连续放电工况下荷电状态估算不准确的问题，提出以蓄电池组作为研究对象，采用动态辨识方法进行估算。由于各电池组之间存在不一致性，并联起来放电时可能导致输出电流不均衡，使得本来就处于高倍率放电的电池组超限使用，因此将提出一种电池组均流方法来解决此问题。     

电磁轨道炮系统建模与分析

轨道炮利用电能将电枢及弹丸推动至超高速,是具有武器应用背景的复杂机电系统。介绍了轨道炮基本原理,在分析了轨道炮电路、运动学、能耗特点基础上,利用MATLAB建立了系统的数学模型,计算了不同电感梯度条件下轨道炮系统的发射电流、电枢速度、溃入炮体能量,分析了发射过程中不同形式的能量损耗及能量利用效率。结果表明,在特定电源参数条件下,一定范围内提高电感梯度值,电流幅值降低,炮口动能和发射效率提高明显。这对研究轨道炮电能应用特点有一定的参考价值。     

坦克排烟管热电转换模拟试验研究

为降低坦克排烟管的红外特性,设计了应用于坦克排烟管高温表面的热电转换方案,并进行了模拟试验和理论计算。结果表明：热电转换器件的开路电压和负载电压、负载电流随冷热面温差的增加呈线性增长,而输出功率、效率则以二次方的速度增长;多片热电转换器件组合能够实现所要求的电能输出。试验中热电系统产生的电能驱动散热风扇运转,说明热电转换用于高温度、高热通量场合实现红外抑制的目的是切实可行的。模拟试验表明：经热量转换和热量转移后热电转换系统表面温度较模拟坦克排烟管表面温度下降超过33％,说明利用热电转换方案实现坦克高温部位的红外抑制效果明显。     

基于磁导率法的零部件硬度电磁无损检测技术研究

传统的机械压痕法虽能测量火炮零部件的硬度,但对其表面有损害,且某些零部件工作面并不允许使用打点测量方式．为解决这一问题,基于硬度与材料磁导率之间的对应关系,设计了一种硬度电磁无损检测系统,采用DDS技术实现参数可控的正弦信号源,以满足磁导率测试所需的激励条件．为了提高检测灵敏度,利用交流电桥拾取由硬度变化引起的检测线圈和参考线圈电压差分信号,并进一步在调理电路中采用正交锁相放大技术对这一微弱信号进行放大和噪声抑制．硬度试验结果表明,该系统能以无损的检测方式有效地区分零部件的硬度值,为火炮定型试验中的硬度测量提供了新途径．     

全电坦克炮控系统升压电源偏磁抑制方法

基于推挽拓扑结构设计,研究了一种全电坦克炮控系统用升压电源,但推挽电路存在着难以消除的偏磁现象,使得升压电源的可靠性降低。详细阐述了推挽电路中偏磁现象产生的原因,针对性地提出了串入箝位电容、采用电流内环控制、优化电路布局等偏磁抑制方法。实验结果表明：所采用的推挽电路偏磁抑制方法具有结构简单、抑制效果好的优点,提高了全电坦克炮控系统升压电源的可靠性。     

基于线对线突然短路的同步电机瞬态参数辨识

准确地辨识同步电机参数,是分析电力系统运行和控制系统设计的前提.利用最小二乘或卡尔曼滤波等方法辨识电机三相同时突然短路试验数据,是传统电机参数辨识的主要方式.受同步电机三相同时突然短路的可操作性和电机参数模型的强非线性等因素的影响,电机瞬态参数难以准确测量.利用改进的小波变换和人工神经元网络辨识参数的新方法,结合容易实现的同步电机线对线突然短路试验,辨识得到了三相同步电机的瞬态参数,有效提高了电机参数的辨识精度.仿真试验表明,该方法是有效的.