邻近效应对钢板阻抗的影响及其等效电路模型

为预测舰船系统的电磁兼容性和定量分析系统的共模干扰,研究了舰船接系统的阻抗特性。针对钢板2点之间阻抗特性与外部线路之间的关系,分析邻近效应对钢板阻抗的影响机理,建立了系统之间共地耦合干扰的三阻抗等效电路模型,采用四端连接方法测量了2个共地系统之间的耦合阻抗。分析表明,在强邻近效应情况下磁场耦合不仅产生等效互感而且产生等效互电阻,实验测试表明邻近效应使钢板电阻在1 MHz时比无邻近效应时大17倍。采用平面钢板简化模型和有限元计算方法分析钢板的耦合电阻,与实测数据的误差小于17%,验证了等效电路模型的正确性。     

光伏逆变并网系统阻抗建模及其稳定性分析

由于目前并网逆变系统的阻抗建模过程通常忽略了并网逆变器内部的频率耦合效应及其与前级变换器的相互影响,造成稳定分析结果不准确的问题。为此,提出一种考虑频率耦合的组串式光伏逆变并网系统阻抗建模方法。首先,利用模糊控制与PID控制的等效原理拟合出一类模糊MPPT控制的等效传递函数;然后,采用多谐波线性化小信号建模方法建立了一种考虑频率耦合且包含MPPT环节的组串式光伏并网系统整体阻抗模型,并详细分析了直流母线动态对并网逆变系统阻抗特性和稳定性的影响;最后,通过RT-LAB硬件在环仿真实验验证了所提方法的有效性和先进性。结果表明,与非计及频率耦合的阻抗模型相比,考虑频率耦合且包含MPPT环节的阻抗模型更为精确能够更加准确地分析系统的稳定性,并准确预测系统潜在的谐振点。     

片上螺旋电感的一种新增强型单π模型

针对片上螺旋电感提出了一种新型增强型单π等效电路模型.在宽频范围内,该模型仿真数据和HFSS中电磁仿真数据呈现出很好的拟合结果.所提模型充分考虑了高频下的衬底耦合效应、趋肤效应和邻近效应,基于电磁仿真得到的Y参数,采用拟线性函数法和二端口网络分析法来解析提取电路元件参数值,且所提参数无需进行优化.将各元件参数值应用于该对称单π等效电路,在0~20 GHz范围内可以精确地模拟片上螺旋电感各参数随频率变化的特性,从而验证了等效电路模型的准确性.     

地线干扰与抑制对策

地线造成电磁干扰的主要原因是地线存在阻抗,当电流流过地线时,会在地线上产生电压,在这个电压的驱动下,会产生地线环路电流,形成地环路干扰。当两个电路共用一段地线时,会形成公共阻抗耦合。解决地环路干扰的方法有切断地环路,增加地环路的阻抗,使用平衡电路等;解决公共阻抗耦合的方法是减小公共地线部分的阻抗,或采用并联单点接地,彻底消除公共阻抗。     

基于场路结合的微波加热系统等效电路模型

研究了微波加热过程中微波与被加热媒质之间动态响应过程。在微波加热动态过程中,求解电磁热耦合多物理场方程组复杂且耗时,为此,本文提出了基于“场路结合”的微波加热等效电路分析方法。首先,定性分析微波传输过程中加热媒质、腔壁、微波馈入口介质片的阻抗特性,用阻抗特性相同的电路元件等效微波传输过程中各类介质的阻抗作用,建立微波加热系统的等效电路模型;其次,用全波场分析方法分析媒质、腔壁、微波馈入口介质片对电磁波的吸收、反射和透射作用,微波电磁场的变化用散射参数定量表示;然后,通过参数转换将定量分析得到的散射参数转换为等效电路阻抗参数,代入等效电路模型中,以提高等效电路模型计算的精确度;最后,通过等效电路计算获得微波应用器中加热媒质部分的电场强度,求出媒质耗散的微波功率,进而计算出媒质加热温度。研究结果表明：当计算微波媒质加热温度时,场路结合方法在保证计算精确度的同时计算耗时为有限元方法的一半,体现了场路结合方法的优越性。在不同条件下的微波加热媒质实例计算中,场路结合求解准确率在96%以上,验证了场路结合方法求解微波加热问题的可行性和有效性。     

电子信息系统中接地方法的分析

为了提高电子信息系统抑制电磁干扰的能力,采取恰当良好的接地方法是工程实际中的重要措施之一。针对电子信息系统不同接地方式抑制电磁干扰性能的不同,根据工程中电子信息系统的特点和电子设备的具体情况,采取了相应的接地方法,有效地消除了各电路电流经公共地线阻抗时产生的共阻抗耦合干扰及地环路电流与其它电路产生的磁耦合干扰,避免了电路受磁场和地电位差的影响,抑制了电子信息系统的直流接地干扰,保证了电子信息系统正常安全的工作。     

有源植入系统的磁耦合能量传输参数优化

有源植入式医疗设备的金属外壳在磁耦合能量传输应用中,由于涡流效应而限制了磁耦合能量传输的效率,且带来装置发热问题。针对该问题,该文建立含金属介质的磁耦合能量传输的等效电路模型,提出以接收效率为优化目标的系统设计方法,并用于可充电脑起搏器的研制。根据等效电路模型,接收效率取决于接收线圈匝数、负载阻抗和阻抗匹配参数;较高的等效负载阻抗会带来接收线圈最佳匝数增加,同时导致传输功率、传输效率和接收效率增加;电容串联补偿时,最佳补偿电容在较大值时获得,电容并联补偿时,最佳补偿电容在较小值时获得。动物试验结果表明,所研制的可充电脑起搏器在无温度控制下,最高温度多数分布在36~38℃,满足临床使用要求。     

双频段无线电能传输线圈的宽频建模

为了研究双频段磁耦合谐振式(MRC)无线电能传输(WPT)系统不同频段的传输性能,建立了双频段MRC-WPT线圈的宽频等效电路模型对其谐振频率进行计算和预测;并计算系统在不同频段的正向传输参数。首先测量双频补偿电路的阻抗频率特性,应用矢量匹配方法对测量所得的离散点进行有理数逼近,通过阻抗综合理论建立双频补偿电路的宽频等效模型;然后将其接入原始单频线圈的部分元等效电路构成双频段MRC-WPT线圈的宽频等效电路。最后,搭建了双频段MRCWPT系统的实验平台。结果表明了建模方法的正确性。     

基于全细胞RC电路的细胞阻抗响应模型的建立与分析

通过建立基于全细胞RC电路的细胞阻抗响应模型来分析细胞内部各结构的电学特性变化导致系统总体阻抗变化的原因。重点分析了细胞膜电容、电阻、细胞间电阻以及细胞电极间电阻变化对于系统阻抗幅值和阻抗角频率响应的影响。结果表明,系统阻抗特性变化受到细胞内部电学参数变化的耦合影响。为基于细胞阻抗传感器测试的细胞功能表征提供了深入的理论基础,为阻抗测试选择合适的频率提供了有效指导。     

穴位的电特性研究

本文设计了双极性方波稳流源测试系统。该系统能准确探测穴位及测量皮肤阻抗。对穴位点和非穴位点的阻抗特性进行比较,证实了穴位点具有低电阻、高电容特性及负向导通性。文中建立了穴位的等效电学网络模型。     

Na/Al对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物电化学响应的影响

本文对养护28d龄期不同Na/Al条件下的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的单轴抗压强度和电化学阻抗响应进行了系列测试和分析。根据地聚合物中离子扩散的特点,建立了基本等效电路模型,利用ZSimDemo3.30d软件拟合与解析等效电路,分析各电路元件参数与Na/Al的关系。结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的抗压强度随着Na/Al的增大呈先增大后减小的趋势。电化学阻抗谱测试结果显示,Nyquist图均呈现高频区扁平容抗弧和低频区不明显的扩散曲线;等效电路模型为R(Q(RW)),且随着Na/Al的增大,地聚合物体系的总电阻和硅铝酸盐凝胶中的双电层电容均呈先增大后减小的趋势,而电荷转移电阻随着Na/Al的增大呈减小趋势。本研究运用电化学阻抗谱技术对地聚合物的电化学阻抗特征进行分析,揭示了赤泥-煤系偏高岭土地聚合物抗压强度随Na/Al的变化规律,同时也证明了电化学阻抗谱技术运用于地聚合物强度测试的可行性,为地聚合物无损检测技术提供新思路、新手段。     

体内微机电系统无线能量传输技术的研究

无线能量传输技术主要利用电磁感应原理来传递能量,是近年来比较热门的新型电能供给技术,在许多场合有着广泛的应用前景.对无线能量传输技术进行详细的分析和研究.首先介绍了基于松耦合电磁感应的体内微机电无线能量传输系统的基本原理和基本结构,然后以互感模型为基础,建立了等效电路和数学模型,最后通过计算机仿真和实验对比,分析和讨论了无线能量传输系统电磁耦合结构参数对其系统性能的影响.     

基于LTCC技术的新型电感模型设计

目的 设计新型的LTCC螺旋电感的等效电路模型.方法 考虑到LTCC多层结构之间的相互影响,在基本等效电路的基础上,增加了对地的耦合电容和电感,以及螺旋结构之间耦合电容、电感.结果 通过三维电磁仿真和高频电路仿真表明电路模型和三维LTCC螺旋电感在0～10 GHz范围内有非常好的吻合度.结论 新型电路模型在较宽的频率范围内能够代替三维LTCC电感,在射频电路设计方面有很强的实用性.     

架空多导体传输线缆的电磁脉冲响应计算

地面电子设备之间的多根互连平行线缆受高空核爆电磁脉冲(HEM P)作用,会产生瞬态电磁效应。为研究这个问题,该文建立了考虑有耗地面影响等因素的多导体传输线模型,给出了一种类似“状态转移矩阵”表达的方程解的形式,并以相模变换的方法推导了解的具体表达式。该模型可以同时考虑空间电磁脉冲场在线缆上感应的瞬态电压和电流。仿真计算结果表明,对于平行放置的多根线缆而言,接地平行线缆对临近平行线缆有一定程度的屏蔽作用,可供防护设计时参考。     

互耦效应对天线阵单元间相关性的影响

分析了互耦效应对多天线性能的影响,通过网络等效分析法对天线模型进行简化分析,得出阻抗矩阵和收发端的耦合矩阵。推导出互耦效应时天线阵元空间相关性的通用表达式,并论证了它与无互耦时空间相关性的关系。研究了互耦效应分别对平行天线阵列和共线天线阵列阵元间空间相关性的影响。仿真分析表明,互耦效应对于两种天线阵列的影响显著不同,适当的选择天线阵列可以有效地改善互耦效应对于系统性能的影响。     

阻抗平面分析及其在离子选择性电极中应用的研究

本文对交流阻抗测试中的阻抗平面图和等效电路之间的关系进行了探讨。分别测定了氟离于和镉离于选择性电极体系的阻抗平面图,根据阻抗平面图和有关知识提出了氟离子和镉离子选择性体系的等效电路。     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。     

小功率磁耦合谐振式无线电能传输频率分裂的研究

针对在磁耦合谐振式无线电能传输过程中当传输距离到达一定值后,耦合因数超过临界耦合值而出现的频率分裂问题。利用互感耦合理论和等效电路模型对系统进行建模分析,得出负载电压和传输效率与耦合因数、失谐因子的关系表达式,并对其频率特性进行分析。为了改善系统在过耦合状态出现的负载电压频率分裂问题,采用了在保持其轴向距离不变的前提下,横向移动接收侧线圈的方式。进行了小功率磁耦合谐振式无线电能传输实验,结果表明通过横向移动接收侧线圈,可以有效改善频率分裂的问题,为无线电能传输在现实中应用提供了有效参考。