LTCC片式耦合器的仿真设计研究

给出了一种基于LTCC技术的多层片式定向耦合器的设计方法.该设计采用宽边耦合的传输线实现耦合,并且在基体材料内没有地层,因而可以得到紧凑的结构.给出了通过电磁仿真软件HFSS仿真及设计DCS/PCS频段LTCC耦合器的详细实例.仿真结果表明,该器件频率使用范围为1810±100MHz,插入损耗不超过0.21dB,耦合度为16.5±1.0dB,电压驻波比不超过1.08,输出相位为90±2°,外型尺寸仅为1.0×0.5×0.35mm3;能够满足DCS/PCS频段手机的应用要求.     

一种L波段天线合成网络的研制

针对实际工艺中使用微带线耦合器在实现高耦合系数时寄生参数较大、且工艺实现较为困难的问题,采用带状线耦合器与微带线耦合器相结合的设计方法,结合ADS仿真软件,实现了具有高幅度和相位精度、低插入损耗的合成网络,解决了高耦合系数与大寄生参数间的矛盾及加工困难的问题。     

中压配电网载波通信卡式电感耦合器耦合模型

为满足载波信号在中压配网电缆线路的耦合通信要求,需要高耦合效率的卡式电感耦合器。提出一种中压配网载波通信卡式电感耦合器耦合模型,并对其耦合效率进行了分析。首先在卡式电感耦合器结构型式及电缆线路结构特征基础上,分析卡式电感耦合器的耦合机理。然后结合罗氏线圈与松耦合变压器模型,推导卡式电感耦合器的耦合数学模型,修正卡式电感耦合器互感系数。并利用ansoft电磁软件搭建仿真模型,验证所推导的卡式电感耦合器耦合数学模型的正确性。最后利用耦合器数学模型及仿真模型,分析卡式电感耦合器不同影响因子:耦合器磁环气隙、磁环相对磁导率、绕组匝数以及耦合器骨架尺寸对电缆侧电压耦合效率的影响。仿真结果与计算结果均表明,所提耦合器数学模型能够准确地反映耦合器的耦合情况,为电力线载波技术在智能配电网中的实用化提供了较好的分析方法和理论依据。     

矩形波导定向耦合器特性分析

根据小孔耦合理论,简单介绍矩形波导单孔定向耦合器的最佳技术指标;为了实现宽频带、弱耦合、最佳耦合平坦度、高方向性等指标,需要设计一种新型的矩形波导多孔定向耦合器,分别对耦合孔位置、耦合孔数目、端口驻波比、耦合孔分布方式及耦合孔间距等影响定向耦合器耦合平坦度、方向性指标的因素做出详细的分析,在此基础上,采用基于切比雪夫孔阵分布的矩形波导多孔定向耦合器,从而实现了全频段耦合平坦度为±0.4dB,方向性大于30dB的矩形波导多孔定向耦合器。     

基于空心螺线管互感耦合的能量传输效率研究

依据无线能量传输技术原理,研制了一套能量耦合传输系统,该系统采用空心螺线管组合作为能量耦合传输系统的核心部件(互感耦合器)。通过对36个自制互感耦合器的能量传输效率的实验测量,研究了不同规格与结构的空心螺线管组成的互感耦合器,在不同气隙下的能量传输效率的变化规律,以及互感耦合器原、副边采用电容补偿对能量传输效率的影响。这项研究是为了减小能量耦合传输系统的体积和重量、增强能量耦合传输系统的实用性所做的工作。本文对测量数据进行分析后,找到了一对能量传输效率较高的空心螺线管组合。由该空心螺线管组合构成的互感耦合器,通过对其原、副边进行电容补偿后,其能量传输效率在10mm气隙处达到了33.74%,在20mm气隙处达到了17.37%。使用其制作的能量传输系统,在外加+15V直流电压时,在20mm气隙处进行实测:系统输入功率约16.34W,输出功率约达到2.84W。实际输出功率已经能够满足小功率用电设备需求。     

GIS内置局部放电UHF耦合器的灵敏度

在气体封闭绝缘开关设备(GIS)局部放电特高频(UHF)在线检测中,内置UHF耦合器正在得到越来越多的实际应用。因此针对轴对称结构的GIS内置UHF耦合器,试验研究了其局部放电传感的灵敏度问题。并建立了GIS试验模型,基于频谱分析仪和同步扫频信号发生器的频域测量系统,通过对比内置耦合器在接收扫频信号时产生的插入损耗,分析了耦合器结构参数变化对传感灵敏度的影响。测量结果表明:内置耦合器的直径应当与手孔直径相配合,较大直径的手孔和较小直径的耦合器搭配可增加耦合灵敏度,而当耦合器的直径接近于手孔直径时则会导致灵敏度显著降低;此外,将耦合电极和其绝缘支撑固定在手孔盖板上的金属螺栓也会导致传感灵敏度的显著降低。     

带有大中继线圈的无线充电磁耦合器抗偏移特性研究

感应式电能传输技术在电动汽车实际应用中不可避免地出现原副边线圈相对位置错位,这会导致系统效率下降、线圈过流等一系列问题。针对这些问题,提出一种带大中继线圈的三线圈磁耦合器结构用于提升系统抗偏移能力。结合解析法和有限元法,分析了影响系统效率的关键因素,研究了不同补偿参数下三线圈磁耦合器传输性能以及不同偏移程度下两线圈和三线圈的互感和损耗的变化规律,并验证了含大中继线圈的三线圈磁耦合器在提升抗偏移能力方面的独特优势。在此基础上,提出基于两线圈和三线圈切换的具有强抗偏移能力的磁耦合器优化设计方法。设计并研制了线圈尺寸为400 mm×400 mm的磁耦合器样机,实验结果表明在偏移尺寸达到线圈尺寸50%、输出功率为3 kW的情况下,磁耦合器效率可达95 %,相比传统两线圈磁耦合器效率提升5 %。     

S波段高功率矩形波导定向耦合器的设计

根据Bethe小孔耦合理论,设计出在S波段(1.8～2.6 GHz)电磁波通过矩形波导宽边圆孔耦合的定向耦合器.为提高定向耦合器的方向性,孔径采用切比雪夫孔径分布.根据预定的技术指标,初步设计出等孔间距的波导定向耦合器的有关参数.在此基础上,利用仿真软件CST对小孔厚度和部分孔间的距离进行优化,大大提高定向耦合器的整体...     

可实现效率提升的一种水下无线充电系统研究*

为了提高水下航行器的充电便捷性,水下无线充电系统得到发展,但同时水下无线充电技术仍然存在充电传输效率较低、传输功率较低的问题。而充电传输效率和功率与补偿网络的选取和耦合器的形状、参数等相关,因此实现对补偿网络和耦合器的优化对于无线充电系统传输效率和功率的提升有重要意义。首先,对磁感应耦合式无线充电电路中补偿网络选用原边串联-副边并联补偿方式,对传输功率、效率进行理论推导和分析。其次,对耦合器的尺寸结构进行仿真建模,得到参数符合的耦合器。在此基础上,建立水下无线充电仿真系统进行仿真,得到仿真参数。最后,进行器件选取和驱动电路、原副边电路PCB板的设计制作,进而搭建了一台无线充电系统样机平台进行实验,并得到实验结论。     

磁集成开关电感高增益级联Boost变换器

提出一种改进型具有开关电感单元的磁集成高增益级联Boost变换器,该级联变换器采用开关电感单元代替传统级联Boost变换器的储能电感并将电感进行耦合集成。改进后的变换器较传统Boost变换器的电压增益提高(1+D)~2/(1-D)倍,较传统级联Boost变换器的电压增益提高(1+D)~2倍,且电感电流纹波减小到其15%以下。通过分析变换器工作原理、推导出电压增益及等效电感的表达式,设计出耦合电感的集成方案,并利用仿真和实验验证了集成方案的正确性,可充分表明改进型级联Boost变换器具有更佳的工作性能。     

级联型电力电子变压器分级解耦控制

应用于交直流混合配电网的级联型电力电子变压器(PET)能够实现柔性互联、电压变换、电气隔离和功率控制等多种功能.由于级联型PET内部的级联H桥级和双有源桥级之间电气耦合程度高且控制目标不同,提出一种分级解耦控制方案,在简化控制架构的同时可实现各级的独立灵活控制.此外,针对级联型PET采用多个功率单元输入串联输出并联的拓扑结构,提出一种基于分级解耦控制的串联均压并联均流控制策略,以降低参数差异的影响.研制了一台额定交流电压为10 kV、额定直流电压为750 V、额定容量为500 kVA的级联型PET.实验结果验证了该控制方案工程应用的可行性及有效性.     

计及负荷优化重配的电力CPS可生存性量化评估

针对电力信息物理融合系统(CPS)规模不断扩大且现有级联失效模型忽略信息流和潮流转移特性,使得可生存性难以快速有效评估的问题,计及负荷优化重配对电力CPS可生存性进行量化评估。首先,根据系统拓扑结构和关联关系,通过定义度函数和电气介数建立了度—介加权电力CPS关联矩阵,实现了耦合CPS的形式化表征。然后,从CPS级联失效的结构连通性变化和风险传播范围两个维度出发,基于节点负荷容量限制、信息流择优分配策略、潮流优化方程和系统安全运行等约束条件设计了可生存性评估模型。最后,采用混沌Lévy搜索萤火虫算法对评估模型进行高效求解。通过算例分析,有效量化评估了电力CPS的可生存性并提高了大规模耦合系统的评估效率。     

基于RFID技术的嵌入式充电桩电磁耦合器设计

嵌入式充电桩电磁耦合器是实现充电桩的感应电能智能控制和传输的重要部件,设计充电桩设计的核心。通过对电磁耦合器的优化控制设计提高充电桩电能输入输出的稳定性。提出基于RFID技术的嵌入式充电桩电磁耦合器设计方法,进行嵌入式充电桩的充电原理分析和系统的总体设计描述。在平板式电磁耦合器基础上构建嵌入式充电桩电磁耦合器电能传输的拓扑结构,基于RFID无线射频识别技术进行嵌入式充电桩电磁耦合器的电路集成设计,采用自适应加权耦合控制进行嵌入式充电桩电磁耦合约束参量的优化控制,提高输出性能。实验结果表明,该系统具有较好的智能充电控制能力,对电动汽车的充电效率较高,提高了智能充电桩的电能传输效率。     

小型非接触式电能传输系统的设计与实现

根据非接触式电能传输系统的实际应用,提出了该类系统的设计原则,并讨论了两种具体实现方案.针对以高频逆变原理为核心的系统构成,分析了其各组成部分的具体设计,给出了实验电路及参数,实现了一套完整的非接触式电能传输系统的样机.在此基础上,对样机进行了性能测试,给出了实验波形和测试数据.结果表明,该样机在气隙为7 mm时,耦合器的耦合系数达到0.415,样机整体效率达到56.7%,这为非接触式电能传输系统实现大气隙、高效率的实际应用提供了实验依据.     

大功率调光无极荧光灯

在过去的15年里,高频放电研究成为热门,目前几种新型的感应耦合光源已进入市场.本文的主题是近几年有所发展的无极荧光灯系列.它的功率有100、150和250W,其光通量分别为8 000、12000和20000lm.这种灯装有椭圆形的玻壳并在中心附带两个磁功率耦合器,可将设计升级.1997年已证实1000 W规格的灯可产生80000lm以上的光通量.     

10kV电力线载波通信集成耦合器设计

通过对10 kV高速电力载波通信设备取电方式以及需求进行分析,设计了一种集成了滤波技术和高压电容变压器取电技术的高速电力线载波信号耦合器。分别对集成耦合器中的耦合电路和电容变压器取电电路的电压输出特性进行分析,并对传统耦合器和集成耦合器的信噪比和传输速率进行对比。结果证明集成的信号耦合器可以在取电的同时将1MHz~42 MHz的载波信号传递到中压电力线上,解决了设备的通信问题,且测试的电压输出稳定、信噪比高、传输速率快。     

基于引风机液耦和静叶联合调节的炉膛压力控制及其应用

以液力耦合器为主的调节方式是未来引风机控制的发展方向.但是,在实际应用中由于液力耦合器自身的调节特性和设备选型的匹配问题,对炉膛压力的调节性能有一定的影响.对此,提出了液力耦合器与静叶联合调节的自动控制方案.在冷态通风试验参数和引风机出力试验的基础上,根据引风机静叶和液力耦合器调节特性,对国华三河电厂的引风机自动控制进行了改造.试验结果表明,改造后既解决了国华三河电厂的引风机液力耦合和静叶联合调节存在的不匹配问题,又满足RB及MFT等恶劣工况下的控制要求.     

永磁无刷直流电机的电磁耦合器优化控制研究

永磁无刷直流电机的电磁耦合器是实现感应电能传输的重要器件,通过对电磁耦合器的优化控制设计,提高电磁耦合器的稳定性和输出增益。提出一种基于优化粒子群算法的电磁耦合器优化控制方法,首先进行了永磁无刷直流电机的电磁耦合器的等效电路设计,构建电磁耦合器控制的约束参量模型,以输出电压增益、功率损耗与效率为约束参量构建控制目标函数,实现控制算法的改进,进行了永磁无刷直流电机的电磁耦合器的优化设计。仿真实验结果表明,能有效提高永磁无刷直流电机的电磁耦合的输出稳定性,电机输出的电流增益、电压增益与输出效率高于传统方法,展示了较好的应用价值。     

德特威勒公司新推出灵易系列面板

瑞士德特威勒公司新推出了灵易系列面板,该面板可选择墙装或屏风安装,兼容e-line、key—stone、MS—K、GG45模块和光纤耦合器。整体尺寸为86mm×86mm×8．4mm（长×宽×高）。面板由模块框架、底座、外框3部分构成。     

基于级联H桥变频器的极相调制感应电机驱动系统

高压电机配用高压变频器具有较大的节能性和高效性,已有广泛应用。级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能,且变频器输出电流谐波较小。极相调制感应电机可以将传统三相电机的控制方法和极相调制模式结合起来,使电机转矩和转速范围得到扩展。为此介绍一种级联H桥多电平变频器拖动极相调制感应电机变频起动和调速,该电机的定子绕组可配置为9相4极和3相12极。通过仿真验证了级联H桥多电平变频器能够满足极相调制感应电机的变频调速性能和极相调制矢量控制性能,可为新能源发电、船舶推进、工业传动等高压大功率领域提供技术保障。