氢气波长调制激光检测多次谐波信号联合分析

全球能源消耗日益增大,氢能作为一种高效的清洁型能源,越来越受到社会重视,然而一旦发生氢气泄漏,极易引起爆炸。本研究基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS),建立了氢气波长调制的仿真模型,研究不同调制系数下各次谐波幅值的变化情况,并推算出二次谐波比一次谐波、四次谐波比二次谐波中心幅值比的公式。结果表明：当调制系数分别取2.2和4.1时,二次谐波和四次谐波中心频率幅值分别获得最大值;二次谐波比一次谐波的方法能够消除光强的影响,从而实现对光功率的自校准;四次谐波比二次谐波的方法仅与调制系数有关,与浓度、温度都无关。通过分析比值函数,使调制系数接近各次谐波最佳调制系数值,让谐波信号信噪比最佳,提高检测准确度。     

基于TDLAS技术气体浓度测量的快速拟合方法

基于可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术的气体浓度测量系统通常以吸收光谱的归一化二次谐波信号反演气体浓度。然而以常用的数字锁相技术提取归一化二次谐波信号的方法消耗资源多、计算量大。为简化计算量,一种基于广义级数展开快速拟合的方法被提出,首先测量激光器的入射平均光强,结合光强调制系数计算线型函数及其平方项的傅里叶展开系数,即可拟合出归一化二次谐波信号。构建了CO2气体吸收光谱检测实验,实验测试及仿真计算结果表明采用本文方法拟合的结果与通过数字锁相技术实测的信号之间最大相对误差仅为2‰,计算消耗的时间却远小于后者,简化了系统资源,有利于TDLAS技术气体浓度测量系统的小型化、数字化。     

谐波检测在激光气体分析仪中的应用

在冶金、化工、环保各工业领域中,管道内特定气体浓度检测是工艺优化、安全生产、环保排放等工业过程的重要参考依据。激光分析仪具有原位式安装、响应时间快、维护简便等优点,是很多生产工艺不可或缺的气体浓度检测仪表。在光源驱动端完成光强的高频调制,光通过被待测气体被吸收后达到接收端,在接收端采用调制频率的倍频解调出对应的谐波,再由谐波信息计算气体浓度。由此通过可调谐半导体激光光谱吸收技术与谐波检测技术结合,气体检测精度会大幅提高。通过发射光调制和接收光解调完成了被吸收后光强的二次谐波提取,并通过标准气测试验证了系统的线性误差完全满足应用需求。     

基于可调谐激光光谱的气体传感系统的研究

为了准确快速的检测气体浓度,基于可调谐激光吸收光谱法,设计了一套气体传感系统.研制了带有光纤准直的透射式光学传感气室,采用半导体激光器作为光源,气体的吸收光谱信号由光电探测器接收,经锁相放大器检测出谐波信号,用二次谐波和一次谐波的比值来获得气体的浓度,消除了光强波动、粉尘及视窗污染的影响.实验表明,二次谐波和一次谐波的比值与气体浓度值之间的线性相关度可达0.9944,可以准确获得气体的浓度信息.     

改进型单位功率因数谐波检测算法在三相并联型APF中的应用研究

为了降低电网电压不对称或畸变对UPF谐波检测算法的影响,通过引入锁相环电路的改进型UPF谐波检测算法产生基波正序电压,对有功功率进行修正,抑制了电压畸变的影响,同时提高了检测的实时性。在Matlab上对补偿前后电源侧电流波形进行对比研究,验证了改进型UPF谐波检测算法的可行性。实验结果表明,采用改进算法后,电源侧电流谐波成分中谐波含量最高的5次谐波含量由补偿前的22.8%降低为补偿后的8.1%,负载电流主要次谐波成分得到了有效抑制,实现了抑制谐波的目的。     

激光器电压调制驱动与锁相放大电路的研究

为解决光频漂移对气体浓度检测的影响,根据分布反馈式半导体激光器的波长可调制特性,设计了一种激光器电压调制驱动与锁相放大电路。该电路的电压调制驱动电路输出波形是2 Hz的锯齿波和2 kHz的方波的叠加,其中:2 Hz的锯齿波使激光器的中心波长缓慢扫过气体吸收中心线,确保气体吸收光强;2 kHz的方波一方面对激光器的波长进行二次微量调节,另一方面作为谐波检测的同步信号。锁相放大电路则对不受激光器波长漂移的激光调制信号3次谐波进行锁相放大。Matlab仿真结果表明,该电路的输出与模拟气体浓度吸收光强函数的幅值成比例,同时证实了检测3次谐波的可行性。     

三电平逆变器死区补偿策略研究

分析了二极管箝位型三电平逆变器死区效应及其电路工作原理,提出了一种适用于基于双层载波调制的二极管箝位型三电平逆变器的死区补偿方法。该方法通过在不同的电流流通路径合理调整触发脉冲的死区时间,实现了电平转换不受死区时间的影响,即避免或者减小了死区效应。仿真结果表明,与普通的死区补偿方法相比,该方法降低了5次、7次谐波含量和总谐波畸变率,提高了电流有效值,具有更好的补偿效果。     

矿井电网谐波治理及无功补偿的研究与应用

针对谐波污染会导致电网电压与电流发生畸变、浪费电网容量等问题,结合上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿的实际情况,进行了电能质量测试及分析,提出了采用SVG进行谐波治理及无功补偿的方案。谐波治理及无功补偿结果:电力系统功率因素从0.8～0.85提高到0.98～1;电压总谐波畸变率小于4.0%,奇次谐波畸变率小于3.0%,偶次谐波电压畸变率小于1.5%;各次谐波电流大大减少,电能质量得到很大改善。     

矿用高压变频器开关调制优化策略

针对矿用高压变频器采用载波调制PWM控制法时存在开关损耗大、电能质量畸变的问题,在载波同相层叠PWM控制法的基础上,对正弦调制波进行优化。通过对正弦调制波叠加3次谐波和直流分量,得到正半周为马鞍形调制波、负半周为梯形调制波的优化调制波。仿真结果表明,优化调制波的应用提高了变频器直流电压利用率,减小了开关损耗,降低了输出线电压总谐波畸变率。     

波长调制技术在掺铒光纤腔内吸收气体传感中的应用

在掺铒光纤腔内吸收气体传感系统进行气体检测时,由于受到放大自发辐射噪声、标准具效应等因素影响,气体浓度检测信号强度和检测浓度极限受到了很大的限制。为了解决上述问题,将广泛应用于可调谐二极管激光器吸收光谱的波长调制技术应用到掺铒光纤腔内吸收传感系统,利用实验分析了二次谐波信噪比与泵浦驱动电流、调制频率以及调制深度的关系,从理论上分析推导的最佳波长调制深度也与实验得到的调制深度非常吻合。采用波长调制技术得到气体传感系统的检测浓度极限为140×10-6。     

具有死区补偿的自抗扰控制下PMSM转矩脉动抑制方法

空间矢量脉宽调制死区效应对永磁同步电机(PMSM) 的调速控制系统及转矩脉动有一定影响, 为了削弱其不利作用, 在永磁同步电机矢量控制基础上, 提出一种新型的具有死区补偿的自抗扰PMSM控制方案, 针对传统自抗扰控制策略下电机转矩脉动较大的缺陷, 在原有的自抗扰控制策略中加入死区补偿. 仿真及实验结果表明, 具有死区补偿的自抗扰PMSM驱动系统, 谐波含量明显减少, 速度驱动系统更加平稳, 有效抑制了转矩脉动.

     

基于SVPWM的并联型三电平有源电力滤波器的研究

文章建立了二极管钳位型三电平三相三线制并联型有源电力滤波器(APF)的数学模型,提出了一种将基于ip-iq法的指令电流计算、预测电流控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)相结合的并联型三电平有源电力滤波器的控制方案,分析了简化的三电平SVPWM控制算法。仿真和实验结果证明,该方案具有良好的谐波补偿效果,同时适合于全数字控制的DSP硬件实现和主回路保护,有较好的应用前景。     

基于模糊控制的三电平有源电力滤波器研究

提出了一种基于ip-iq谐波电流检测、模糊PI电流控制和空间矢量脉宽调制的三电平有源电力滤波器的控制方案;建立了三电平有源电力滤波器的数学模型,详细介绍了三电平有源电力滤波器直流侧电压稳定和中点电位平衡控制方法的具体实现。仿真和实验结果表明,采用该控制方案的三电平有源电力滤波器具有良好的谐波补偿效果,且能较好地稳定直流侧电压和电容中点电位。     

基于混合调制的同步发电机交流励磁电源研究

同步发电机交流励磁技术可提高发电机的进相能力,是无功补偿最有效的方法之一。文章提出了一种基于混合调制的同步发电机交流励磁电源的设计方案,分析了同步发电机交流励磁系统的组成及工作原理,介绍了混合调制方式的控制原理,并给出了该励磁电源控制电路关键参数的选择和计算方法。实验结果验证了该方案的正确性和有效性。     

基于PDLC的可变光衰减器的研制

介绍了一种新型的低成本、小体积的的液晶可变光衰减器的设计与制作.该衰减器采用聚合物分散液晶材料,使其填充在经过耦合的带透明导电电极的两根单模光纤的间隙里,利用聚合物分散液晶在不同电场强度下引起的光的散射效应的变化,来实现对光路能量的可控连续衰减.采用体硅微细加工技术术成功地制作出了这种衰减器,并对器件进行了测试,结果表明:当传输的光波长为1550nm时,该衰减器的插入损耗为0.85dB;衰减的最大范围为0.85dB-14.21dB;驱动电压范围9V～57V.     

利用DSP控制的固态无功功率补偿器的研究

本文论述了一种DSP控制的新型固态无功功率补偿器,它基于离散傅立叶变换(DFT)的谐波检测方法。该系统采用自身控制的直流电压供电方式,其无功功率的补偿是靠DSP控制逆变器的输出以一个固定的开关频率跟踪一个正弦参考波形而实现的,从而使用户侧的功率因数接近为1,同时极大地抑制了高次谐波,实验结果证明了理论分析的正确性。     

双Y移30度六相PMSM的空间矢量控制

针对普通的正弦波脉宽调制(SPWM)技术在双Y移30度六相永磁同步电动机(PMSM)中谐波过大的问题,为了有效分析电机的谐波电流,建立了双Y移30度六相永磁同步电动机的数学模型,利用电压矢量空间解耦的方法,通过标准基向谐波基的转化,将六维空间的永磁同步电动机模型解耦至3个相互垂直的平面上,在此基础上提出了两种新颖的空间...