大功率脉冲电能变换器功率模块叠层母排设计与优化研究

通过分析叠层母排设计的基本原理,对大功率脉冲电能变换器功率模块叠层母排的设计要点进行了研究。论文依据母排结构对杂散电感的影响,明确了叠层母排设计和优化的原则,并运用到大功率脉冲电能变换器的叠层母排设计中。最后通过软件仿真分析,验证了母排设计原则的可行性及大功率脉冲电能变换器叠层母排设计的合理性。     

船舶直流母排电感计算及保护建模方法的研究与验证

针对船舶小容量低压直流电力系统选择性保护设计这一难题,基于直流母排杂散参数分析原理,对计算方法进行研究,提出基于经验电感率的改进计算方法,提高直流母排杂散电感参数的计算精度;另一方面,优化熔断器纯电阻简易模型,对交流熔断器这一保护器件,结合相关文献及短路试验实测数据,建立新的分阶段熔断器模型,并通过MATLAB/Simulink进行仿真,经实际短路试验验证,仿真结果精确度较高,从而验证了直流母排的计算方法与模型的正确性,在实际工程中可提升直流母排系统短路故障选择性保护方案的准确性。     

船舶直流母排电感计算及保护建模方法的研究与验证

针对船舶小容量低压直流电力系统选择性保护设计这一难题,基于直流母排杂散参数分析原理,对计算方法进行研究,提出基于经验电感率的改进计算方法,提高直流母排杂散电感参数的计算精度;另一方面,优化熔断器纯电阻简易模型,对交流熔断器这一保护器件,结合相关文献及短路试验实测数据,建立新的分阶段熔断器模型,并通过MATLAB/Simulink进行仿真,经实际短路试验验证,仿真结果精确度较高,从而验证了直流母排的计算方法与模型的正确性,在实际工程中可提升直流母排系统短路故障选择性保护方案的准确性。     

大功率逆变电源IGBT关断电压尖峰抑制研究

分析了大功率逆变电源IGBT关断时产生电压尖峰的机理,并对影响电压尖峰的主要因素进行了分析.通过应用叠层复合母排可以降低主电路母线的分布电感,设计合理的吸收电路能够改善开关器件的开关轨迹,抑制尖峰电压,使开关器件运行在可靠的工作范围内.仿真结果验证了吸收电路的有效性.     

一种混合直流真空断路器参数设计方法

为合理设计混合直流真空断路器各支路器件参数,以提升开断故障电流速动性及可靠性.本文首先针对自然换流阶段支路杂散参数及主回路电流上升率对转移速度的影响进行研究,确立了半导体开关型号及连接方式;随后通过LC单频振荡回路使半导体开关电流过零,为确保该强迫换流阶段半导体开关两端反向承压时间大于其固有关断时间使其够可靠关断,对换流电容和换流电感参数进行了优化;最后从吸能角度出发确立了压敏电阻特性参数.基于该设计方法进行了20kA电流等级试验并取得高效分断性能.     

复合母排中点电流的研究

本文以NPC三电平逆变器为例,研究了复合母排端口参数矩阵的提取方法及复合母排多端口电路模型的建模方法,并且利用母排多端口模型搭建了NPC三电平逆变器的仿真系统。根据中点电流的形成原理以及震荡的机理,分析了逆变器元件的杂散参数对中点电流的影响。测结果验证了仿真计算的可靠性与有效性,该分析和仿真计算方法可用于指导复合母排的参数计算与优化设计。     

一种混合式断路器自然换流过程改进措施

针对自然换流过程中电流转移时间过长等问题,本文提出一种采用外加高频变换磁场,利用机械开关在高频磁场中产生的感应电动势和机械开关电弧电压的叠加,以增大故障电流转移阶段中机械开关支路电压,减小电流转移时间的方案.在利用Q3D提取了机械开关支路的杂散电感的基础上,进行了改进方案的仿真分析.结果表明,所提方案能大幅缩短故障电流的转移时间,确保断路器分断的可靠性.     

水下航行器电源电流滞环PWM控制方法

现有的电源电流滞环控制方法中经常出现开关频率会超出上限的情况,导致电流波形受到影响。因此设计一种电流滞环PWM协同控制方法。根据航行器电源的结构推导器件的开关函数公式,将开关状态转换成相应的空间矢量,得到支路平衡矩阵完成数学模型的建立,使用电流滞环PWM协同控制,根据PI调节器的传递函数设置内部参数来放宽开关频率的限制,设定电感斜率与滞环宽度,确定空占比与开关周期,至此完成电流滞环PWM协同控制方法的研究。通过仿真实验结果表明,设计方法控制的电源定子相电流波形曲线更好,谐波分布均匀没有震荡,验证设计的方法的有效性。     

TN系统杂散电流的产生机理及其危害研究

配电系统的工作电流从不期望的回路返回电源时会产生杂散电流。以常用的单电源TN—S配电系统为分析对象,从电源、线路、负载三个方面分析了电路参数不平衡产生杂散电流的机理。分析结果表明,电路中任意参数的不平衡将造成中性点电位漂移,是导致TN配电系统中产生杂散电流的根本原因,并带来电磁干扰、电化学腐蚀等一系列问题;合理地设置TN配电系统的工作接地与重复接地能够有效防止杂散电流对信息设备的干扰。而改用IT系统配电方式则可以从根本上减小甚至消除杂散电流。本文提出基于MATLAB的杂散电流电路模型,对系统杂散电流进行仿真分析,验证了理论推导。     

用于PWM滤波的频变电感研究

逆变器等输出的PWM波在经过滤波电感进行滤波后会得到所需的正弦波,但滤波电感在滤除开关器件产生的开关频率及其高次谐波的同时,也会对基波信号产生一定的衰减。滤波电感选择的难点在于滤波效果和电感基波压降无法同时达到最佳。针对这种问题,构建一种频变电感,其对高频谐波呈现高电感值(较高的感抗),而对基波呈现低电感值(比常规电感更低的感抗),通过磁通补偿方式实现高频滤波效果和低频基波压降均达到最佳。最后,通过仿真,对比分析了频变电感和传统滤波电感的滤波效果,验证了频变电感方案的可行性。     

Fluid-structure-material coupling analysis for a floating laminated structure consisting of high-stiffness panels and a soft core

This paper presents a fluid-structure-material coupling analysis for the interaction between water waves and a very large floating laminated structure (VLFLS), which is consisted of two enhanced ultrahigh-performance concrete (UHPC) panels and a middle lightweight foamed rubber core. The representative volume element (RVE) method is used to design the mechanical properties of enhanced UHPC and foamed rubber, and the parameterized formulas are presented to reveal the dependency between macroscale mechanical properties and mesoscale hierarchical characteristics. By idealizing the rubber core as a uniformly distributed spring layer, an eighth-order differential equation of motion of the laminated structure is derived. In the context of linear potential flow theory, a hydroelastic analytical model is developed for the floating laminated structure with finite length under wave action. In the process of solving velocity potentials, a complicated dispersion equation for the wave motion below the laminated structure is derived, and this equation contains two pairs of conjugate complex roots with positive real parts. The various hydrodynamic quantities, including reflection coefficient, transmission coefficient, deflection, shear force, and bending moment, are calculated. The hydroelastic model is confirmed by considering the convergence of calculation results and the energy conservation of wave propagation. The coupled effects of wave action, material characteristics, structural parameters, and edge conditions on the hydroelastic and mechanical response of the floating laminated structure are clarified to provide important information regarding the optimal design of such structures.     

金属转轴无线感应供电系统传输功率分析与结构优化

金属转轴扭矩、功率和形变等参数的在线检测在船舶等领域具有广泛的工程应用背景,对旋转机构的供电问题是影响检测可靠性和实用性的关键。传统的滑环和电池供电方式存在可靠性和寿命上的局限性。本文设计了一种用于金属转轴的侧置式感应供电系统,建立了磁场耦合单元的有限元分析模型,分析了互感耦合参数对系统传输功率和效率的影响,得出了在不同谐振拓扑结构下以最大传输功率为目标的最佳互感耦合参数,包括最佳的原副边线圈电感值及其比例等等关系,以及金属转轴与磁芯间距离。进一步分析了通过磁屏蔽技术和改进原边线圈绕制方式来提高金属转轴感应供电系统能量传输效率的可行性。最后通过实验验证了本文设计和分析方法的准确性和有效性。     

电磁轨道炮的炮体结构设计

根据电磁轨道炮的炮体设计要求,对结构设计中的几项关键技术进行分析和阐述。首先从提高发射效率方面出发,提出了串联增强和开槽方式这2种提高电感梯度的炮体设计方法,并针对实际的几何结构,进行了几种不同结构形式的电感梯度计算分析和比较;然后进行了不同结构紧固方法优缺点比较,着重计算了采用螺栓紧固方法的设计参数;最后对电磁轨道炮的有限元分析、热设计进行了阐述,为电磁轨道炮的炮体结构提供了技术分析。     

制动装置能量泄放尖峰电压的研究

大转动惯量电机实现快速停车需要制动装置配合,直流母线电缆的寄生电感与制动装置直流支撑电容匹配不合理时,容易在直流支撑电容上产生尖峰电压,严重影响制动装置对母线电压的准确调节。针对一种大功率瞬时耗能的制动装置,在考虑电路杂散参数基础上,利用拉普拉斯变换建立系统运算电路模型,通过电路暂态过程分析,推导出直流支撑电容电压振幅的表达式。改变电路中影响电压振幅的参数,进行仿真和实验,验证了理论分析和仿真计算的正确性。     

灭雷具壳体结构的设计与分析

本文述及了混杂复合材料制灭雷具壳体铺层的优化设计及其结构响应分析问题。分别给出了灭雷具平行中段壳体临界承载能力的上、下限值，灭雷具平行中段壳体铺层的优化设计结果，以及整个灭雷具壳体的强度与稳定性分析结果。     

对玻璃钢积层板和夹层板公式的探讨

在《玻璃纤维增强塑料渔业船舶建造规范》2008中,积层板及夹层板蒙皮厚度计算公式中的设计衡准参数存在理论缺陷,夹层板厚度计算公式不能充分体现夹层板各组分力学性能与彼此厚度之间的匹配关系。鉴于此,笔者依据复合梁原理,将积层板视为夹层板特例,提出积层板与夹层板的统一公式。此公式虽较各向异性板的弹性力学求解法粗略,但仍能体现夹层板各组分力学性能与厚度的匹配关系。经算例计算,统一公式计算值与LR《特规》相当接近,因此统一公式可用于玻璃钢船体设计。     

设计准则在舰船型号设计中的应用

随着舰船设计难度和工程复杂程度的增加，现有的舰船规范和标准已无法满足其要求，而型号设计准则则可以解决这一问题。设计准则是型号专用的设计指导性文件，也是质量控制的依据。文章通过分析比较型号设计准则与标准规范间的异同点，提出了建立设计准则框架体系的两个方案，并在此基础上提出了设计准则的工作定位和编制的技术途径;理解型号设计思想；结合关键技术攻关；遴选现有标准规范；统一规划，不断完善。最后，对设计准则的标准化转换工作给予了讨论。     

关于滤波电感的设计探讨

本文简要介绍了非晶、微晶铁心的特点和使用情况,介绍了滤波电感的设计和计算方法.