摘要：随着宽禁带(Wide band gap,WBG)功率半导体器件的不断发展,目前高电压功率器件的电压等级已经可以达到20 kV,这给高电压功率器件封装的电气可靠性带来了新的挑战。高电压功率器件封装内部“三相点”处极易发生电场集中从而引起局部放电导致器件封装绝缘失效。非线性电导涂层(Field-dependent conductivity,FDC)材料被认为是解决这一问题的关键。虽然非线性电导涂层材料已经成为高电压封装的重要解决方案,但是非线性电导涂层材料的制备方案对其性能的影响尚不明确。为了制备并设计出性能更为优异的非线性电导涂层材料,通过有限元仿真和试验,分析了非线性电导涂层材料制备的三大必备要素基体材料、掺杂颗粒、涂层厚度对非线性电导涂层材料成型性、耐温性、绝缘耐压性、涂层结合强度以及其热-机械应力等性能的影响。通过分析非线性涂层材料制备方案对材料几个重要性能的影响规律,本研究可为优异和高可靠性的非线性电导涂层材料的设计和制备提供指导和方案。

摘要：随着永磁风力发电机单机容量和功率密度的不断提高,对冷却结构优化设计已成为发电机研发中的关键。传统电机设计课程的综合实践,主要基于风路法和热路法开展。风路法和热路法难以准确估计电机内冷却介质流动状态和电机温升。近年来,流场-温度场耦合计算流体力学(CFD)数值仿真技术受到广泛关注。CFD计算复杂度高、迭代时间长,对其优化设计提出挑战。以一台全封闭自循环氢气冷却结构永磁风力发电机为对象,利用在有限计算量下实现鲁棒优化的方法——田口法,实现发电机冷却结构优化设计;通过优化设计过程实践,培养学生掌握田口法等鲁棒优化设计方法来解决复杂工程问题的能力。

摘要：针对开关磁阻电机(SRM)高速运行时,由于反电动势大,使得相电流难以达到较高水平,导致电机的输出转矩下降,恒功率调速范围受限的问题,开展高速时电流连续模式(CCM)的控制规律研究来提高电机高速输出性能。首先,对CCM稳定运行条件进行分析,设计了一种基于转矩闭环的导通角控制策略以确保CCM稳定运行;其次,研究了角度控制参数对SRM输出性能的影响,得出输出转矩随控制参数的变化规律。为进一步改善电机运行效率,又以最大转矩安培比(MTPA)为优化目标对不同工况进行了控制参数优化。仿真和实验结果表明,所提方法极大地拓宽了SRM的恒功率运行范围,并提高了电机运行效率。

摘要：针对独立光伏系统易受外界因素等影响导致供电不稳定的问题,需要采用三端口变换器储能补偿的方式来保障系统的稳定发电。文中采用功率流法并基于Boost变换器和双向DC-DC变换器拓扑,构建了一种应用于独立光伏系统的非隔离型三端口DC-DC变换器拓扑即BDC-Boost TPC。通过状态方程对该变换器的4种工作模式下的各开关模态进行详细分析,采用最小值竞争的控制策略设计了工作模式选择器,实现各模式之间的平滑切换。最后利用该变换器搭建了适用于独立光伏系统的120 W实验样机,控制器选用TMS320F28335,并根据控制策略编写了相应的控制程序。实验结果表明,所构建的变换器可实现光伏电池、储能电池及负载三个端口之间的功率流通,以及各个工作模式之间平滑切换。综上,该变换器具有工程实用性。

摘要：光伏建筑一体化(building integrated photovoltaic,BIPV)是将光伏组件与建筑结构巧妙融合,高效利用建筑表面积转化为发电资源的一种技术,具有广阔的发展前景。随着BIPV组件技术的发展,其成本也逐步降低,电气系统架构和功率变换器的影响将在系统的整体成本中变得更加重要。文章概述了BIPV系统的关键技术,分析了光伏组件与电网连接的主要架构及装置评估,并探究了BIPV系统变换器的应用要求,以期为光伏建筑一体化建筑行业的电气装置发展与应用提供一定参考。

摘要：过程成像(PT)技术以两相/多相流为主要测量对象。ECT/CT双模融合可拓宽过程层析成像技术的测量范围,实现信息的互补与融合。设计了ECT/CT双模态传感器,提出测量数据融合方法及其成像数学模型。针对融合后数据采集量增大,影响系统响应速度的问题,基于压缩感知原理,对测量数据随机采样,并运用L1正则化算法重建图像,在不影响成像质量的前提下,进一步提高成像速度,以适应在线观测与控制多相流型的需要。

摘要：针对双馈风力发电机交流励磁电磁特性和变速恒频运行特点,从转子电压、转子容量、转子铁耗等方面探讨了该电机的电磁设计特点,并结合风力发电应用领域特点及要求,分别选取电机有效材料成本、额定效率及效率曲线平坦性为优化目标,建立了电机优化设计模型,继而提出了一种混合粒子群优化算法,通过引入基于适应度值的个体模糊惯性权重和基于种群多样性的自适应变异,提高算法处理多峰值非线性优化问题的能力,以实现双馈风力发电机优化设计.电机优化设计实例结果表明,与标准粒子群算法相比,提出的混合粒子群算法动态平衡了全局和局部搜索能力,收敛速度较快,寻优精度较高且不易陷入局部最优,同时各种优化目标下的双馈风力发电机设计优化结果较为理想,对于多峰值非线性优化问题不失为一种新的解决方法.

摘要：为了避免在感应式无线电能传输系统的耦合机构中增加多余的开关器件以及额外的无源元件,同时减小系统工作在高频率、大功率时全控型开关器件存在的开关损耗,提出基于改进型ZVT Buck电路闭环控制的方法实现对电池的恒流、恒压充电,通过分析改进型ZVT Buck电路的工作模态以及对电路参数的设计,确保在整个充电过程中DC-DC变换器均工作在软开关状态,最后搭建充电电流为35 A、充电电压为370 V的实验平台验证该方法的可行性。结果表明:该方法控制简单,并且降低了系统电路结构的复杂度,传输效率相对较高,能够满足恒流恒压充电需求。

摘要：基于电磁涡流检测的变压器等效理论,提出一种相轨迹分析方法。该方法对正弦激励下空间磁通密度信号进行相敏解调,并绘制其相轨迹图。仿真及实验结果表明,在激励线圈所在平面上,磁通密度法向分量B_z在其空间极大值点处p_(max)呈现出良好的线性特征:随提离高度变化,其R-I平面上相轨迹按固定参数线性变化;而被测铝板表面或内部的微小缺陷则会引起线性化参数的明显改变。该结论为设计对提离高度不敏感的电磁涡流检测装置提供了理论指导。

摘要：为消除轴向磁通电机中的偶次谐波,本文结合双转子连续极轴向磁通电机的结构特点,设计了一种转子交错布置的交错转子连续极轴向磁通电机。通过使用两转子之间交错180°电角度的交错转子连续极轴向磁通结构,消除了电机总气隙磁密中的偶次谐波,使电机转矩波动得到了显著降低。通过使用简化磁路,对交错转子连续极轴向磁通结构消除偶次谐波的原理进行了说明。最后通过有限元软件进行仿真验证。结果表明:本文提出的交错转子连续极轴向磁通电机虽然单个转子产生的相反电势中仍然存在大量的偶次谐波,但两转子共同产生的总相反电势中不存在偶次谐波,从而消除了电机中偶次谐波对电机转矩波动的影响;与传统连续极轴向磁通电机相比,交错转子连续极轴向磁通电机的转矩波动由49.06%降至7.09%,降低了85.55%;电机相反电势在电机绕组不变的基础上消除了偶次谐波,表明电机转子磁动势在电机定子的磁场中不存在偶次谐波,因此相比于传统连续极轴向磁通电机,交错转子连续极轴向磁通电机的铁耗由302.43 W降至276.43 W,降低了8.59%;此外,交错转子连续极轴向磁通电机的平均转矩由传统连续极轴向磁通电机的621.17 N·m提升至677.63 N·m,提升了9.08%。