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用于激光无线能量传输的MPPT集成仿真系统

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红外与激光工程 2022年第5期51卷 211-219页

作者：杨擎东杨火木王俊苟于单汪莎周寿桓四川大学电子信息学院四川成都610000 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215000

在激光无线能量传输(LWPT)中,传能激光波长、光功率和光电池温度对光电池的输出特性有显著影响,最大功率跟踪(MPPT)技术可解决上述等因素造成的功率失配问题,提升系统的DCDC效率。构建了针对LWPT的MPPT集成仿真系统,耦合了波长、光功率... 详细信息

在激光无线能量传输(LWPT)中,传能激光波长、光功率和光电池温度对光电池的输出特性有显著影响,最大功率跟踪(MPPT)技术可解决上述等因素造成的功率失配问题,提升系统的DCDC效率。构建了针对LWPT的MPPT集成仿真系统,耦合了波长、光功率和温度对GaAs光电池输出特性的综合影响,可以同时分析光电池在功率匹配、功率失配和MPPT调制等多种条件下的输出特性。基于该仿真系统,研究了光电池在不同波长、光功率和温度条件下的物理规律。波长增大时,在850 nm左右转换效率η_(max)达到最大值为50%,波长继续增大,光子能量小于GaAs禁带宽度导致η_(max)迅速下降。功率增大时,η_(max)基本不变,最大功率匹配电阻RL_(max)减小。温度升高时,η_(max)和RL_(max)均持续下降。此外,研究了光电池在功率失配时的输出特性,此时光电池的转换效率对比功率匹配时均有不同程度的下降。根据光电池的输出特性在仿真系统设计了MPPT电路,利用时间扰动算法进行最大功率跟踪。光电池在MPPT系统调制后均可工作在功率匹配时的最大功率点,且光电池能源利用率达到99.93%。研究结果对用于激光输能有重要指导意义。

关键词：激光无线能量传输最大功率跟踪系统 GaAs光电池光电池特性功率匹配集成仿真系统

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激光无线能量传输接收端光束匀化装置设计

红外与激光工程 2021年第12期50卷 243-251页

作者：霍虹宇苟于单杨擎东李娟赵邦博杨火木王俊四川大学电子信息学院四川成都610065 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215163

激光无线能量传输中,激光光强分布不均匀和激光光斑与光电池形状不匹配会导致系统光电转换效率降低,局部温度过高,极端条件下甚至对光电池造成损伤。基于分布式匀化思想设计了一种激光接收装置,首先用光学整形扩散片在光电池各子区域进... 详细信息

激光无线能量传输中,激光光强分布不均匀和激光光斑与光电池形状不匹配会导致系统光电转换效率降低,局部温度过高,极端条件下甚至对光电池造成损伤。基于分布式匀化思想设计了一种激光接收装置,首先用光学整形扩散片在光电池各子区域进行光束初次匀化,然后用光学漏斗进行二次匀化和整形。针对1 cm×1 cm光电池,分析了光学整形扩散片的扩散角度和光学漏斗的高度对光束匀化效果的影响,优化后的激光接收装置的耦合效率η;>95%,光强不均匀度Δ80%。搭建了3×3光电池芯片阵列的激光无线输能系统,采用分布式匀化激光接收装置,光强不均匀度由0.34降到0.12,光电池转换效率提升了65%。与正入射时相比,入射角为18°时,系统转换效率变化小于20%。结果表明,该分布式匀化激光接收装置有效提高了接收端的光强均匀性和系统光电转换效率,且对激光入射角不敏感,在激光无线能量传输中有重要作用。

关键词：激光无线能量传输光学整形扩散片光学漏斗激光匀化光电转换效率

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戊酸甲酯高温点火的激波管研究（英文）

物理化学学报 2018年第6期34卷 618-624页

作者：卢鹏飞苟于单何九宁李萍张昌华李象远四川大学原子与分子物理研究所成都610065 四川大学化学工程学院成都610065

戊酸甲酯是生物柴油和长链脂类燃烧过程中的中间产物之一。迄今为止,文献中还没有戊酸甲酯点火延迟的实验结果,因此对其点火特性的研究是必要的。在本文工作中,于反射激波后测量了戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。... 详细信息

戊酸甲酯是生物柴油和长链脂类燃烧过程中的中间产物之一。迄今为止,文献中还没有戊酸甲酯点火延迟的实验结果,因此对其点火特性的研究是必要的。在本文工作中,于反射激波后测量了戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。实验条件为:戊酸甲酯/空气点火温度1050–1350 K,点火压力1.5×10~5和16×10~5 Pa,当量比0.5、1和2;戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火温度1210–1410 K,点火压力3.5×10~5和7×10~5 Pa,当量比0.75和1.25。点火延迟时间由在距离激波管端面15毫米处的测量点测到的反射激波到达信号和CH自由基信号所决定。所得实验结果显示:对于戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气,温度或压力的增加都一定会使它们的点火延迟时间变短,但对于戊酸甲酯/空气,当量比对其点火延迟时间的影响在高低压下却是不同的(16×10~5 Pa:τ_(ign)=5.43×10^(-6)Ф^(-0.411)exp(7)1.73×10~2/RT),1.5×10~5Pa:τ_(ign)=7.58×10^(-7)Ф^(0.193)exp(7)2.11×10~2/RT)。当压力为3.5×10~5–7×10~5 Pa时,还获得了戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火延迟时间随点火条件的变化关系:τ_(ign)=2.80×10^(-5)(10^(-5)P)^(-0.446±0.032)Ф^(0.246±0.044)exp(7)(1.88±0.03)×10~2/RT(8)。这些关系式反映了点火延迟时间对温度、压力和当量比的依赖关系,且有助于将实验数据归一到特定条件下进行比较。在本文实验条件下,由于戊酸甲酯/空气的燃料浓度远大于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的燃料浓度,所测戊酸甲酯/空气的点火延迟时间远短于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。通过对戊酸甲酯和其它长链脂类的点火特性比较,发现在相对低温时(空气中1200 K以下,氩气中1280 K以下),戊酸甲酯的点火延迟时间要长于其它长链脂类的点火延迟时间。已有的两个戊酸甲酯化学动力学机理都不能很好地预测本文实验结果,对戊酸甲酯机理的进一步完善是需要的。敏感度分析结果表明,支链反应H+O_2=O+OH对戊酸甲酯的高温点火起着最强的促进作用。据我们所知,本文首次报道了戊酸甲酯的高温点火延迟实验数据,研究结果对了解戊酸甲酯的点火特性非常重要,并且为完善戊酸甲酯的化学动力学机理提供了实验依据。

关键词：点火延迟时间戊酸甲酯激波管敏感度分析动力学机理

1.39μm附近H_2O谱线参数测量及其在燃烧动力学中的应用

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光谱学与光谱分析 2018年第1期38卷 176-180页

作者：苟于单卢鹏飞何九宁张昌华李萍李象远四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 四川大学化学工程学院四川成都610065

将可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于高温气体浓度在线检测,谱线参数的准确性非常重要。为利用红外波段进行燃烧生成H2O的浓度在线测量,需要实验校准H2O的谱线参数,尤其是Ar加宽系数,该系数对燃烧反应速率测量和机理验证至关重要。采... 详细信息

将可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于高温气体浓度在线检测,谱线参数的准确性非常重要。为利用红外波段进行燃烧生成H2O的浓度在线测量,需要实验校准H2O的谱线参数,尤其是Ar加宽系数,该系数对燃烧反应速率测量和机理验证至关重要。采用半导体激光器作为光源,结合实验室搭建的谱线参数测量系统,采集了1.39μm波段附近H2O的4条吸收谱线信号,获得了谱线线强、自加宽系数和N2加宽系数,与HITRAN数据库和文献结果进行了对比,均吻合较好。首次系统地获得了该波段谱线的Ar加宽系数。在谱线参数确定基础上,获得了在反射激波高温条件下H2/O2/Ar燃烧生成H2O的浓度随时间的演变曲线,验证了相应燃烧动力学机理。结果为利用该波段进行含氢燃料燃烧过程H2O浓度测量及相关高温燃烧动力学研究提供了可靠的实验依据。

关键词：激光吸收光谱谱线参数测量 Ar加宽系数高温燃烧 H2O浓度

用于激光无线能量传输的分布式最大功率点追踪系统研究(内封面文章)

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 78-88页

作者：陈玉超邓国亮杨火木孙延峰旭苟于单王俊周寿桓四川大学电子信息学院四川成都610065 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215000

在激光无线能量传输中,由于瞄准系统误差和物体遮挡的影响,光电池阵列接收到的激光辐照分布不均匀,导致光电池阵列组串内的电池间出现电流失配,输出功率下降。针对该问题,采用分布式最大功率点追踪(Distributed Maximum Power Point Tra... 详细信息

在激光无线能量传输中,由于瞄准系统误差和物体遮挡的影响,光电池阵列接收到的激光辐照分布不均匀,导致光电池阵列组串内的电池间出现电流失配,输出功率下降。针对该问题,采用分布式最大功率点追踪(Distributed Maximum Power Point Tracking,DMPPT)技术,减少光电池阵列组串内的电池间电流失配,并用并联型Boost(PT-Boost)电路替代传统Boost电路,降低DC/DC转换器的输入电流纹波,使DMPPT系统获得高追踪效率。实验结果表明,相较于传统Boost电路,PT-Boost电路的追踪效率提高3.6%,达到93.5%。在上述研究的基础上,设置了遮光率分别为0%、25%和50%的激光无线能量传输场景,DMPPT系统整体效率分别达到了93%、92.6%和90.3%。该研究结果对激光辐照不均匀场景下激光无线能量传输的最大功率点追踪指导意义。

关键词：激光无线能量传输分布式最大功率点并联型Boost电路追踪效率整体效率

六结GaAs光电池在不同冷却条件下的输出特性研究

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光源与照明 2023年第1期 51-53页

作者：牛瑞君杨火木苟于单王俊邓国亮四川大学电子信息学院四川成都610065

文章研究了激光功率密度和温度对六结GaAs光电池输出特性的影响,研究结果表明,适度地增加激光功率密度可以提高光电池的光电转换效率,当达到临界功率密度时,光电池的效率达到最高,超过临界功率密度后,光电池的输出随着入射光功率密度的... 详细信息

文章研究了激光功率密度和温度对六结GaAs光电池输出特性的影响,研究结果表明,适度地增加激光功率密度可以提高光电池的光电转换效率,当达到临界功率密度时,光电池的效率达到最高,超过临界功率密度后,光电池的输出随着入射光功率密度的增加而下降。此外,根据光电池在空气自然对流冷却、空气强制对流冷却和水强制对流冷却三种情况下的输出特性,电池冷却能力越强,临界功率密度越高,根据不同的冷却方案,将激光功率密度调整到某一临界值,可获得最高的激光功率转换效率。

关键词：六结GaAs光电池光电转换效率冷却条件临界功率密度

不同光斑遮挡度对6结GaAs激光能量转换芯片性能的影响

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光学与光电技术 2021年第4期19卷 102-110页

作者：赵邦博王俊邓国亮苟于单四川大学电子信息学院四川成都610000 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215000

激光在空间进行实际传输的过程中存在不同障碍物遮蔽的情形,这将影响激光无线能量系统的输出特性,探究遮蔽度对光电转换效率所产生的影响则非常重要。通过6结等效二极管模型的理论模拟和实验研究了遮蔽度对6结激光能量转换芯片的性能影... 详细信息

激光在空间进行实际传输的过程中存在不同障碍物遮蔽的情形,这将影响激光无线能量系统的输出特性,探究遮蔽度对光电转换效率所产生的影响则非常重要。通过6结等效二极管模型的理论模拟和实验研究了遮蔽度对6结激光能量转换芯片的性能影响。实验采用808 nm波长激光器作为光源,针对五种功率下的4种遮蔽度情景,对6结GaAs激光能量转换芯片的I-V曲线进行了实验测量,得到了光电转换效率与遮蔽度的关系。实验结果表明,光功率相同时,随着遮蔽度增加,6结激光能量转换芯片的短路电流、转换效率、开路电压减少。理论结果和实验结果一致。同时研究了存在遮蔽时,通过优化电路给出一种有效获得更高功率的优化策略。理论上分析了优化后电路相对于串联电路可获得更高的最大功率点,并且通过实验验证理论模拟的正确性。

关键词： 6结激光能量转换芯片遮蔽度光电转换效率优化电路最大功率点

Laser absorption spectroscopy for high temperature H_2O time-history measurement at 2.55 μm during oxidation of hydrogen

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Chinese Physics B 2018年第7期27卷 376-381页

作者： Yu-Dan Gou De-Xiang Zhang Yi-Jun Wang Chang-Hua Zhang Ping Li Xiang-Yuan Li Institute of Atomic and Molecular Physics Sichuan UniversityChengdu 610065China College of Chemical Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065China

Concentration time-histories of H20 were measured behind reflected shock waves during hydrogen combustion. Experiments were conducted at temperatures of 1117-1282 K, the equivalence ratios of 0.5 and 0.25, and a pressure at 2 atm using a mixture of H2/O2 highly diluted with argon. H2O was monitored using tunable mid-infrared diode laser absorption at 2.55 μm （3920.09 cm-1）. These time-histories provide kinetic targets to test and refine reaction mechanisms for hydrogen. Comparisons were made with the predictions of four detailed kinetic mechanisms published in the last four years. Such comparisons of H2O concentration profiles indicate that the AramcoMech 2.0 mechanism yields the best agreement with the experimental data, while CRECK, San Diego, and HP-Mech mechanisms show significantly poor predictions. Reaction pathway analysis for hydrogen oxidation indicates that the reaction H ＋ OH ＋ M = H20 ＋ M is the key reaction for controlling the H2O formation by hydrogen oxidation. It is inferred that the discrepancy of the conversion percentage from H to H20 among these four mechanisms induces the difference of performance on H2O time-history predictions. This work demonstrates the potential of time-history measurement for validation of large reaction mechanisms.

关键词： tunable diode laser absorption spectroscopy H20 time-history profile combustion process reac- tion mechanism

数字化变革下团队工作重塑对员工工作绩效的影响研究

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科学学与科学技术管理 2025年

作者：钟竞于子淇罗瑾琏同济大学经济与管理学院

数字化浪潮下，团队自下而上地调整工作认知和资源进而主动适应变革成为组织管理的新趋势，因而如何发挥团队工作重塑的作用值得关注。基于工作需求—资源模型，本文考察数字化变革下团队工作重塑影响员工工作绩效的跨层中介及边界条件... 详细信息

数字化浪潮下，团队自下而上地调整工作认知和资源进而主动适应变革成为组织管理的新趋势，因而如何发挥团队工作重塑的作用值得关注。基于工作需求—资源模型，本文考察数字化变革下团队工作重塑影响员工工作绩效的跨层中介及边界条件，对53个团队270名团队员工与团队领导的问卷匹配分析，结果显示：团队工作重塑对员工工作绩效具有跨层次正向影响且员工数字能力在其中起到部分中介及跨层次中介作用；数字赋能对于团队工作重塑和员工数字能力具有显著的跨层次正向调节作用，即数字赋能水平越高，团队工作重塑对员工数字能力的正向影响越强；数字赋能水平越高，团队工作重塑通过员工数字能力对于员工工作绩效的间接作用有更强的正向导向。研究结论为企业推动数字化转型，发挥团队工作重塑对员工工作绩效的积极效应予以理论指导和实践启示。

关键词：数字化转型工作需求—资源模型团队工作重塑员工数字能力数字赋能