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基于高频阻抗谱的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法

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中国电力 2024年

作者：刘贺千张健张海月杨洪达陈世玉申昱博王磊哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院

提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先，依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型，并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型，分析电抗器宽频阻抗谱的高频... 详细信息

提出了一种利用宽频阻抗谱对干式空心电抗器匝间短路故障进行有效检测的方法。首先，依据多导体传输线理论构建高频下完好电抗器的等值分布电路模型，并且根据分布等值电路参数计算公式构建其等值仿真模型，分析电抗器宽频阻抗谱的高频特性。其次，对发生匝间短路故障电抗器的宽频阻抗的幅度谱和相位谱进行仿真，分析电感参数变化对电抗器阻抗谱谐振频率的影响规律。提取故障阻抗谱的谐振点频率偏移量和偏移方向作为特征参量，建立了匝间短路故障的诊断判据，即阻抗谱谐振点的右移表示电抗器发生故障，谐振点偏移量越大故障程度越大，识别故障的程度和位置，从而可以对电抗器的运行状态进行诊断。最后，在实验室中对小型干式空心电抗器进行试验测试，验证了该方法的有效性。

关键词：干式空心电抗器阻抗谱匝间短路故障诊断高频特性

金属膜片和回流杆结构对大间隙速调管谐振腔高频特性的影响

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物理学报 2013年第2期62卷 207-214页

作者：白现臣张建德杨建华国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

利用模拟软件和数值计算方法,对感性加载大间隙速调管谐振腔的高频特性进行了分析,结果表明:增加膜片数量对减弱间隙空间效应的贡献有限,而一旦加载感性回流支撑杆,即使只填充4个膜片,已能基本消除空间电荷效应;由于回流杆的电感和谐振... 详细信息

利用模拟软件和数值计算方法,对感性加载大间隙速调管谐振腔的高频特性进行了分析,结果表明:增加膜片数量对减弱间隙空间效应的贡献有限,而一旦加载感性回流支撑杆,即使只填充4个膜片,已能基本消除空间电荷效应;由于回流杆的电感和谐振腔的固有电感可比较,导致谐振频率相对提高达9%;与对谐振频率的影响相比,回流杆尺寸对谐振腔电场分布的影响要小得多;而对于经过频率优化的谐振腔,回流杆尺寸对放大器工作特性的影响基本可以忽略.应用以上结论设计出的感性加载大间隙速调管放大器,能稳定提取约1.13GW的微波功率,功率效率约38%.

关键词：大间隙速调管放大器感性回流杆金属膜片高频特性

共模电感用高磁感纳米晶合金的高频特性与各向异性关联研究

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共模电感用高磁感纳米晶合金的高频特性与各向异性关联研究

作者：张瑞恒太原理工大学

学位级别：硕士

共模电感由于其优异的抑制电磁干扰的能力而成为高频电源、通信系统、汽车电子和其他电子应用领域不可或缺的组件。由于全球节能减排和宽禁带半导体的引入驱使共模电感向高频化、小型化和高效化的方向发展,要求共模电感软磁材料兼具高... 详细信息

共模电感由于其优异的抑制电磁干扰的能力而成为高频电源、通信系统、汽车电子和其他电子应用领域不可或缺的组件。由于全球节能减排和宽禁带半导体的引入驱使共模电感向高频化、小型化和高效化的方向发展,要求共模电感软磁材料兼具高磁感的同时,在10 k Hz-1MHz具有良好的高频特性。但是,目前商用纳米晶共模电感磁芯的饱和磁感应强度仅1.2 T,限制了其小型化和抗饱和能力,而高磁感合金存在高频特性差的缺点。因此如何提高高磁感纳米晶材料的高频特性和阐明其高频机制是当前研究的热点和难点。为此,本文选用饱和磁感应强度为1.38 T的FeSiBNbCuMo纳米晶合金展开了系统地研究。(1)建立了双各向异性定量关系下的动态磁化模型,并阐明了其与纳米晶高频特性的关联机制。磁场复合热处理可诱导单轴各向异性(K)与平均随机各向异性()相竞争,有效提高高频特性。相比单一的,当K与相当时,其纳米晶磁芯在50 k Hz下的高频磁导率提高了41%。单一的磁化行为以畴壁运动为主导,K与相竞争可形成转动为主,伴随畴壁位移和分裂的磁化行为;且随频率升高,畴壁细化明显,进而可显著降低剩余损耗。(2)建立了闪速应力复合热处理下的微观局域结构的演变模型,并阐明了纳米晶结构和高频特性的关联机制。500 C闪速应力预处理可析出～5nm团簇,形成了类α-Fe短程有序,降低了类Fe B短程有序区面积。有效提高了Cu团簇数密度,最终可获得高密度细小均匀的纳米晶晶粒(～12.7 nm),有效降低了,使其10 k Hz下高频磁导率可达63200,增加了62%。(3)建立了电感特性与高磁感纳米晶材料高频特性的关联。磁场复合热处理和闪速应力复合热处理可分别有效提高100 k Hz-1MHz下和1-100 k Hz下的阻抗特性、插入损耗特性和抗饱和特性。建立了电感感量与高磁感纳米晶软磁材料的高频磁导率之间的定量关联,可为小型化和高频化共模电感的优化设计提供理论支撑。

关键词：共模电感纳米晶合金磁化机制各向异性微观结构高频特性

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阶梯槽交错双栅慢波结构高频特性理论和模拟

物理学报 2014年第1期63卷 106-115页

作者：谢文球王自成罗积润刘青伦李现霞中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

本文基于一种阶梯槽交错双栅周期慢波结构模型,获得了该结构中的电磁场分布公式.通过场匹配方法,求出了该结构的高频色散方程和耦合阻抗表达式.以W波段行波管用的阶梯槽交错双栅为例,利用本文公式和CST-MWS电磁软件比较计算了色散和耦... 详细信息

本文基于一种阶梯槽交错双栅周期慢波结构模型,获得了该结构中的电磁场分布公式.通过场匹配方法,求出了该结构的高频色散方程和耦合阻抗表达式.以W波段行波管用的阶梯槽交错双栅为例,利用本文公式和CST-MWS电磁软件比较计算了色散和耦合阻抗特性,分析了阶梯尺寸参数对高频特性(基模色散、+1次空间谐波归一化相速和耦合阻抗)的影响.结果表明,理论和CST-MWS软件模拟有很好的一致性;相对矩形交错双栅,改善了色散特性,拓展了基模带宽,同时具有足够大的耦合阻抗和适合工程应用的机械强度,在一定程度上可以弥补矩形交错双栅周期慢波结构的不足.

关键词：场匹配法阶梯槽交错双栅周期慢波结构高频特性

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正弦波导高频特性分析

物理学报 2014年第4期63卷 116-126页

作者：谢文球王自成罗积润刘青伦中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

对一种全金属慢波系统—–正弦波导的高频特性进行了理论分析.在用一系列相连矩形阶梯逼近余弦槽的基础上,对慢波结构进行了合理的区域划分,获得了各区域的场表达式.考虑槽区的高次驻波项,采用场匹配和导纳匹配相结合的方法,导出色散方... 详细信息

对一种全金属慢波系统—–正弦波导的高频特性进行了理论分析.在用一系列相连矩形阶梯逼近余弦槽的基础上,对慢波结构进行了合理的区域划分,获得了各区域的场表达式.考虑槽区的高次驻波项,采用场匹配和导纳匹配相结合的方法,导出色散方程和耦合阻抗表达式.以应用于220 GHz行波管的正弦波导为例进行高频特性的数值求解,理论计算值与全三维电磁软件CST-MWS的仿真值符合良好.在此基础上,详细分析了尺寸参数变化对正弦波导高频特性的影响.

关键词：慢波结构高频特性正弦波导场匹配

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双频磁绝缘线振荡器的高频特性

强激光与粒子束 2009年第10期21卷 1511-1516页

作者：陈代兵王冬孟凡宝范植开中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生部北京100088

建立了基于谐振腔深度角向分区的L波段双频磁绝缘线振荡器的模型,并采用数值研究的方法,开展了双频磁绝缘线振荡器主慢波结构的色散特性分析,同时还研究了封闭结构和开放结构的双频磁绝缘线振荡器的谐振腔,得到其谐振频率、场分布、Q值... 详细信息

建立了基于谐振腔深度角向分区的L波段双频磁绝缘线振荡器的模型,并采用数值研究的方法,开展了双频磁绝缘线振荡器主慢波结构的色散特性分析,同时还研究了封闭结构和开放结构的双频磁绝缘线振荡器的谐振腔,得到其谐振频率、场分布、Q值等信息,从高频特性研究的角度来进一步验证了双频磁绝缘线振荡器产生稳定的双频率高功率微波的可行性。研究表明:双频磁绝缘线振荡器的高频结构可以分区工作,每一个分区对应一个谐振频率。

关键词：磁绝缘线振荡器角向分区双频磁绝缘线振荡器高功率微波高频特性

0.85THz折叠波导行波管的高频特性与结构参数优化分析

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红外与激光工程 2014年第9期43卷 2901-2906页

作者：颜胜美苏伟王亚军陈樟中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院太赫兹研究中心四川绵阳621900

由于折叠波导具有准二维结构、功率容量大、易集成等特点，非常适合在THz频段推广应用，文中对0.85 THz折叠波导行波管（FW-TWT）的色散和耦合阻抗特性进行了模拟计算与优化，利用等效电路理论、简化理论与CST仿真计算的方法。根据折叠... 详细信息

由于折叠波导具有准二维结构、功率容量大、易集成等特点，非常适合在THz频段推广应用，文中对0.85 THz折叠波导行波管（FW-TWT）的色散和耦合阻抗特性进行了模拟计算与优化，利用等效电路理论、简化理论与CST仿真计算的方法。根据折叠波导直波导高度需大于注通道的特点，电子注的直流加速电压必须小于某一值；根据MEMS加工工艺的允许误差范围，对折叠波导结构各部分的参数进行优化，使该结构的色散较平坦与耦合阻抗较大。计算结果表明：电子注的直流加速电压不超过26 kV；注通道填充比为0.1时，带宽约400 GHz、相速变化率小于1%时带宽约275 GHz （825~1100 GHz）。该套方法对THz折叠波导行波管的设计具有重要意义。

关键词： 0.85THz 折叠波导行波管(TWT) 高频特性参数优化

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螺旋慢波电路高频特性的三维计算模拟

强激光与粒子束 2002年第6期14卷 892-896页

作者：雷文强杨中海廖莉陈清礼电子科技大学物理电子学院四川成都610054

　使用MAFIA软件对螺旋慢波线高频特性进行计算模拟,避免解析理论中的假设处理,提高了计算精度,与实验测试值相比色散特性的平均模拟误差为1%左右,耦合阻抗的平均误差为0.2%左右;并对不同建模方法下的不同模拟方法在计算时间和精度上作... 详细信息

　使用MAFIA软件对螺旋慢波线高频特性进行计算模拟,避免解析理论中的假设处理,提高了计算精度,与实验测试值相比色散特性的平均模拟误差为1%左右,耦合阻抗的平均误差为0.2%左右;并对不同建模方法下的不同模拟方法在计算时间和精度上作了比较,证明了准周期边界条件的模拟方法是一种在实际工程应用上同时满足精度与效率要求的模拟方法。

关键词：螺旋慢波线高频特性计算模拟准周期边界条件工程应用螺旋慢波电路 MAFIA软件

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一种S波段磁绝缘线振荡器的高频特性研究

强激光与粒子束 2006年第12期18卷 2043-2046页

作者：彭天柱祝大军刘盛纲电子科技大学物理电子学院成都610054

用数值计算的方法计算了S波段磁绝缘线振荡器（S-MILO）的主慢波结构谐振腔的π／4模、π／2模、3π／4模和π模的谐振频率，分别为1．40，2．21，2．46和2．51GHz；计算出S-MILO封闭腔中的谐振频率依次为1．26，2．04，2．42和2．53GH... 详细信息

用数值计算的方法计算了S波段磁绝缘线振荡器（S-MILO）的主慢波结构谐振腔的π／4模、π／2模、3π／4模和π模的谐振频率，分别为1．40，2．21，2．46和2．51GHz；计算出S-MILO封闭腔中的谐振频率依次为1．26，2．04，2．42和2．53GHz，并计算了本征π模时的Q值。通过监测宽带激励源响应计算出S-MILO开放腔的谐振频率为2．43GHz。对S-MILO开放腔传输特性研究表明：频率为2．25～3．05GHz的微波，在第一腔内得到了有效抑制，输出微波的频率范围为2．2～2．5GHz。通过对其传输特性进行研究，验证了S-MI—LO的高频电磁结构的合理设计。

关键词：磁绝缘线振荡器(MILO) 封闭腔开放腔高频特性模式