基于交互式设计超材料建模与分析的MCR-WPT效率提升研究

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作者 范兴明 张浩楠 张鑫 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期545-554,共10页

超材料具有特殊的磁场调控能力,被广泛关注并应用于磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)领域,但寻求针对特定领域目标需求的超材料设计具有挑战性.目前,超材料的一般设计方法为S参数反演法和等效电路法,设计流程通常需要多次建模仿真得到... 超材料具有特殊的磁场调控能力,被广泛关注并应用于磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)领域,但寻求针对特定领域目标需求的超材料设计具有挑战性.目前,超材料的一般设计方法为S参数反演法和等效电路法,设计流程通常需要多次建模仿真得到目标参数,该过程较为繁琐耗时.对此,深入分析上述两种设计方法的特性并将二者结合,采用HFSS与MATLAB软件交互设计和优化用于MCR-WPT特性提升的超材料,有效简化了超材料的设计过程.以无线电能传输效率优化为目标设计方形和Koch两种超材料单元,分析对比两种单元的电磁特性.搭建工作频率为6.78 MHz的MCR-WPT系统实验平台,探究两种超材料对传输效率的影响.实验结果表明,方形超材料和Koch超材料分别实现了28.4%和24.6%的最大传输效率提升,证明了交互设计可以更简便地设计超材料并且用于无线电能传输系统传输效率的提升. 展开更多

关键词 无线电能传输 超材料 分析和设计 交互式仿真 传输效率

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基于ANSYS的压电陶瓷晶片PZT仿真分析 被引量：14

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作者 范兴明 马世伟 +1 位作者 张鑫 李震 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第3期416-420,共5页

电力支柱瓷绝缘子超声波检测对预防和检测绝缘子裂纹和断裂起到重要作用,换能器是超声波检测的基础元件,而换能器的核心部件是压电陶瓷晶片,其性能直接影响到检测结果。该文研究针对有限元法和传统解析法在压电陶瓷晶片特性分析中的不足... 电力支柱瓷绝缘子超声波检测对预防和检测绝缘子裂纹和断裂起到重要作用,换能器是超声波检测的基础元件,而换能器的核心部件是压电陶瓷晶片,其性能直接影响到检测结果。该文研究针对有限元法和传统解析法在压电陶瓷晶片特性分析中的不足,采用ANSYS有限元分析软件对压电陶瓷锆钛酸铝(PZT)晶片进行特性分析,基于ANSYS的电-结构耦合场模型,对超声波换能器的矩形压电晶片进行静态、模态、谐响应和瞬态分析。通过模态分析和谐响应分析可得到晶片的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的固有频率、振型及频率位移响应及影响因素等信息,研究结果对提高超声辐射功率及超声换能器的性能有一定的理论指导和工程应用价值。 展开更多

关键词 超声波检测 压电晶片 有限元分析 电-结构耦合场 模态和谐响应分析

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基于目标参数最优的磁耦合谐振式无线能量传输系统频率特性分析及仿真验证 被引量：6

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作者 范兴明 贾二炬 +3 位作者 高琳琳 张伟杰 焦自权 张鑫 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期430-440,共11页

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的高效能量输出,表现出极大的应用潜力.在该技术中,频率的变化会对系统传输性能产生重要的影响.因此频率特性分析对提高系统性能具有重要的意义.在考虑线圈内阻的条件下,利用阻抗反射理论分... 磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的高效能量输出,表现出极大的应用潜力.在该技术中,频率的变化会对系统传输性能产生重要的影响.因此频率特性分析对提高系统性能具有重要的意义.在考虑线圈内阻的条件下,利用阻抗反射理论分析了4种拓扑结构下距离和负载的变化对系统发射端谐振补偿策略的影响,发现串串型拓扑结构的频率稳定性最好.基于互感理论分析了在理想和非理想状态下距离和负载的变化对系统最佳工作频率的影响.在MATLAB环境下建模分析验证了上述理论的正确性.利用插值法和多项式拟合对理想状态下传输效率的最佳工作频率进行仿真分析.结果表明,样条插值和8次多项式拟合效果最好,可为后期提高频率控制的精确性提供一定的参考. 展开更多

关键词 磁耦合谐振 无线能量传输 互感理论 最佳工作频率 插值法 多项式拟合

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基于自供电技术继电保护装置的电源设计 被引量：3

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作者 范兴明 任小明 张鑫 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第9期80-85,共6页

为克服电力设备在户外通过传统的取电方式取电不便以及供电不稳定的缺点,设计一种改进的CT自供电继电保护装置。该装置通过特制CT直接从被保护的电网汲取电能,去除对辅助电源的依赖性,同时能够实现对线路电流的采样、计算和保护。针对... 为克服电力设备在户外通过传统的取电方式取电不便以及供电不稳定的缺点,设计一种改进的CT自供电继电保护装置。该装置通过特制CT直接从被保护的电网汲取电能,去除对辅助电源的依赖性,同时能够实现对线路电流的采样、计算和保护。针对在实际应用中存在的轻负荷或过负荷(或者短路故障)状态下电流不稳定的问题,分别采取由微控制器控制远方跳闸输入电路、输入外部电能供电以及动态电能管理电路进行电流泄放的解决方案,使用Matlab软件对传递函数公式以及自供电电源取电分别进行仿真分析与验证。结果表明能够实现稳定取电,并验证公式的正确性,达到预期效果。 展开更多

关键词 自供电 感应取电 电容分压 继电保护

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电动汽车无线充电技术研究与应用探讨 被引量：24

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作者 张鑫 贾二炬 范兴明 《电子技术应用》 北大核心 2017年第1期148-151,155,共5页

能源危机和环境问题越来越受到人们的重视,电动汽车以其节能、环保、低噪声、零排放等优点受到人们的青睐,同时无线充电技术具有接触式充电所不能比拟的优势,因此对电动汽车采用无线充电技术更加符合未来社会的发展趋势。介绍了三种常... 能源危机和环境问题越来越受到人们的重视,电动汽车以其节能、环保、低噪声、零排放等优点受到人们的青睐,同时无线充电技术具有接触式充电所不能比拟的优势,因此对电动汽车采用无线充电技术更加符合未来社会的发展趋势。介绍了三种常用的无线充电技术,描述了国内外电动汽车无线充电技术的研究现状。着重总结了感应耦合式和磁耦合谐振式在电动汽车无线充电应用中存在的问题及相应的解决方案。最后对WPT技术在电动汽车无线充电中的发展方向进行概述。 展开更多

关键词 无线充电 电动汽车 感应耦合 磁耦合谐振

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电爆炸过程中金属丝电阻变化规律的仿真分析 被引量：3

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作者 杨家志 刘钟阳 +1 位作者 牛秦洲 范兴明 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2010年第2期300-304,共5页

探讨了电爆炸过程中金属丝相关参数的变化规律,建立了金属丝电阻在气化前的PSpice模型,得到了电容器初始电压由10 kV到20 kV、回路电感由3.9μH到10.8μH、金属丝直径由0.3 mm到1 mm变化时,金属丝电阻变化的仿真结果。对仿真结果分析表... 探讨了电爆炸过程中金属丝相关参数的变化规律,建立了金属丝电阻在气化前的PSpice模型,得到了电容器初始电压由10 kV到20 kV、回路电感由3.9μH到10.8μH、金属丝直径由0.3 mm到1 mm变化时,金属丝电阻变化的仿真结果。对仿真结果分析表明:初始参数影响金属丝上的能量沉积,决定着金属丝的电阻变化过程以及金属丝完全气化所需要的时间。 展开更多

关键词 电爆炸 金属丝电阻 PSPICE 仿真

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电动汽车无线充电系统线圈参数的仿真与设计 被引量：9

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作者 张鑫 贾二炬 范兴明 《电子技术应用》 北大核心 2017年第3期132-136,共5页

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的大功率高效率的能量传输,更加适用于电动汽车的无线充电。线圈作为该技术的核心部件,合理的线圈参数设计能够有效地提高系统的输出功率和传输效率。为此,首先介绍了该技术的工作原理并基... 磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的大功率高效率的能量传输,更加适用于电动汽车的无线充电。线圈作为该技术的核心部件,合理的线圈参数设计能够有效地提高系统的输出功率和传输效率。为此,首先介绍了该技术的工作原理并基于等效电路理论建模。其次描述了该技术在电动汽车无线充电中的应用。再次利用MATLAB仿真分析了线圈参数对系统传输性能的影响,得出结论:存在最佳匝数和平均半径使系统的输出功率和传输效率达到最大。随后对适用于电动汽车无线充电的线圈参数进行设计,设计的系统在传输距离为0.3 m时,输出功率为1.60 kW,传输效率可达到96%。最后通过Pspice仿真证明了参数设计的可行性。 展开更多

关键词 电动汽车 磁耦合谐振 无线能量传输 等效电路理论 参数设计

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基于IRVM的锂电池荷电状态评估方法与仿真验证 被引量：1

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作者 王超 范兴明 +2 位作者 张鑫 高琳琳 刘华东 《电子技术应用》 2018年第12期127-130,134,共5页

针对相关向量机算法多步预测精度低和在线预测适应性差的问题,提出一种改进的增量相关向量机模型对锂离子电池的荷电状态进行在线预测。选择锂离子电池电压、充放电电流和表面温度作为模型的输入,荷电状态作为模型的输出,构造模型的训... 针对相关向量机算法多步预测精度低和在线预测适应性差的问题,提出一种改进的增量相关向量机模型对锂离子电池的荷电状态进行在线预测。选择锂离子电池电压、充放电电流和表面温度作为模型的输入,荷电状态作为模型的输出,构造模型的训练集。选用快速序列稀疏贝叶斯学习算法进行训练,并结合增量学习法建立增量学习相关向量机模型进行锂离子电池在线预测方法研究。研究发现通过自动调整核参数的方法,可以保证有较高的预测精度。算法验证实验表明,该算法预测精度高、计算速度快且通用性强,可为锂离子电池荷电状态的预测与应用提供参考。 展开更多

关键词 数据驱动 增量学习相关向量机 荷电状态 评估预测 算法仿真验证

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全自动LED引线键合机焊点快速定位方法的研究

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作者 黄知超 刘木 +3 位作者 钟奕 范兴明 延红艳 杨升振 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期875-879,共5页

提出了一种定位全自动LED引线键合机焊点位置的新方法。该方法先用图形处理器(graphic processing unit,GPU)对获取的LED微芯片图像进行基于均值查找的自适应窗口大小的中值滤波处理,再通过自适应阈值的图像分割算法确定微芯片的潜在区... 提出了一种定位全自动LED引线键合机焊点位置的新方法。该方法先用图形处理器(graphic processing unit,GPU)对获取的LED微芯片图像进行基于均值查找的自适应窗口大小的中值滤波处理,再通过自适应阈值的图像分割算法确定微芯片的潜在区域,然后将所有潜在区域以位置关系分组存储,利用灰度基本对称特征筛选出每组中的最佳潜在区域,再对选定区域进行加权处理,最后计算质心以精确定位LED微芯片焊点位置。实验结果表明,该检测方法速度快、定位准,而且对LED微芯片形状的一致性无要求,更适合自动化操作,从而提高生产效率。 展开更多

关键词 LED微芯片 定位 全自动LED引线键合机 图形处理器 质心

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一种改进的梯度方向角的圆检测方法

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作者 刘木 黄知超 +2 位作者 钟奕 范兴明 杨升振 《电子设计工程》 2011年第18期68-70,共3页

介绍了一种改进的基于梯度方向角圆检测的方法。解决了鉴别阶段随机引入第三点造成的大量无效积累,致使运算复杂的问题。首先采用分层预处理减少参与鉴别阶段的点,然后在鉴别过程中采用新方法,无需引入第三点,利用两点若为圆直径两端点... 介绍了一种改进的基于梯度方向角圆检测的方法。解决了鉴别阶段随机引入第三点造成的大量无效积累,致使运算复杂的问题。首先采用分层预处理减少参与鉴别阶段的点,然后在鉴别过程中采用新方法,无需引入第三点,利用两点若为圆直径两端点,那么两点确定的线段中点即为圆心,线段长度即为直径。以圆心为基点间隔一定角度扫描,通过线段端点与待鉴别圆的交点个数验证圆。实验结果表明,该方法计算量小,检测性能比之前者显著提高,且鲁棒性好,在多圆叠加情况下效果更加突出。 展开更多

关键词 梯度方向角 HOUGH变换 分层预处理 圆检测

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强化参与意识 发挥主体作用

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作者 范兴明 《教师》 2017年第15期105-105,共1页

课堂教学改革中强调,加强学生参与意识、发挥学生主体地位。教师要精心创设情境,用心设疑激趣,重视操作内容,精心设计练习,使学习所有学生有效地参与到学习中来,达到全体参与的目的,从而充分体现以学生为主体、以教师为主导的教学原则。

关键词 创设情境 参与 引导

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基于ESN的锂电池SOC评估方法与仿真研究

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作者 杜广波 蔡茂 +2 位作者 张鑫 范兴明 程江华 《电子技术应用》 2023年第1期45-51,共7页

以新能源车载锂电池为研究对象,建立基于回声状态网络(ESN)预测锂电池的荷电状态(SOC)评估模型。采用交叉验证方法优选回声状态网络参数,以此解决网络模型的参数选择困难。通过带遗忘因子的递归最小二乘法训练建立的回声状态网络模型,... 以新能源车载锂电池为研究对象,建立基于回声状态网络(ESN)预测锂电池的荷电状态(SOC)评估模型。采用交叉验证方法优选回声状态网络参数,以此解决网络模型的参数选择困难。通过带遗忘因子的递归最小二乘法训练建立的回声状态网络模型,实时更新输出权值矩阵以此提高网络的适应性和精度。通过模型仿真分析验证了预测算法的可行性,进一步对比分析了所建立的ESN预测模型与BP神经网络算法、径向基(RBF)网络算法在UDDS、US06和NYCC工况条件下的锂电池SOC评估预测效果,结果表明所建立的回声状态网络模型方法用于锂电池SOC评估预测的性能和效果优于BP算法和RBF算法,具有较好的应用前景,可以为锂电池SOC长期长效预测评估提供参考。 展开更多

关键词 锂电池 荷电状态 回声状态网络 参数优化选择 交叉验证

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浅论DSP应用系统的电磁兼容设计

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作者 杜广波 范兴明 张鑫 《中国集成电路》 2009年第12期66-69,共4页

讨论了电磁干扰传输的一般途径及电子系统进行电磁兼容设计的目的和内容。本文以美国TI公司TMS320C24x系列芯片为例,阐述了DSP应用系统进行电磁兼容设计的一些方法和技巧。

关键词 电磁兼容(EMC) 电磁干扰(EMI)DSP应用系统

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新型真空断路器选相操作智能控制器的研究

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作者 杜广波 范兴明 《建筑电气》 2018年第5期134-136,共3页

讨论新型选相操作智能控制器的控制单元组成及其工作原理,通过对控制过程的多环节改进,实现对真空断路器永磁操作机构的精准控制,从而减小变压器在空载合闸并网过程中产生的励磁涌流。

关键词 真空断路器 选相操作 永磁操作机构 电网信号采集单元 断路器位移监测单元 数字信号处理单元 断路器驱动单元 励磁涌流

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