FAMU-FSU 工程学院方鹏教授小时候就亲眼目睹了电的威力和危险。当他的中国偏远家乡首次通电时,他正在上中学。他的家人共用一个连接到电缆的便携式 15 瓦灯泡。更换灯泡是他的工作。
“有一天晚上,灯泡坏了,我试图在完全黑暗的情况下更换它,”彭说。“我不小心把左手拇指插进了插座,立刻就被电击了。我失去平衡,摔倒在泥土地上,电流灼烧着我的身体,我浑身发抖。幸运的是,我的右手被电缆缠住了,把插座拔了出来。”离开我的左手,否则我就活不下去了。”
在那次濒临死亡的经历之后,彭将电力视为一个挑战。他把研究这种现象并“驯服这头野兽”作为自己一生的工作,这种现象让他陷入危险,但也让他的家人在晚上能看见东西。
彭的最新研究延续了这一使命。在《科学报告》上发表的一项研究中,他展示了他创建的一种名为 Z 源逆变器的半导体器件如何在发生短路或开路故障时快速降低电压和电流。
现有的安全机制可以在故障期间快速停止供电,但速度并不总是足够快。典型的断路器可能需要大约 50 毫秒才能启动,但仍然足以导致人员死亡或引发火灾。Peng 的数字 Z 源转换器/逆变器可以在 5 微秒或快 1,000 倍的时间内提供保护。
当电路正常运行时,电力线和电缆将电流从发电机长距离传送到最终用户,其用途称为电力系统中的负载。工程师通常希望它尽可能强劲地运行,以便为最终用户提供电力。但是,当电路断开或短路时,电流会流过物体,例如倒下的树。达到 35,000 华氏度的电闪光会导致接触电路的物体快速升温并剧烈燃烧。
彭的电子开关检测短路的速度比现有方法更快。它还可以处理宽范围的输入电压,而无需额外的组件。这种灵活性使其在电源不稳定或需要高效使用不同电压电平的情况下非常有用。
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