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基于微能量收集的电力设备无线测温技术研究

高压电器 2024年第2期60卷 216-222页

作者：刘斌张国彦丁仁杰孙添资翟小社耿英三张高潮国网内蒙古东部电力有限公司呼和浩特010011 西安交通大学西安710049

针对电力设备无线测温技术的需求,文中设计了一种基于新型磁电发电装置的无线温度在线监测系统。该系统利用电力系统周围的杂散磁场为整套无线监测系统供电,并设计了新型压电摩擦耦合悬臂梁结构以提高磁场能收集的效率,同时温度测量模... 详细信息

针对电力设备无线测温技术的需求,文中设计了一种基于新型磁电发电装置的无线温度在线监测系统。该系统利用电力系统周围的杂散磁场为整套无线监测系统供电,并设计了新型压电摩擦耦合悬臂梁结构以提高磁场能收集的效率,同时温度测量模块采用低通滤波提高收集灵敏度,采用低主频工作模式及定时唤醒功能降低信号处理和传输能耗,兼具低功耗的温度采集功能和电气隔离的数据传输能力,保证整套设备的稳定可靠运行。实验测得电源模块在4 Oe,50 Hz的交变磁场下可产生峰峰值开路电压160 V,短路电流14μA整流后输出3.3 V稳定电压,在该电源供电下无线测温装置每5 s可收发一次温度数据。

关键词：温度在线监测微能量收集耦合悬臂梁结构

基于拉压转换和变刚度斜坡结构的宽量程压缩传感结构

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Science China Materials 2024年第3期67卷 871-878页

作者：李朋阳熊金华闫倩丁仁杰郑皓文薛福华赵旭陈仲刘宗林唐志共彭庆宇赫晓东 National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments Center for Composite Materials and StructuresHarbin Institute of TechnologyHarbin150080China Frontiers Science Center for Matter Behave in Space Environment Harbin Institute of TechnologyHarbin 150080China Shenzhen STRONG Advanced Materials Research Institute Co. Ltd.Shenzhen 518000China

压力传感器仍然面临着将高灵敏度与宽检测范围相结合的挑战.基于此,我们设计了一种拉-压转换(TC)结构,并将其与变刚度策略相结合来制造压力传感器件.该结构能够将二维可拉伸材料的传感性能转换为三维可压缩设备的传感性能.传感和机械性... 详细信息

压力传感器仍然面临着将高灵敏度与宽检测范围相结合的挑战.基于此,我们设计了一种拉-压转换(TC)结构,并将其与变刚度策略相结合来制造压力传感器件.该结构能够将二维可拉伸材料的传感性能转换为三维可压缩设备的传感性能.传感和机械性能可以使用模拟和理论计算进行设计.斜面结构能够在24.3 N范围内提供线性传感.变刚度设计策略使传感器能够以高灵敏度(3.5 N^(-1))感知较小载荷,并具有宽的检测范围(0.002–24.300 N,扩展范围82.6 N).此外,该传感结构可以在水下环境中稳定工作.这种使用二维可拉伸应变传感器作为传感单元来开发压缩传感装置的设计策略将为未来提供新的思路.

关键词： nanocomposites strain-sensing film pressure sensor 3D printing variable stiffness structures

Anti-stacking synthesis of MXene-reduced graphene oxide sponges for aqueous zinc-ion hybrid supercapacitor with improved performance

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第23期154卷 22-29页

作者： Zonglin Liu Fuhua Xue Xu Zhao Zhong Chen Haowen Zheng renjie ding Pengyang Li Liangliang Xu Jinhua Xiong Qingyu Peng Xiaodong He National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments Center for Composite Materials and StructuresHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China

Two‑dimensional MXenes with an enormous active surface area are considered to be significant cathode materials for Zn‑ion hybrid supercapacitors. However, the nanosheets are easily self-restacked during the assembly into macroscopic porous electrodes, resulting in a significantly reduced effective surface area, hindering their applications in energy storage. Here, MXenes are subtly distributed on the surface of the sponge in a coral-like structure rather than participating in the assembly of the framework, which has suppressed the self-restacking of MXene effectively, improved the hydrophilicity of the sponge, and provided fast diffusion channels for electrolyte ions. Therefore, the MXene-TiC-reduced graphene oxide sponge exhibits excellent electrical conductivity, an enormous specific surface area with abundant accessible electroactive sites, and superior electrochemical performance. The resulting sponge demonstrates an outstanding specific capacity, up to 501 mAh g–1 at 0.2 A g–1 , with excellent capacity retention (90%) after 3100 cycles as Zinc-ion hybrid supercapacitor cathodes. Furthermore, it exhibits an elegant gravimetric energy density of 486 mWh g–1 at 415 mW g–1 , which has surpassed most leading MXene-based Zn-ion cathodes. This work provides a new synthetic idea for MXene-based macro-composites and paves a new avenue for designing next-generation flexible and portable porous electrodes with high gravimetric and rate performances.

关键词： MXene Porous binder-free electrode Zinc-ion hybrid supercapacitors In-situ synthesis Self-restacking

Dried bonito flakes-inspired moisture-responsive actuator with a gradient structure for smart devices

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第36期167卷 152-160页

作者： Zhong Chen Qingyu Peng Ying Hu Zonglin Liu Xu Zhao Pengyang Li Liangliang Xu Haowen Zheng Fuhua Xue renjie ding Xiaodong He National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments Center for Composite Materials and StructuresHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China Institute of Industry&Equipment Technology Hefei University of TechnologyHefei 230009China

Exploring high-performance soft actuators from biomass resources is significant for developing eco-friendly smart *** bonito(DB)flake is a common food as well as a biomass material,and it can produce irregular motion in changed moisture,just like *** by this intriguing phenomenon,a cost-effective,biocom patible,and biodegradable moisture-responsive DB film actuator with a gradient structure is *** DB film actuator exhibits rapid and reversible bending deformation triggered by a humidity gradient with a high bending speed(40°s-1)and a maximum bending angle(180°).More-over,the DB film actuator shows large bending deformation(-71°to+51°)with a high actuation force(214.7 Pa)in response to changes in relative ***,the actuation performance can be also tuned by adjusting the thickness of the *** applications of this actuator,including smart grippers,crawling robots,and biomimetic flowers for visible humidity sensing,are *** importantly,smart sweat-responsive wearables that automatically deform to promote sweat evaporation and convection during exercise are constructed based on the actuator,making it promising for adaptive personal thermal *** work offers an easily processable,cost-effective,and environmentally benign strategy to construct moisture-responsive actuators for future eco-friendly smart devices.

关键词： Moisture-responsive Dried bonito flakes Actuators Smart wearables Soft robots

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铝合金金具现状及展望

轻合金加工技术 2024年第2期52卷 8-12页

作者：丁仁杰王泽禹邵星海杨达宋宏剑曹磊国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司内蒙古通辽028000 内蒙古清智蒙盈科技发展有限公司内蒙古呼和浩特010000

阐述了在电力系统绿色化和节能减排趋势下,铝合金金具的种类和性能要求,分析了铝合金金具的制备技术和性能优势,并结合当前铝合金金具存在的问题指出了其研究方向和应用前景。

关键词：铝合金金具轻量化现状

基于EMO-EDSNN的电力系统低频振荡模态辨识

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电力系统自动化 2020年第3期44卷 122-131页

作者：丁仁杰沈钟婷清华大学电机工程与应用电子技术系

提出了基于精确模态阶数-指数型衰减正弦神经网络(EMO-EDSNN)的电力系统低频振荡模态辨识方法。首先,通过奇异值分解估计模态阶数。在关键的定阶问题上,采取EMO定阶方法,综合考虑了奇异值变化规律和奇异值本身大小2个因素,能够克服人为... 详细信息

提出了基于精确模态阶数-指数型衰减正弦神经网络(EMO-EDSNN)的电力系统低频振荡模态辨识方法。首先,通过奇异值分解估计模态阶数。在关键的定阶问题上,采取EMO定阶方法,综合考虑了奇异值变化规律和奇异值本身大小2个因素,能够克服人为选取阈值的不足,提高阶数估计的准确性。然后,通过建立EDSNN将参数估计问题转化为优化问题求解。以输出信号和实测信号的平方误差最小为目标,并采用自适应的Levenberg-Marquardt算法训练神经网络收敛后,一次性计算出所有模态参数。最后,进行了数值信号仿真、EPRI-36系统仿真和实测信号仿真。仿真结果表明,所提方法能够快速准确地实现模态参数辨识。

关键词：低频振荡奇异值分解指数衰减型正弦量神经网络模态辨识

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室温磁致冷的仿真与分析

清华大学学报（自然科学版） 2005年第3期45卷 355-358页

作者：丁仁杰陈昱闵勇清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

室温磁致冷技术尚处于样机研制阶段,仿真分析可以简化该过程。借助有限元分析工具计算磁场分布,并将工质细化然后结合磁工质材料磁热特性计算工质微元完整循环中的热量变化,最后求和近似得到磁致冷装置的整体运行特性。针对一种简化室... 详细信息

室温磁致冷技术尚处于样机研制阶段,仿真分析可以简化该过程。借助有限元分析工具计算磁场分布,并将工质细化然后结合磁工质材料磁热特性计算工质微元完整循环中的热量变化,最后求和近似得到磁致冷装置的整体运行特性。针对一种简化室温磁致冷原理样机的Ericsson循环制冷过程进行详细的计算。仿真结果表明提高循环的制冷温跨可增大总回热量,但是制冷效率将会降低。该方法有助于综合评定室温磁致冷装置的设计效果、指导室温磁致冷机的研制过程。

关键词：室温磁致冷磁场计算磁Ericsson循环磁制冷循环计算

基于瞬时无功功率理论和模糊控制的新型SVC控制算法

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电力自动化设备 2008年第11期28卷 26-29页

作者：丁仁杰张曙光清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

为满足不平衡三相配电网的无功功率实时补偿的要求,设计了一种新型的FC-TCR型静止无功补偿器(SVC)控制系统。该系统采用瞬时无功功率理论来精确检测基波正序和负序电压、电流,并推导出补偿导纳的表达式;SVC的整体控制采用了开环和闭环... 详细信息

为满足不平衡三相配电网的无功功率实时补偿的要求,设计了一种新型的FC-TCR型静止无功补偿器(SVC)控制系统。该系统采用瞬时无功功率理论来精确检测基波正序和负序电压、电流,并推导出补偿导纳的表达式;SVC的整体控制采用了开环和闭环控制相结合的控制算法,并在闭环控制算法中,提出了基于智能规则的模糊-PI双模调节技术在无功补偿控制系统中的应用方案。该方案结合了模糊控制和PI控制2种方法的优点,根据系统状况改变PI控制器的参数,以达到更好的动态控制效果。仿真研究结果表明,该新型SVC控制系统对于提高功率因数和补偿三相不平衡,具有响应快、精度高的控制效果。

关键词：瞬时无功功率理论模糊-PI双模控制静止无功补偿器

基于改进EMD去噪和矩阵束的电力系统低频振荡模态辨识

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应用科学学报 2019年第6期37卷 761-774页

作者：沈钟婷丁仁杰清华大学电机工程与应用电子技术系

提出了一种电力系统低频振荡模态辨识方法.首先使用改进的经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)去噪算法对低频振荡信号进行预处理.针对传统EMD去噪时混叠噪声严重和计算时间较长的问题,在区间阈值处理的基础上向信号叠加余... 详细信息

提出了一种电力系统低频振荡模态辨识方法.首先使用改进的经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)去噪算法对低频振荡信号进行预处理.针对传统EMD去噪时混叠噪声严重和计算时间较长的问题,在区间阈值处理的基础上向信号叠加余弦波并进行二次分解,可以快速有效地实现信噪分离.随后再利用矩阵束(matrix pencil,MP)算法提取模态参数.对于MP算法的关键定阶问题,引入奇异值的相对差值作为定阶指标,可以实现较为准确的阶数估计.最后对数值信号、系统仿真信号和电网实测信号进行分析.仿真结果表明,所提方法在抗噪能力、参数精度和计算速度等方面都表现优异.

关键词：低频振荡模态辨识经验模态分解矩阵束奇异值分解