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碲镉汞PIN结构雪崩器件的I区材料晶体质量研究

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红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 174-178页

作者：沈川张竞杨辽郭慧君谢浩周梅华陈路何力中国科学院上海技术物理研究所红外材料与器件重点实验室上海200083

本文对中波红外PIN结构的碲镉汞(HgCdTe)雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体... 详细信息

本文对中波红外PIN结构的碲镉汞(HgCdTe)雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现,现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好,拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7μs,可达到原生材料SRH寿命的相当水平,满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时,我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础,对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟,获得理论最优的暗电流密度8.7×10^(-10) A/cm^(2)。

关键词：碲镉汞雪崩器件少子寿命暗电流

超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅机理分析与试验验证

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机械工程学报 2024年第9期60卷 114-126页

作者：王艳何顺陈奕璋姜晨钱兆峰陈浩毅上海理工大学机械工程学院上海200093

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改... 详细信息

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改善线锯的锯切性能,降低工件表面粗糙度的目的。基于Rayleigh方程,推导了加工区的气泡动力学方程。采用SPH-FEM耦合方法,使用ABAQUS软件建立了近壁面微射流冲击的三维流固耦合模型并进行仿真分析。微射流产生水锤压力峰值的仿真数值与理论数值最大误差为9.67%,验证了理论结果及仿真模型的可靠性。进行了超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅试验。结果表明:超声空化辅助线锯锯切力比传统线锯锯切力降低11.9%~34.5%,超声空化辅助线锯切割加工后的工件表面粗糙度值下降5.03%~37.25%,工件表面的凹坑数量和大小均降低,表面形貌得到很大改善,表明超声空化辅助线锯切割单晶硅可以获得更好的加工质量。

关键词：金刚石线锯超声空化 SPH-FEM耦合方法水锤压力

考虑个体自私的热电联产系统完全分布式经济调度

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 50-58页

作者：米阳吴继伟田书欣马思源王育飞上海电力大学电气工程学院上海200090

针对传统集中式经济调度策略需要获取全局信息以及无法适应系统灵活拓扑的缺陷,同时考虑能量以电能和热量形式并存出现的情况,基于一致性算法提出了一种完全分布式热电联产经济调度策略.将热电联产系统中各机组电价和热价的增量成本作... 详细信息

针对传统集中式经济调度策略需要获取全局信息以及无法适应系统灵活拓扑的缺陷,同时考虑能量以电能和热量形式并存出现的情况,基于一致性算法提出了一种完全分布式热电联产经济调度策略.将热电联产系统中各机组电价和热价的增量成本作为一致性变量进行迭代计算,直至增量成本达到收敛,实现系统经济最优.此外,还分析了个别机组为了提升自身利益,向相邻机组传输带有偏差增量成本值的情况,设计了一个增量成本补偿项来消除该自私行为的影响.在3个仿真算例中得到的结果表明,所提策略在解决热电联产系统经济调度问题中具有有效性和可行性.

关键词：一致性算法热电联产系统完全分布式经济调度个体自私

基于X射线CT原位试验的平纹SiC_(f)/SiC压缩损伤演化机理

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上海交通大学学报 2024年第2期58卷 232-241页

作者：程相伟张大旭杜永龙郭洪宝洪智亮上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海201180

为揭示陶瓷基复合材料的损伤演化及失效机理,开展了平纹SiC_(f)/SiC复合材料X射线CT原位压缩试验,得到了材料加载过程中和破坏后的CT原位图像数据;采用数字体积相关(DVC)技术获得了材料的位移场和应变场,利用图像处理软件建立复合材料... 详细信息

为揭示陶瓷基复合材料的损伤演化及失效机理,开展了平纹SiC_(f)/SiC复合材料X射线CT原位压缩试验,得到了材料加载过程中和破坏后的CT原位图像数据;采用数字体积相关(DVC)技术获得了材料的位移场和应变场,利用图像处理软件建立复合材料内部三维可视化模型,借助深度学习算法获得纤维束劈裂等损伤的空间分布,进行了压缩损伤演化定性分析以及定量分析.结果表明:在单向压缩过程中,材料在厚度方向出现较大鼓出变形,在宽度方向则发生较小的收缩;厚度方向鼓出变形是引起材料压缩损伤的主要原因.载荷较大时出现表层基体脱落、纤维束劈裂、分层等损伤;纤维束压缩弯折导致材料压缩失效,断口处出现明显V形剪切带.平纹SiC_(f)/SiC的压缩损伤演化分析表明,DVC技术和基于深度学习的图像分割方法可以有效地揭示陶瓷基复合材料压缩损伤演化机理.

关键词：陶瓷基复合材料碳化硅深度学习图像分割数字体积相关技术

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基于扩散算法的无下垂分布式储能控制

上海交通大学学报 2024年第6期58卷 836-845页

作者：米阳张浩杰钱翌明邢海军龚锦霞孙改平上海电力大学电气工程学院上海200090

针对线路阻抗不匹配及母线电压不一致时,下垂控制无法同时实现母线电压稳定及储能间功率精确分配的问题,提出一种基于扩散算法的无下垂分布式储能控制策略.首先,将扩散算法应用于直流微电网的分布式估计中获取全局平均量,同时将电压额... 详细信息

针对线路阻抗不匹配及母线电压不一致时,下垂控制无法同时实现母线电压稳定及储能间功率精确分配的问题,提出一种基于扩散算法的无下垂分布式储能控制策略.首先,将扩散算法应用于直流微电网的分布式估计中获取全局平均量,同时将电压额定值与平均电压的差值作为补偿项,用于恢复母线电压偏差.为了实现不同额定容量及不同荷电状态(SOC)的储能间功率精确分配,设计储能的标准功率并将其与平均标准功率的差值作为补偿项,用于储能间SOC的均衡.最后,利用RT-LAB平台搭建模型,分别验证4种不同工作模式下所设计控制策略的有效性.实验结果表明,所提控制策略可实现孤岛直流微电网母线电压恢复及储能功率的精确分配.

关键词：直流微电网扩散算法无下垂控制分布式控制功率精确分配

考虑风电场需求的广域水平风速与雷电活动特征分析

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3467-3474页

作者：赵泽洋刘亚坤上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

广域水平风速和雷电活动信息是风电场选址与运维的基础数据,基于卫星观测下美国NASA MERRA-2系统和欧洲ECMWF-ERA5系统的广域风速再分析数据,讨论上述两套系统得到的广域平均风速数据的差异。通过2017-2019年三年间的平均数据分析全球... 详细信息

广域水平风速和雷电活动信息是风电场选址与运维的基础数据,基于卫星观测下美国NASA MERRA-2系统和欧洲ECMWF-ERA5系统的广域风速再分析数据,讨论上述两套系统得到的广域平均风速数据的差异。通过2017-2019年三年间的平均数据分析全球水平风速的分布规律与特征;同时,依据全球雷电探测网测得的雷电活动数据,研究全球雷电活动特征及其与水平风速之间的关系。通过分析首次发现广域条件下水平风速和雷电活动的相关性,雷电活动频发在长期平均水平风速为2~5m/s的情况下;水平风速增大时,雷电活动逐渐减弱;水平风速超过15 m/s后,雷电活动明显减少。该文可为风电场选址与运维提供统一测量手段下的大区域风速和雷电活动相关信息,为风能利用提供保障。

关键词：水平风速雷电 MERRA-2 ECMWF-ERA5

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顶管施工过程中浆液扩散对减阻效果影响

上海交通大学学报 2024年第7期58卷 1067-1074页

作者：徐浩东余童真樊伟李明广刘念武上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中铁二院华东勘察设计有限责任公司杭州310000 安徽省交通建设股份有限公司合肥230000 浙江理工大学建筑工程学院杭州310018

浆液扩散是影响顶管注浆减阻的关键因素,为此建立顶管三维数值分析模型,引入扩散环模拟顶管施工过程中浆液的扩散过程,根据管周土体与管片接触情况修改管土摩擦因数,研究顶管施工过程中浆液扩散过程对减阻效果的影响.将计算得到的顶进... 详细信息

浆液扩散是影响顶管注浆减阻的关键因素,为此建立顶管三维数值分析模型,引入扩散环模拟顶管施工过程中浆液的扩散过程,根据管周土体与管片接触情况修改管土摩擦因数,研究顶管施工过程中浆液扩散过程对减阻效果的影响.将计算得到的顶进摩阻力与实测数据进行对比,验证方法的可靠性,进一步研究了顶管施工过程中滤过效应对土体位移的影响及注浆扩散相关参数对顶管施工过程中土体位移及顶进摩阻力的影响.结果表明:考虑滤过效应时的地表沉降更小;滤过效应引起的渗透系数衰减越强则地表沉降及顶进摩阻力越小;浆液扩散的越快,泥浆套越完整,则顶管顶进期间的注浆减阻效果越好.

关键词：顶管施工注浆减阻数值模拟浆液扩散

基于能量函数塑形的直流微电网多电力弹簧电压平稳控制方法

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电力系统自动化 2024年第10期48卷 96-108页

作者：薛花张珂宁王凯凌晨王育飞王雅妮上海电力大学电气工程学院上海市200090 国网上海市电力公司超高压公司上海市200063

直流微电网低惯性响应特性常导致系统存在不确定性扰动时母线电压波动越限。针对这一问题,文中以直流电力弹簧(DCES)为核心构建智能负载,解析直流电机动能与智能负载惯量能量间的映射关系,实现需求侧等效虚拟惯量注入,快速补偿不确定性... 详细信息

直流微电网低惯性响应特性常导致系统存在不确定性扰动时母线电压波动越限。针对这一问题,文中以直流电力弹簧(DCES)为核心构建智能负载,解析直流电机动能与智能负载惯量能量间的映射关系,实现需求侧等效虚拟惯量注入,快速补偿不确定性扰动造成的DCES输出电压偏差;针对多DCES协同控制,设计动态事件触发机制,以最小通信需求求解全局一致性误差,实现各DCES输出电压期望轨迹实时在线更新;提出了具有最小相位特性的反馈线性化控制器,将传统电压-电流双环控制转化为能量单环控制,构建DCES能量函数,重塑状态变量空间为Grassmann流形,实现系统完全解耦和精确线性化转换,准确跟踪各DCES输出电压期望轨迹,同时确保全局渐近稳定。基于dSPACE的实验结果表明:系统存在外部不确定扰动和内部参数摄动情形下,所提方法可实现直流微电网母线电压的平稳控制,具有动态响应快、稳定性好、鲁棒性强、抗扰性优的特点。

关键词：直流微电网电力弹簧能量函数虚拟惯量动态事件触发机制反馈线性化控制电压平稳控制

基于动态扩散算法的直流微电网简化分布式二层控制

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 119-125页

作者：廖达威高飞上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 上海交通大学电气工程系上海200240

孤岛直流微电网采用下垂控制实现电流均分时,均流效果受馈线阻抗影响且带来电压跌落。为实现电压恢复和电流精确均分,提出了一种采用动态扩散算法的简化分布式二层控制策略。相比于传统二层控制,该简化二层控制策略仅包含1台积分控制器... 详细信息

孤岛直流微电网采用下垂控制实现电流均分时,均流效果受馈线阻抗影响且带来电压跌落。为实现电压恢复和电流精确均分,提出了一种采用动态扩散算法的简化分布式二层控制策略。相比于传统二层控制,该简化二层控制策略仅包含1台积分控制器和1个通信变量,简化了控制结构,减轻了通信链路负担。策略采用动态扩散算法进行分布式通信,改善了系统的收敛速度以及稳定性。考虑到不可忽略通信采样时间对系统稳定性的影响,建立了系统的离散时间小信号模型,绘制根轨迹图分析了二层控制增益和通信采样周期等关键参数对系统稳定性的影响。最后,基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提策略在动态性能和稳定性上的优越性。

关键词：直流微电网分布式控制扩散算法离散时间模型二层控制