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分段式双三相永磁直线同步电机的无模型电流预测控制

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电工技术学报 2024年第4期39卷 996-1009,1021页

作者：周世炯李耀华史黎明张明远刘进海中国科学院电工研究所中国科学院电力电子与电力驱动重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

分段式结构的双三相永磁直线同步电机(PMLSM),动子穿入和穿出定子分段时,传统的无差拍预测电流控制(DPCC)易受反电动势动态扰动的影响,无法实现精确的电流跟踪和推力控制。同时,该电机模型的参数失配会增大DPCC电流和推力控制的难度。... 详细信息

分段式结构的双三相永磁直线同步电机(PMLSM),动子穿入和穿出定子分段时,传统的无差拍预测电流控制(DPCC)易受反电动势动态扰动的影响,无法实现精确的电流跟踪和推力控制。同时,该电机模型的参数失配会增大DPCC电流和推力控制的难度。针对以上问题,该文提出了一种基于无模型电流预测控制(MFPCC)的电流控制策略。首先,构建了分段式双三相PMLSM的超局部模型。其次,基于该超局部模型设计了预测电流控制器,并设计扰动观测器以补偿反电动势动态扰动和参数失配的影响。最后,实验验证了所提MFPCC能够抑制分段式双三相PMLSM的反电动势和参数失配的扰动,有效提升参数鲁棒性、电流跟踪性能并降低推力波动。

关键词：双三相永磁直线同步电机超局部模型扰动观测器预测电流控制

感应电能传输系统多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法

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电力系统自动化 2024年第5期48卷 120-127页

作者：杨继鑫史黎明殷正刚范满义李耀华中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研究所) 北京市100190 中国科学院大学北京市100049

大功率感应电能传输系统通常采用多并联拾取模块结构。然而,多并联拾取模块参数不一致,会导致各个拾取模块的电流和输出功率不均衡,从而降低系统效率,严重时会因模块过流而造成系统故障。为解决该问题,文中提出一种基于并联拾取模块补... 详细信息

大功率感应电能传输系统通常采用多并联拾取模块结构。然而,多并联拾取模块参数不一致,会导致各个拾取模块的电流和输出功率不均衡,从而降低系统效率,严重时会因模块过流而造成系统故障。为解决该问题,文中提出一种基于并联拾取模块补偿电容器的多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法。首先,介绍了传统感应电能传输系统与所提出的感应电能传输系统拓扑的特性。然后,分别分析了互感、拾取线圈自感及内阻对电流分布和系统效率的影响。最后,通过4个并联拾取模块的感应电能传输系统实验平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明,采用所提方法时多并联拾取模块的电流和输出功率基本一致,并且相比传统感应电能传输系统,系统效率最高提升了2.21%。

关键词：感应电能传输系统多并联拾取模块补偿电容器电流均衡输出功率均衡系统效率

基于老化补偿的功率模块全生命周期在线结温监测方法

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3705-3717页

作者：郑丹宁圃奇仇志杰范涛温旭辉中国科学院电工研究所北京100190

功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作... 详细信息

功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作下功率模块老化会引起温度模型参数漂移,进一步加剧结温估计误差。为此,该文提出一套高精度测量电路和采样校准策略,应用温漂抑制、动态自适应采样、误差定向标定、同步时序控制等策略,大幅提高了在线采样分辨率和结温估计精度。针对老化问题,提出一种基于大电流注入的急停控制策略,解决了老化特征参数在线辨识问题,实现了结温模型的老化补偿,大大提高了老化后的结温监测精度,实现了全生命周期高精度在线监测。最后,在250kW三相变流器平台上进行了实验验证,得到老化前后的结温估计误差,证明了该文方法对提高结温监测精度具有明显效果。

关键词：结温在线监测导通饱和压降高精度测量老化补偿参数辨识

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具有可变真空结构的物镜优化设计及性能分析

光学学报 2024年第5期44卷 193-202页

作者：史丽娜王鹏飞刘俊标王岩殷伯华韩立中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

环境扫描电子显微镜(ESEM)能够在低真空环境模式下对含水、含油以及生物等样品进行高分辨率观测。由于电子束通道与样品室间存在着极大的真空压差,采用真空差分结构会导致出现物镜的工作距离增加、偏转范围缩小、电子束和气体碰撞概率... 详细信息

环境扫描电子显微镜(ESEM)能够在低真空环境模式下对含水、含油以及生物等样品进行高分辨率观测。由于电子束通道与样品室间存在着极大的真空压差,采用真空差分结构会导致出现物镜的工作距离增加、偏转范围缩小、电子束和气体碰撞概率增加等问题,最终影响成像分辨率和效率。针对这些问题,本文从电子光学理论出发,综合考虑了ESEM中物镜结构和真空差分结构,将两者结合在一起进行优化设计,提出了一种具有可变真空结构的物镜设计方法,并搭建了实验平台,开展了物镜磁场测试、真空压差测试和分辨率测试。测试结果表明,在目前实验条件和133 Pa的低真空环境模式下,工作距离为15 mm时,20μm×20μm的扫描场对应的成像分辨率优于50 nm。

关键词：电子光学物镜可变真空结构压差光阑节流管

强制对流对高压套管油介质中乙炔分子传质过程的影响

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 31-40页

作者：陈图南李康邱宗甲韩冬张国强中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

为优化对高压套管进行油中溶解气体分析时的取样质量,提升分析结果的代表性和准确性,提出一种对高压套管中的绝缘油施加强制对流的方法,通过向绝缘油施加速度场促进油中溶解气体的传质过程,进而改善油中溶解气体分析的取样质量。从仿真... 详细信息

为优化对高压套管进行油中溶解气体分析时的取样质量,提升分析结果的代表性和准确性,提出一种对高压套管中的绝缘油施加强制对流的方法,通过向绝缘油施加速度场促进油中溶解气体的传质过程,进而改善油中溶解气体分析的取样质量。从仿真计算和实验验证2个方面对绝缘油中溶解乙炔气体传质过程进行研究。首先分析无强制对流情况下气体的传质过程,并测量气体从故障源到取样口的时间;然后分析在强制对流情况下气体的传质过程并测量了传质时间,在此基础上讨论气体传质时间缩短的原因;最后探究不同强制对流动作周期对传质过程影响的程度。研究成果能够为高压套管在线监测装置的研发提供参考。

关键词：高压套管油中溶解气体分析乙炔传质强制对流

原子层沉积金属氧化物缓冲层制备高性能大面积钙钛矿太阳电池

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物理学报 2024年第9期73卷 317-325页

作者：瞿子涵赵洋马飞游经碧中国科学院半导体研究所半导体物理实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

研制具有较大活性面积的钙钛矿太阳电池对领域面向产业化的发展具有重要意义.当前,大面积钙钛矿太阳电池的性能与小面积钙钛矿太阳电池之间仍存在较大差距.本文提出一种在透明导电薄膜衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层的策略,有效避免... 详细信息

研制具有较大活性面积的钙钛矿太阳电池对领域面向产业化的发展具有重要意义.当前,大面积钙钛矿太阳电池的性能与小面积钙钛矿太阳电池之间仍存在较大差距.本文提出一种在透明导电薄膜衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层的策略,有效避免了衬底局部突起与钙钛矿吸光层直接接触导致的漏电现象,提升了小面积器件制备工艺的重复一致性.改善的电子输运和光管理过程也提高了小面积器件的效率.更重要的是,本文基于原子层沉积的TiO_(2)开展了0.5 cm^(2)大面积钙钛矿太阳电池的研究,通过优化TiO_(2)层的厚度,研制出光电转换效率高达24.8%的冠军器件(第三方认证效率24.65%),器件的制备工艺也表现出较好的重复性.此外,原子层沉积了TiO_(2)缓冲层的电池器件在氮气氛围下存储1500 h后仍然能够保留初始性能的95%以上.总之,在粗糙衬底上预先原子层沉积TiO_(2)薄层可以有效抑制局部漏电通道的产生,有利于制备高性能的大面积钙钛矿太阳电池.

关键词：原子层沉积金属氧化物大面积钙钛矿太阳电池

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半导体缺陷的电子结构计算方法研究进展

物理学报 2024年第6期73卷 34-47页

作者：李晨慧张陈蔡雪芬张才鑫袁嘉怡邓惠雄中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

半导体材料的掺杂与缺陷调控是实现其应用的重要前提.基于密度泛函理论的第一性原理缺陷计算为半导体的掺杂与缺陷调控提供了重要的理论指导.本文介绍了第一性原理半导体缺陷计算的基本理论方法的相关发展.首先,介绍半导体缺陷计算的基... 详细信息

半导体材料的掺杂与缺陷调控是实现其应用的重要前提.基于密度泛函理论的第一性原理缺陷计算为半导体的掺杂与缺陷调控提供了重要的理论指导.本文介绍了第一性原理半导体缺陷计算的基本理论方法的相关发展.首先,介绍半导体缺陷计算的基本理论方法,讨论带电缺陷计算中由周期性边界条件引入的有限超胞尺寸误差,并展示相应的修正方法发展.其次,聚焦于低维半导体中的带电缺陷计算,阐述凝胶模型下带电缺陷形成能随真空层厚度发散的问题,并介绍为解决这一问题所引入的相关理论模型.最后,简单介绍了缺陷计算中的带隙修正方法及光照非平衡条件下掺杂与缺陷调控理论模型.这些工作可以为半导体,特别是低维半导体,在平衡或非平衡条件下的缺陷计算提供指导,有助于后续半导体中的掺杂和缺陷调控工作的进一步发展.

关键词：半导体缺陷计算镜像电荷修正低维半导体缺陷物理非平衡掺杂

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基于MEMS陀螺的高温随钻定向测斜仪研究

地球物理学报 2024年第4期67卷 1669-1677页

作者：杨永友底青云谢棋军马良令王京京张露任春华中国科学院深地资源装备技术工程实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 重庆大学光电工程学院重庆400044

针对油气井测量时所面临的小孔径、超深井、温度范围广、温度变化率高、工作时间长等挑战,研究了基于MEMS陀螺仪的定向测斜仪,设计了MEMS陀螺定向测斜仪软硬件系统.为确保该环境下的测量精度提出了一种动态温度补偿方案,并采用基于小波... 详细信息

针对油气井测量时所面临的小孔径、超深井、温度范围广、温度变化率高、工作时间长等挑战,研究了基于MEMS陀螺仪的定向测斜仪,设计了MEMS陀螺定向测斜仪软硬件系统.为确保该环境下的测量精度提出了一种动态温度补偿方案,并采用基于小波滤波多尺度分析的方法对动态温变环境下陀螺输出信号进行去噪滤波处理,以实现定向测斜仪系统的测量精度.论文给出了定向测斜仪硬件系统方案、定向测斜算法、小波多尺度滤波算法.测试结果表明:该系统在常温和动态温变环境下井斜方位角精度优于±2°,井斜角精度优于±0.1°,工作温度最高150℃,可适应我国深层油气井勘探开发的应用场景需求.

关键词：定向测斜仪动态温变环境 MEMS陀螺零偏补偿

Nb_(3)Sn超导线材中Ta层的去除及腐蚀机理

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金属学报 2024年第7期60卷 968-976页

作者：高瞻张泽荣程军胜王秋良中国科学技术大学稀土学院合肥230026 中国科学院赣江创新研究院赣州341119 中国科学院电工研究所北京100190

高质量的超导接头对于超导磁体的建造和后期稳定运行有着关键的作用。然而,针对Nb_(3)Sn线材,常常因为内部Ta阻挡层的存在而影响超导接头的制备。为了探究Nb_(3)Sn超导线材中Ta阻挡层的去除方法,选取内锡法制备的Nb_(3)Sn超导线材为实... 详细信息

高质量的超导接头对于超导磁体的建造和后期稳定运行有着关键的作用。然而,针对Nb_(3)Sn线材,常常因为内部Ta阻挡层的存在而影响超导接头的制备。为了探究Nb_(3)Sn超导线材中Ta阻挡层的去除方法,选取内锡法制备的Nb_(3)Sn超导线材为实验对象,研究了线材在HF溶液、HF气氛、HF和H_(2)O_(2)混合溶液以及HF和HNO_(3)混合溶液中的腐蚀行为和特征,利用SEM和OM分析了线材微观结构和腐蚀形貌。结果表明,Ta层在HF和HNO_(3)混合溶液中腐蚀最快,在HF和H_(2)O_(2)混合溶液中次之,在HF气氛中较慢,在HF溶液中最慢。综合腐蚀后效果,采用HF和H_(2)O_(2)混合溶液进行腐蚀是去除Nb_(3)Sn超导线材中Ta阻挡层的最佳方法。同时,选取高纯Ta片为研究对象,分别在上述介质中进行腐蚀实验,并通过OM、XRD和XPS观察和分析试样腐蚀形貌、物相结构变化和腐蚀溶液中的元素价态,揭示了Ta的腐蚀机理,氧化剂的存在可以通过加快Ta表面Ta_(2)O_(5)膜的形成来加快HF对Ta的腐蚀速率。

关键词： Nb_(3)Sn超导线超导接头 Ta HF腐蚀