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基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁电机电流谐波抑制策略

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兵工学报 2025年第1期46卷 245-255页

作者：徐古轩赵峰中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

随着高开关频率的碳化硅功率器件在高速永磁同步电机驱动领域的广泛应用,凸显的死区效应导致高速域下5次、7次高频谐波电流含量增加。传统的基于准比例谐振控制器的谐波抑制策略存在较大谐振频率偏差,并随着基波频率的升高而变大,电流... 详细信息

随着高开关频率的碳化硅功率器件在高速永磁同步电机驱动领域的广泛应用,凸显的死区效应导致高速域下5次、7次高频谐波电流含量增加。传统的基于准比例谐振控制器的谐波抑制策略存在较大谐振频率偏差,并随着基波频率的升高而变大,电流谐波抑制效果不理想。针对上述问题,提出一种基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁同步电机的电流谐振抑制策略,通过对不同离散化方法下的准比例谐振控制的频率偏差进行分析,构建零频率偏差的离散变换表达式,并给出控制参数的设定依据,有效地抑制了谐振频率偏差。仿真与实验结果表明,新提出的控制策略可以实现零偏差谐振频率控制,有效地抑制高速永磁同步电机的相电流谐波。

关键词：高速永磁同步电机死区效应谐波抑制谐振频率偏差准比例谐振

基于自适应同步频率跟踪观测器的高速永磁同步电机无传感器控制

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兵工学报 2025年第2期46卷 357-370页

作者：徐古轩赵峰中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

为提升转子位置观测精度,提出一种基于自适应同步频率跟踪观测器的无传感器速度估算算法。在该观测器中,采用准比例谐振控制实现在频率变化下自适应跟踪定子电流估算误差,并通过自适应谐波消除来获取基波反电动势,取代传统滑模的趋近函... 详细信息

为提升转子位置观测精度,提出一种基于自适应同步频率跟踪观测器的无传感器速度估算算法。在该观测器中,采用准比例谐振控制实现在频率变化下自适应跟踪定子电流估算误差,并通过自适应谐波消除来获取基波反电动势,取代传统滑模的趋近函数和低通滤波器以消除抖振及相位延迟,实现对转子位置和速度的高精度估算。在低速域,为减小高频下死区引起的误差电压对角度估算的影响,采用基于死区电压重构的精确电压估算模型,进一步提高低速域无位置估算算法的动态性能和位置估计精度。仿真和实验结果表明了新方法应用于燃气轮机高速永磁同步电机全速域工况的优越性。

关键词：高速永磁同步电机无位置传感器准比例谐振控制自适应同步频率跟踪观测器死区效应

内蒙古白云鄂博矿床发现一种新的含羟基、铌-镁氧化物新矿物——福元铌矿

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岩石学报 2025年第1期41卷 1-3页

作者：佘海东范宏瑞展云翔谷湘平李晓春杨奎锋王其伟中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室包头014030 江西应用科技学院宝石与矿物资源学院南昌330100

铌具有熔点高、耐腐蚀、耐磨和超导性等优点,被广泛应用于特种钢铁、超导材料和航空航天等领域,是发展低碳绿色能源产业的战略性关键金属。内蒙古白云鄂博矿床是全球最大的稀土矿床,也是中国最大的铌矿床。据统计,在该矿床已发现的矿物... 详细信息

铌具有熔点高、耐腐蚀、耐磨和超导性等优点,被广泛应用于特种钢铁、超导材料和航空航天等领域,是发展低碳绿色能源产业的战略性关键金属。内蒙古白云鄂博矿床是全球最大的稀土矿床,也是中国最大的铌矿床。据统计,在该矿床已发现的矿物达210余种,其中新矿物23种;铌矿物近31种,其中新矿物10种。福元铌矿是近期在该矿床发现的又一种新的含铌矿物,呈红褐色至褐色,板状,自形至半自形,粒度约为40~60μm,通常与鄂博铌矿、铌钙矿、烧绿石、磁铁矿及碳酸盐矿物等共生。福元铌矿是一种结构简单的含羟基、镁-铌氧化物类矿物,理想化学式Mg_(7)Nb_(6)O_(18)(OH)_(8),铌氧化物平均含量为67.3%,属于三方晶系,空间群P 3(#147)。福元铌矿是鄂博铌矿水热蚀变后的产物,且Nb_(2)O_(5)含量显著升高。福元铌矿新矿物的发现增加了白云鄂博可用铌金属选冶矿物种类,也表明了蚀变作用过程中Nb的弱迁移性。

关键词：新矿物福元铌矿含羟基铌镁氧化物白云鄂博

完整球形超导转子极轴偏移特性的主要影响因素

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物理学报 2025年第1期74卷 281-291页

作者：易显崔春艳 †胡新宁张源崔旭李昊王秋良中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学技术大学信息技术学院合肥230026

超导转子凭借其独特的物理性质,在精密测量领域具有巨大的应用潜力.超导转子磁悬浮装置可制作高精度角速度传感器,在外界干扰力矩作用下,极轴偏移初始位置是引起超导转子极轴漂移误差的原因,其中球面误差和地球自转属于主要误差源,对超... 详细信息

超导转子凭借其独特的物理性质,在精密测量领域具有巨大的应用潜力.超导转子磁悬浮装置可制作高精度角速度传感器,在外界干扰力矩作用下,极轴偏移初始位置是引起超导转子极轴漂移误差的原因,其中球面误差和地球自转属于主要误差源,对超导转子球面误差引起的极轴研究结果为提升转子漂移精度、进行误差补偿提供了一定参考.速度进行补偿是实现超导转子磁悬浮装置高精度的关键步骤.基于此,开展了完整球形超导转子球面误差和地球自转对超导转子极轴偏移特性的影响因素研究.首先,本文基于矢量磁势方程对超导转子磁支承结构进行建模,分析了理想状态下(即悬浮于球腔中心位置)超导转子表面的磁场强度分布,研究了磁支承力特性.然后分析了球面误差引起的超导转子的磁支承干扰力矩,并基于超导转子动力学方程,建立了超导转子动力学模型,给出了不同转子结构参数下超导转子极轴漂移误差的分布规律.最后,探讨了地球自转对超导转子漂移测试的影响.研究结果为后续提升转子漂移精度、优化转子结构设计和漂移测试方法的完善提供了参考.

关键词：完整球形超导转子球面误差极轴偏移特性地球自转

深海沉积物中稀土元素浸出及LIBS光谱探测方法研究

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光谱学与光谱分析 2025年第2期45卷 469-475页

作者：韩焱杜增丰田野卢渊石学法栾振东于淼张鑫中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室&深海极端环境与生命过程研究中心山东青岛266071 崂山实验室山东青岛266061 中国海洋大学信息科学与工程学部物理与光电工程学院山东青岛266100 自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049

深海稀土,是指深海盆地中富含稀土元素的沉积物,是继多金属结核、富钴结壳及多金属硫化物之后被发现的第四种深海金属矿产,具有巨大的资源潜力。目前,我国针对深海稀土资源的调查和探测技术研究十分薄弱,缺乏完备的能够实时探测深海沉... 详细信息

深海稀土,是指深海盆地中富含稀土元素的沉积物,是继多金属结核、富钴结壳及多金属硫化物之后被发现的第四种深海金属矿产,具有巨大的资源潜力。目前,我国针对深海稀土资源的调查和探测技术研究十分薄弱,缺乏完备的能够实时探测深海沉积物中稀土元素(REY)的技术手段,无法从深海沉积物中准确探测到稀土元素。激光诱导击穿光谱(LIBS)具有原位、实时、连续、非接触等独特优势,近年逐渐应用到水下元素分析中。由此,提出了一种深海稀土探测新方法,即将深海沉积物中的稀土元素通过无机酸浸出,而后利用LIBS的水下分析能力对深海沉积物浸出液中的离子态稀土元素进行探测。深海沉积物经预处理后,进行了不同无机酸种类和浓度、固液比及时间条件的浸出实验,研究了各个条件对稀土元素浸出过程的影响。通过对比各浸出液中稀土元素的浸出率获得最佳浸出条件,即HNO3浓度1.5 mol·L^(-1)、液固比2∶1、浸出时间5 min。利用LIBS对浸出液中稀土元素(Y、La、Nd)进行分析,光谱经平均处理、波长位移差分算法(WASS)校正后,进行单变量回归(UVR)和偏最小二乘法(PLS)分析。UVR分析获得稀土元素(Y、La、Nd)最佳线性回归结果的回归系数分别为0.87、0.83、0.80,对应检测限为3.55、4.09和5.71μg·g^(-1);PLS获得了显著优于UVR的回归结果,且获得更好的回归系数,分别为0.97、0.99、0.97。分析结果表明,PLS较UVR更适合深海沉积物的定量分析,同时证明了LIBS具有深海原位稀土元素探测的潜能,证实了利用LIBS结合多变量回归分析对深海沉积物中稀土元素进行检测和评价是可行的,为实现LIBS深海稀土探测提供数据支持。

关键词：深海沉积物稀土元素酸浸激光诱导击穿光谱

HiPIMS溅射AlCrN涂层结构对抗铝黏着性能的影响

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中国表面工程 2025年

作者：秦亚东高方圆许亿夏原中国科学院力学研究所宽域飞行工程科学与应用中心中国科学院大学工程科学学院中国科学院大学材料科学与光电工程中心

一体化压铸模具在汽车产业轻量化和节能环保政策的背景下应时而生，在服役过程中受到高温、高速铝液冷热交替作用，传统的表面处理技术不能满足如此苛刻的服役条件，采用Hi PIMS技术制备AlCrN涂层是提升一体化压铸模具表面抗铝黏着性能... 详细信息

一体化压铸模具在汽车产业轻量化和节能环保政策的背景下应时而生，在服役过程中受到高温、高速铝液冷热交替作用，传统的表面处理技术不能满足如此苛刻的服役条件，采用Hi PIMS技术制备AlCrN涂层是提升一体化压铸模具表面抗铝黏着性能的重要措施之一。基于等离子体发射光谱（OES），采用高能脉冲磁控溅射（Hi PIMS）技术在不同的N2/Ar流量比下制备具有致密结构的高性能AlCrN涂层。利用数字示波器、高压探针、电流探针和等离子体发射监测器开展Hi PIMS放电特征和时间平均的OES光谱研究，采用X射线衍射仪和扫描电镜分析涂层的晶相结构、晶粒尺寸及表面截面形貌，采用纳米压痕仪测试薄膜的纳米硬度和弹性模量。设计进行抗铝黏着测试来观测涂层在铝液中的行为。结果表明，随着N2/Ar流量比的增加，Hi PIMS下的峰值电流随之升高，峰值功率密度也随之升高；沉积速率先增大后降低；涂层的晶粒尺寸和微观结构也会出现明显变化；成膜环境出现大量的离子态，CrⅡ、AlⅡ、NⅡ的强度明显提升，且CrⅡ/CrⅠ强度上升，说明离化率也会随之上升；涂层结构随着N2/Ar流量的变化主要呈现三种状态：非晶结构、hcp-AlN与fcc-AlCrN混合相、单一fcc-AlCrN相，实验中涂层氮含量始终保持较高水平且随着N2/Ar流量比整体呈上升趋势，并最终在fcc-AlCrN结构中接近化学计量组成；在最高的N2/Ar流量下制备出择优取向为（220）的fcc-AlCrN相涂层，具有最高的硬度和弹性模量，同时有着最高的H/E与H3/E2比值。在抗铝黏着测试中此结构也表现出无铝黏附的良好特性，且涂层相结构和成分均无明显变化，fcc-AlCrN结构在铝液中的稳定性是表现优异出抗铝黏着性能的关键。通过改变N2/Ar流量比制备出高性能AlCrN涂层，给出提升一体化压铸模具表面抗铝黏着性能的可能性。

关键词： Hi PIMS AlCrN涂层氮氩流量比光学发射光谱铝液腐蚀

定子分段直线感应电机推进系统非线性解耦建模方法

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电工技术学报 2025年第4期40卷 1023-1033页

作者：徐飞史黎明李子欣李耀华高密度电磁动力与系统全国重点实验室、中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院济南250100

定子分段直线感应电机在超高速电磁推进领域具有较好的应用前景,然而多相直线感应电机定子与动子耦合程度快速时变、供电切换晶闸管开关电流过零关断、供电电缆阻抗随动子位置变化等非线性特性显著,导致现有建模方法难以准确实时地模拟... 详细信息

定子分段直线感应电机在超高速电磁推进领域具有较好的应用前景,然而多相直线感应电机定子与动子耦合程度快速时变、供电切换晶闸管开关电流过零关断、供电电缆阻抗随动子位置变化等非线性特性显著,导致现有建模方法难以准确实时地模拟系统电磁暂态过程。该文将直线感应电机系统依据能量转换特性划分为有效转换、无效转换和电源三部分,采用多相电机定子空间矢量解耦建模和虚拟动子磁链方法,实现了晶闸管与直线电机、电机定子与动子之间的解耦,并建立了数学模型。硬件在环实验结果表明,数学模型无迭代实时运算步长低至500ns,原理样机实验结果表明,数学模型与物理实验误差小于7%,验证了数学模型的快速性和准确性,研究成果可为超高速直线感应电机推进系统高性能控制提供建模基础。

关键词：分段供电多相直线感应电机晶闸管开关非线性特性实时模型

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非弹性中子散射谱仪及其应用

物理学报 2025年第1期74卷 41-53页

作者：胡泽袁园李历斯任清勇冯雨沈俊英罗伟童欣中国科学院高能物理研究所北京 100049 散裂中子源科学中心东莞 523803

非弹性中子散射谱是材料科学和物理学研究中的关键工具,其通过观测中子与物质相互作用后的能量和动量变化,揭示材料的微观动力学特性.该技术为定量描述材料的声子色散和磁性激发提供了重要信息.非弹性中子散射谱仪根据单色中子的选择方... 详细信息

非弹性中子散射谱是材料科学和物理学研究中的关键工具,其通过观测中子与物质相互作用后的能量和动量变化,揭示材料的微观动力学特性.该技术为定量描述材料的声子色散和磁性激发提供了重要信息.非弹性中子散射谱仪根据单色中子的选择方法,可分为三轴谱仪和飞行时间谱仪.三轴谱仪具有高信噪比、高灵活性,并且对特定测量点能进行精确追踪;而飞行时间谱仪则通过多种手段显著提升实验效率.非弹性中子散射谱仪的应用范围相当广泛,在磁性、超导、热电、催化等诸多材料的机理研究方面,均体现出在推动前沿科学发展中的不可或缺性.中国散裂中子源的高能非弹性谱仪是国内首台飞行时间中子非弹性谱仪,凭借其创新的费米斩波器设计,成功实现了高分辨率与多能量的共存,同时实验可用的单束中子支数达到了国际领先水平.

关键词：非弹性中子散射三轴中子散射谱仪飞行时间中子散射谱仪费米斩波器

来源：博看期刊评论

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干法电极在超级电容器和锂离子电池中的应用

工程科学学报 2025年

作者：张国磊张克良安亚斌李晨刘冠伟孙现众原长洲王凯张熊马衍伟济南大学材料科学与工程学院中国科学院电工研究所齐鲁中科电工先进电磁驱动技术研究院山东产业技术研究院梅赛德斯-奔驰(中国)投资有限公司高密度电磁动力与系统重点实验室(中国科学院)

随着对电化学储能需求量的增加，锂离子电池行业面临着提高生产效率、降低能耗和提高电池性能等新挑战，尤其是在先进的下一代锂离子电池制造技术方面。其中，电极制造工艺发挥着关键作用，直接影响着电池的能量密度、制造成本和产量。... 详细信息

随着对电化学储能需求量的增加，锂离子电池行业面临着提高生产效率、降低能耗和提高电池性能等新挑战，尤其是在先进的下一代锂离子电池制造技术方面。其中，电极制造工艺发挥着关键作用，直接影响着电池的能量密度、制造成本和产量。干法电极是一种新型的电极制造工艺，由于其不需要添加任何溶剂，且具有高面密度、低内阻、长循环性能等优点，在超级电容器和锂离子电池中展现出巨大的应用潜力。本文首先介绍了干法电极的制备方法和特性，然后详细探讨了干法电极在超级电容器和锂离子电池领域的应用研究进展，包括提高电极负载和提升电化学性能等方面的研究成果。最后，总结了当前干法电极在超级电容器和锂离子电池中的应用过程中存在的问题与挑战，并提出了未来研究的方向。

关键词：干法电极超级电容器锂离子电池固态电解质粉末喷涂黏结剂纤维化