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2023年光学热点回眸

科技导报 2024年第14期42卷 5-37页

作者：谢兴龙李昕然童妙妍朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学光电工程与材料科学中心北京100049

回顾了光学领域2023年的重大进展,盘点了光物理、光学材料和结构、生物和医疗光学、光与物质相互作用、光电子学、光学设计和仪器仪表、光学信息处理、光源与强场激光等研究领域的重要成果,探讨了其在未来可能会对人类生存及生活方式产... 详细信息

回顾了光学领域2023年的重大进展,盘点了光物理、光学材料和结构、生物和医疗光学、光与物质相互作用、光电子学、光学设计和仪器仪表、光学信息处理、光源与强场激光等研究领域的重要成果,探讨了其在未来可能会对人类生存及生活方式产生的积极影响。

关键词：光物理生物和医疗光学光电子学

面向多频吸收的五氧化二钒薄膜中双光学带隙演化研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：邵云开牛临魁黄田田杨万丽陈鑫戴宁国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室中国科学院大学

本研究采用等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术，成功制备了钒氧化物纳米晶体。通过深入分析吸收光谱和椭偏光谱，本研究揭示了钒氧化物薄膜的双重光学带隙特性，这一特性与薄膜生长过程中形成的表面微观结构密切相关。通过研究不同... 详细信息

本研究采用等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术，成功制备了钒氧化物纳米晶体。通过深入分析吸收光谱和椭偏光谱，本研究揭示了钒氧化物薄膜的双重光学带隙特性，这一特性与薄膜生长过程中形成的表面微观结构密切相关。通过研究不同温度下的吸收光谱，发现这两个光学带隙受温度影响呈现出不同的变化趋势，进一步的研究表明温度可以调控表面微观结构对薄膜光学特性的影响。本研究提供了一种新的调控二维钒氧化物薄膜光学特性的方法，即通过调整表面微观结构来实现对光吸收特性的动态控制，为二维氧化钒薄膜光学特性的调控提供了新的视角，同时也在技术上为制备能够动态调节双波段光吸收的功能薄膜提供了坚实的理论和实践基础。

关键词：五氧化二钒薄膜光学带隙原子层沉积变温光谱

高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期52卷 83-86+91页

作者：回晓双宁圃奇李东润康玉慧中国科学院大学中国科学院电工研究所

为满足快速发展的电动汽车行业对高功率密度SiC功率模块的需求，进行了1 200 V/500 A高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发，提出了一种基于多叠层直接键合铜单元的功率模块封装方法来并联更多的芯片．利用互感对消效应减小寄生电... 详细信息

为满足快速发展的电动汽车行业对高功率密度SiC功率模块的需求，进行了1 200 V/500 A高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发，提出了一种基于多叠层直接键合铜单元的功率模块封装方法来并联更多的芯片．利用互感对消效应减小寄生电感，导电面积增加了1倍，以减小功率模块的总面积．在电磁学与热力学仿真分析的基础上，进行了实物制作与性能测试．仿真与实验结果表明：与传统的封装方法相比，该封装方法减少了34.9%的尺寸，并减少了74.8%的寄生电感，使得门极具有更高的稳定性，且当直流300 A电流时，单相最高结温为158℃．

关键词：电动汽车碳化硅芯片功率模块功率密度封装

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3.9 GHz超导高频腔调谐器的结构设计

机械工程学报 2024年第13期60卷 366-374页

作者：甄亭亭相升旺张乐孙森邓荣兵陈锦芳吴晓伟中国科学院上海高等研究院上海201204 张江实验室上海201210

硬X射线自由电子激光装置3.9 GHz超导高频腔调谐器运行在真空、低温以及辐射等严苛环境下,通过精密调节机构对腔体施加纵向拉力,改变腔体尺寸,实现频率的精确控制。针对调谐器在严苛环境中如何实现高精度调节提出了整机设计思路,采用同... 详细信息

硬X射线自由电子激光装置3.9 GHz超导高频腔调谐器运行在真空、低温以及辐射等严苛环境下,通过精密调节机构对腔体施加纵向拉力,改变腔体尺寸,实现频率的精确控制。针对调谐器在严苛环境中如何实现高精度调节提出了整机设计思路,采用同轴叶片式结构,结合理论计算和仿真分析,确定叶片的尺寸及数量,保证设计上满足强度、刚度、稳定性及调节范围等性能参数要求。严格控制加工制造工艺及尺寸精度,避免结构因刚度的非对称性造成扭转。对简化的叶片组件进行疲劳测试,确认焊接结构满足运行寿命需求。对关键元件进行辐射测试,保证结构能在辐射环境中正常运行。进行整机仿真分析和样机常、低温下的运动测试,进一步验证结构在模拟运行环境下的精密调节性能。全文通过理论计算、仿真分析及样机制造与测试三方面的工作,确保该同轴叶片式调谐器结构设计满足3.9 GHz超导高频腔在严苛环境下的精密调谐要求,为后续超导腔系统水平测试、工程设计定型打下了基础。

关键词：调谐器同轴叶片结构真空低温高精度调节

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基于积分滑模观测器的直线振荡电机谐振频率跟踪控制

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4366-4376页

作者：廖凯举徐伟葛健李东一苏诗湖邓江明高密度电磁动力与系统重点实验室(中国科学院)中国科学院电工研究所北京100190 深圳华中科技大学研究院深圳518052 强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 武汉430074 中车株洲电机有限公司株洲412001 中车株洲电力机车有限公司株洲412001

现有直线振荡电机(LOM)无位置传感器谐振频率跟踪控制方法存在行程观测精度低、抗干扰能力差等问题,容易导致谐振频率跟踪精度低、频率振荡严重。为提高谐振频率跟踪控制性能,该文研究了一种基于积分滑模观测器(ISMO)的新型谐振频率跟... 详细信息

现有直线振荡电机(LOM)无位置传感器谐振频率跟踪控制方法存在行程观测精度低、抗干扰能力差等问题,容易导致谐振频率跟踪精度低、频率振荡严重。为提高谐振频率跟踪控制性能,该文研究了一种基于积分滑模观测器(ISMO)的新型谐振频率跟踪控制方法。首先,基于LOM工作在系统谐振频率点时行程-电流相位差为90°的特点,提出一种双互相关函数比值方法,消除了行程变化对谐振频率跟踪控制的影响。其次,采用积分滑模面及新型趋近律设计ISMO,并利用二阶广义积分器获取行程估算信号,大大提高了行程估算精度。最后,对比实验结果表明,所提方法能够有效提高谐振频率跟踪精度、稳定时间及抗干扰能力。

关键词：直线振荡电机(LOM) 谐振频率跟踪控制积分滑模观测器(ISMO) 双互相关函数比值(DCFR)方法二阶广义积分器(SOGI)

基于广义比例积分观测器的永磁同步电机鲁棒谐振预测电流控制

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2995-3006页

作者：杨帆赵希梅金鸿雁王晓东刘晓源沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169

针对永磁同步电机(PMSM)采用无差拍预测电流控制(DPCC)时,性能易受电机参数失配及死区效应的影响,该文提出一种基于广义比例积分(GPI)观测器的鲁棒谐振预测电流控制(RRPCC)方法。首先,分析PMSM参数失配将产生非周期扰动及逆变器死区效... 详细信息

针对永磁同步电机(PMSM)采用无差拍预测电流控制(DPCC)时,性能易受电机参数失配及死区效应的影响,该文提出一种基于广义比例积分(GPI)观测器的鲁棒谐振预测电流控制(RRPCC)方法。首先,分析PMSM参数失配将产生非周期扰动及逆变器死区效应会导致周期扰动,进而建立带有非周期和周期性扰动的PMSM精确数学模型;其次,基于内模原理,将包含扰动频率的谐振多项式嵌入电流预测模型,可有效地抑制周期性扰动;最后,采用GPI观测器估计由参数失配引起的集总扰动,并通过前馈补偿消除非周期扰动。实验结果表明,该方法能提高系统面对非周期及周期性扰动时的鲁棒性。

关键词：参数失配 GPI观测器周期扰动鲁棒谐振预测电流控制

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压水堆二回路碱化剂与材料的相容性研究进展

中国腐蚀与防护学报 2024年第2期44卷 267-277页

作者：冀跃飞郝龙王俭秋李庆华郑跃于沛柯伟中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 广东腐蚀科学与技术创新研究院广州510700 中国核电工程有限公司北京100083

综述了国内外压水堆二回路碱化剂的应用情况及其与二回路结构材料相容性的研究进展。首先介绍了碱化剂的国内外发展历程;其次,从材料类型、水化学、碱化剂物理化学性质等3个角度讨论了碱化剂与材料的相容性;最后,论述了碱化剂调节pH的原... 详细信息

综述了国内外压水堆二回路碱化剂的应用情况及其与二回路结构材料相容性的研究进展。首先介绍了碱化剂的国内外发展历程;其次,从材料类型、水化学、碱化剂物理化学性质等3个角度讨论了碱化剂与材料的相容性;最后,论述了碱化剂调节pH的原理,并详细介绍了有机胺分子与材料表面氧化膜间的作用机制。

关键词：二回路碱化剂水化学乙醇胺结构材料

EconoDUAL封装、母线电压800V的1200A IGBT功率模块设计与开发

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电源学报 2024年第3期22卷 72-77页

作者：回晓双宁圃奇范涛郭新华傅金源黄珂中国科学院大学北京100049 中国科学院电工研究所北京100190 电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研究所) 北京100190 华侨大学厦门362021 浙江芯丰科技有限公司台州317700 中国电源学会

提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设... 详细信息

提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设计,开发出了1200 V/1200 A的IGBT功率模块;详细介绍了所提功率模块的布局结构,与传统二维布局方法相比,杂散电感下降了58%;同时,对功率模块进行电气性能测试,通过了母线电压800 V下脉冲电流为1200 A的双脉冲实验,证明了模块功率密度的提高。为了在提高功率密度的情况下不影响散热性能,功率模块底部使用了水冷PinFin散热器,并对其进行了散热仿真和结-水热阻的测试,结果表明,IGBT热阻为0.084 K/W,二极管热阻为0.124 K/W,与同封装下商用1200 V/900 A模块相比并无明显差异,证明了所提设计方法的正确性及有效性。

关键词：功率模块电动汽车 IGBT功率模块杂散电感热阻

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声悬浮高温小球轴向稳定性研究

声学学报 2024年第1期49卷 129-136页

作者：王晓振常钦吴鹏飞徐德龙王祥达张丽林伟军中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国核电工程有限公司北京100840 乳源瑶族自治县东阳光实业发展有限公司韶关512721

针对驻波声悬浮高温小球的轴向稳定性,建立了声−热−流−重力场耦合的物理模型,采用有限元方法计算了高温小球周围空间的不均匀温度场和声场,分析了驻波声场中直径2 mm的氮化硅小球在300~2000 K温度区间的轴向悬浮稳定性,并通过常温下声... 详细信息

针对驻波声悬浮高温小球的轴向稳定性,建立了声−热−流−重力场耦合的物理模型,采用有限元方法计算了高温小球周围空间的不均匀温度场和声场,分析了驻波声场中直径2 mm的氮化硅小球在300~2000 K温度区间的轴向悬浮稳定性,并通过常温下声悬浮实验验证了仿真模型的准确性。结果表明在初始悬浮间距满足谐振并保持不变的条件下,随着悬浮小球的温度升高,小球的平衡位置降低,并且存在能保持稳定悬浮状态的温度最大值。在小球升温的过程中,通过反馈调节发射端−反射端间距和发射端激励电压,可以在一定程度上保持高温小球的轴向悬浮稳定性。

关键词：声悬浮高温小球非均匀温度场轴向稳定性