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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

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柔直换流阀用相变冷却工质击穿特性研究

电工技术学报 2024年第3期39卷 875-886,913页

作者：温英科阮琳中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

相变冷却技术冷却效率高、安全可靠,有望攻克柔直换流阀散热瓶颈,实现其高压、大容量发展,在换流阀冷却领域具有良好的应用前景。为实现相变冷却换流阀绝缘系统可靠设计,该文设计研制了三相态相变冷却工质可调频绝缘特性测试专用平台,... 详细信息

相变冷却技术冷却效率高、安全可靠,有望攻克柔直换流阀散热瓶颈,实现其高压、大容量发展,在换流阀冷却领域具有良好的应用前景。为实现相变冷却换流阀绝缘系统可靠设计,该文设计研制了三相态相变冷却工质可调频绝缘特性测试专用平台,并以换流阀用相变冷却工质为研究对象,依据换流阀典型运行工况,利用专用测试平台开展了相变冷却工质三相态、50~300 Hz频率范围的绝缘击穿特性研究。得到了相变冷却工质击穿特性随工质相态及电压频率的变化规律,分析了相变冷却工质不同相态的击穿机理,揭示了工质相态和电压频率变化对冷却工质击穿特性的影响机制。研究工作不仅解决了高频下相变冷却工质的三相态耐压测试方法问题,且所得研究成果为相变冷却柔直换流阀的绝缘设计奠定了基础,同时可指导相变冷却技术在其他电力电子器件及装备上的应用。

关键词：换流阀柔性直流输电相变冷却击穿特性高频绝缘

基于ADMM的共享储能参与电网辅助服务的分布式优化模型

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 1-8页

作者：彭大健肖浩裴玮孔力中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

提出了一种共享储能参与主动配电网辅助服务市场的互动博弈优化模型和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解方法。设计了共享储能参与主动配电网辅助服务市场的框架与互动运行模式;考虑主动配电网的优化运行目标与共享储能设备的约束条... 详细信息

提出了一种共享储能参与主动配电网辅助服务市场的互动博弈优化模型和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解方法。设计了共享储能参与主动配电网辅助服务市场的框架与互动运行模式;考虑主动配电网的优化运行目标与共享储能设备的约束条件,建立了主动配电网与共享储能的互动博弈优化模型;基于ADMM,将系统全局互动博弈问题分解为分布式优化问题,并进行分布式优化求解。以改进IEEE 33节点系统为算例进行仿真,结果验证了所提互动博弈优化模型和分布式求解方法的合理性与有效性,表明所提方法能在保护共享储能和主动配电网隐私的情形下,兼顾主动配电网的经济性与安全性需求,实现主动配电网与共享储能用户的互利共赢。

关键词：共享储能主动配电网辅助服务互动博弈分布式优化交替方向乘子法

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

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北京100049 中国科学院电工研究所北京100019

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1200 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... 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1200 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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基于双光斑的深度学习波前复原及校正

中国激光 2024年第13期51卷 24-33页

作者：许元斋唐秋艳王小军郭亚丁张林魏花彭钦军吕品中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院软件研究所北京100191 中国科学院自动化研究所北京100190

探索了深度学习算法求解光强反演波前的非线性映射,实现了基于深度学习的波前探测(DLWFS)在自适应光学波前校正中的应用。采用聚焦和离焦双光斑反演波前,既简化了探测器结构,又减小了探测器体积。由于光强反演波前的过程在物理上不存在... 详细信息

探索了深度学习算法求解光强反演波前的非线性映射,实现了基于深度学习的波前探测(DLWFS)在自适应光学波前校正中的应用。采用聚焦和离焦双光斑反演波前,既简化了探测器结构,又减小了探测器体积。由于光强反演波前的过程在物理上不存在显式解,因此可以利用深度学习模型cGAN,通过类似图像处理的方式,建立光强-相位的非线性映射,将光斑的强度分布反演为波前分布,最终使波前校正系统配备较为紧凑的波前探测器。训练数据集通过物理衍射仿真获得,模型在测试集上的波前复原的最小残差RMS<0.3μm。在实验中,DLWFS与参考哈特曼波前探测器波前的残差RMS在0.0965~0.1531μm之间。在自适应光学波前校正实验中,将DLWFS作为自适应光学闭环校正过程中的波前探测器,验证了DLWFS的实用效果,光束质量因子从10.83校正至3.61。此外,还讨论了DLWFS的参数敏感性。

关键词：自适应光学波前复原深度学习光束质量

一种轴径双向分离式电磁线圈驱动装置的结构响应特性

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物理学报 2024年第13期73卷 44-51页

作者：丛源涛王秋良程军胜熊玲孙建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

为了避免传统一体化驱动结构在运行过程中容易出现骨架断裂失效等不稳定现象.本文根据典型一体化驱动结构在运行过程中的应力应变,结合加速实验后出现内壁裂痕的一体化驱动结构的耐压放电测试,分析确定一体化驱动结构存在的不稳定因素,... 详细信息

为了避免传统一体化驱动结构在运行过程中容易出现骨架断裂失效等不稳定现象.本文根据典型一体化驱动结构在运行过程中的应力应变,结合加速实验后出现内壁裂痕的一体化驱动结构的耐压放电测试,分析确定一体化驱动结构存在的不稳定因素,初步设计了一种轴径双向分离式模块化的新型驱动结构,对新结构在运行过程中的电磁及结构响应等展开有限元仿真分析.在相同激励条件下,新型驱动结构内壁上的应力应变远小于一体化结构,同时一体化驱动结构的内壁上的最大形变约为10-2m量级,而新型驱动结构在运行过程中内壁上的最大形变降低至10^(-5)—10^(-6)m量级.结果表明新结构能够在保证推进性能的前提下,降低内壁和相间隔板的应力应变及变形程度,提高了结构的可靠性,能够为电磁线圈驱动结构的设计优化提供一定参考和借鉴.

关键词：电磁推进线圈推进结构响应有限元分析

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中华文明起源的地理学透视

地理学报 2024年第7期79卷 1631-1646页

作者：张百平姚永慧刘俊杰李佳宇蒋娅中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

地理环境对世界文明起源和历史演进具有深远的影响,特别是中华文明在长江与黄河之间的广阔地理空间上发生与扩展,与地理环境之间具有更为复杂而深厚的联系。但如何从地理学角度解读中华文明的起源与演进还极为少见。本文根据近年对中国... 详细信息

地理环境对世界文明起源和历史演进具有深远的影响,特别是中华文明在长江与黄河之间的广阔地理空间上发生与扩展,与地理环境之间具有更为复杂而深厚的联系。但如何从地理学角度解读中华文明的起源与演进还极为少见。本文根据近年对中国南北过渡带的综合考察,新石器遗址文化的空间关系分析,先秦及秦汉文献的解读,得到如下结论:(1)新石器时代大地湾文化、仰韶文化、马家窑文化及龙山文化的地理分布,揭示了中华早期文明最先在西汉水流域与渭河上游地区出现,并且具有明显的自西向东演进的趋势;(2)青藏高原与嘉陵江之间的西秦岭地区,尤其是内部的成徽盆地和西礼盆地,气候适度、资源丰厚和安全稳定,为文明的产生和发展提供了几乎所有的条件,应该是中华文明孕育的关键地区;(3)实地调查和分析表明,氐羌民族的核心区域、古昆仑原型山以及大禹治水的具体位置等与中华文明起源有重大关系的三大谜团,都与西秦岭有密切的关系;(4)秦人从大禹治水时期走上历史舞台,在多次起落和兴衰中,积累了先进的治水方法,修建了中国史上最宏大的治水工程——都江堰、郑国渠、灵渠等,开启了“书同文”和“郡县制”,促进了华夏社会经济的全面发展,形成了中华文明起源与早期演进的主体脉络;(5)西秦岭地区目前基本上还是中国考古和历史研究的偏弱地区,建议今后对西秦岭地区进行系统、深刻的考古和历史文化研究,以推动中华文明探源工程早日实现突破。

关键词：中华文明起源西秦岭西汉水成徽盆地古昆仑山

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旋转超导转子的氦气阻尼特性

物理学报 2024年第8期73卷 329-340页

作者：张源胡新宁崔春艳崔旭牛飞飞王路忠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 中国科学院赣江创新研究院赣州341119

超导转子磁悬浮装置可制作角速度传感器,超导转子的高速驱动是实现超导转子磁悬浮装置高精度的基础.超导转子的热损耗和径向质量偏心会使超导转子在驱动过程中热失超和共振,所以在超导转子的驱动过程中,超导球腔中需要保持定量的氦气,... 详细信息

超导转子磁悬浮装置可制作角速度传感器,超导转子的高速驱动是实现超导转子磁悬浮装置高精度的基础.超导转子的热损耗和径向质量偏心会使超导转子在驱动过程中热失超和共振,所以在超导转子的驱动过程中,超导球腔中需要保持定量的氦气,以此传递超导转子的产热和抑制超导转子的共振.但氦气同时会对超导转子产生阻力,影响超导转子的驱动过程.基于此开展了超导转子在氦气中的阻力矩研究,首先引入范德瓦耳斯方程分析了低温氦气的性质,提出了一种低温氦气对超导转子阻力矩的研究方法,并进行实验验证.然后基于有限元方法分析了超导转子旋转驱动的电磁结构和电磁力矩,并研究了氦气对超导转子加速过程的影响,包括临界驱动速度、超导转子的加速时间和氦气对超导转子的摩擦热等.研究结果提供了一种低温气体对旋转超导体阻力矩的研究方法,为进一步优化超导转子的驱动过程提供参考.

关键词：超导磁悬浮超导转子氦气阻力矩电磁驱动

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