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高比例新能源电网-分布式数据中心集群协同优化运行研究

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中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 119-135页

作者：李远征龙信鑫周纯杰杨凯赵勇曾志刚华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

随着新能源并网比例的逐步提升,电网对不确定性新能源的消纳态势日趋严峻,导致弃风弃光频现.数据中心作为新兴的重要电力负荷,其运行能耗高,规模增长迅速,算力及数据资源可灵活调配,具备可挖掘的柔性调节潜力.据此,本文利用分布式数据... 详细信息

随着新能源并网比例的逐步提升,电网对不确定性新能源的消纳态势日趋严峻,导致弃风弃光频现.数据中心作为新兴的重要电力负荷,其运行能耗高,规模增长迅速,算力及数据资源可灵活调配,具备可挖掘的柔性调节潜力.据此,本文利用分布式数据中心集群增强电力系统柔性调节能力,助力新能源消纳.首先,根据数据中心服务器运行工作状态和制冷设备温控要求,建立单个数据中心的精细化电力负荷模型.然后,考虑数据任务处理的时空可调节性,建立分布式数据中心互联互通的协调模型.在此基础上,提出考虑不确定性的电网-分布式数据中心集群的协同运行框架,研究集群调节能力的统一表征,建立两者顺序决策的双层优化模型,提出双层非线性区间优化方法进行求解.最后,通过算例分析验证了协同运行框架的有效性,得到了不同偏好条件下帕累托解集和分布式数据中心集群响应的变化规律.

关键词：数据中心柔性调节新能源不确定性协同运行区间优化

基于随机几何分布的新能源蜂窝网碳排放优化研究

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中国科学：信息科学 2024年第4期54卷 788-802页

作者：李嘉宸李昆艾小猛钟祎葛晓虎华中科技大学电子信息与通信学院武汉430074 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

随着无线通信系统中用户数量和通信数据量的不断增加,通信系统所消耗的能源量也在急剧增长,为了实现可持续发展并达成绿色通信目标,将可再生能源与电网能源相结合,并采用多源供电方式为蜂窝通信系统供电,成为一种具有前景的解决方案.本... 详细信息

随着无线通信系统中用户数量和通信数据量的不断增加,通信系统所消耗的能源量也在急剧增长,为了实现可持续发展并达成绿色通信目标,将可再生能源与电网能源相结合,并采用多源供电方式为蜂窝通信系统供电,成为一种具有前景的解决方案.本论文旨在针对实际场景下的太阳能生产情况,基于随机几何理论,建立精确的基站能耗模型以及新能源捕获模型.进一步,提出了一种基于非平衡最优传输的启发式基站间新能源调度算法,以达到提高新能源利用率,降低网络碳排放率的效果.该算法有效降低了通信系统对电网能源的依赖,为新能源移动通信基站的节能减排探索提供了有益的参考.

关键词：蜂窝网络可再生能源随机过程非平衡最优运输能源共享

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碳纳米管黏附材料研究进展

科学通报 2024年第16期69卷 2246-2264页

作者：夏侯幸子吴思佳叶宗麟周笛徐鸣华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 深圳华中科技大学研究院深圳518000

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的... 详细信息

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的力学、热学和电学性能,已被证明是先进黏附材料的理想组成单元.经过长期努力,研究者已制备出具备高黏附强度的碳纳米管黏附材料,并展示了碳纳米管黏附在生物医学、电子器件等领域的应用潜力.明晰碳纳米管黏附机制、整理宏观集合体黏附性能研究进展与挑战,对于合理设计和制造碳纳米管黏附材料以及实现碳纳米管黏附实际应用具有至关重要的意义.本文首先历数碳纳米管黏附的发展历程,从微观结构探测及模拟计算出发,深入挖掘碳纳米管黏附机制.其次,归纳了碳纳米管宏观集合体的黏附性能研究手段,并列举了提升碳纳米管黏附性能的策略和方法.最后,详细对比了碳纳米管黏附材料、高分子黏附材料以及水凝胶黏附材料在制备方法、结构特征以及黏附性能等方面的差异,并对碳纳米管黏附的下一步研究方向进行了展望.

关键词：碳纳米管碳纳米管阵列干性黏附黏附机理多功能材料

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热光伏系统中滤光器的优化设计研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1818-1824页

作者：余士律席望胡润华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

热光伏系统能够突破传统太阳能光伏系统的效率极限并有望成为新的太阳能和废热收集利用方式。滤光器作为其中的关键部件,对于提高系统的能量转化效率至关重要,其透射高能光子,并将低能光子反射以再利用。已有的研究大多是人工设计优化... 详细信息

热光伏系统能够突破传统太阳能光伏系统的效率极限并有望成为新的太阳能和废热收集利用方式。滤光器作为其中的关键部件,对于提高系统的能量转化效率至关重要,其透射高能光子,并将低能光子反射以再利用。已有的研究大多是人工设计优化的一维光子晶体结构,其设计过程繁琐,效率低下,性能也有待进一步提高。本文基于材料信息学,采用蒙特卡洛树搜索算法对一维光子晶体滤光器进行优化设计,在大优化空间下快速地获得了最优结构,对应的热光伏系统能量转化效率高达44.3%。探究了辐射器温度和辐射入射角对系统性能的影响,结果展现了优化所得滤光器性能的优越性。

关键词：热光伏系统光子晶体滤光器材料信息学结构优化设计

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三维电镀陶瓷基板激光封焊技术

发光学报 2024年第3期45卷 506-515页

作者：罗霖丁勇杰苏鹏飞赵九洲彭洋陈明祥华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 华中科技大学航空航天学院湖北武汉430074

气密封装是推动电子器件高可靠发展的一项重要技术,传统气密封装技术存在焊接温度高、热冲击大、应用范围窄等问题,无法满足三维电镀陶瓷基板气密封装要求。本文结合脉冲激光焊接的技术优势,研究了脉冲激光焊接三维电镀陶瓷基板实现气... 详细信息

气密封装是推动电子器件高可靠发展的一项重要技术,传统气密封装技术存在焊接温度高、热冲击大、应用范围窄等问题,无法满足三维电镀陶瓷基板气密封装要求。本文结合脉冲激光焊接的技术优势,研究了脉冲激光焊接三维电镀陶瓷基板实现气密封装,重点探讨了焊接过程中脉冲激光与材料相互作用模式,分析了焊接样品界面微观形貌、气密性、力学性能等。研究表明,焊接金属区裂纹的出现与基底金属铜向可伐侧的扩散密切相关;焊接过程稳定、焊接熔深小的热传导模式和过渡模式可以避免焊接裂纹出现。通过试验优化了焊接工艺参数,当激光峰值功率为120 W、脉冲宽度为1 ms、重叠率为80%时,三维陶瓷基板腔体结构获得了最佳高气密性,泄漏率为5.2×10^(-10)Pa·m^(3)/s,接头剪切强度为278.06 MPa,满足第三代半导体器件高可靠气密封装需求。

关键词：脉冲激光焊接模式气密封装三维电镀铜陶瓷基板(3-D DPC)

图像跨尺度特征融合与数据增强的公交客流检测模型

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 700-708页

作者：黄丽龚志鹏刘凡凡程起敏中南民族大学电子信息工程学院湖北武汉430074 华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

针对目前公交客流目标检测中由于前后排乘客图像尺寸差距大、遮挡严重而难以检测的问题,提出一种改进的目标检测模型YOLOv5s_P。该模型基于YOLOv5基本架构,针对乘客图像尺寸差距大的问题,使用重复加权双向特征金字塔网络结构替换YOLOv5... 详细信息

针对目前公交客流目标检测中由于前后排乘客图像尺寸差距大、遮挡严重而难以检测的问题,提出一种改进的目标检测模型YOLOv5s_P。该模型基于YOLOv5基本架构,针对乘客图像尺寸差距大的问题,使用重复加权双向特征金字塔网络结构替换YOLOv5中的路径聚合网络结构,引入权重机制双向跨尺度融合不同特征,增强提取复杂目标特征的能力;同时针对遮挡问题,结合Mixup数据增强方法,扩充遮挡和重叠图像的训练样本,提高模型泛化能力,减少客流图像残缺导致的漏检。为了验证YOLOv5s_P模型性能,将其应用于实际公交场景,并与Faster R-CNN、SSD300、RetinaNet、YOLOv5s 4种模型进行对比测试。实验结果表明,YOLOv5s_P模型在不影响检测速度的情况下,平均精度均值达到96.9%,平均漏检率较YOLOv5s模型降低了3.43%,提高了公交客流的检测精度。

关键词：深度学习 YOLOv5s_P 公交客流目标检测特征融合数据增强

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基于二值忆阻器的三值逻辑门和乘法器设计

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 14-19,27页

作者：吴建新朱逸琨钟祎华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

为了降低逻辑电路的功耗并提高电路的数字逻辑信息密度,根据二值型忆阻器的电学特性,利用LTspice仿真软件,建立Knowm忆阻器的SPICE电路模型,通过LTSpice仿真验证该电路模型的有效性;然后,应用该模型设计三值基本逻辑门并进行仿真验证;最... 详细信息

为了降低逻辑电路的功耗并提高电路的数字逻辑信息密度,根据二值型忆阻器的电学特性,利用LTspice仿真软件,建立Knowm忆阻器的SPICE电路模型,通过LTSpice仿真验证该电路模型的有效性;然后,应用该模型设计三值基本逻辑门并进行仿真验证;最后,在此基础上构建基于忆阻器的三值乘法器电路,并在LTspice仿真软件中进行仿真验证与功耗分析.采用二值忆阻器设计三值基本逻辑门和三值乘法器,相比三值N阱互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑门电路,本方案具有高性能和更低的延迟、高集成度、低功耗等优势,可用于替代传统CMOS管组成的逻辑电路.

关键词：忆阻器三值逻辑门乘法器基本逻辑门仿真

基于马尔可夫转移场和深度残差网络的电能质量复合扰动多标签分类

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2519-2530,I0002页

作者：罗溢李开成肖贤贵尹晨李贝奥李旋华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

现代电力系统的电能质量扰动逐渐复杂化和多样化,传统的分类方法难以适应复杂多样的扰动变化。依据神经网络进行识别分类的研究都采用传统的单标签分类方法,当出现标签集以外的复合扰动,该分类方法将无法使用。若要更新扰动标签集,则需... 详细信息

现代电力系统的电能质量扰动逐渐复杂化和多样化,传统的分类方法难以适应复杂多样的扰动变化。依据神经网络进行识别分类的研究都采用传统的单标签分类方法,当出现标签集以外的复合扰动,该分类方法将无法使用。若要更新扰动标签集,则需要整个分类模型重新训练。因此,该文利用深度残差网络构建一种适应能力更强的多标签分类系统,该系统能够准确识别训练样本标签集以外未知标签组合的电能质量复合扰动(power quality disturbances,PQDs)。首先利用马尔可夫转移场(Markov transition field,MTF)将一维时域扰动信号转换为二维可视化图像,利用深度残差网络(ResNet)建立9个二分类器提取二维图像中涵盖的扰动特征。通过9个二分类器构成的多标签分类系统进行扰动分类,其训练样本标签集内分类正确率可达97.58%,掺杂标签集外的扰动信号平均正确率可达97.67%,远高于同级别的分类系统。

关键词：电能质量扰动多标签马尔可夫转移场深度残差网络扰动识别

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变母线电压的LLC高压电容充电电源设计

强激光与粒子束 2024年第2期36卷 93-99页

作者：曾宇轩菲华•帕兰斯于克训谢贤飞华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率... 详细信息

提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率下滑的问题。由于图腾柱电路本身具备功率因数校正的功能,该电源设计还拥有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优势。首先介绍了本电源设计中两部分的电路拓扑和工作原理,采用等效电阻法分析了电容负载下的电源输出特性。针对前级图腾柱电路设计了双环控制器以实现对母线电压和功率因数的控制,针对后级LLC电路提出了比例积分(PI)加低通滤波的恒流控制器以降低高频噪声带来的不利影响。最后通过模型构建与仿真分析,研究了高压电容充电电源3000 V/1 A时的充电特性,验证了本电源技术方案、设计和控制策略的可行性。

关键词：图腾柱无桥功率因数校正变母线电压 LLC谐振变换器双闭环控制恒流控制高压电容充电