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基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 35-44页

作者：靖永志刘沁宇贾兴科倪胜杨亮涛磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室成都611756 西南交通大学电气工程学院成都611756 西南交通大学唐山研究院唐山063000

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法。首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和F轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了复合线圈... 详细信息

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法。首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和F轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了复合线圈等效阻抗模型。其次,通过有限元仿真优化了复合线圈激励频率和复合线圈间隙检测系统结构以提高检测灵敏度,设计了谐振检测电路和信号解调电路有效抑制了悬浮系统与间隙检测系统之间的串扰。最后,进行了静态性能测试和悬浮实验,校正后的线性度为0.4%,恒定间隙时静态输出最大波动峰峰值为89μm,悬浮系统能够在给定间隙、阶跃扰动和偏移扰动的不同工况下稳定悬浮。实验结果表明,间隙检测的响应速度和检测误差均满足系统要求。

关键词：磁浮车电磁铁复合线圈间隙检测

31CrMoV9钢离子渗氮层的微动摩擦磨损特性研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第5期44卷 633-643页

作者：龙有红任岩平何添李洪洋彭金方朱旻昊西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所四川成都610031 西南交通大学力学与航空航天学院四川成都610031 西南交通大学材料科学与工程学院四川成都610031 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

针对31CrMoV9钢基体及其渗氮层,采用切向微动磨损试验机开展球/平面接触模式下的切向微动磨损试验探究了在法向载荷为20 N时,不同位移幅值下(D=5、10、50μm)的切向微动损伤机制和损伤演变规律.采用X射线衍射仪(XRD)对试样表层物相进行... 详细信息

针对31CrMoV9钢基体及其渗氮层,采用切向微动磨损试验机开展球/平面接触模式下的切向微动磨损试验探究了在法向载荷为20 N时,不同位移幅值下(D=5、10、50μm)的切向微动损伤机制和损伤演变规律.采用X射线衍射仪(XRD)对试样表层物相进行分析,扫描电子显微镜(SEM)和白光干涉仪对试样磨损区进行形貌表征,能谱仪(EDS)和电子探针显微分析仪(EPMA)进行化学元素分析.结果表明:离子渗氮处理后在基体表面形成了化合物层和扩散层,显著提高了表面硬度.在法向载荷F_(n)=20 N时,随着微动位移幅值的增大,31CrMoV9基体及其渗氮层的微动运行区均由部分滑移区逐渐向混合、完全滑移区转变,磨损体积增大,磨损更加严重,稳定阶段的摩擦系数逐渐增大.在部分滑移区和完全滑移区,渗氮层较基体在稳定阶段的摩擦系数更小,而在混合区基体的摩擦系数更小在混合区和完全滑移区时,基体及渗氮层的损伤机制均为剥层、磨粒磨损和氧化磨损.离子渗氮生成的化合物层能提高材料的抗微动磨损性能,在D=10和50μm时,磨损率分别降低了约38.5%和70.2%.研究结果可为轨道交通等领域结构件的选材和抗微动磨损设计提供参考.

关键词：表面工程 31CrMoV9 离子渗氮微动磨损损伤机制

多级离散扩展移相控制双有源桥DC-DC变换器的原理、参数设计与性能

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3761-3773页

作者：刘赞沙金邱高峰陈丽蓉西南交通大学电气工程学院成都610031 圣邦微电子(北京)股份有限公司北京100005

该文提出一种双有源桥(DAB)DC-DC变换器的多级离散扩展移相(MD-EPS)控制,旨在提升DAB DC-DC变换器系统的动态响应性能。同时,考虑效率优化,兼顾额定功率范围、输出电压纹波等性能指标,研究MD-EPS控制的离散参数分布方式对控制性能的影... 详细信息

该文提出一种双有源桥(DAB)DC-DC变换器的多级离散扩展移相(MD-EPS)控制,旨在提升DAB DC-DC变换器系统的动态响应性能。同时,考虑效率优化,兼顾额定功率范围、输出电压纹波等性能指标,研究MD-EPS控制的离散参数分布方式对控制性能的影响及参数设计方法。通过搭建160 W小功率实验样机对MD-EPS的控制性能进行了验证。实验结果表明,与传统扩展移相控制相比,DABDC-DC变换器的MD-EPS控制能够大幅提升变换器系统的动态响应速度(响应时间缩短99.95%),最高效率为94.54%。

关键词：双有源桥变换器离散移相动态性能效率

电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5109-5121,I0008页

作者：杨向阳胡海涛肖冬华陶海东宋依桐何正友西南交通大学电气工程学院四川省成都市611756

精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC... 详细信息

精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。

关键词：电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置并联LC谐振电路反串联IGBT模块

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单相UPQC二次纹波补偿及抑制策略

电工技术学报 2024年

作者：马兰曹晓琦张影向诗彪舒泽亮西南交通大学电气工程学院

在单相半桥非隔离统一电能质量调节器（UPQC）中，交、直流间瞬时功率不平衡导致直流侧出现二次电压纹波，影响电能质量的补偿效果。该文分别在UPQC并、离网两种模式下提出二次纹波的补偿及抑制策略。首先，分析UPQC在并网运行条件下直... 详细信息

在单相半桥非隔离统一电能质量调节器（UPQC）中，交、直流间瞬时功率不平衡导致直流侧出现二次电压纹波，影响电能质量的补偿效果。该文分别在UPQC并、离网两种模式下提出二次纹波的补偿及抑制策略。首先，分析UPQC在并网运行条件下直流二次纹波的产生机理及其对电能质量补偿的影响，并提出分别在并、串联侧变换器加入了陷波器及特征次谐波控制，以降低网侧电流及串联侧电压谐波。其次，在UPQC离网运行时，为有效抑制直流电压二次纹波，提出一种利用UPQC闲置的串联侧变换器与复用的直流分裂电容构建半桥有源功率解耦电路的方法，控制难度低且无需额外增加解耦电路元件。最后，通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在并网模式中，所提策略减少了74%的电流谐波及42%的电压谐波；在离网模式中，所提策略减小了66.7%直流电压二次纹波。同时，本文所提出的二次纹波的补偿及抑制策略，可优化直流电容参数设计进一步减小UPQC装置体积。

关键词：单相统一电能质量调节器并离网运行二次纹波电压抑制特征次谐波补偿有源功率解耦

抗速度欺骗干扰的雷达发射波形与接收滤波器联合设计方法

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系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2581-2591页

作者：张明兴时巧余涛周正春崔国龙西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031 西南交通大学数学学院四川成都610031 电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731

作为一种经典的有源干扰,速度欺骗干扰极易导致雷达在多普勒维上同时检测到单个或多个虚假目标,造成雷达虚警,给雷达探测带来了巨大挑战。为了抵抗速度欺骗干扰,结合脉内、脉间编码和接收滤波器设计等多个自由度,提出一种发射与接收多... 详细信息

作为一种经典的有源干扰,速度欺骗干扰极易导致雷达在多普勒维上同时检测到单个或多个虚假目标,造成雷达虚警,给雷达探测带来了巨大挑战。为了抵抗速度欺骗干扰,结合脉内、脉间编码和接收滤波器设计等多个自由度,提出一种发射与接收多维联合设计的方法。首先,以非匹配滤波器峰值损失为惩罚项,并联合接收信号的多普勒谱上目标旁瓣能量与干扰能量构建优化目标函数,同时考虑发射波形峰均功率比约束。然后,基于坐标下降思想和优化最小化理论,提出一种块坐标下降的优化最小化方法求解该问题。最后,仿真实验表明相比传统脉间初相设计,在频谱阻带内,所提方法峰值旁瓣比提升约6 dB,抗速度欺骗干扰性能大幅提升。

关键词：波形设计干扰抑制速度欺骗干扰非匹配滤波器

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基于磁性传感器的低失调温度补偿接口电路设计

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1521-1528页

作者：樊华常伟鹏王策李国刘建明李宗霖魏琦冯全源电子科技大学重庆微电子产业技术研究院重庆401331 电子科技大学集成电路科学与工程学院(示范性微电子学院) 成都611731 电子科技大学广东电子信息工程研究院东莞523808 成都华微电子科技股份有限公司成都610041 清华大学精密仪器系北京100084 西南交通大学信息科学与技术学院成都611756

面向磁性传感器在物联网(IoT)技术中的广泛应用,该文基于180 nm CMOS工艺设计了一种具有低失调电压,低温度漂移特性的霍尔传感器接口电路。针对霍尔传感器灵敏度的温度漂移特性,该文设计了一种感温电路并与查表法相结合,调节可编程增益... 详细信息

面向磁性传感器在物联网(IoT)技术中的广泛应用,该文基于180 nm CMOS工艺设计了一种具有低失调电压,低温度漂移特性的霍尔传感器接口电路。针对霍尔传感器灵敏度的温度漂移特性,该文设计了一种感温电路并与查表法相结合,调节可编程增益放大器(PGA)的增益有效地降低了霍尔传感器的温度系数(TC)。在此基础上,通过在信号主通路中使用相关双采样(CDS)技术,极大程度上消除了霍尔传感器的失调电压。仿真结果表明,在–40°C~125°C温度范围内,霍尔传感器的TC从966.4 ppm/°C减小到了58.1 ppm/°C。信号主通路的流片结果表明,霍尔传感器的失调电压从25 mV左右减小到了4 mV左右,霍尔传感器的非线性误差为0.50%。芯片的总面积为0.69 mm^(2)。

关键词：霍尔传感器接口电路温度补偿低失调电压

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量子模糊朴素贝叶斯分类算法

电子科技大学学报 2024年第1期53卷 149-154页

作者：侯敏张仕斌黄曦成都信息工程大学网络空间安全学院成都610225 先进密码技术与系统安全四川省重点实验室成都610225 西南交通大学信息科学与技术学院成都610031

以传统朴素贝叶斯算法为基础,研究并提出一种高效、准确的量子模糊贝叶斯分类算法。首先将“模糊集合理论+朴素贝叶斯理论”交叉融合,定义模糊先验概率、模糊条件概率,将朴素贝叶斯推广至模糊朴素贝叶斯,构建模糊贝叶斯模型;其次,将“... 详细信息

以传统朴素贝叶斯算法为基础,研究并提出一种高效、准确的量子模糊贝叶斯分类算法。首先将“模糊集合理论+朴素贝叶斯理论”交叉融合,定义模糊先验概率、模糊条件概率,将朴素贝叶斯推广至模糊朴素贝叶斯,构建模糊贝叶斯模型;其次,将“模糊贝叶斯模型+量子计算”交叉融合,将模糊数据集量子化(编码到量子态上)并设计量子线路,提出一种量子模糊朴素贝叶斯分类算法;最后,将该算法应用到鸢尾花数据集。仿真实验表明,与传统朴素贝叶斯分类算法相比,该算法具有较高的分类效率和准确率。

关键词：模糊集合理论朴素贝叶斯分类量子计算量子机器学习

面向超薄硅晶圆精密磨削工艺的内部残余应力分析

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表面技术 2024年

作者：熊正权窦筠雯陈颖高能黄银朱旻昊冯雪西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室清华大学柔性电子技术实验室浙江清华柔性电子技术研究院电子科技大学材料与能源学院西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所清华大学航天航空学院

目的硅基集成电路的超薄化（通常厚度≤50μm）是高性能集成器件实现柔性化的关键，同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而，随着厚度的降低，本征硬脆的硅基器件的... 详细信息

目的硅基集成电路的超薄化（通常厚度≤50μm）是高性能集成器件实现柔性化的关键，同时也满足了器件先进封装的需求。背面精密磨削是低成本、大规模制造超薄硅基集成电路的重要技术路径。然而，随着厚度的降低，本征硬脆的硅基器件的机械强度急剧下降，磨削的难度也极大增加。此外，当器件的厚度接近甚至低于有源层厚度（约15μm）时，磨削过程中产生的缺陷和内部残余应力将严重影响超薄器件的性能和良品率。因此，控制磨削过程的缺陷和内部残余应力是突破超薄柔性硅基集成电路制备技术的关键，非常有必要深入分析超薄硅晶圆精密磨削产生的内部残余应力，建立起工艺参数与内部残余应力之间的定量关系。方法本文针对精密磨削工艺，基于磨轮与硅晶圆的几何运动学关系，将磨轮进给率对磨削过程的影响转变为等效磨削深度的影响，建立了硅晶圆在单颗磨粒单次和多颗磨粒多次磨削下的有限元局部模型，探讨了工艺参数（磨轮转速、磨轮进给率、磨粒尺寸）、磨粒数量和磨削次数对磨削后的表面质量和内部残余应力的影响，开展了12英寸硅晶圆的自旋转精密磨削实验验证仿真结果。结果硅晶圆精密磨削后的内部残余应力主要集中距离硅片表面约50nm的范围内，并沿深度方向快速减小。降低磨轮进给率和减小磨粒尺寸可以有效地降低内部残余应力，提高表面质量。将硅片磨削后的表面及内部区域近似处于等双轴压缩应力状态，当磨轮进给率为0.5μm/s、0.35μm/s和0.2μm/s时，通过激光共聚焦显微拉曼光谱仪测得残余应力分别为-185±33MPa、-216±25MPa和-283±41MPa，多颗磨粒多次磨削有限元仿真获得的残余应力分别为-127±32MPa、-171±43MPa和-221±55MPa，二者吻合较好。结论将磨轮进给率转变为等效磨削深度后，本文建立的多颗磨粒多次精密磨削有限元模型可以有效地预测硅晶圆自旋转精密磨削的内部残余应力，为硅基集成电路薄化工艺的开发和优化提供指导。

关键词：硅晶圆超薄精密磨削内部残余应力有限元仿真显微拉曼实验