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電子模擬功率負(fù)載是一種利用電力電子技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)及電力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)的。用于對各種直流電源進(jìn)行考核實驗的實驗裝置，主要作用是替代傳統(tǒng)的實際耗電方式運(yùn)行的電阻型功率負(fù)載進(jìn)行相關(guān)的功率實驗，與電阻型負(fù)載相比它有以下的優(yōu)點(diǎn)：在完成測試功率實驗的前提下，將待試設(shè)備的輸出能量反饋到電網(wǎng)，節(jié)約了能源，不產(chǎn)生大量的熱能，避免了試驗場所溫度升高。并且具有如下幾項特點(diǎn)： 1.不需體積龐大的電阻箱及冷卻設(shè)備，節(jié)約了安裝空間。體積小，重量輕。 2.模擬的功率連續(xù)可調(diào)，使用范圍增加。 3.采用能量回饋方式，試驗場所不必配備大容量的電源，降低了供電容量的開支。 4.反饋的電能可設(shè)為超前無功的形式，對電力系統(tǒng)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。 應(yīng)用范圍與市場前景： 該電子模擬功率負(fù)載可普遍應(yīng)用于通訊電源出廠試驗、各種整流柜出廠試驗、牽引動力試驗、大功率充電電源試驗、蓄電池放電試驗、電機(jī)出廠試驗、柴油機(jī)汽油機(jī)出廠試驗、汽車動力性能試驗、電解電鍍電源出廠試驗等場合。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對能源的要求及試驗自動化的要求越來越高，工業(yè)、交通等場合越來越需要大功率試驗手段，能源的緊缺使得能耗的費(fèi)用也越來越高，基于節(jié)約能源減少開支和試驗自動化的要求，該裝置將有廣泛的應(yīng)用前景。 經(jīng)濟(jì)效益分析： 設(shè)備投資用所節(jié)約的電費(fèi)在一至兩年內(nèi)收回；若考慮使用該設(shè)備后節(jié)省了供電容量、減少了安裝空間的費(fèi)用，設(shè)備的投資將在一年內(nèi)收回。 以50kVA的試驗設(shè)備為例，通訊電源的出廠試驗要求有72小時的連續(xù)運(yùn)行，若該設(shè)備在全年內(nèi)用足80%的時間，該機(jī)效率為90%，可節(jié)電50（kW）×360（天）×24（小時）×80%×90%=311040度，以每度0.5元計，一年節(jié)約電費(fèi)15.5520萬元，若以每臺設(shè)備25萬元計，大約一年半的時間可收回設(shè)備投資，若再綜合考慮到電網(wǎng)容量的節(jié)約及安裝場地的減少，則可在一年內(nèi)收回設(shè)備投資。

若將氧化物變薄到乃至單層，其表面自由能受基底金屬的調(diào)制會向金屬表面自由能靠近（化學(xué)勢的混合），此時沉積在薄層氧化物上的金屬就有可能處于高分散狀態(tài)。研究人員在 Cu(110) 單晶表面生長單層 CuO 薄膜，再沉積鉑 (Pt) 金屬原子，得到 400 K 以上熱穩(wěn)定的 Pt 單原子模型催化劑。若將氧化物層厚度增加，相同沉積量的 Pt 原子則在室溫下便會團(tuán)聚，形成金屬團(tuán)簇。這種負(fù)載型金屬單原子模型催化體系的制備方法簡單易行，不需要通過吸附分子或者嵌入晶格來穩(wěn)定金屬單原子。

本技術(shù)提出了基于多尺度理論模擬結(jié)合深度機(jī)器學(xué)習(xí)的一整套解決方案，即利用先進(jìn)多尺度模擬方法精準(zhǔn)解析SEI原子結(jié)構(gòu)，建立新一代SEI模型，闡明SEI結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制，完整構(gòu)建SEI與電池性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，定向設(shè)計符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發(fā)新一代高能量密度電池提供可能。 一、項目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、技術(shù)分析 隨著智能手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，鋰離子電池（Lithium Ion Battery, 簡寫為LIB）已經(jīng)成為最成功的電化學(xué)儲能設(shè)備之一，并從根本上影響并改變了人們的日常生活方式。隨著制造工藝的逐步成熟，LIB的能量密度已經(jīng)接近其理論極限。另一方面，可移動電子設(shè)備的快速普及和汽車電動化的蓬勃發(fā)展也不斷要求開發(fā)具有更高能量密度的充電電池以滿足實際使用的需求，而最先進(jìn)的LIB依然無法完全滿足上述需求。因此，尋找更高能量比的鋰電池電極材料，加快下一代新型鋰電池關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)研究，已成為制約鋰電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步的關(guān)鍵問題。鋰金屬電池的能量密度雖足以達(dá)到下一代電動車的要求，但其自身的穩(wěn)定性仍令人擔(dān)憂，這主要是因為Li金屬的反應(yīng)活性過高，其幾乎可與所有的電解液均能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在電池的運(yùn)行過程中，Li電極和電解液之間通過自發(fā)化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致了固體電解質(zhì)界面（solid electrolyte interphase，SEI）的形成。當(dāng)所形成的SEI結(jié)構(gòu)不均勻時會誘發(fā)電池體積膨脹，此外，充放電過程中鋰的不均勻沉積會導(dǎo)致鋰枝晶的形成，鋰枝晶的不規(guī)則生長會刺穿SEI，導(dǎo)致SEI膜發(fā)生破裂，并產(chǎn)生死鋰，降低鋰金屬電池庫倫效率；更嚴(yán)重的是，鋰枝晶的不斷生長會刺穿隔膜，造成電池內(nèi)部的短路，導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸等安全事故，大大縮短了電池的使用壽命，嚴(yán)重阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。因此，SEI對LMB的性能具有至關(guān)重要的影響。良好且穩(wěn)定的SEI可以阻止（或者大幅度減緩）負(fù)極界面上反應(yīng)的持續(xù)發(fā)生，起到保護(hù)Li電極的作用。針對下一代高穩(wěn)定性鋰金屬電池設(shè)計中存在的關(guān)鍵問題，結(jié)合國際研究進(jìn)展與本團(tuán)隊前期研究基礎(chǔ)，我們提出了基于多尺度理論模擬結(jié)合深度機(jī)器學(xué)習(xí)的一整套解決方案，即利用先進(jìn)多尺度模擬方法精準(zhǔn)解析SEI原子結(jié)構(gòu)，建立新一代SEI模型，闡明SEI結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制，完整構(gòu)建SEI與電池性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，定向設(shè)計符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發(fā)新一代高能量密度電池提供可能。本方案已形成完整的工作流，相關(guān)自動化軟件已開發(fā)完成并交付使用，且具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，可用于國內(nèi)外上游電池生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)積累原始電池性能數(shù)據(jù)，大范圍篩選有效電解液組分，指導(dǎo)下一代高能量密度鋰電池研制。 我們的技術(shù)優(yōu)勢與創(chuàng)新主要表現(xiàn)在： 1）首次在電池體系中實現(xiàn)了QM與MM的混合模擬與混合加速； 2）在電池體系模擬中實現(xiàn)了開放電子體系對電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)預(yù)測； 3）在保證精度的前提下，實現(xiàn)了在納米尺度上對真實的實驗SEI結(jié)構(gòu)直接模擬； 4）通過耦合深度機(jī)器學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了電解液組分大范圍篩選與性能優(yōu)化。

傳統(tǒng)的方式對嵌入式算法的編寫以及實物調(diào)試都有比較高的要求，控制板性能有限、底層代碼編寫學(xué)習(xí)成本高、硬件資源調(diào)用不直觀、算法實現(xiàn)與代碼調(diào)試不方便，因此需要耗費(fèi)學(xué)生與科研人員大量的時間與精力。 采用快速控制原型（RapidControlPrototyping簡稱RCP），那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的驗證，研旭推出的電力電子仿真系統(tǒng)只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型，下載到RCP控制器中，即可實現(xiàn)控制過程。 本系統(tǒng)將RCP控制器與可定制的功率硬件、電機(jī)結(jié)合在一起，通過模塊化的方式，便于搭建各種不同類型的功率變換系統(tǒng)，非常適合高校、科研院所進(jìn)行電力電子裝置級和系統(tǒng)級的控制算法的驗證。 系統(tǒng)同時可集成各類測試電源和檢測儀器，一體化的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)習(xí)開發(fā)更為方便省力。 系統(tǒng)特點(diǎn)： 更方便，更易上手 在Matlab中設(shè)計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行，避免了繁瑣的編程和Debug工作； 使用門檻低，會Matlab仿真即可完成實驗測試工作，所有測試工作只需一人即可完成。 更靈活，更開放 硬件模塊化設(shè)計，多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的功率硬件可選，同時，可根據(jù)需求定制各種不同的功率硬件，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、功率級別、傳感器的數(shù)量位置等均可以變化； 軟件模塊化設(shè)計，算法編程和監(jiān)控全部采用基于模型的可視化設(shè)計方法，提供各類驗證過的算法模型，可直接組合調(diào)用，大大縮短研發(fā)時間。 更可信，更可靠 功率級的算法驗證，完美復(fù)現(xiàn)實際系統(tǒng)，具有很高的可信度； 采用高可靠性的功率模塊和經(jīng)過完善測試的接口模塊，故障率低； 具備軟件保護(hù)和硬件保護(hù)雙重保護(hù)，安全性高； 具備數(shù)字仿真和物理電路雙重驗證，設(shè)計更靈活，實驗數(shù)據(jù)更具說服力。

全三維粒子模擬軟件CHIPIC是國家*63計劃*03主題支持項目“***粒子模擬軟件研發(fā)”的主要研究內(nèi)容，其研究目的是在堅實理論基礎(chǔ)指導(dǎo)下，深入開展強(qiáng)波粒相互作用理論及HPM和HPMM相關(guān)理論研究，建立強(qiáng)流相對論互作用的理論體系，為高功率微波器件理論研究提供一款實用的粒子模擬軟件。 因為粒子模擬軟件在軍事領(lǐng)域有重大應(yīng)用價值，國外的一些先進(jìn)粒子模擬軟件對我國是禁運(yùn)的（如美國的MAGIC），從而一些內(nèi)部技術(shù)對我國也是封閉的。本軟件是完全依靠國內(nèi)的自身條件研制完成的，是具有完全知識產(chǎn)權(quán)的軟件。由本軟件運(yùn)算的準(zhǔn)確性（與國外軟件比較驗證）可以證明本成果使用的技術(shù)線路是完全可與國外軟件媲美的。 該項目完成了三維電磁粒子模擬理論與算法、軟件設(shè)計、軟件測試等研究內(nèi)容，突破了高效并行計算、大尺度結(jié)構(gòu)建模、三維PIC/MCC混合算法等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計了友好的圖形化輸入界面及多窗口輸出界面，形成了功能完整的CHIPIC3D模擬軟件。并最終應(yīng)用于對高功率微波源、真空電子學(xué)太赫茲源、脈沖功率真空器件等進(jìn)行三維粒子模擬。 該項目主要技術(shù)指標(biāo)如下：1.CHIPIC3D全三維電磁粒子模擬軟件在直角及圓柱坐標(biāo)系下實現(xiàn)了三維FDTD及粒子算法，能對各種對稱、非對稱結(jié)構(gòu)的高功率微波源及太赫茲波源器件進(jìn)行三維粒子模擬，模擬結(jié)果與實驗吻合。2.采用基于消息交換與共享內(nèi)存相結(jié)合的并行計算方法，使加速比達(dá)到30以上;3.采用分段建模并行計算的方法，能對30米以上大尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維粒子建模及模擬；4.將蒙特卡洛及Vaughan模型算法應(yīng)用于三維粒子模擬軟件，使其能模擬介質(zhì)表面二次電子倍增、氣體放電及介質(zhì)表面擊穿等復(fù)雜物理問題；5.采取面向?qū)ο蟮姆椒?，能提供友好的圖形化的輸入界面及多窗口輸出界面。 目前該軟件已在中國工程物理研究院流體物理研究所、中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所、北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所、國營第七七二廠、四川大學(xué)電子信息學(xué)院、西南交通大學(xué)等單位應(yīng)用。從軍事應(yīng)用角度來看，該軟件將縮短我國高功率微波源的研究周期，從而加快我國軍隊相關(guān)武器裝備的研究進(jìn)程；從經(jīng)濟(jì)效益角度來看，該軟件避免了大量的重復(fù)加工及重復(fù)試驗，節(jié)約了大量的人力物力，從而為用戶單位帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

該項目主要技術(shù)指標(biāo)如下：1.CHIPIC3D全三維電磁粒子模擬軟件在直角及圓柱坐標(biāo)系下實現(xiàn)了三維FDTD及粒子算法，能對各種對稱、非對稱結(jié)構(gòu)的高功率微波源及太赫茲波源器件進(jìn)行三維粒子模擬，模擬結(jié)果與實驗吻合。2.采用基于消息交換與共享內(nèi)存相結(jié)合的并行計算方法，使加速比達(dá)到30以上;3.采用分段建模并行計算的方法，能對30米以上大尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維粒子建模及模擬；4.將蒙特卡洛及Vaughan模型算法應(yīng)用于三維粒子模擬軟件，使其能模擬介質(zhì)表面二次電子倍增、氣體放電及介質(zhì)表面擊穿等復(fù)雜物理問題；5.采取面向?qū)ο蟮姆椒ǎ芴峁┯押玫膱D形化的輸入界面及多窗口輸出界面。

郭光燦院士團(tuán)隊在基于人工合成維度的量子模擬方面取得重要實驗進(jìn)展。該團(tuán)隊李傳鋒、許金時、韓永建等人將攜帶不同軌道角動量的光子（又稱為渦旋光子）束縛在簡并光學(xué)諧振腔內(nèi)，通過引入光子的自旋軌道耦合人工合成了一維的拓?fù)渚Ц?，為拓?fù)淞孔幽M開創(chuàng)了一種新的方法。

本發(fā)明公開了一種用于模塊化多電平換流器中的子模塊拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，包括：相互串聯(lián)的第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)模塊，其中第一開關(guān) 模塊的負(fù)端與第二開關(guān)模塊的正端相連接，開關(guān)模塊由一個全控型器 件和一個二極管反并聯(lián)而成；直流電容，其正極和負(fù)極分別與第一開 關(guān)模塊的正端和第二開關(guān)模塊的負(fù)端相連接；還包括第三開關(guān)模塊， 其與第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)模塊電氣連接，使得正常工作時該第三 開關(guān)模塊的全控型器件一直施加觸發(fā)脈沖從而一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，而 發(fā)生直流故障時通過閉鎖該第三開關(guān)模塊的觸發(fā)脈沖實現(xiàn)阻斷直流故 障電流。本發(fā)明

在電力半導(dǎo)體模塊的發(fā)展中，隨著集成度的提高，體積減小，使得單位散熱面積上的功耗增加，散熱成為模塊制造中的一個關(guān)鍵問題，而傳統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)（焊接式和壓接式）已無法成功地解決散熱問題。因此對處于散熱底板和芯片之間的導(dǎo)熱絕緣材料提出了新要求。目前，國內(nèi)外電力電子行業(yè)所用此種材料一般是陶瓷-金屬復(fù)合板結(jié)構(gòu)，簡稱DBC板