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電子模擬功率負載是一種利用電力電子技術、計算機控制技術及電力系統技術設計實現的。用于對各種直流電源進行考核實驗的實驗裝置，主要作用是替代傳統的實際耗電方式運行的電阻型功率負載進行相關的功率實驗，與電阻型負載相比它有以下的優點：在完成測試功率實驗的前提下，將待試設備的輸出能量反饋到電網，節約了能源，不產生大量的熱能，避免了試驗場所溫度升高。并且具有如下幾項特點： 1.不需體積龐大的電阻箱及冷卻設備，節約了安裝空間。體積小，重量輕。 2.模擬的功率連續可調，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.反饋的電能可設為超前無功的形式，對電力系統進行功率因數補償。 應用范圍與市場前景： 該電子模擬功率負載可普遍應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、電機出廠試驗、柴油機汽油機出廠試驗、汽車動力性能試驗、電解電鍍電源出廠試驗等場合。 隨著國民經濟的發展，人們對能源的要求及試驗自動化的要求越來越高，工業、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用也越來越高，基于節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用前景。 經濟效益分析： 設備投資用所節約的電費在一至兩年內收回；若考慮使用該設備后節省了供電容量、減少了安裝空間的費用，設備的投資將在一年內收回。 以50kVA的試驗設備為例，通訊電源的出廠試驗要求有72小時的連續運行，若該設備在全年內用足80%的時間，該機效率為90%，可節電50（kW）×360（天）×24（小時）×80%×90%=311040度，以每度0.5元計，一年節約電費15.5520萬元，若以每臺設備25萬元計，大約一年半的時間可收回設備投資，若再綜合考慮到電網容量的節約及安裝場地的減少，則可在一年內收回設備投資。

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制會向金屬表面自由能靠近（化學勢的混合），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。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聚，形成金屬團簇。這種負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定金屬單原子。

本技術提出了基于多尺度理論模擬結合深度機器學習的一整套解決方案，即利用先進多尺度模擬方法精準解析SEI原子結構，建立新一代SEI模型，闡明SEI結構和形成機制，完整構建SEI與電池性能之間的內在聯系，定向設計符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發新一代高能量密度電池提供可能。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、技術分析 隨著智能手機、筆記本電腦等消費電子產品的快速發展，鋰離子電池（Lithium Ion Battery, 簡寫為LIB）已經成為最成功的電化學儲能設備之一，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的能量密度已經接近其理論極限。另一方面，可移動電子設備的快速普及和汽車電動化的蓬勃發展也不斷要求開發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鍵技術的相關研究，已成為制約鋰電池技術產業發展進步的關鍵問題。鋰金屬電池的能量密度雖足以達到下一代電動車的要求，但其自身的穩定性仍令人擔憂，這主要是因為Li金屬的反應活性過高，其幾乎可與所有的電解液均能自發地發生化學反應。在電池的運行過程中，Li電極和電解液之間通過自發化學反應和電化學反應導致了固體電解質界面（solid electrolyte interphase，SEI）的形成。當所形成的SEI結構不均勻時會誘發電池體積膨脹，此外，充放電過程中鋰的不均勻沉積會導致鋰枝晶的形成，鋰枝晶的不規則生長會刺穿SEI，導致SEI膜發生破裂，并產生死鋰，降低鋰金屬電池庫倫效率；更嚴重的是，鋰枝晶的不斷生長會刺穿隔膜，造成電池內部的短路，導致火災和爆炸等安全事故，大大縮短了電池的使用壽命，嚴重阻礙了其大規模商業化發展。因此，SEI對LMB的性能具有至關重要的影響。良好且穩定的SEI可以阻止（或者大幅度減緩）負極界面上反應的持續發生，起到保護Li電極的作用。針對下一代高穩定性鋰金屬電池設計中存在的關鍵問題，結合國際研究進展與本團隊前期研究基礎，我們提出了基于多尺度理論模擬結合深度機器學習的一整套解決方案，即利用先進多尺度模擬方法精準解析SEI原子結構，建立新一代SEI模型，闡明SEI結構和形成機制，完整構建SEI與電池性能之間的內在聯系，定向設計符合不同商用條件的新型電解液配方，為開發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，相關自動化軟件已開發完成并交付使用，且具有完全的自主知識產權，可用于國內外上游電池生產研發企業積累原始電池性能數據，大范圍篩選有效電解液組分，指導下一代高能量密度鋰電池研制。 我們的技術優勢與創新主要表現在： 1）首次在電池體系中實現了QM與MM的混合模擬與混合加速； 2）在電池體系模擬中實現了開放電子體系對電化學反應的熱力學和動力學預測； 3）在保證精度的前提下，實現了在納米尺度上對真實的實驗SEI結構直接模擬； 4）通過耦合深度機器學習，實現了電解液組分大范圍篩選與性能優化。

傳統的方式對嵌入式算法的編寫以及實物調試都有比較高的要求，控制板性能有限、底層代碼編寫學習成本高、硬件資源調用不直觀、算法實現與代碼調試不方便，因此需要耗費學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，即可實現控制過程。 本系統將RCP控制器與可定制的功率硬件、電機結合在一起，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，非常適合高校、科研院所進行電力電子裝置級和系統級的控制算法的驗證。 系統同時可集成各類測試電源和檢測儀器，一體化的結構，讓學習開發更為方便省力。 系統特點： 更方便，更易上手 在Matlab中設計的控制算法自動生成代碼，自動加載到實時目標機中運行，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 硬件模塊化設計，多種拓撲結構的功率硬件可選，同時，可根據需求定制各種不同的功率硬件，拓撲結構、功率級別、傳感器的數量位置等均可以變化； 軟件模塊化設計，算法編程和監控全部采用基于模型的可視化設計方法，提供各類驗證過的算法模型，可直接組合調用，大大縮短研發時間。 更可信，更可靠 功率級的算法驗證，完美復現實際系統，具有很高的可信度； 采用高可靠性的功率模塊和經過完善測試的接口模塊，故障率低； 具備軟件保護和硬件保護雙重保護，安全性高； 具備數字仿真和物理電路雙重驗證，設計更靈活，實驗數據更具說服力。

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”的主要研究內容，其研究目的是在堅實理論基礎指導下，深入開展強波粒相互作用理論及HPM和HPMM相關理論研究，建立強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域有重大應用價值，國外的一些先進粒子模擬軟件對我國是禁運的（如美國的MAGIC），從而一些內部技術對我國也是封閉的。本軟件是完全依靠國內的自身條件研制完成的，是具有完全知識產權的軟件。由本軟件運算的準確性（與國外軟件比較驗證）可以證明本成果使用的技術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、軟件設計、軟件測試等研究內容，突破了高效并行計算、大尺度結構建模、三維PIC/MCC混合算法等關鍵技術，設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。并最終應用于對高功率微波源、真空電子學太赫茲源、脈沖功率真空器件等進行三維粒子模擬。 該項目主要技術指標如下：1.CHIPIC3D全三維電磁粒子模擬軟件在直角及圓柱坐標系下實現了三維FDTD及粒子算法，能對各種對稱、非對稱結構的高功率微波源及太赫茲波源器件進行三維粒子模擬，模擬結果與實驗吻合。2.采用基于消息交換與共享內存相結合的并行計算方法，使加速比達到30以上;3.采用分段建模并行計算的方法，能對30米以上大尺度精細結構進行三維粒子建模及模擬；4.將蒙特卡洛及Vaughan模型算法應用于三維粒子模擬軟件，使其能模擬介質表面二次電子倍增、氣體放電及介質表面擊穿等復雜物理問題；5.采取面向對象的方法，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用電子學研究所、北京應用物理與計算數學研究所、國營第七七二廠、四川大學電子信息學院、西南交通大學等單位應用。從軍事應用角度來看，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武器裝備的研究進程；從經濟效益角度來看，該軟件避免了大量的重復加工及重復試驗，節約了大量的人力物力，從而為用戶單位帶來巨大的經濟效益。

該項目主要技術指標如下：1.CHIPIC3D全三維電磁粒子模擬軟件在直角及圓柱坐標系下實現了三維FDTD及粒子算法，能對各種對稱、非對稱結構的高功率微波源及太赫茲波源器件進行三維粒子模擬，模擬結果與實驗吻合。2.采用基于消息交換與共享內存相結合的并行計算方法，使加速比達到30以上;3.采用分段建模并行計算的方法，能對30米以上大尺度精細結構進行三維粒子建模及模擬；4.將蒙特卡洛及Vaughan模型算法應用于三維粒子模擬軟件，使其能模擬介質表面二次電子倍增、氣體放電及介質表面擊穿等復雜物理問題；5.采取面向對象的方法，能提供友好的圖形化的輸入界面及多窗口輸出界面。

郭光燦院士團隊在基于人工合成維度的量子模擬方面取得重要實驗進展。該團隊李傳鋒、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）束縛在簡并光學諧振腔內，通過引入光子的自旋軌道耦合人工合成了一維的拓撲晶格，為拓撲量子模擬開創了一種新的方法。

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

在電力半導體模塊的發展中，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鍵問題，而傳統的模塊結構（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熱絕緣材料提出了新要求。目前，國內外電力電子行業所用此種材料一般是陶瓷-金屬復合板結構，簡稱DBC板