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关键词： Logic   Nanoelectromechanical systems   Capacitors   Air gaps   Sensors   Force   Reviews   Physics   MOSFET   Biosensors  

摘要： The semiconductor industry is undergoing an epochal shift, driven by the move to pseudo-three- (2.5D) and three-dimensional (3D) packaging of integrated circuits based on non-scalable classical Boltzmann transistors. In this regard, the scaling potential of post-Boltzmann phase-transition logic switches, memory elements, super-Nernstian sensors, and zero-energy displays remains underappreciated. Broadly defined, phase-transition switches operate between two stable states separated by an energy or power barrier, offering promising solutions for the future of electronics. This tutorial paper provides a foundational and intuitive understanding of the emerging field of phase-transition electronics. It also highlights open issues and research opportunities, serving as a roadmap for advancing this critical technology.

关键词： 高频变压器   高频损耗   热点温度   最小二乘支持向量机   多目标优化设计  

摘要： 准确进行高频变压器(high frequency transformer， HFT)优化设计对其自身和所属系统的综合性能提升意义重大。然而，现有HFT优化设计方法通常利用简化解析公式计算磁心与绕组损耗、热点温度等电磁热参数，虽然这些解析公式的计算速度较快，但其精度较低，继而导致其所得优化设计结果的准确性与可靠性不高。为兼顾HFT优化设计的精度与速度，本文首次引入基于最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machines， LS-SVM)的HFT电磁热参数代理模型，并基于非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm II，NSGA-II)提出了一种新的HFT优化设计方法。为验证本文所提LS-SVM代理模型的优越性，将其与循环神经网络和深度神经网络代理模型对比，结果表明LS-SVM精度更高。最后，基于所提优化设计方法对一台5kHz/10kW的HFT进行多目标优化，并用有限元对最优设计方案仿真。将所提HFT电磁热参数代理模型与传统解析模型计算值及有限元计算值对比，得到本文模型计算误差分别为2.77%、3.03%、0.92%，验证了本文所提优化设计方法的准确性与可靠性，所提方法对HFT多目标优化设计具有重要的参考意义。

关键词： 风电功率预测   分解模型   误差修正   区间预测   多目标优化  

摘要： 风电等新能源的大规模并网是完成“双碳”目标的重要措施之一，而可靠的风电功率预测是保障电网安全运行的不可或缺的技术支撑。为此提出了一种超短期风电功率点-区间预测模型。首先，对风电功率原始序列进行异常值筛选以及修正，让修正后的数据更符合客观规律；然后，构建双层分解模型对原始序列进行分解，双层分解算法的应用可以获得趋势更加具有预测性的子序列，以降低风电功率预测难度；接着，构建多目标策略结合改进黏菌算法优化的支持向量机(Multi-Objective Improved Slime Mould Algorithm-Support Vector Machines， MOISMA-SVM)模型来精准预测子序列并进行相加重构。MOISMA在兼顾预测的精度和稳定性的同时对SVM参数实现了寻优，得到风电功率预测结果；最后通过MOISMA-SVM模型对预测结果的绝对误差进行进一步修正，将误差预测结果与风电功率预测结果相加，得到了风电功率点预测结果。通过实验对比分析，证明了所提模型拥有对比模型中最好的误差指标结果，在两个数据集中的MAE分别达到了0.5057MW和0.6726MW，相比于SVM模型分别提升了98.79%和98.50%，突出了模型的高精度结果和稳定性。根据点预测结果，构建改进的核密度估计区间预测模型，得到区间预测结果。两个数据集的预测区间具有较高的可靠性和较窄的区间带宽，CWC可以分别达到0.0024和0.0028，能更准确地描述风电功率的波动趋势，提高了整体模型的实用性。

关键词： 构网型变流器   暂态稳定性分析   虚拟同步机   虚拟阻抗   功率耦合   能量函数   限流控制  

摘要： 虚拟阻抗控制有助于改善构网型变流器因阻性线路引起的功率耦合问题，同时还能在电网发生故障时启动以起到限流作用。虚拟阻抗的引入深刻影响故障大扰动下构网型变流器的暂态同步稳定性，目前尚缺少针对上述影响的稳定量化分析方法。因此，文中首先建立构网型变流器并网系统考虑虚拟阻抗控制前后的经典三阶降阶动态模型。然后，结合拉萨尔不变性原理构建考虑虚拟阻抗功率解耦的改进能量函数。分析表明，改进能量函数能通过吸引域量化评估虚拟阻抗参数对暂态稳定性的影响。基于此，提出一种考虑虚拟阻抗功率解耦的构网型变流器暂态稳定优化控制策略，以提高其暂态同步稳定性。最后，仿真和实验结果验证了所提优化策略的有效性。

关键词： 配网电力   变压器匝间   短路故障   处理  

摘要： 配网电力变压器作为电网中的关键设备,其运行稳定性直接影响到电力系统的供电质量.匝间短路故障是变压器常见的故障之一,可能导致设备损坏甚至引发安全事故.本文分析了绝缘老化、制造缺陷、操作不当等匝间短路故障的原因,介绍了局部放电检测、超声波检测等故障检测方法、绕组重绕、绝缘处理等故障修复技术及故障处理后的测试与验证流程.

关键词： Optical switches   Optical devices   Optical fibers   Ultrafast optics   Optical control   Partial discharges   Control systems   Optical saturation   Optical fiber sensors   Silicon carbide   High voltage   optical control   optical driver   optical power   power electronics   SiC MOSFET   switching speed  

摘要： Optically controlled high-voltage power devices are desirable for grid and renewable energy applications. This work proposes a hybrid device consisting of a high-voltage, high-power transistor, and two low-voltage, low-power photodiodes (PDs) to achieve the optically controlled power switching. This hybrid device is driven by complementary optical signals, which are applied to two PDs to charge and discharge the capacitances of the power device in the turn-OFF and turn-ON transients. This design can fast switch unipolar devices with an ultralow optical power, as only the driver signals are optically modulated but the device current is not photogenerated. We experimentally demonstrate this design using two InGaAs PDs to switch a 3.3 kV SiC MOSFET, the highest-voltage industrial unipolar device available. Under an optical power of 21.7 mW applied on each PD, 1500 V/3 A hard-switching is demonstrated with a rise time and fall time of 152 and 215 ns, respectively. This represents the highest switching voltage, fastest switching speed, and highest ratio between the power capacity and optical power reported in optically controlled unipolar power switches. The switching dynamics are also modeled to project the frequency scalability of this hybrid device. In addition to achieving a record performance, this general device design is also applicable to the future development of integrated optics for power electronics.

关键词： 风电功率预测   神经网络   深度学习  

摘要： 随着全球对可再生能源需求的增加，风电作为清洁可再生能源的重要组成部分，其功率的准确预测对于电力系统的稳定运行和能源的高效利用至关重要。近年来，深度学习方法在风功率预测领域展现出显著的优势，通过构建复杂的非线性模型，深度学习模型能够有效地捕捉风功率数据的内在规律和变化趋势。本文从风电功率预测的分类、实现一般思路和评估方法概述了风电功率预测的研究对象和目标。综述了深度学习技术在风功率预测中的应用，在对深度学习技术做出细致的划分的基础上，重点分析了基于空间结构的深度学习模型和基于时间的深度学习模型及其相关变体模型所克服的问题和性能表现，并对所提模型方法存在的局限性及对应解决方法进行总结。此外从数据处理、参数优化算法和风电功率预测模型优化方法三个方面概述了基于深度学习风电功率预测的研究进展。最后，对未来风电功率预测的发展方向进行了展望，本文旨在为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和启示，推动风电功率预测技术的发展，为实现可持续能源供应和绿色发展贡献力量。

关键词： 接地变压器   系统单相接地   多维仿真模型   温度   累积形变  

摘要： 系统单相接地会改变接地变压器绕组暂态特征，影响其运行状态诊断和相关保护定值整定。由于接地变压器绕组暂态特征与所处配电网的整体运行工况密切相关，难以通过单一仿真模型进行分析，本文构建一种由配电网电磁暂态模型和接地变压器多物理场模型组成的多维仿真模型，并以试验值、实际故障案例验证模型准确性，通过数据耦合实现外部系统动态电力参数的输入，研究系统单相接地运行前后接地变压器绕组物理特征的变化规律。结果表明：系统单相接地运行时，接地变压器低压绕组电流特性不变，高压绕组电流最大值激增、电流相位差最大值下降，漏磁场向外偏移并使相间漏磁增大；高压绕组受力形变规律发生变化，形变量稍有增大，在多次单相接地故障冲击下绕组无明显变形，累积效应较弱；高压绕组温升明显增加，同芯柱主绕组和移相绕组温差增大。

关键词： 无依托垂直发射   指定时间预设性能控制   时延估计   动态面控制  

摘要： 围绕车载导弹发射平台无依托垂直发射过程，提出一种通过液压执行器主动调节发射筒摆振进而控制弹体出筒姿态的思路，以保证发射安全性和车载导弹发射平台对发射场坪的适应性。考虑发射筒-适配器-弹筒之间的相互作用关系，建立6自由度发射系统动力学模型，并结合液压压力动态方程推导出了7阶状态空间方程。为避免高阶非线性系统控制器反步设计存在的“微分爆炸”问题，引入一种基于光滑的非线性滤波器的动态面技术以简化控制器设计。为抑制难以建模因素对发射响应控制的影响，引入时延估计控制方法进行未建模误差和外部扰动的估计和衰减。结合指定时间预设性能控制方法，实现弹体跟踪快速收敛，并满足摆振幅度和角速度的预设指标。通过数学模型和有限元模型的仿真结果比较，验证了新提出的发射动力学模型的正确性。同时，对PID控制器、动态面控制器、动态面和时延估计结合的控制器以及在此基础上加入指定时间预设性能的控制器影响下的发射动态响应结果进行比较。新提出的控制器能够保证弹体出筒时刻弹体角度被约束在0.5 °之内，角速度被约束在1.5 (°)/s之内，其控制性能更优越。

关键词： 功率器件   共模抑制比   隔离探头   共模扰动   尖端线缆  

摘要： 高共模抑制比(Common-mode rejection ratio，CMRR)的浮动测量对功率变换系统的性能评估日益重要。以SiC MOSFET为代表的宽禁带功率器件具有更快的开关速度，其引入的高共模电压变化率给功率变换器的电压测量带来了严峻挑战。然而，由于差分探头的对称性缺陷与光隔离探头的成本及温度漂移问题，现有商用探头难以满足强扰动工况下高CMRR和低成本的应用需求。本文围绕隔离探头的共模扰动机制、CMRR影响因素和高CMRR设计方案等方面展开研究。通过对隔离探头共模增益的理论推导，分析接地寄生电容、信号路径阻抗等电路参数对CMRR的影响规律。在此基础上，从共模电流衰减和差共模路径分流的设计思路出发，提出基于三同轴线缆结构的扰动抑制方案，并通过仿真验证其有效性。最终，基于射频Balun或数字隔离＋FPGA的方式，提出配置三同轴尖端线缆的隔离电压探头，并进行频域和时域实验验证。实验结果表明：所提探头模拟带宽为228?MHz、灵敏度误差在81?MHz内保持3%以下；CMRR达78?dB@?1MHz、65?dB@10?MHz。与商用差分探头相比，本文隔离探头具有更高的共模抑制性能；与商用光隔离探头相比，其具有更低的成本优势。