一种新型可调驱动电压的SiC/Si混合开关驱动电路

为提高碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅基绝缘栅极双极晶体管(silicon insulated gate bipolar transistor,Si-IGBT)并联混合开关(SiC/Si hybrid switch,SiC/Si HyS)的可靠性与适用性,该文提出一种可变驱动电压的SiC/Si HyS栅极驱动电路结构,采用一路脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制信号和一个驱动芯片产生不同电压幅值的栅极控制信号,分别控制SiC/Si HyS中的SiC-MOSFET和Si-IGBT。相比于传统采用2个独立驱动电路的SiC/Si HyS驱动结构,该驱动电路大幅度降低SiC/Si HyS栅极驱动电路的复杂度,降低SiC-MOSFET关断过程中Si-IGBT误导通的可能性,提升混合开关的工作可靠性。该文首先分析所设计驱动电路工作原理,给出驱动电压调节方法;其次,建立耦合电容端电压纹波和系统启动时电容端电压暂态数学模型,通过仿真和实验验证模型准确性;搭建2 kW的SiC/Si混合开关Buck电路,验证该文所提混合开关驱动电路可行性,从SiC/Si HyS功率器件关断损耗、驱动电路功率损耗、成本以及体积4个方面分析所提驱动结构的优势。

三维多孔碳纳米管-还原氧化石墨烯复合气凝胶应用于高性能对称超级电容器

以羟基化的碳纳米管(CNT-OH)和自制的氧化石墨烯(GO)为原料,通过氧化还原自组装的水热合成策略制备了碳纳米管-还原氧化石墨烯(CNTs-rGO)三维气凝胶,并探究了水热温度对三维气凝胶的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对材料的结构、形貌进行了表征,并对其进行电化学性能测试。其中,在140℃下合成的气凝胶CNTs-rGO展示了最佳的电化学性能,在1 A·g^(-1)电流密度下的比电容高达294.65 F·g^(-1),循环伏安曲线在50 mV·s^(-1)扫速下的形状仍然近似于矩形,展示了良好的可逆性。将其作为正极和负极材料组装的对称超级电容器在功率密度为249.8 W·kg^(-1)时的最大能量密度为3.744 Wh·kg^(-1),在1 A·g^(-1)下循环10 000次后,其电容保持率和库仑效率均约为100%。优异的电化学性能主要归因于CNTs-rGO复合材料疏松多孔的三维立体结构,这保证了离子的快速运输,同时CNTs和rGO的交联结构提高了电导率,充分发挥了CNTs和rGO的化学和电学性能。

丹参活性成分抗膝骨关节炎的药理研究进展

膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)作为一种退行性骨关节疾病,其发病率较高,已严重影响中老年人的生活质量。丹参作为一种常用的活血祛瘀中药,经基础研究及临床应用已证实对KOA有一定的防治效果。研究发现,丹参活性成分具有调控炎性因子、抗氧化应激、抑制软骨细胞凋亡、调节软骨基质降解、促进软骨细胞自噬等多种抗KOA的作用,能够减轻关节疼痛、炎性水肿,延缓关节软骨退变,维持软骨基质稳态。该文综述了丹参有效成分防治KOA的作用及其机制,并分析其相关研究存在的不足,可为KOA的临床治疗提供参考。

DNER通过抑制线粒体自噬促进胃癌细胞恶性进展的机制研究

目的研究Delta/Notch样表皮生长因子相关受体(delta/notch-like epidermal growth factor-related receptor,DNER)在胃癌中的作用及其调节机制。方法通过实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)和蛋白免疫印迹(Western blot)检测胃癌组织和细胞中DNER mRNA和蛋白表达水平。构建沉默DNER表达的胃癌细胞系SGC7901,用线粒体动力相关蛋白(dynamin-related protein 1,DRP1)抑制剂Mdivi-1处理细胞。CCK-8法、Transwell实验和流式细胞术分别检测细胞活力、侵袭能力和细胞凋亡。Western blot检测DNER蛋白、凋亡相关蛋白[半胱天冬氨酸蛋白酶3(cysteinyl aspartate-specific proteinase-3,Caspase-3)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X,Bax)]、自噬相关蛋白[微管相关蛋白1轻链3-Ⅱ/Ⅰ(microtubule-associated protein 1 light chain 3-II/Ⅰ,LC3Ⅱ/Ⅰ)、p62,PTEN诱导激酶1(PTEN induced putative kinase 1,PINK1)和Parkin],以及线粒体裂变和融合蛋白[DRP1,线粒体分裂因子(mitochondrial fission factor,MFF)、线粒体分裂蛋白1(fission mitochondrial 1,FIS1)、视神经萎缩蛋白1(optic atrophy 1,OPA1)、线粒体融合蛋白1(mitofusin 1,MFN1)和MFN2]水平。结果胃癌肿瘤组织和细胞中DNER mRNA,蛋白表达水平分别显著高于相邻正常组织(t=-52.485,-46.955)和人正常胃上皮细胞(F=60.551,60.652),差异具有统计学意义(均P<0.001)。沉默DNER显著抑制SGC7901细胞的增殖和侵袭、诱导细胞凋亡、增加细胞凋亡相关蛋白表达,差异具有统计学意义(t=8.026~25.903,均P<0.05)。沉默DNER显著升高LC3Ⅱ/Ⅰ比率(t=18.086),降低p62蛋白水平(t=6.747),促进PINK1和Parkin蛋白在线粒体的聚集(t=15.630,18.171),抑制线粒体融合蛋白OPA1,MFN1和MFN2表达(t=12.835,8.963,9.732),促进线粒体裂变蛋白DRP1,MFF和FIS1表达(t=16.034,16.939,15.971),差异具有统计学意义(均P<0.05)。Mdivi-1处理可抵消沉默DNER对胃癌细胞线粒体自噬及细胞增殖、侵袭和凋亡的影响。结论DNER通过抑制线粒体动力学失衡减少线粒体自噬,促进细胞增殖和侵袭,抑制细胞凋亡,从而促进胃癌进展。

SiC-MOSFET与Si-IGBT混合开关车载双向充电器中线桥臂设计及控制

为增强电动汽车与电网的互动能力,车载双向充电器已成为现研究的热点。设计采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide-metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅绝缘栅双极型晶体管(silicon-insulated gate bipolar transistor Si-IGBT)相结合,完成了基于双有源桥(dual active bridge,DAB)与三相四线逆变器级联的双向充电系统。通过建立逆变器数学模型分析了不平衡负载下产生分裂电容电压震荡的原因,描述了震荡幅值与负载不平衡度之间的关系,为分裂电容值的选择提供了理论依据。对实际控制系统中存在的延迟,分析使用Si-IGBT构建中线桥臂的可行性,提出了基于虚拟阻抗的双向充电器在不平衡负载下中线桥臂与其他3个桥臂之间的解耦控制方法。并使用10kHz与50kHz开关频率验证了不平衡负载下该控制方法对分裂电容电压震荡的抑制作用。提出该系统在V2G,G2V及V2H这3种不同工作模式下的详细控制策略,通过实验验证了不同模式下的控制策略及中线解耦控制方法的可行性和有效性。并进一步分析该拓扑结构在V2H模式下同时为多个不同住宅提供单相电的可能性,为采用SiC设计类似的电力电子设备提供系统的设计方案及控制方法。

不平衡负载下车载三相四线双向充电器中线桥臂控制与软启动设计

针对汽车向用户供电(V2H)时,由于负载不平衡引起的母线电压振荡、电流不平衡等问题,设计适用于工作在V2H模式下的车载三相四线双向充电器。采用分裂电容并结合中线桥臂作为负载不平衡时中线电流的回路,以抑制因负载不平衡引起的分裂电容两端电压振荡问题。首先分析不平衡负载下分裂电容两端电压振荡的根本原因,给出不同的不平衡负载下分裂电容容值的选择依据,并通过仿真验证了理论分析的正确性。在此基础上,结合中线桥臂与拓扑电路的等效模型,提出与其他三相完全解耦的中线控制方法,保证了不平衡负载下分裂电容端电压及三相输出电压的稳定。同时给出在V2H模式下系统启动过程中的隐患,提出通过调节PWM死区时间的方法实现了系统软启动,进一步提高系统的可靠性。最终采用双有源桥与三相四线逆变器级联完成了10kW的V2H样机,不平衡负载由切换纯电阻负载模拟完成,实验数据与仿真值匹配,验证了所提方案的有效性。

非贵金属/碳氮复合材料电催化析氧反应的研究进展

析氧反应(OER)是一种复杂的四电子转移反应,其动力学缓慢、所需能量高,制约了电解水制氢等新型能源技术的发展。近年来,非贵金属复合材料因其优异的催化活性以及相比于贵金属基催化剂的成本优势而受到广泛关注。本文概述了这一研究领域的最新进展,首先简要介绍析氧反应的机理以及材料催化性能的评价方法,重点关注非贵金属/碳氮复合材料析氧电催化剂,并且将非贵金属/碳氮复合材料分为金属单质/碳氮复合材料、单原子/碳氮复合材料、合金/碳氮复合材料、金属氧化物/碳氮复合材料,从制备方法和催化活性出发,探究氮掺杂碳材料在催化剂结构和催化剂性能中的作用,总结分析了几类非贵金属/碳氮复合材料在电催化析氧反应中的研究进展。最后,针对非贵金属/碳氮复合材料目前存在的问题和未来发展方向提出了建议。

石墨烯基超级电容器的发展现状与战略研究

超级电容器兼具普通电容器和化学电池的优点,具有功率密度高、可快速充放电、循环寿命长等显著优势。电极材料是发展具有优异性能超级电容器的关键材料。石墨烯凭借其优异的力学、电学、热学等性能成为超级电容器理想的电极材料。本文首先基于对石墨烯基超级电容器相关学术论文、专利的统计分析,讨论了石墨烯基超级电容器的发展现状与方向;其次,简要阐述了石墨烯基超级电容器在国内的产业发展现状,讨论了石墨烯基超级电容器未来发展所面临的难点与挑战,并在此基础上提出了未来发展的方向与建议。

一种基于倍压电路的七电平单相逆变器设计与仿真

本文针对单电平逆变器输出电压总谐波失真大的问题,提出一种新颖的七电平逆变器拓扑结构。通过控制Mosfet的开关完成调节母线电压的功能,实现了七电平单相逆变器。相比于传统的七电平逆变器本拓扑使用较少的开关管,并减小部分开关器件的电压应力有效降低了开关损耗,提高了系统的稳定性。同时本系统电压增益可达到3~30倍宽范围稳定增益,尤其适用于低输入电压下的逆变器。最终本文通过PSIM搭建仿真电路验证了系统的可行性。

无线充电系统负载功率特性研究

目前,磁耦合谐振式无线充电技术应用前景较好,这种方法与感应式无线充电技术相比,它具有高效率、安全性高以及中远距离传输等优势,有非常髙的研究价值和巨大的发展空间。但是磁耦合谐振式无线电能传输技术的传输效率、传输功率、谐振频率、系统参数的优化设计,以及阻抗匹配、功效同步等问题仍然是制约此项技术广泛推广应用的关键所在。在实际传输系统中,发送与接收线圈会发生偏移,互感会发生改变,从而导致系统功率下降。利用DC/DC变换器改变负载值,达到匹配效果。即通过改变DC/DC变换器的占空比D,使得系统在较大范围内,处于最优功率工作状态。

植物精油对早期断奶仔猪生长性能、抗氧化能力以及肠道健康的影响

试验旨在研究饲粮中添加植物精油对早期断奶仔猪生长性能、抗氧化能力以及肠道健康的影响。试验选用96头遗传背景相同、发育正常的“杜×长×大”断奶仔猪(22~24日龄),随机分为4组,每组3个重复,每个重复8头仔猪,试期周期28 d。A组为空白组(基础日粮),B组为抗生素组(土霉素钙50 mg/kg、硫酸大观霉素22 mg/kg、盐酸林可霉素22 mg/kg),C组为复合植物精油Ⅰ组(400 mg/kg复合植物精油Ⅰ),D组为复合植物精油Ⅱ组(400 mg/kg复合植物精油Ⅱ)。试验结果表明:①B、C、D组的生长性能和腹泻指数显著优于A组(P<0.05)。②D组血清抗氧化和免疫功能均有显著提升(P<0.05)。③C、D组小肠发育程度显著优于A、B组(P<0.05)。综上所述,复合植物精油能显著改善早期断奶仔猪的生长性能,提高机体免疫力,缓解氧化应激,促进肠道绒毛生长。

指数和高斯随机粗糙表面光散射特性数值研究

为了研究指数和高斯随机粗糙表面的光散射现象,根据线性滤波法生成指数和高斯分布随机粗糙表面,采用矩量法分别计算了指数和高斯表面的散射光强度空间分布,分析了散射场散射分布、散射峰值、散射峰位置等特征。数值计算结果显示高斯和指数表面的散射特征具有显著差异,并从表面特性分析这种了差异。

基于并联型电压源变换器的统一电能质量控制器

传统统一电能质量控制器(UPQC)难以有效解决大幅度电压跌落问题,并且串并联侧存在耦合,控制相对复杂。为此,本文提出一种基于并联型电压源变换器的UPQC方案,能够克服传统UPQC的不足。新型UPQC拓扑由两个独立并联电压源型变换器组成,分别实现有源电力滤波器(APF)和动态电压恢复器(DVR)功能。提出了APF单元与DVR单元投切策略,针对DVR单元的控制,提出了基于DVR直流侧电压的分段式控制策略,给出了DVR直流侧电容器容量计算方法。研制了50 kVA样机,并通过第三方专业机构实验检测,检测结果验证了新型UPQC方案的可行性和有效性。

复合型LCC无线充电拓扑特性分析与仿真

针对电动汽车无线充电恒流和恒压控制问题,提出复合型LCC补偿结构的无线充电系统。通过对蓄电池端电压监测,切换控制接收端补偿机构,有效解决原副边通信问题。采用互感模型分别对LCC-LCC和LCC-LC拓扑进行建模分析,得到该结构可以有效实现电动汽车无线充电的恒流-恒压输出特性,且不受负载端变化的影响,同时系统总体输入呈现纯阻性,可实现高效率进行传输。实验结果表明,在系统负载突变情况下,该复合型LCC结构可解决电动汽车无线充电恒流和恒压问题,提高充电速度和延长使用寿命。

亚铁活化过硫酸盐降解水中双氯芬酸钠

研究了Fe2+活化过硫酸盐(PS)对水中双氯芬酸钠(DCF)的降解,调查了pH、Fe2+用量、PS用量、Cl-、常见过渡金属离子以及常见还原剂对Fe2+/PS降解DCF的影响.结果表明:DCF在pH 2.0—9.0范围内均有一定的去除效果,且pH 3.0时效果最佳;Fe2+与S2O82-的最佳投加摩尔比为1∶1,过量的Fe2+可消耗部分硫酸根自由基从而抑制DCF降解;Cl-对DCF的降解具有一定的促进作用,且Cl-浓度越大,促进作用越大;Ce3+和Co2+对DCF的降解几乎没有影响,而Cu2+和Mn2+具有一定的促进作用;抗坏血酸和硫代硫酸钠具有双重作用,在低浓度时对DCF的降解具有促进作用,高浓度时呈现抑制作用,而盐酸羟胺和亚硫酸氢钠在研究的浓度范围内均呈现促进作用.

^(12)C^(6+)重离子突变藻株混合处理黑臭水性能研究

微藻混合培养可以在高效去除水质污染物的同时,积累更多生物量及油脂,促进微藻生物质资源化利用。然而存在菌种间相互竞争导致处理效果不佳的问题,故找出微藻藻种间最佳协同组合至关重要。该文通过将一株可在黑臭水中快速生长的原壳藻Auxenochlorella protothecoides,分别与污水处理中常用的普通小球藻Chlorella vulgaris、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa和斜生栅藻Scenedesmus bliquus进行不同比例混合培养,结果显示4种微藻1∶1∶1∶1混合培养为最佳组合。为进一步提升水中污染物去除效率,促进资源化利用水平,将经C重离子辐照诱变后的4种藻株按相同比例混合培养进行性能强化,结果表明:相比初始藻株组合,^(12)C^(6+)重离子突变藻株组合COD、NH_(4)^(+)-N及TP最大去除率分别提高了12.12%、11.01%及22.12%,其最大比生长速率和油脂增长率分别提高了63.03%和79.71%。

小流域土地利用景观格局对水质的影响

运用GIS技术及SPSS统计分析的方法,探讨了芦山县清源河流域土地景观格局对河流水质的影响,并分析了丰水期、平水期和枯水期土地景观格局与河流水质的关系。结果表明:(1)林地、湿地和草地与河流水质呈显著负相关;耕地和建设用地以及LC与河流水质呈显著正相关;(2)景观格局指数PD、FN和SHDI与河流水质呈显著正相关;LPI和CONTAG与河流水质呈显著负相关;(3)总体分析看出枯水期土地景观格局对河流水质的影响较丰水期更为显著,丰水期下游区域(4#、5#和6#区域)土地景观格局对河流水质影响比上游区域(1#、2#和3#区域)大。

透明PUR研究进展及其在光学领域中的应用

简述了近年来透明聚氨酯(PUR)及其复合材料关于光学、力学等性质的研究进展。举例阐述不同原料、不同制备方法对PUR各项性能的影响,并从透明自愈合材料、透明涂层以及透明夹层玻璃三个方面总结了透明PUR在光学领域的应用。已报道的研究结果表明,透明PUR及其复合材料的高透光性以及独特的力学性质在光学防护领域具有极高的应用价值,有望广泛应用于汽车、飞机和建筑等安全玻璃和透明防护装甲等领域中。最后,展望了未来透明PUR基材料以及夹层玻璃的发展方向。

模拟太阳光光降解水中土霉素的研究

研究了模拟太阳光下pH、过氧化氢(H2O2)和二氧化钛(Ti O2)对土霉素(OTC)光降解的影响。结果表明,OTC在模拟太阳光下的降解遵循准1级反应动力学模型,其降解效率随着pH的升高而逐渐提高。H2O2可以氧化分解OTC;且在pH为7.0时,氧化效率最高。模拟太阳光和H2O2的结合在酸性条件下对OTC的降解有协同作用;在碱性条件下几乎没有协同效应。模拟太阳光-H2O2对OTC的去除效率随着pH的升高而逐渐增大。模拟太阳光能够激发Ti O2产生电子空穴对,两者的联合对OTC的去除有协同作用。在模拟太阳光-Ti O2反应体系中,除了OTC的直接光解外,还存在Ti O2的光催化降解。

石墨相氮化碳负载尖晶石型铁钴硫化物活化过氧乙酸降解自然水体中罗丹明B的研究

通过水热法合成了一种新型氮化碳负载尖晶石型铁钴硫化物(FeCo_(2)S_(4)-CN),并将其用于活化过氧乙酸(PAA)降解罗丹明B(RhB),考察了初始pH和常见水体组分对FeCo_(2)S_(4)-CN/PAA体系降解RhB的影响,在此基础上研究了该体系对两种自然水体中RhB的降解效能和机理,论证该技术实际应用的可行性。结果表明,近中性条件(pH=6.5)最有利于FeCo_(2)S_(4)-CN/PAA体系降解RhB。SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)以及低浓度Cl-与富里酸(FA)几乎不影响RhB的降解;而HCO_(3)^(-)、高浓度的Cl-与FA能够竞争FeCo_(2)S_(4)-CN/PAA体系产生的活性自由基,从而抑制RhB的降解。自然水体组分中的HCO_(3)^(-)、FA以及其他还原性物质虽然能够通过淬灭自由基削弱FeCo_(2)S_(4)-CN/PAA体系的氧化性能,但是FeCo_(2)S_(4)-CN/PAA体系展现出较强的抗干扰能力,仍能够实现对目标污染物的有效降解。自然水体组分不会影响FeCo_(2)S_(4)-CN/PAA体系降解RhB的机理(即活性自由基对RhB发色基团的破坏),它们主要通过自由基清除影响体系的氧化性能。