基于第一性原理计算Mn掺杂MoS_(2)对油中溶解气体的吸附性能

CO、C_(2)H_(2)、CH_(4)是溶解在变压器油中的典型故障特征气体,其种类和浓度能够反映油浸式变压器绝缘故障的不同类型和严重程度,进行油中溶解气体分析是在线检测变压器运行状态的重要方法.基于第一性原理,通过Mn-MoS_(2)单层对三种气体的吸附能、转移电荷、态密度和形变电荷密度等参数以及解吸性能分析和灵敏度计算,提出了一种基于Mn-MoS_(2)材料的气敏传感器对油中溶解气体进行分析的方法.结果表明Mn-MoS_(2)对CH_(4)是物理吸附,对CO和C_(2)H_(2)是化学吸附.对于Mn-MoS_(2)来说,CH_(4)在常温下吸附能力差且灵敏度低,CO在不同温度下均有较强的吸附能力,而C_(2)H_(2)在常温下吸附稳定,高温下易解吸且响应灵敏度高.因此,Mn掺杂的MoS_(2)体系可预期作为CO的气体吸附剂和检测C_(2)H_(2)的新型电阻型气敏传感器.

基于MATLAB/Simulink仿真的永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制

为进一步提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)转速外环控制性能,提出一种基于新型超螺旋二阶滑模转速控制器的永磁同步电机转速控制方法。设计一种新型超螺旋算法,以变指数取代原算法中非线性项的常指数,采用分数阶微积分代替整数阶,构造变边界层非线性指数函数取代开关函数。最后,结合新型超螺旋算法,设计永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制器,并在MATLAB/Simulink中与其他控制方法做对比仿真,过程中使用鲸鱼算法优化控制参数。结果表明:新型超螺旋二阶滑模转速控制器更进一步地提高了PMSM系统的收敛能力与抗扰能力,抑制了系统抖振。

外电场下硅橡胶分子微观参数对陷阱形成及沿面放电的影响

强电场下的沿面放电现象主要是由电子引起,它与固体介质内部形成的陷阱紧密相关。采用密度泛函理论,从原子分子层面探讨了甲基乙烯基硅橡胶在外电场下的结构、前线轨道能级、激发态等参数对陷阱的形成以及沿面放电的影响。结果显示,甲基乙烯基硅橡胶分子的最低未占据轨道与原子电荷布居反映出分子中乙烯基区域逐渐演变为电子陷阱,且随电场的增加陷阱逐渐加深;乙烯基区域的亲电活性使陷阱捕获的电子相对较活泼,在沿面放电过程中,该区域积聚的电子由于活性较强会促进电子崩的发展;甲基乙烯基硅橡胶分子的激发能下降,使分子内部的电子变得容易被激发,其中乙烯基区域是主要激发区域,该处电子在激发后的反激励过程中会发出光子,容易造成表面气体分子的空间光电离;分子中部分Si—O键与C—H键的键级随外电场增加逐渐降低,分子易出现断键产生自由基,而自由基与气体分子电离后产生的自由电子,二者容易转为等离子体从而导致电子崩的发生。

纳米MgO掺杂聚乙烯微观特性的分子动力学模拟研究

电力系统高压电缆的主要绝缘材料为聚乙烯,为了提升聚乙烯的热稳定性以及减弱水分对其的渗透能力,采用纳米MgO掺杂聚乙烯,利用分子动力学模拟方法建立包含低密度聚乙烯(LDPE)、不同颗粒半径的MgO纳米团簇以及相同质量分数水分的复合模拟模型.研究结果表明,水分会降低复合体系的玻璃化温度,MgO的掺杂则会提高复合体系的玻璃化温度,减弱聚乙烯分子链的运动并减小复合体系的自由体积,使得复合体系结构更加稳定,从而增强了聚乙烯材料的热稳定性能.此外发现水分子的扩散随着温度的上升而增大,纳米MgO的添加会与水分子形成氢键抑制水分子的扩散,同时自由体积的缩减使水分子的溶解度系数与扩散系数都减小,导致水分子的渗透能力减弱,更难以渗透进聚乙烯材料破坏其结构.研究结果可为聚乙烯的水树枝生长以及老化过程的抑制提供有益的参考.

外电场下含有缔合缺陷的ZnO/β-Bi_(2)O_(3)界面电学性能

电力设备的安全运行很大程度上取决于避雷器的过电压保护水平,ZnO压敏电阻因具有优异的非线性伏安特性而广泛应用于电力系统避雷器的核心元件.为了从微观结构上了解ZnO压敏电阻的电学性能,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对含有锌填隙Zn_(i)与氧空位V_(o)缺陷的ZnO/β-Bi_(2)O_(3)界面进行分析计算,并研究其在不同外电场下的相关电学性质.计算结果表明,弛豫后氧空位V_(o)缺陷发生迁移.在外电场的作用下,填隙Zn离子向界面处偏移,界面能在电场强度超过0.1 V/?后快速升高,界面之间的相互作用力变大,层间距减小,体系导电性迅速增强.采用差分电荷密度、功函数以及Bader电荷分析方法,计算出了界面处的势垒高度,证实了内建电场是ZnO压敏电阻具有非线性伏安特性的重要原因.采用态密度分析的方法,分析了原子轨道能级、陷阱能级以及能隙等微观参数对ZnO压敏电阻宏观导电性能的影响.本工作通过调控外电场的强度对含有缔合缺陷的ZnO/β-Bi_(2)O_(3)界面不同电气参数进行分析,为理解和调控ZnO压敏电阻的电学特性提供了新的思路.

基于EEMD和IHHO-LSSVM滚动轴承剩余寿命预测方法的研究

针对滚动轴承剩余寿命预测准确度不高的问题,构建一种基于集合经验模态分解(EEMD)和考虑改进哈里斯鹰算法(IHHO)的最小二乘支持向量机(LSSVM)滚动轴承剩余寿命IHHO-LSSVM预测模型。首先,使用EEMD对原信号进行分解,根据峭度指标和相关系数选取合适的本征模态函数(IMF)进行重构。然后采用核主成分分析(KPCA)提取累计贡献率大于85%的主成分作为评估轴承退化性能指标。引入能量周期性递减调控机制,IHHO-LSSVM模型进行寿命预测,有效提高了HHO算法中寻找最优解的能力。通过轴承全寿命试验数据进行验证,其结果表明,该方法提取的轴承性能评估指标能够更为全面地表征轴承性能退化情况,建立的IHHO-LSSVM模型具有良好的预测效果。