“双碳”目标下电力电子设备在有源配电网中的应用

背景为了抑制温室气体排放,减缓全球气候变暖的趋势,目前在全球范围内都在经历或者开展一场能源转型。能源转型是指能源生产方式由传统的以化石能源为主,转变为以清洁可再生能源为主。另外,在能源消费方面,从传统的用化石能源取暖和作为动力,向以清洁电能、氢能等清洁能源为主转变。麦肯锡的研究报告指出:未来化石能源需求将直线下降,可再生能源需求占比将提升。

掺磷多晶硅的干法刻蚀工艺研究

本文主要研究功率器件中多晶硅栅的干法刻蚀工艺。首先阐述了多晶硅在金属–氧化物–半导体场效应晶体管(MOSFET)中的重要作用,提出当前多晶硅常采用干法刻蚀工艺实现其微观形貌,同时介绍了干法刻蚀的基本原理。然后重点研究了掺杂对多晶硅刻蚀后形貌的影响,通过对表面异常的表征与分析,探究优化的工艺路线,提出掺杂后的多晶硅必须经过表面湿法处理才可以进入光刻、刻蚀工步。最后将以上优化后的多晶硅刻蚀方案应用于一款6500 V/20 A SiC MOSFET的工艺流程,实测电学性能表现优异。

换流回路的寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响

为有效评估换流回路的寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响,首先建立了考虑换流回路寄生参数的完整的碳化硅MOSFET开关暂态电路模型,该模型考虑了换流回路负载电感的寄生电容,并将换流回路的寄生电感分为二极管支路电感和其他串联电感两部分,基于所建立的模型分析了器件的开关特性。然后搭建了碳化硅MOSFET动态特性测试平台并提取了对应的等效电路计算模型,通过解析与计算模型的结合分析了换流回路各部分寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响。最后通过实验验证了分析结果的正确性。结果表明,在考虑负载电感寄生电容的情况下,换流回路中二极管支路电感与其他串联部分电感对碳化硅MOSFET开关特性的影响不同,且二极管支路电感对关断电压过冲的影响更大。在此基础上,针对电压过冲与绝缘击穿问题,对高压碳化硅MOSFET动态特性测试平台的布局优化与寄生参数设计提出建议。

基于开关能量均衡的并联碳化硅MOSFET芯片筛选

由于碳化硅MOSFET芯片生产制造工艺尚不够成熟,导致芯片参数分散性很大,使其在并联应用时的开关能量产生很大的差异。特别是在高频应用中,开关能量的不均衡将造成芯片发热分布不均衡,并严重影响碳化硅MOSFET模块的可靠性。该文测试获得30个单芯片碳化硅MOSFET器件参数的分散性,建立单芯片碳化硅MOSFET器件并联动态特性测试实验平台和单芯片碳化硅MOSFET器件并联的等效电路计算模型。分别通过改变并联器件的转移特性曲线、导通电阻、栅极内阻和极间电容的差异数值,获取并联器件开关能量和开通瞬态峰值电流的不均衡度。在此基础上,提出基于开关能量均衡的并联碳化硅MOSFET芯片的筛选策略,并通过实验对计算模型芯片筛选策略进行验证。计算结果和实验结果均表明,以瞬态电流均衡为目标的并联碳化硅MOSFET芯片筛选策略,并不能够可靠地保证并联芯片开关能量的均衡,在该文所提筛选策略基础上,可以利用芯片参数对开关能量的补偿效应,实现并联碳化硅MOSFET芯片开关能量的均衡。

基于均匀分布阵列的海上多能联合发电规划及优化

针对风能波浪能联合发电中风电场运维便利性和经济性不能兼顾的问题,提出一种海上多能源联合发电规划及优化方法。首先,对比了风机与波浪能装置并网的两种方式,并基于其抗干扰能力选取了最优并网方式。其次,分别考虑波浪力冲击对风机和波浪能装置的影响,以波高降低百分比来衡量风机运维可及性,设计了两者之间的最优布局。最后,通过算例仿真对比了不同布局下系统的度电成本、等值停运率和波高降低百分比。研究结果表明,基于均匀分布阵列的联合发电规划及优化方法可有效提高海上风电场效益及风机运维便利性。

场内外特征融合的残缺图像精细修复

针对当目标特征严重缺失时现有图像修复方法未能充分利用完整区域预测缺失区域特征,造成修复结果特征不连续、细节纹理模糊等问题,本文提出一种基于场内外特征(EFIF)融合的残缺图像精细修复方法。首先,利用改进的动态记忆网络(DMN+)算法将残缺图像的场内特征及相关的场外特征融合,生成包含场内外特征的残缺图像优化图;其次,构建带有梯度惩罚约束条件的生成对抗生成网络,指导生成器对优化后的残缺图像进行粗修复,获得待修复目标的粗修复图;最后通过相关特征连贯的思想对粗修复图进一步优化,得到最终的精细修复图。在三个复杂度不同的图像数据集仿真验证,并与现有占主导地位的修复模型进行视觉效果和客观数据比对。实验结果显示:本文模型修复的结果在纹理结构上更加合理,在视觉效果和客观数据均优于其他模型,在最有挑战性的Underwater Targe数据集中所提算法峰值信噪比(PSNR)最高为27.01,结构相似性指数(SSIM)最高为0.949。

硅锰渣在建筑材料领域的应用现状和发展方向

硅锰渣是冶炼硅锰合金产生的最多的废渣。随着科技的不断进步,硅锰渣的利用由胶凝材料向高附加值产品方向发展。通过对硅锰渣的矿物学特征进行描述,综述了利用硅锰渣制备矿棉、微晶玻璃、水泥、混凝土掺合料、透水砖等材料的研究现状、应用及性能评价,同时也对其应用前景进行了展望。“新一步法”制备矿棉既可以实现硅锰渣的高附加值利用,又符合国家的节能环保政策,是硅锰渣资源化利用的一种发展趋势。

基于光纤环谐振腔的高性能微波光子滤波器

为实现同时具备宽带可调谐、单透射峰、窄滤波带宽三大特征的高性能微波光子滤波器,设计了一种基于2×2光纤耦合器的环型谐振腔,推导、仿真并实际测量了该谐振腔的输出特性,最终与普通光滤波器相结合实现了高性能微波光子滤波器。实验结果表明,该光纤环谐振腔其滤波带宽可低至1.2 MHz,与普通可调谐光滤波器级联后可实现任意单透射峰的动态选择,通过相干探测链路实现了40GHz范围内可调谐的光载射频信号。与传统非腔体微波光子滤波器相比,该方法明显降低了滤波带宽;与单一光纤环谐振腔相比,该方法能够实现任意单透射峰的动态选择。这一滤波器有望用于未来超精细光谱分析、光纤传感等领域。