摘要：在传统课程教学中,教师通过讲授向学生填塞书本知识,缺少互动交流和深入讨论的氛围,显然不能满足知识、能力和素质“三位一体”的人才培养目标。基于L·迪芬克有意义学习的分类目标,将综合课程设计模式应用于华中科技大学电气学科专业信号与控制综合实验课程,将原信号处理分析实验课程进行重构和再设计,使得知识、能力和素养与有意义的学习分类目标相融合,源于真实性的任务驱动形式设计教育型评估和反馈程序,将全面主动的教学活动融入课程结构和教学策略的全周期,促进学生的求知欲,帮助学生养成积极主动的学习观,创造意义深远的学习经历。

摘要：现有通用电力系统仿真软件自动化和智能化程度不高的问题极大影响了安全稳定分析工作的效率。为此,从工程技术人员的实际需求出发,基于电力系统分析综合程序(power system analysis software package,PSASP)设计并开发了电网智能仿真计算工具。该工具通过从数据解析与处理、计算功能优化、结果分析自动化3个方面对现有软件进行了优化,提升工作效率。引入达梦数据库系统,实现海量数据的存储、计算、查询和共享。开发了厂站接线图自动绘制功能,可自动实现元件连接关系的可视化展示。开发了运行方式数据自动生成功能,可形成对应海量运行场景的潮流作业数据。开发了静态安全自动分析功能,可进行N-1开断的自动计算和结果的智能分析与展示。最后,以华中电网安全稳定分析为例,验证了智能仿真工具的实用效果。

摘要：为了保障碳化硅(silicon carbide,SiC)在发生短路故障时可安全可靠的关断,需在掌握其短路特性基本规律的前提下,针对SiC短路耐受时间较短、短路下器件漏源极电压拐点不明显等特征,展开去饱和保护电路(desaturation fault protection,DESAT)电路中关键参数的研究,并制定其工程化设计的参考标准。在此基础上,文中进一步提出基于氮化镓(gallium nitride,GaN)的高速、低传输延时的DESAT短路保护电路,短路保护电路的驱动动作延时仅为常规基于硅器件DESAT电路的23.2%。所提出的氮化镓DESAT电路为SiC MOSFET短路保护电路的更优越的实现方案。

摘要：增材制造技术(即3D打印)因具有高设计自由度、高材料利用率、高成形效率和精度等优势,逐渐成为高效轻质高功率密度电机设计与制造的研究热点。该文旨在对3D打印电机的性能及其应用作系统性综述。首先,对3D打印电机的发展脉络进行简要概括。其次,分别对3D打印铁心、磁钢、绕组,以及散热和机械支撑结构的研究现状进行总结,并与传统工艺加工的样件进行性能对比。随后,介绍了适用于增材制造的结构设计方法——拓扑优化。最后,根据目前的研究情况归纳了3D打印电机未来的发展趋势和面临的挑战。

摘要：针对武器装备、航空航天等领域高温封装需求,提出一种耐高温微系统气密封装技术.选用氮化铝直接电镀陶瓷基板(direct plated ceramic substrate, DPC)作为封装散热基板,可伐(Kovar)合金作为封装盖板,金锡合金(Au80Sn20)作为焊接材料实现气密封装,并通过有限元模拟优化了最小焊接应力下的焊环厚度.根据设计方案制备了集成热敏电阻和微型加速度计的微系统器件.测试结果表明,微系统封装样品焊接质量良好,界面无孔隙和裂纹.将封装后的微系统在200℃下老化1000 h,测试其老化前后的气密性和芯片电性能.结果表明,老化后微系统仍具有较高气密性,封装漏率达到10-9Pa·m3/s量级,热敏电阻及微型加速度计电信号正常.实验证明该耐高温微系统气密封装技术可满足高温应用可靠性需求,有望应用于航空航天及军工领域.

摘要：锂金属负极长期以来一直被认为是储能电池领域的“圣杯”,但负极表面枝晶的生长和锂金属的持续损耗使得锂金属电池无法稳定循环,甚至存在安全隐患,阻碍了其实际应用。为了解决枝晶生长和负极锂的损耗问题,研究人员提出了不同的界面改性方法。其中有机聚合物具有官能团丰富和结构多样的特点,在诱导锂离子均匀沉积和缓解体积效应方面具备优势,在锂金属负极改性中受到研究者青睐。本文分别从集流体改性、隔膜改性以及人工SEI膜构建的角度,介绍了聚合物应用于锂离子电池界面修饰的研究现状、发展趋势以及关键科学问题;分析了用于界面修饰聚合物的结构设计准则,探讨了聚合物的界面修饰方法,阐明了聚合物界面抑制枝晶生长、缓解体积效应的机制,最后对金属锂负极未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

摘要：高比例可再生能源的接入对电力系统容量充裕性带来了新的挑战,系统必须具备充足的置信容量应对可再生能源的出力波动性和随机性.由于储能置信容量与电源规划结果的非线性关系,传统电源规划方法难以准确计算储能置信容量并建立系统置信容量充裕度约束.通过综合考虑火电、可再生能源、储能以及需求侧响应建立了电源规划模型,内嵌全年8 760时段生产运行模拟以确保系统具有充足灵活性,同时改进容量充裕性约束以考虑需求响应资源和储能的容量价值.针对储能置信容量的非线性问题,设计了迭代算法进行求解,并用某区域电力系统验证了模型的有效性.结果表明,高比例可再生能源系统中,影响系统成本的主要因素是灵活性约束,引入少量需求侧响应资源可大幅降低系统成本,为未来高比例可再生资源电力系统规划问题提供了新的思路.

摘要：海上直驱风电经柔性直流输电并网系统由多变流器构成,具有不同时间尺度的控制回路和复杂的动态特性.基于双风电场经柔性直流并网系统算例,采用状态空间分析法研究系统次/超同步振荡模态与电流控制回路的关联关系.研究表明,系统存在3种与变流器电流环相关的主导振荡模态,分别对应于风场-柔直模态、风场间模态以及柔直-交流系统模态,风场侧的模态与柔直-交流系统模态是解耦的,相关变流器控制参数、系统的运行工况对3种模态稳定性具有重要影响;单个主导模态失稳引起的振荡会波及到柔直的另一端,需要甄别引起振荡的根本原因,以利于针对性设计抑制策略.研究结果对于认识海上风电经柔直并网系统动态特性、参数设计以及振荡抑制具有指导作用.

摘要：逆变器的不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)所需滤波电感量小,可以实现开关管的软开通,因而能够有效地提高逆变器的效率及功率密度。但是,DCM下电流应力较高。针对这一问题,该文采用T型三电平电路构建LCL型并网逆变器,并使逆变侧电感工作于混合导通模式(mixed conduction mode,MCM)。逆变器在负载电流较小时工作于DCM,在负载电流较大时工作于梯形导通模式(trapezium conduction mode,TPCM),从而在实现软开关的同时,有效地减小了电流应力。DCM与TPCM都可以实现固定开关频率,但基于传统的状态平均模型难以实现控制器的设计。该文提出一种以桥臂输出的电荷量作为控制变量的电荷量模型。该模型为线性化的二阶模型,大大简化控制器的设计。基于该模型,该文提出了一种定开关频率的直接电荷量控制方法。最后,通过仿真和实验,验证所提出的建模与控制方法的优越性。

摘要：针对太阳能碟式聚光器,设计了一种工质为超临界二氧化碳的圆台形腔式吸热器,建立了腔式吸热器的光热模型。采用蒙特卡洛光线追踪法分析了腔式吸热器的光学特性,并基于相关理论,将热边界条件导入Ansys Fluent软件中,对腔式吸热器的光学特性及流动传热特性进行了计算流体力学(CFD)仿真模拟,得到腔式吸热器内工质出口温度、工质流动压降、光学效率、热效率以及散热损失随着工质进口温度(100~200℃)和太阳光辐射强度(400~1200W/m^(2))的变化规律。结果表明:不同太阳光辐射强度下,吸热器的光学效率基本不变;太阳光辐射强度对腔式吸热器热效率的影响不明显;工质进口温度越高,吸热器的热效率越低;腔式吸热器散热损失中,自然对流散热损失最大,其次是辐射散热损失及导热散热损失。