研究和开发大型全功率风电变流器成为全功率机组中的关键核心问题，针对大型风电全功率并联型变流器的大功率、大电流特点，围绕保证系统可靠性、提高系统稳定性、降低系统维护成本，本项目开展了大型风电变流器拓扑结构的研究，提出了一种电抗器并联、直流母线电容直连和变流器并联的拓扑结构来设计大型全功率风电变流器的电气结构，攻克了风电变流器积木化扩容技术。 针对大型风电变流器模块化并联结构，变流器控制复杂，控制实时性强的特点，开发出基于FPGA的微秒级多模块控制平台，突破变流器模块化制造技术瓶颈。建立了DSP控制器+RTLab半实物虚拟仿真平台，采用DSP控制器与RTLab半实物虚拟仿真平台对接可以对电力电子变换器系统进行半实物虚拟仿真，是目前国内外电力电子研究的先进手段。 以上成果发表在国内外重要期刊上，如IEEE transactions on Power Electronics , IET on Power Electronics ,电机工程学报等杂志，基于以上成果本课题组申请授权了多个发明专利和软件著作权，在上述全功率风力变流器技术研究的基础上，本课题组自主开发4MVA/3MW全功率模块化风电变流器, 已完成现场全功率测试，是目前国内最大的自主研发的全功率风电变流器。

项目背景：样品制备及检验过程中样品的交叉污染、样 品均匀性以及样品代表性问题，是影响产品品质的关键环节 及因素。尤其是稀有元素、微量元素对样品特性有较大影响 时，问题尤现突出。此类问题是国际、国内行业中公认的技 术难点，长期困扰企业的技术发展。为较好的解决此类问题， 在样品制备及检验过程中需要使设备及系统具有自动化、智 能化功能，依靠人工智能技术对上述环节给予把控及处理， 可以在样品需要处理和判断的过程中介入，实现自动判断、 自动识别并及时处理的智能化系统，始终保持样品处理环节 的准确性、正确性和及时性，保持样品的纯净度是本项目的 研发、研制的主要目的。 所需技术需求简要描述：1.能对煤、焦、矿石、熔剂、 贵金属、有色金属、稀有金属、合金、地质勘探类样品进行 全自动制样，自动检测并清除料斗残留物质，使得物料的交 叉污染度达到 0.02%，样品均匀度达到 99.8%，样品代表性 为 99.8%；2.在制样过程中能够全程检测、准确判断物料类 别，获取物料数据信息，并将数据进行分析和比对，给出有 效的生产优化方案；3.需要对制样过程中涉及的缩分机构、 研磨机构、水分测量装置以及成分分析等装置进行残留物质 清除。  对技术提供方的要求:熟悉行业动态，了解行业相关战略规划与发展方向，以实用、先进及具有较高的前瞻性技术 储备为基础，制定行业技术标准及研发相应装备。 

以先进的嵌入式技术为中心，开发一套智能隔爆式磁氧分析系统， 实现分析仪器的在线检测，自动标定，故障诊断，在线显示分析结果，并以数字和模拟趋势两种方式输出，为工业现场DCS系统提供工艺流程中样品的分析结果。仪器实现了恒温检测消除温度漂移，自动压力补偿，减小压力影响。 技术优势： 可实现O2的全量程在线测量；性能稳定、选择性好。仪器的性能指标为： （1）测量范围：0%-100%O2 （2）零点漂移：<0.1%/天；<0.2%/月 （3）对N2O、CO、CO2、H2O等的选择性误差：<0.3% （4）NO2的选择性误差：<5% （5）对NO的选择性误差较高：<43%

此项目为863项目子课题，是实现某纸业集团的MES系统的关键技术之一，其主要内容如下： （1）建立生产方案（包括浆种、配比、流量以及各工序工艺参数等）信息库，并在此基础上根据企业的生产经验不断滚动优化和丰富生产方案，为企业进行方案切换提供翔实、可靠的信息； （2）建立生产计划信息发布系统，调度人员能根据生产计划在生产方案信息库中提取完整生产方案信息，在经过各级人员的确认后，系统可根据备料、蒸煮、打浆、抄纸等不同工段的需求将生产方案进行自动分解，通过信息发布平台自动发布到各车间。

该系统可学习： 1.汽车ECU的软、硬件设计方法； 2.ECU虚拟仿真、测量、调试、诊断的基本方法； 3.OBD相关技术，实现系统的自诊断功能； 4.汽车控制系统中的典型控制策略及诊断方法； 5.该实验开发系统与模拟实车网络的联合仿真。

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

"该成果获2018年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学类一等奖，系统研究了磁性纳米材料的控制制备及表面修饰，研究成果发表在Coll. Surf. A与Nanoscale Res. Lett.，共计被SCI正面他引260篇次。研制出10L纳米g-Fe2O3弛豫率国家标准物质（GBW（E）130387），教育部组织的科技成果鉴定认为该标准物质填补了国内外空白，对磁共振成像造影剂研制、生产及临床应用具有重要意义。提出了一种交变磁场诱导磁性纳米颗粒组装的新机制，制备得到具有各向异性磁热效应的水凝胶，结果发表在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等专业期刊上，被同行认为“交变磁场组装磁性纳米颗粒是过去十几年来除了静磁场控制组装以外首次提出的新的组装方式和机制”，“首次制备具有各向异性磁热效应的磁性水凝胶”，“在未来的临床热疗中具有重要应用前景”。

超高韧性混凝土（UHTCC） 硬化后具有显著的应变硬化特征，在拉伸荷载作用下可产生多条细密裂缝，极限裂缝宽度小于0.1mm，极限拉应变可稳定地达到3％以上。该材料的极限拉应变是混凝土拉应变 (0.01%)的300倍以上，钢筋屈服应变 (0.15%) 的20倍以上。采用UHTCC永久性模板-结构一体化设计方法，在模板设计过程中，使用模板的连接件和面板来分散混凝土主体结构上的裂缝，借助UHTCC材料的裂缝无害化分散能力将混凝土结构可能产生的裂缝分散成宽度小于0.1mm的无害裂缝，通过这样的方法可以有效控制大体积混凝土表面的裂缝，从而提升其耐久性

研制出了多个具有自主知识产权的铁磁性非晶、纳米晶软磁合金材料，具有优异的力学性能、软磁性能、耐蚀性能及对染料废水高效降解性能，具体研究成果包括：（1）高饱和磁感低损耗纳米晶软磁合金：研制了FeSiBPCu系列纳米晶软磁合金，饱和磁感应强度达1.8T以上，1.5T/50Hz条件下的铁损仅为0.29W/kg，是高级取向硅钢铁损的1/2，技术性能远优于日本主要生产和大力推广的FINEMET纳米晶合金系列产品，在高效节能电机、无线充电系统、新能源汽车等技术领域具有广阔市场前景；（2）铁磁性非晶合金构件涂层：制备了厚度达9mm的非晶合金构件涂层，非晶度90[[%]]以上，孔隙率低于1[[%]]，平均硬度达976HV，内聚强度为237MPa；利用激光熔覆技术进一步改善其力学性能，断裂强度达1800Mpa，具有优异的耐蚀性能和耐摩擦磨损性能，适用于各种功能构件的在线修复；（3）铁基非晶合金化学性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/纳米晶合金在对染料废水的高效降解，发现合金表面的“自更新”行为可有效提高合金的重复利用性，同时良好的热磁调谐性使合金便于降解后的自动回收，对于实现高效、低成本处理印染废水，解决水污染问题具有重要的应用价值。

研制出了多个具有自主知识产权的铁磁性非晶、纳米晶软磁合金材料，具有优异的力学性能、软磁性能、耐蚀性能及对染料废水高效降解性能，具体研究成果包括：（1）高饱和磁感低损耗纳米晶软磁合金：研制了FeSiBPCu系列纳米晶软磁合金，饱和磁感应强度达1.8T以上，1.5T/50Hz条件下的铁损仅为0.29W/kg，是高级取向硅钢铁损的1/2，技术性能远优于日本主要生产和大力推广的FINEMET纳米晶合金系列产品，在高效节能电机、无线充电系统、新能源汽车等技术领域具有广阔市场前景；（2）铁磁性非晶合金构件涂层：制备了厚度达9mm的非晶合金构件涂层，非晶度90%以上，孔隙率低于1%，平均硬度达976HV，内聚强度为237MPa；利用激光熔覆技术进一步改善其力学性能，断裂强度达1800Mpa，具有优异的耐蚀性能和耐摩擦磨损性能，适用于各种功能构件的在线修复；（3）铁基非晶合金化学性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/纳米晶合金在对染料废水的高效降解，发现合金表面的“自更新”行为可有效提高合金的重复利用性，同时良好的热磁调谐性使合金便于降解后的自动回收，对于实现高效、低成本处理印染废水，解决水污染问题具有重要的应用价值。