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一种数字能量交换系统的关键技术
1. 痛点问题
由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有驱动功率小而且驱动电路简单、开关速度快并且损耗小、饱和压降低、耐压高、电流大等优点，在柔性直流电网中得到了广泛的应用，现有的MMC换流阀装备均是采用IGBT开关器件进行设计。事实上，IGBT于二十世纪八十年代初诞生，在九十年代得到飞速发展。然而传统的焊接式IGBT容量较小、可靠性较低且失效后呈断路特性，因此早期的IGBT主要应用于中低压领域，直至压接式IGBT诞生之后才开始在高压、大功率电力电子换流器当中得到应用。IGBT器件的容量从最早的600V/6A级别逐渐提升，迄今为止已经达到了4.5kV/3kA的水平。IGCT诞生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶闸管改进而来，因此天然具备晶闸管大容量、高可靠性的特点。IGCT器件在2000年便已经达到了4.5kV/4kA的水平，相比之下压接式IGBT直至2012年才达到相同的功率等级，随着六英寸IGCT器件在未来投入使用，IGCT在容量上仍将对IGBT保持较大优势。
另外，尽管IGBT优势突出，但是相比电流型器件，仍然存在通态压降大、可靠性低、制造成本高等问题，具有很多改进的空间。尤其是在海上风电柔性高压直流输电系统中，所使用的开关器件数量非常大，若能改进IGBT器件的特性，进一步提高效率和可靠性、减小成本，将会具有巨大的吸引力和应用前景。
2. 解决方案
模块化多电平变换器（MMC）的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用带来了契机。相比IGBT，IGCT的通态压降和成本可降低达到1/3以上，并且IGCT具有非常强大的浪涌电流、短路失效和防爆能力，无需增加辅助电路便可实现冗余和防爆，确保柔直输电系统免维护的高可靠需求。该技术实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义和广阔的应用前景。
清华大学
2021-10-22
高温压电振动能量回收器件和高温驱动器
传统PZT压电陶瓷应用广泛，但在居里温度较低，环境温度较高时，PZT陶瓷样品极易退极化。随着压电材料的应用范围的进一步拓展，一些极端条件对压电陶瓷的应用提出了新的挑战。北京大学工学院实验室利用高居里点的钪酸铋 - 钛酸铅压电陶瓷制备了基于 d31模式和d33模式的应用于高温环境中的压电振动能量回收器，器件可以稳定地工作在 150℃以上的高温环境中。高温下由于电畴被活化，器件的压电系数和相应的输出功率比室温时提高一倍以上。
与压电能量回收器不同的是，压电驱动器是一种利用压电效应，将电能转化为机械能实现纳米级驱动的器件，压电驱动器利用压电材料的准静态逆压电效应实现10微米至100微米的微小位移；同时，还可以利用压电陶瓷的高温谐振动效应制备高温压电马达。
北京大学
2021-04-13
一种机床主轴的振动能量收集装置及方法
本发明涉及振动能量收集技术领域，具体为一种机床主轴的振动能量收集装置及方法，该装置包括能量收集器、机床主轴、以及主轴箱壳体，所述机床主轴设有固定轴承，所述主轴箱壳体包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁垂直于所述第二侧壁，所述固定轴承的外壁与所述第一侧壁之间设有支撑架，所述第二侧壁与所述支撑架之间设有能量收集器，所述能量收集器通过磁致伸缩材料收集所述机床主轴的振动能量，将振动能量转换成电能，进而可以实现对机床的其他元件供电，节省了部分外部电源的供给，同时不影响机床主轴的正常运行，并有利于振动的传递。
杭州电子科技大学
2021-05-06
一种针对复杂结构的瞬态能量响应高精度预示方法
本发明提供了一种针对复杂结构的瞬态能量响应高精度预示方法，考虑子系统间能量传递的时变项（ｉｍｇ ｆｉｌｅ＝＇ＤＤＡ０００１４３８１９６０５０００００１１．ＴＩＦ＇ ｗｉ＝＇３３０＇ ｈｅ＝＇１１０＇ ｉｍｇ－ｃｏｎｔｅｎｔ＝＇ｄｒａｗｉｎｇ＇ ｉｍｇ－ｆｏｒｍａｔ＝＇ＴＩＦ＇ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ＝＇ｐｏｒｔｒａｉｔ＇ ｉｎｌｉｎｅ＝＇ｎｏ＇／）结合复杂结构的损耗因子矩阵η，建立结构各子系统的瞬态功率平衡方程，给定初始边界参数，采用四阶?五阶Ｒｕｎｇｅ?Ｋｕｔｔａ算法计算得到结构各子系统的瞬态能量响应；相比于传统方法仅考虑能量的时变项，本发明通过考虑了复杂结构各子系统间能量传递的时变项，建立了更为完整的复杂结构各子系统瞬态能量平衡方程，显著提高了目前瞬态统计能量分析方法在瞬态能量响应预示中的预示精度，拓展了目前瞬态统计能量分析方法的研究范围，可以解决不同耦合强度结构的瞬态能量响应分析，同时结合商业统计能量分析软件，可以解决复杂结构的瞬态能量响应预示问题。 １
东南大学
2021-04-11
轨道交通车辆制动能量气动回收再利用装置
一种轨道交通车辆制动能量气动回收再利用装置，属于轨道交通车辆技术领域。本实用新型由安装在 车辆转向架车轴上的凸轮，安装在转向架构架上的其余部件组成。其中凸轮、滚子和气缸活塞杆构成凸轮 机构，将车轴的旋转运动转化为气缸活塞杆的往复运动；排气单向阀、吸气单向阀连接在气缸的无杆侧，在气缸活塞杆的往复运动下，实现排气和吸气功能，将机械能转换为气压能。该装置能够将制动能直接回 收成气压能，以供车辆系统使用。
南京工程学院
2021-04-11
一种针对时变结构的瞬态能量响应高效预示方法
本发明提供了一种针对时变结构的瞬态能量响应高效预示方法，基于时变结构的能量密度控制方程，结合时变结构各子系统在不同频带内的时变内损耗因子和子系统间的时变耦合损耗因子，建立时变结构各子系统的瞬态能量控制方程，给定初始边界参数，采用四阶?五阶Ｒｕｎｇｅ?Ｋｕｔｔａ算法计算得到时变结构各子系统的瞬态能量响应。本发明发现了能量密度控制方程中内损耗因子引起的功率流动项，对空间体积积分后建立了时变结构各子系统的能量控制方程，从而将能量分析方法推广到了时变结构的动力学响应分析，拓展了目前能量分析方法的研究范围。同时，相比于传统的离散化方法，本发明采用能量的方法建立结构各子系统的能量控制方程，显著提高了计算分析的效率。
东南大学
2021-04-11
一种汽车制动能量回收装置及其分段控制方法
本发明涉及汽车能量回收，旨在提供一种汽车制动能量回收装置及其分段控制方法。该装置包括超级电容和电机、低压端电流表、双向Buck-Boost变换器、高压端电流表、PWM控制器、低压端继电器和高压端继电器；低压端继电器和高压端继电器均为单刀双掷开关，包括动触点、第一静触点和第二静触点；低压端电流表设于超级电容与低压端继电器的动触点之间，高压端电流表设于电机与高压端继电器的动触点之间；各设备分别通过信号线连接至PWM控制器。本发明可直接用于现有电动汽车和油电混合动力汽车上，提高其制动能量回收的效率、增加节能效果、延长其续驶里程。
浙江大学
2021-04-11
一种基于能量捕获的能效公平性优化方法
本发明公开了一种基于能量捕获的能效公平性优化方法，包括： 获取初始数据，包括基站发射功率、路径损耗因子、网络接收阈值、 用户与单层网络的基站之间的距离、网络总带宽和其它层网络的基站 对用户的干扰；在频谱正交分割的情形下，根据路径损耗因子和网络 接收阈值，得到覆盖概率的平均对数；根据覆盖概率的平均对数、网 络总带宽和网络接收阈值，以网络能效值最大为目标建立网络能效模 型，基于网络能效模型得到网络接收阈值的隐函数；将初始数据输入 到网络接收阈值的隐函数，得到最优网络接收阈值和最优网络能效值。 本发明在保证用户服务质量的同时，有效提升整个网络的能量公平性。
华中科技大学
2021-04-11
高能量、长寿命的水系可充放 镍铋电池
利用三维高结晶度的Bi纳米结构抵消储能转换反应引起的结构内应力，成功构筑了首款可充放的Ni//Bi电池（Adv. Mater., 2016, 28, 9188–9195．）。为了进一步提高镍铋电池的能量密度和寿命，该团队在前期基础上最近通过原位活化的策略制备了一种高载量的三维多孔的铋-碳复合材料，作为水系镍铋电池的高性能负极材料。这种多孔氮掺杂的碳三维结构不仅可以实现高载量铋的均匀负载，而且可以提供快速的电子传输和离子扩散的通道，有利于提高电极的容量和倍率性能。因此，制备的铋-碳复合电极具有很好的润湿性和活性面积，表现出较高的容量（2.11 mAh cm-2和166.2 mAh g-1）和优异的倍率性能（2.11 mAh cm-2和120 mA cm-2）。更重要的是，基于这种铋-碳复合材料为负极，Ni-NiO为正极组装的柔性镍铋水系可充放电池具有很高的能量密度（16.9 mWh cm-3）和出色的循环寿命（充放电5000次后仍有94%的容量保持率），优于很多研究报道的水系电池。
中山大学
2021-04-13
一种弹簧储能式汽车制动能量回收装置
汽车在制动时，一般利用车轮制动器将汽车的势能和动能转化为热能，车轮制动器是根据摩擦原理制成的；在汽车长时间连续制动时，制动器的热负荷非常大，使得制动鼓（盘）的温度大幅度升高，从而使摩擦因数下降、磨损加大，结果使制动器失去或部分失去制动效能。部分大中型商用车安装的非摩擦原理的电涡流缓速器或液力缓速器能降低制动器的热负荷，但还没有制动能量回收的功能；电涡流缓速器还需要励磁，额外消耗电能。本专利设计的制动能量回收装置利用发电机发电，发出的电能给蓄电池充电，回收制动能量，当汽车制动至较低车速时，发电机转速
长沙理工大学
2021-01-12