哈尔滨理工大学电气与电子工程学院
SWISS整流器多目标优化
哈尔滨理工大学学报JOURNAL OF HARB! UNINERSINY OF SCINNCE AND TECHNOLOGY第26卷第、期2255年2月VoV 20 No. 1Feb. 2255SWISS 整流器多目标优化颜景斌，沈云森，刘思，魏金鑫，高崇禧(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，哈尔滨154082)摘 要：针对SWISS 整流器的性能问题，采用基于NSGA-P 算法的多目标优化方法。
以离散的直流电感、IGBT 、Dmde 以及输出电容参数建立的元器件数据库为约束条件，以效率、功率密度以 及输出纹波模型为目标函数，通过NSGA-H 算法进行优化，并给出了帕累托最优解集和帕累托最优 前沿，根据目标的优先级合理选择方案，从而选择相应器件。
最后，通过仿真实验表明方案的可行性,优化后效率为941 51%，功率密度为12. 96 kW/dm 5,输出纹波为5. 068。
关键词:SWISS 整流器；损耗；多目标优化；nsga -i i 算法DOS : 12.15633/4. jhusl. 2021.51.012中图分类号：TM46 文献标志码：A 文章编号：1057-2683(2521)51-0586-57Multi-objective Optimization of SWISS RectifierYAN Jing-bin , SHEN Yun-sen., LIU Si, WEI Jin-xin , GAO Chong-xi(School cf Elect/cal and Electronic Enyi-eeriny , Harbin Univeu/y cf Science and Technoloyy , Harbin 135085, China)Abstract : Aiminy xl tha peXounanca pndlem of SWISS recti —ci , - multi-oPjechvv optimization method bo —1on Non-Dominated Sotin- in Genetic Alyowthms-H ( NSGA-H - is aXopteb. With discrete DC —lductoi, IGBT, DOPa and output cax-citoi database -s constraints , and —FicOncy , powai dexsitp and output Uppla model -soPjechvv functions , tha optimization is co —deb out by NSGA-H alyorithm , usi — tha pareto optimal solution and pareto optimal front of tha alyorithm. Wa select tha dppnptma devica -ccorbin- to tha p/ottp of tha Um —.FOtly, tha simulation results show thul tha schema is feasible , tha optimized eWiciency is 96.61% , tha powai density O 12. 96 kW/4m 5 , and tha output Upple is 9. 665.Keywords ：SWISS nchfivi; loss; multi-oPjechvv optimization ; NSGA-H alyorithm2引言在整流器电力电子装置的研究中，希望构建一个综合性能最优的系统,即保证高效率的同时，又能使系统的体积、质量和成本等性能指标得到优化，这 是一个复杂的问题，往往以经验判断,可能无法保证其准确性，并且，各个性能之间一般相互冲突，如何对各系统进行多参数多目标优化并进行器件选型, 需使用合适的方法［一5］。
在公司做毕业设计
在公司做毕业设计【篇一：学生在企业做毕业设计邀请函】接收湖南工程学院电气信息学院学生在我公司做毕业设计的邀请函湖南工程学院电气信息学院：我公司邀请已与我公司签订就业协议的下列同学2011年2月21日至5月20日来我公我公司承诺：（1）提供免费住宿；（2）给予学生适当的生活补贴；（3）提供必需的毕业设计条件。
（4）按准员工对学生进行管理。
我公司的地址：联系人：xxx公司年月日电话：电子信箱：【篇二：大四学生到企业做毕业设计的暂行规定】关于学生到企业单位做毕业设计有关事项的暂行规定毕业设计是大学教育中非常重要的实践性教学环节，为了加强对学生在这个环节中的教育，特别是为了增强学生的实战能力，同时也便于用人单位更好地了解学生，学院原则上支持学生到企业单位进行毕业设计。
为了使这项工作能够顺利进行，同时也为了便于解决在学生毕业设计期间可能出现的各种问题，特制定本管理规定。
其目的在于规范此项工作的程序，明晰学生、校内指导教师、企业及学院等方面的责任和义务。
一、学生到企业单位进行毕业设计的申请程序1、向毕业设计校内指导教师提交书面申请；2、联系拟去企业单位，征得企业单位同意履行其承担的责任和义务；3、办理所规定的企业单位指导毕业设计协议和公函；4、签署责任状；5、校内指导教师签署意见；6、系主任审批；7、企业和学生的责任状交学院备案。
二、各方的责任和义务学院的责任和义务1. 学院有责任责成系主任为学生安排校内指导教师；2. 对涉及到学生本人必须参与的校内各项活动，学院的学生管理部门有责任及时通知在企业做毕业设计的学生；3. 学院有责任责成系（部）对学生的毕业设计报告（论文）进行评阅，并组织学生参加正常的毕业答辩。
企业的责任和义务1. 企业必须具备指导学生毕业设计的能力（包括指导教师的水平、毕业设计题目和做毕业设计的条件等），方可接受学生进行毕业设计；2. 企业应对学生在企业进行毕业设计期间的生活、人身安全和社会活动后果负责任；3. 负责为学生指定企业的毕业设计指导教师，拟订毕业设计题目，并将指导教师的个人资料（学历、职称和从事技术工作简历）、做毕业设计的题目和条件等情况以书面形式提供给学生的校内指导教师；4. 企业必须与学院签定“学生在企业进行毕业设计的生活和安全保障责任状”。
固态电解质LiZr2（PO4）3的掺杂及其在电极中的应用
第28卷㊀第4期2023年8月㊀哈尔滨理工大学学报JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY㊀Vol.28No.4Aug.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀固态电解质LiZr 2(PO 4)3的掺杂及其在电极中的应用刘少鹏,㊀王基任,㊀拓沅辛,㊀周春山,㊀周㊀爽,㊀张永泉(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室,哈尔滨150080)摘㊀要:NASICON 型固态电解质磷酸锆锂(LZP )具有优异的结构稳定性和性能可靠性,但其在室温下的锂离子电导率较低,限制锂离子的传输㊂针对上述问题,采用溶胶凝胶法对磷酸锆锂电解质材料进行阳离子掺杂,提高材料的电导率,进而提升锂离子在材料中的输运能力㊂同时,将掺杂的磷酸锆锂电解质对电极进行修饰,提升电极本身的锂离子输运性能㊂探究了离子掺杂电解质对电极的锂离子扩散动力学性能的影响机理㊂实验结果表明,LiTi 0.25Zr 1.75(PO 4)3对电极的锂离子扩散动力学性能提高最为显著,锂离子扩散系数达到3.25ˑ10-14cm 2㊃S -1,是未修饰电极的2.95倍,同时在5C 倍率下,LiTi 0.25Zr 1.75(PO 4)3修饰的电极比未修饰电极比容量提高了25.48mAh ㊃g -1㊂关键词:固态电解质;磷酸锆锂;掺杂;离子输运;电化学DOI :10.15938/j.jhust.2023.04.002中图分类号:TM911.3文献标志码:A文章编号:1007-2683(2023)04-0008-06Doping Modification of Solid Electrolyte LiZr 2(PO 4)3and Its Application in ElectrodesLIU Shaopeng,㊀WANG Jiren,㊀TUO Yuanxin,㊀ZHOU Chunshan,㊀ZHOU Shuang,㊀ZHANG Yongquan(Key Laboratory of Engineering Dielectrics and Its Application,Ministry of Education,School of Electric and Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)Abstract :NASICON type solid electrolyte LiZr 2(PO 4)3has excellent structural stability and performance reliability,but its lowconductivity of lithium ions at room temperature limits the transport of lithium ions.In view of the above problems,cationic doping of LiZr 2(PO 4)3electrolyte material was studied by sol-gel method and thus improve the transport capacity of lithium ions in the material.Meanwhile,modified the electrode with doped LiZr 2(PO 4)3electrolyte to improve the lithium ion transport performance of the electrode itself.The influence mechanism of ion-doped electrolyte on lithium ion diffusion kinetics of electrode was investigated.The experimental results show that LiTi 0.25Zr 1.75(PO 4)3improves the lithium ion diffusion kinetics most significantly,and the lithium iondiffusion coefficient reaches 3.25ˑ10-14cm 2㊃S -1,which is 2.95times of that of the unmodified electrode.At 5C rate,the specific capacity of LiTi 0.25Zr 1.75(PO 4)3modified electrode is 25.48mAh g -1higher than that of the unmodified electrode.Keywords :solid-state electrolyte;LiZr 2(PO 4)3;doping;ionic transport;electrochemistry㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-06-03基金项目:黑龙江省自然科学基金(LH2020E093);黑龙江省留学回国人员择优资助;哈尔滨理工大学大学生创新创业训练计划项目(202110214218).作者简介:刘少鹏(2001 ),男,本科生;王基任(2001 ),男,本科生.通信作者:张永泉(1987 ),男,博士,副教授,E-mail:yqzhang@.0㊀引㊀言移动电子设备㊁智能电网市场㊁电动汽车等的快速发展极大地提高了人们对高能量密度锂电池的需求[1-2],然而传统的锂离子电池采用液体有机电解质,其存在一定的局限性以及安全隐患,如腐蚀㊁爆炸㊁漏液等问题[3-5]㊂在锂离子电池中,采用无机固态电解质代替易燃易爆炸的液态电解质,可以很大程度地规避以上问题,而固态电解质与金属锂做负极组成的锂金属电池也被称为下一代高能电池[6-9]㊂在无机固态电解质中,Li x M2(PO4)3化合物的NASICON型结构因其具有较高的离子电导率和较好的稳定性而被广泛关注[10-11]㊂NASICON型结构框架由一个共角的MO6八面体和PO4四面体组成,形成间隙隧道的3D网络,锂离子通过该网络扩散变得容易[12]㊂固体电解质LiTi2(PO4)3和LiGe2(PO4)3具有较高的离子导电性[13],但是,经过研究表明金属锂或石墨作为阳极材料时Ti4+和Ge4+的还原性能降低,含有该离子的固体电解质在强还原的环境当中化学稳定性存在着严重的问题,电池在进行充放电过程中伴随着氧化还原反应的发生,而还原性能的降低势必会导致脱嵌锂离子受到一定程度的影响,同时也会影响充放电过程中氧化还原反应的可逆性,限制了其在可充电电池中的应用[14]㊂Zr4+具有高度稳定性,LiZr2(PO4)3(LZP)对于锂金属和锂化石墨是稳定的[15],然而在室温下,LZP的离子电导率较差,仅为10-8~10-5S㊃cm-1,其主要原因是相对较高的体相阻抗和晶界阻抗[16],为此可以在LZP 晶格中进行阳离子掺杂来调节Li+的传输路径,进而提高LZP材料的离子电导率[17-19]㊂针对于阳离子掺杂LZP的结构和电化学性能前人已经进行了一些研究,2016年,Sunil Kumar 等[20]通过溶胶-凝胶法合成Li1.2Zr1.9Sr0.1(PO4)3,研究Sr2+取代对LZP陶瓷结构㊁微结构和导电性的影响,LZP样品的离子电导率得到显著改善,室温下的最高离子电导率达到0.34ˑ10-4S㊃cm-1㊂2017年,A Cassel等[21]合成Li1.2Zr1.9Ca0.1(PO4)3,其在室温下的离子电导率比LZP高约20倍,达到7.17ˑ10-7 S㊃cm-1㊂2020年,Neelakanta Reddy等[22]通过Al3+的掺杂提高了LZP的结构稳定性,降低了材料的界面电阻,同时加入了更多的Li+,整体提高了材料的离子电导率,Maho Harada等[23]通过Ca2+和Y3+的掺杂对LZP中Li+的迁移起到了俘获作用,促进Li+的传输,在室温下离子电导率提高到2.6ˑ10-5 S㊃cm-1㊂由此表明,元素的掺杂可以提高LZP的离子电导率,进而可提高其电化学性能㊂本文采用溶胶-凝胶法制备Zn2+㊁Fe3+㊁Ti4+掺杂的LZP固体电解质材料,通过离子掺杂调控LZP 电解质材料的晶体结构,降低阻抗;同时采用掺杂的LZP固体电解质修饰电极,探究其提高电极材料的Li+输运性能的机理㊂1㊀样品的制备与测试采用溶胶-凝胶法制备ZnSO4掺杂的LZP固体电解质材料Li1+2x Zn x Zr2-x(PO4)3(LZZP)㊁FeN3O9㊃9H2O掺杂的LZP固体电解质材料Li1+x Fe x Zr2-x(PO4)3(LZFP)和TiO2掺杂的LZP固体电解质材料LiTi x Zr2-x(PO4)3(LZTP),其中x均为0.25,LZP由LiNO3㊁NH4H2PO4㊁ZrOCl2㊃8H2O配制而成,除LiNO3的用量超过化学计量比的10%外,其余原料均按化学计量比进行配制形成溶胶,在80ħ下加热搅拌6h形成凝胶后再烘干箱内保持180ħ干燥12h形成干凝胶,将所得的干凝胶放在坩埚中在高温箱式电炉中保持500ħ高温烧结12h,待降温后取出坩埚,将物料放于研钵中研磨成粉末备用㊂将经过掺杂后的得到的无机固体电解质粉末LZZP㊁LZFP㊁LZTP分别对电极活性材料LiFePO4 (LFP)进行修饰,得到新的电极材料(LFP-LZZP㊁LFP-LZFP㊁LFP-LZTP),按照7ʒ1ʒ1ʒ1的质量比准确称量电极活性材料LFP㊁配制好的无机固体电解质粉末㊁聚偏氟乙烯(PVDF)和导电炭黑(SP),分别将上述4种物料缓慢加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液里面,使用磁力搅拌器将这5种物料于室温下800r/min的速率进行充分搅拌,搅拌时间6h㊂将搅好的电极浆料涂覆到铝箔上然后将涂覆好的铝箔放入真空干燥箱中在80ħ进行干燥,经过12h取出,得到掺杂固态电解质的复合正极,并在圆柱形冲压机上压制成直径为12mm的电极片㊂按照8ʒ1ʒ1的质量比准确称量LFP㊁PVDF㊁SP,重复进行以上步骤,得到无掺杂的电极片㊂在氩气手套箱中组装CR2032型纽扣电池,首先将弹片放于负极壳上,然后将用作负极的金属锂片置于弹片上,然后在锂片上放置隔膜并且滴加几滴电解液将隔膜润湿,放上上述制作好的正极电极片,最后盖上正极电极壳㊂将装好的电池从手套箱中取出,用压力机对组装好的电池进行压制封装,得到电池㊂采用X光电子能谱分析掺杂材料的结构;采用X 衍射仪对涂覆的极片进行结构表征,步长为0.2ʎ,扫描速度为0.75s/步,扫描范围10ʎ~90ʎ;采用扫描电子显微镜在10kV的工作电压下对电极片的微观形貌进行表征;室温下,对电池进行循环及电化学阻抗测量,循环测试电压范围在3~4V,在阻抗测试中,电压微扰为5mV,频率范围为0.01Hz~0.1MHz㊂9第4期刘少鹏等:固态电解质LiZr2(PO4)3的掺杂及其在电极中的应用2㊀实验结果与讨论为了确定锌㊁铁㊁钛元素成功地掺杂到了磷酸锆锂材料当中,对所制备的样品进行了XPS 测试,对所测得的XPS 数据在Avantage 上进行数据拟合处理㊂图1(a)为3种元素掺杂后磷酸锆锂材料的XPS 测试全谱图㊂3个图谱中分别在结合能为1018.41eV㊁726.72eV 和456.22eV 左右出现了Zn2p㊁Fe2p㊁Ti2p,但是全谱图中的峰强变化不太明显,因此对其精细谱进行了拟合作图处理,图1(b)为3种掺杂元素精细谱,可以看出每个图谱中均出现两个明显的峰,表明元素成功掺杂到了磷酸锆锂材料当中㊂图1㊀3种元素掺杂LZP 的XPS 全谱图和Zn2p ㊁Fe2p ㊁Ti2p 的精细图谱Fig.1㊀XPS full spectrum of LZP doped with threeelements ,fine maps of Zn2p ,Fe2p ,Ti2p为了探究掺杂结果的测试值与理论值的关系,我们在Avantage 上进行碳位校正后又对掺杂元素与Zr 元素进行了半定量分析,拟合结果如表1㊁2㊁3所示㊂表1㊀LZZP 的半定量分析数据Tab.1㊀Data from semiquantitative analysis of LZZP 元素BE FWHM 面积原子Zn 2p 1022.07 2.953667.850.69Zr 2p184.082.4117171.18 4.60表2㊀LZFP 的半定量分析数据Tab.2㊀Data from semiquantitative analysis of LZFP 元素BE FWHM 面积原子Fe 2p 726.71 3.51987.010.59Zr 2p183.942.1611923.91 4.75表3㊀LZTP 的半定量分析数据Tab.3㊀Data from semiquantitative analysis of LZTP.元素BE FWHM 面积原子Ti 2p459.45 2.172377.620.98Zr 2p 183.051.4513901.47 6.48㊀㊀所制得的锌掺杂磷酸锆锂Li 1.5Zn 0.25Zr 1.75(PO 4)3㊁铁掺杂磷酸锆锂Li 1.25Fe 0.25Zr 1.75(PO 4)3㊁钛掺杂磷酸锆锂LiTi 0.25Zr 1.75(PO 4)3,计算得到掺杂元素占锆的理论原子数百分比均为14.29%㊂对半定量分析得到的实验数据进行分析计算,锌占锆的测试原子数百分比为15%,铁占锆的测试原子数百分比为12.42%,钛占锆的测试原子数百分比为15.12%㊂可以看出测试结果与理论结果较为接近,也可以表明元素成功地掺杂到了磷酸锆锂材料中,实验结果是较为可靠的㊂图2分别给出了3种掺杂后的电解质修饰的电极及纯磷酸铁锂电极材料的XRD 图谱㊂由图可见,掺杂Zn 2+,Fe 3+,Ti 4+后的LZP 电解质修饰的LFP 电极材料在20ʎɤ2θɤ35ʎ和50ʎɤ2θɤ70ʎ有多个衍射峰,在经过3种不同元素掺杂后修饰的LFP 电极材料XRD 图谱的峰位基本一致,各样品的衍射峰尖锐,峰位强度高,说明所制备样品的结晶性好,成功制备了3种电极材料㊂在2θ=65.32ʎ时达到峰值,并在2θ=78.46ʎ也产生了衍射峰,与标准卡片的结果不符,这是所涂覆铝箔产生的衍射峰,与掺杂的元素无关㊂同时图像中没有电解质材料的峰,也可以说明电解质材料没有对正极材料的结构产生影响㊂为了观察4种电极片的微观形貌,我们对其进行了扫描电子显微镜(SEM)的测试,图3(a),(d)为Fe01哈㊀尔㊀滨㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀掺杂电解质修饰磷酸铁锂电极,图3(b),(e)为Ti 掺杂电解质修饰磷酸铁锂电极,图3(c),(f)为Zn 掺杂电解质修饰磷酸铁锂电极,图3(g)-(i)为纯磷酸铁锂电极㊂显然,这些图像显示了一系列团聚粒子,并且所有样品都具有近似球形的形态㊂此外,Fe 和Ti 掺杂电解质修饰磷酸铁-电极主要为纳米尺寸,颗粒的直径大都约为300nm,而Zn 掺杂电解质修饰磷酸铁锂电极的最大颗粒直径可以达到1.5μm 左右,如图3(f)所示㊂从整体上看晶粒尺寸都相对均匀,与纯磷酸铁锂的图像没有明显的区别㊂图2㊀4种电极材料的XRD 图谱Fig.2㊀XRD patterns of four electrodematerials图3㊀电极材料的SEM 图像(其中(a )㊁(d )为LZFP 修饰电极材料,(b )㊁(e )为LZTP 修饰的电极材料,(c )㊁(f )为LZZP 修饰的电极材料,(g )㊁(h )㊁(i )为纯LFP 电极材料)Fig.3㊀SEM images of electrode materials.(where (a )and (d )are LZFP -modified electrode materials ,(b )and (e )are LZTP -modified electrode materials ,(c )and (f )are LZZP -modified electrode materials ,and (g ),(h )and (i )are pure LFP electrode materials )图4为3种电极材料的交流阻抗图,所有3个电极的交流阻抗谱均在高频范围内呈现一个半圆形,而在低频范围内呈现出一条倾斜的直线㊂其中,截距对应电池欧姆电阻,高频区的半圆弧的直径表示的是活性材料嵌脱锂离子对应电荷转移电阻(Rct),低频区的直线部分为锂离子在电极材料中的扩散电阻,表示有锂离子在电极材料中扩散㊂此外可以看出LFP-LZTP 具有较小的半圆直径,表明该材料具有较低的电荷转移电阻㊂图4㊀3种电极材料的交流阻抗图(a 为循环前㊁b 为循环后)Fig.4㊀AC impedance diagrams of three electrode materials(a is before cycling ,and b is after cycling )电荷转移电阻被认为是决定充放电过程中速率性能的关键因素㊂如图4中插图所示,通过ZView 软件创建了本文所述电池体系的等效电路模型以计算各部分电阻值,拟合结果如表4所示㊂从表中可以看出,经过电解质材料修饰后电极的电荷转移电阻都要比纯LFP 电极小,有利于锂离子的扩散,从而提高电解质材料的电化学倍率性能㊂而经过钛掺杂电解质修饰磷酸铁锂电极的电荷转移电阻要比铁掺杂和锌掺杂的电解质小,锂离子扩散更容易,具有更好的电化学倍率性能㊂表4㊀4种电极材料的阻抗拟合参数Tab.4㊀Impedance fitting parameters for fourelectrode materials电极材料Rs /ΩRct /ΩLFP-LZTP 2.44351.74LFP-LZFP 2.99553.02LFP-LZZP 3.00470.17纯LFP2.347111.9㊀㊀为了进一步分析锂离子在电极材料中的扩散性能,通过如下两个公式计算锂离子的扩散系数:Zᶄ=R s +R ct +A w ω-1/2D Li =0.5(RTn 2F 2AC Li A w)2式中:R 为气体常数;T 为绝对温度;F 为法拉第常数;n 为转移的电子数;A 为电极材料与电解液的有11第4期刘少鹏等:固态电解质LiZr 2(PO 4)3的掺杂及其在电极中的应用效接触面积;C Li 为锂离子的浓度;A w 为Zᶄ相对于ω-1/2的曲线的斜率㊂Zᶄ可以用上面公式计算得到㊂通过计算得到3种掺杂的电极材料中锂离子的扩散系数分别为LFP-LZFP:2.47ˑ10-14cm 2㊃s -1,LFP-LZTP:3.25ˑ10-14cm 2㊃s -1,LFP-LZZP:7.52ˑ10-15cm 2㊃s -1,而纯的LFP 锂离子的扩散系数为1.10ˑ10-14cm 2㊃s -1㊂由此可以看出,掺杂Fe 和Ti 元素的LZP 修饰后的电极材料要比纯的LFP 材料具有更大的锂离子扩散系数,其中掺杂Ti 元素的锂离子扩散系数最大㊂而掺杂Zn 元素的锂离子扩散系数比纯的LFP 锂离子扩散系数小㊂因此,可以得出LZZP 的掺杂效果不够理想,而经过LZFP 和LZTP 修饰的电极材料则具有较好的电化学倍率性能㊂图5为4种电极材料倍率性能对比测试结果㊂从图中可以看出,在不同的电流密度下,它们的放电比容量均呈现出逐渐减小的趋势,但掺杂之后的电极材料要比纯磷酸铁锂材料放电比容量要高㊂而放电比容量呈现减小趋势的原因是由于倍率的升高影响了锂离子在电极材料表面的扩散系数㊂在所得到的4种电极材料中锂离子在经过LZTP 修饰的电极材料的扩散系数最大,在5C 倍率下,比容量达到了29.44mAh ㊃g -1,而纯的LFP 电极材料在5C 倍率下只有3.96mAh ㊃g -1㊂因此可以看出,经过LZTP 修饰的电极材料中锂离子扩散更容易,在高电流密度下它具有更优异的电化学性能㊂但同时发现LZZP 修饰的电极材料的放电比容量要比LFP 低,这样的结果与锂离子的扩散系数结果一致,进一步说明锌的掺杂效果不够理想㊂另外,可以发现掺杂后电极材料的放电库仑效率接近100%,比纯磷酸铁锂电极材料具有更好的库仑效率,这主要归功于掺杂之后其具有较大的离子扩散系数㊂图5㊀3种电极材料与LFP 倍率性能Fig.5㊀Rate performance of three electrodematerials with LFP㊀㊀图6为4种电极材料在1000mA ㊃g -1电流密度下恒流充放电循环性能对比测试结果㊂从图中可以看出,经过钛掺杂磷酸锆锂修饰的磷酸铁锂材料放电比容量最高,并且在经过200次充放电循环后其放电比容量仍为116.67mAh ㊃g -1,表现出较好的循环稳定性㊂经过铁和锌掺杂磷酸锆锂修饰的磷酸铁锂材料在200次循环充放电后其放电比容量分别为96.56mAh ㊃g -1和91.67mAh ㊃g -1,而纯磷酸铁锂材料经过200次循环充放电后比容量为72.65mAh ㊃g -1,3种修饰后的电极材料相较于纯磷酸铁锂材料都表现出更好的循环性能㊂此外,从图中可以看出LZTP 修饰的磷酸铁锂材料的放电库伦效率非常平稳,具有较好的库伦效率㊂必须指出的是,LZTP 修饰的磷酸铁锂材料中锂离子扩散系数最大,电极材料的比表面积最大,为其良好的电化学性能提供了非常有利的条件㊂图6㊀3种电极材料与LFP 循环性能图Fig.6㊀Cycling performance of three electrodematerials with LFP3㊀结㊀论本文通过溶胶-凝胶法制备了钛㊁铁㊁锌掺杂的LZP 固态电解质材料,并且采用电解质材料修饰电极材料形成复合电极,表征了电解质材料及复合电极结构㊁形貌,通过掺杂增大了晶格体积,使得晶粒之间接触更为紧密,主体结构上掺杂离子的取代,很大程度的降低了晶界阻抗,使得Li +扩散更为容易,可以有效提高离子电导率㊂对复合电极进行了电化学性能测试,LZFP 修饰电极的Li +扩散系数为2.47ˑ10-14cm 2㊃s -1,LZTP 修饰电极的Li +扩散系数为3.25ˑ10-14cm 2㊃s -1,LZZP 修饰电极的Li +扩散系数为7.52ˑ10-15cm 2㊃s -1,可以看出LZTP 修饰的电极材料具有更高的锂离子扩散系数,并且LZTP 修饰的电极材料具有更好的循环稳定性,因此钛掺杂的LZP 固体电解质具有较好的电化学性能㊂21哈㊀尔㊀滨㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀参考文献:[1]㊀Van Noorden R.The Rechargeable Revolution:A BetterBattery[J].Nature,2014,507(7490):26. [2]㊀NUERNBERG R B,RODRINGUES A C M.A New NA-SCION Lithium Ion-conducting Glass-ceramic of the Li1+xCr x(Ge y Ti1-y)2-x(PO4)3System[J].Solid State Ion-ics,2017,301:1.[3]㊀KNAUTH P.Inorganic Solid Li Ion Conductors:An O-verview[J].Solid State Ionics,2009,180(3):911.[4]㊀YUAN C F.All-solid-state Lithium Ion Battery:Researchand Industrial Progress[J].Aeta Chimica Sinica,2013,71(1):869.[5]㊀岳昕阳,马萃,包戬,等.金属锂负极失效机制及其先进表征技术[J].物理化学学报,2021,37(2):2005012.YUE Xinyang,MA Cui,BAO Jian,et al.Failure Mech-anisms of Liyhium Metal Anode and Their AdvancedCharacterization Technologies[J].Acta Physi-co-ChimicaSinica,2021,37(2):2005012.[6]㊀KAMAYA N,HOMMA K,YAMAKAWA Y,et al.ALithium Superionic Conductor[J].Nature Materials,2011,10(9):682.[7]㊀BACHMAN J C,MUY S,GRIMAUD A,et al.Inorgan-icsolid-state Electrolytes for Lithium Batteries:Mecha-nisms and Properties Governing Ion Conduction[J].Chemical Reviews,2016,116(1):140.[8]㊀李文俊,徐航宇,杨琪,等.高能量密度锂电池开发策略[J].储能科学与技术,2020,9(2):448.LI Wenjun,XU Hangyu,YANG Qi,et al.Developmentof Strategies for High-energy-density Lithium Batteries[J].Energy Storage Science and Technology,2020,9(2):448.[9]㊀杨建锋,李林艳,吴振岳,等.无机固态锂离子电池电解质的研究进展[J].储能科学与技术,2019,8(5):829.YANG Jianfeng,LI Linyan,WU Zhenyue,et al.Pro-gress of Inorganic Solid Electrolyte for Lithium Ion Batter-ies[J].Energy Storage Science and Technology,2019,8(5):829.[10]ARBI K,HOELZEL M,KUHN A,et al.Structural Fac-tors that Enhance Lithium Mobility in Fast-ion Li1+x Ti2-xAl x(PO4)3(0ɤxɤ0.4)Conductors Investigated byNeutron Diffraction in the Temperature Range100-500K[J].Inorganic Chemistry,2013,52(16):9290. [11]ANANTHARAMULU N,RAO K K,RAMBABU G,etal.A Wide-ran-ging Review on NASICON Type Materials[J].Journal of Materials Science,2001,46(9):2821.[12]LANG B,ZIEBARTH B,ELSÄSSER C.Lithium IonConduction in LiTi2(PO4)3and Related CompoundsBased on the Environment[J].Journal Library Adminis-tration,2021,104(3):711.[13]ZHANG P,WANG H,SI Q,et al.High Lithium IonConductivity Solid Electrolyte of Chromium and Alumi-num Co-doped NASICON-type LiTi2(PO4)3[J].SolidState Ionics,2015,272(4):101.[14]HASEGAWA S,IMANISHI N,ZHANG T,et al.Studyon Lithium/Air Secondary Batteries-stability of NASI-CON-type Lithium Ion Conducting Glass-ceramics withWater[J].Journal of Power Sources,2009,189(1):371.[15]BRUMMELL A,DRURY D E,KITAHARA A R,et al.Temperature and Processing Effects on Lithium Ion Con-ductivity of Solution-deposited Lithium Zirconium Phos-phate(LiZr2P3O12)Thin Films[J].Journal of the Amer-ican Ceramic Society,2021,104(3):711. 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新能源汽车高速电机定子换位绕组优化设计
蔡 蔚(1959—) ,男,博士,教授,博士生导师,研究方向为驱动电机、功率电子控制器及汽车电动化等;
赵慧超(1975—) ,男,硕士,高级工程师,研究方向为新能源动力系统及总成、电动化底盘开发;
王斯博(1986—) ,男,博士研究生,高级工程师,研究方向为新能源汽车与电驱动系统优化;
郭守仑2 , 厉锐3
(1. 哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080; 2. 中国第一汽车股份有限公司
研发总院,吉林 长春 130013; 3. 哈尔滨电气集团佳木斯电机股份有限公司,黑龙江 佳木斯 154002)
摘 要:针对新能源汽车发卡绕组永磁电机在高速运行时绕组交流损耗过高的问题,以 6 极 54 槽
the high-speed electrical machine of electric vehicles.
Keywords:new energy vehicle; permanent magnet synchronous machine; high-speed drive motor; AC
winding loss reduction; transported winding; design and optimization
收稿日期: 2023 - 05 - 16
posed approach reduced the AC loss without significantly increasing the direct-current resistance. Then,
有关。 涡流损耗是发卡绕组电机交流损耗的主要部
0 引 言
分,是降低电机绕组交流损耗的关键。
哈尔滨理工大学电气与电子工程学院
设计系列
（一）机械制图CAD技术基础 （四）机械设计基础（课程设计） （五）电力电子、电子电路CAD （protel）、电子技术（课程设计） （六）单片机（课程设计）
实践系列
（二）计算机实践 （三）认识实习 （四）金工实习、课程设计 （五）电工实习、课程设计 （六）生产实习、课程设计
（七）变频调速设计（科研训 练）、直流开关电源（学年设 计）、PLC（课程设计） （八）毕业设计
目录
一、电力电子专业特色及专业地位 二、我校电力电子专业简介 三、我校电力电子专业课程设置 四、大学生科技创新活动 五、电力电子实验中心简介 六、汽车电子工程中心与研究室简介 七、毕业学生就业去向
汽车电子工程中心简介
国家教育部于 2006 年批准组建“汽车电子驱动控制与系统集成 教育部工程研究中心”。工程中心以哈尔滨理工大学为依托，并被 黑龙江省科技厅认定为省级企业开发中心。工程中心拥有一批高层 次、高学历、实践经验丰富的汽车电子产品设计开发人员。其中有 从事混合动力汽车电动机研发的国际知名专家，有从事汽车电子驱 动控制的国内知名专家、教授，有从事该方向研发的高校教师、工 程技术人员、博士和硕士研究生，总人数100余人。 工程中心的主要研究方向有：汽车电子驱动控制装置及相关技 术，汽车传感器技术和汽车用特种电机技术。近年来，承担国家自 然科学基金、863计划项目、省部重点项目10余项，获得省部科技进 步奖多项，科研经费总额近 1000万元。在汽车用特种电机及驱动控 制技术和汽车位置传感器等研究方向取得了较为突出的成绩。
风力发电
光伏发电
电动汽车
航空航海电源
电力电子专业地位
电力电子技术 未来科学技术
Science and Technology
哈理工电气工程及其自动化专业就业方向
哈理工电气工程及其自动化专业就业方向电气工程及其自动化是一门涵盖电力、电子、通信等领域的学科，该专业具有广阔的就业前景和发展空间。
本文将从就业方向的角度，探讨哈理工电气工程及其自动化专业的就业前景和就业方向。
电气工程及其自动化专业毕业生可以选择在国内外知名企业就业。
随着信息技术的飞速发展，电气工程及其自动化专业的人才需求量不断增加。
在国内，像华为、中兴等大型通信设备企业，以及国网、南方电网等电力企业，都需要大量电气工程及其自动化专业的人才。
在国际市场，德国的西门子、美国的通用电气等跨国公司也对电气工程及其自动化专业毕业生有着较高的需求。
电气工程及其自动化专业的毕业生也可以选择从事科研工作。
电气工程及其自动化是一个高度理论与实践相结合的学科，具有很强的创新性和实验性。
毕业生可以选择深入科研机构从事科学研究，探索新的电气工程及其自动化技术和方法，为社会发展做出贡献。
此外，毕业生还可以选择攻读硕士、博士学位，进一步深造和从事学术研究。
电气工程及其自动化专业的毕业生还可以选择从事工程设计与施工工作。
电气工程及其自动化专业的毕业生具备扎实的理论基础和实践能力，能够进行电气设备的设计、安装、调试和维护等工作。
他们可以在建筑、交通、能源等领域从事工程设计与施工工作，为社会基础设施建设和现代化进程贡献力量。
电气工程及其自动化专业的毕业生还可以选择从事电气销售与市场拓展工作。
随着电气设备市场的不断扩大，电气工程及其自动化专业的毕业生可以在各大电气设备销售公司从事技术支持、市场拓展等工作。
他们可以根据客户需求，提供电气工程解决方案，并推动电气设备的销售和应用。
总的来说，哈理工电气工程及其自动化专业具有广阔的就业前景和发展空间。
毕业生可以选择在国内外知名企业就业，从事科研工作，从事工程设计与施工工作，或者从事电气销售与市场拓展工作。
无论选择哪个就业方向，毕业生都需要不断学习和提升自己的专业知识和技能，适应社会的发展需求。
发电机用磁性槽楔对电磁参数与性能的影响_孟大伟
大的倍数， 由式（ 4 ） 计算得出 K δ = K δ1 K δ2
（ 4）
K δ1 —转子有槽， 式中， 定子虚拟为光滑时的气隙 系数； K δ2 —定子有槽， 转子虚拟为光滑时的气隙 K δ1 与 K δ2 由式（ 5 ） 计算得出。 系数， Kδ = B δm Bδ （ 5）
B δm —气隙磁密最大值； B δ —无槽时气隙磁 式中， 密最大值。 通过二维场建立转子给定额定励磁时， 定子 无槽铁心如图 5 （ a） ； 定子给定额定相电压且槽楔 为非 磁 性 槽 楔 时 转 子 无 槽 铁 心 如 图 5 （ c ） 。 图 5 （ b） 为 定 子 无 槽 铁 心 时 的 气 隙 磁 密 曲 线， 图 5 （ d） 为转子无槽铁心时的气隙磁密曲线 。
Abstract Taking a 1MW nonsalient synchronous generator as an example，a mathematical model is established and the influences of magnetic slot wedge with different relative permeability on electromagnetic parameters and performance of generator are described based on theoretical calculation and finiteelement software analysis． The results show that the generator provided with magnetic slot wedge has smaller airgap coefficient ，smoother waveform of airgap flux density，better output voltage waveform and smaller excitation current than that provided with nonmagnetic slot wedge，but short circuit ratio of the generator is decreased and the electromagnetic force suffered on magnetic slot wedge is greater because of the greater permeability． It is comprehensively identified that the value 5 of relatively permeability of magnetic slot wedge will be the reasonable choice． Key words Synchronous generator； magnetic slot wedge； finiteelement analysis； electromagnetic parameter； motor performance
有机化学基础
CH4 ： CH3 CH3： CH3 CH2 CH3：
CH3
甲基；
CH3 CH2 乙基 ； CH3 CH2 CH2 正丙基 CH3 CH CH3 异丙基；只有两个
CH3 CH2 CH2 CH3： CH3 CH2 CH2 CH2 正丁基
正丁烷
CH3 CH3CHCH3
CH3 CH2 CH CH3 仲丁基； 仲碳
CH4 + Cl2 CH3Cl + Cl2
CH3Cl + HCl CH2Cl2 + HCl
一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷 混 合 物
取代反应： 像甲烷分子中的一个H原子（或几个H原子） 被其它原子（或基）所替代的反应。
2) 氧化反应
2 C2H6 + 7 O2 2 CO2 + 6 H2O + 热
CH3 CH3CHCH2
CH3 CH3CCH3
异丁基
异丁烷
叔丁基
叔碳
3） 烷烃的命名（系统命名法） （1） 取最长碳链为主链，称为某烷。顺序为甲、乙、丙、 丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，十一、十二、十三……。 （2） 主链上碳原子编号从靠近支链的一端开始，以1， 2，……表示。 （3） 侧链为取代基，命名时将基的名称写在母体名称前面， 其位次以1，2，3……表示，取代基数目以二、三、四等表示。 （4） 中文与阿拉伯数字间用短横线格开，基的排列由小到 大，由简到繁，位次号应尽可能小。如： CH3
高分子绝缘材料化学基础
哈尔滨理工大学电气与电子工程学院 李长明 韩宝忠
第1 章
有机化学基础
1.1 有机化合物概论 1.1.1 有机化合物和有机化学 由单一元素构成的物质。 单质： 如H2、O2、C、Cu、Al等。 由两种及两种以上元素构成的物质。 化合物： 如H2O、CH3CH2OH。 化合物可分为：有机化合物和无机化合物 有机化合物： 主要是含碳的化合物，但是有些简单的含碳化 合物，如CO、CO2和碳酸盐等具有典型的无机 物性质也不列入有机化合物中。 有机化学： 碳化合物的化学，它主要研究有机物的组成、 结构、性质、合成方法、用途以及有关的化学 理论。
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汽车电子驱动控制 与系统集成教育部 工程研究中心
黑龙江省汽车 电子工程技术 中心
产业化基地
哈尔滨睿源 电气科技有 限公司
哈尔滨天 航科技有 限公司
我校电力电子专业简介
电力电子专业师资情况
计算机技术
计算机
人脑
专业特点
电力电子技术
消化系统和循环系统
强电、弱电、控制相结合 跨学科或边缘学科 发展迅速、与现代新技术紧密结合 广阔的应用前景、生存空间
电力电子＋运动控制
肌肉和四肢
能源是人类社会的永恒话题，电能是最优质 的能源，因此，电力电子技术将青春永驻。
目录
一、电力电子专业特色及专业地位 二、我校电力电子专业简介 三、我校电力电子专业课程设置 四、大学生科技创新活动 五、电力电子实验中心简介 六、汽车电子工程中心与研究室简介
电力电子与电力传动
Power Electronics and Power Drives
专业介绍
Discipline Introduction
哈尔滨理工大学电气与电子工程学院 College of Electrical and Electronic Engineering
Harbin University of Science and Technology
七、毕业学生就业去向
我校电力电子专业简介
电力电子专业发展情况
我校电力电子专业方向特点是电气与电子兼 备，强电、弱电控制相结合，培养从事电能 变换、电力拖动与控制、电力电子装置与系 统等方面的复合型高级工程技术人才。现拥 有电力电子与电力传动博士学位授权点和硕 士学位授权点。
被评为黑龙江省 优秀学科梯队
成立“电力电 子”本科专业
2009年
学科获得博士 学位授予权
2005年
学科被评为黑 龙江省首批重 点学科
2002年
研究机构
“电力电子
与电力传
动”学科成
立
“电气技术”专 业合并为“电气
1997年
工程及其自动化”
专业
“电气技术” 专业成立
1988年
1985年
学科获得硕士 学位授予权
1998年
2000年
学科目前主要研究方向
吴晓刚副教授 金宁治博士
我校电力电子专业简介
汽车电子驱动控制创新团队
团队负责人
团队成员
王旭东教授，博士生导师，全国优秀共产党员。黑龙江省重点学科电力电子与 电力传动学科带头人。现任黑龙江省汽车电子工程技术研究中心和汽ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电子驱 动控制与系统集成教育部工程研究中心主任。兼任中国电力电子学会常务理事， 国家机械工业教育协会机电类学科教学委会委员、《电力电子技术》杂志编委、 《电力电子技术与应用》杂志特约编委、《电力电子新技丛书》编委会委员和 《哈尔滨理工大学学报》编委等职。主要从事电力电子技术、汽车电子技术方 面的教学与科研工作。先后主持完成国家自然科学基金项目1项、国家和省部级 重点项目7项，获省科技进步二等奖1项、司局级科技进步奖多项，获国家专利 多项，出版著作两部，发表学术论文60余篇。
专业特色涉及到电机高质量控制、电力电子系统的高效与可靠传输、电源高效变换、新 能源能量变换以及电动汽车驱动与能量回收等。
风力发电
光伏发电
电动汽车
航空航海电源
电力电子专业地位
未来科学技术
Science and Technology
电力电子技术 运动控制
20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技 术，21世纪仍将以迅猛的速度发展。
目录
一、电力电子专业特色及专业地位 二、我校电力电子专业简介 三、我校电力电子专业课程设置 四、大学生科技创新活动 五、电力电子实验中心简介 六、汽车电子工程中心与研究室简介
七、毕业学生就业去向
电力电子专业特色
电机控制
输变电工程
发电及控制
特种电源
电力电子与电力传动是一个与电能的变换、控制、传送、存储密切相关的应用型基础学 科，它综合了电能变换、电磁学、电机学、自动控制、微电子技术及电子信息、计算机 等学科的新成就而迅速发展起来的交叉学科、。
电力电子专业现有教师共计13人。其中教授4人， 副教授2人，高级工程师1人，讲师5人，工程师1 人。教师中，有1人获得全国争先创优优秀共产党 员，1人获得黑龙江省教学名师称号。
人数/名
教师学位统计结果
7 6 5 4 3 2 1 0
博士生导师
教师年龄统计结果
硕士生导师
其他
研究生指导教师统计结果
教师学缘结构
我校电力电子专业简介
电力电子教学团队
黑龙江省教学名师——周美兰教授
校优秀主讲教师
原机械工业部青年教师教书育人优秀奖获得者。全国石油和 化学工业电气技术委员会理事；中国机械工业教育协会自动 化分委员会委员。主要从事电力电子与智能控制、汽车电子 驱动控制、PLC电气控制技术等方向的研究工作。负责省级 精品课1门，获国家优秀教学成果二等奖1项，省优秀教学成 果一等奖3项，二等奖2项。主持及参加国家级和省部级等20 多项教研和科研项目，获省部级科技进步奖2项，司局级科技 进步奖3项，发表论文70余篇，申请专利９项，主编教材2部。
近两年，电力电子专业教师承担国家自然科学基金、国家 863计划项目子课题、教育部科学技术研究重点项目、黑龙 江省科技攻关重大项目、黑龙江省科技攻关重点项目、哈 尔滨市科技攻关重点项目、哈尔滨市科技攻关软课题以及 黑龙江省教育厅科学技术研究项目20余项，企业委托项目 40余项。发表学术论文累计200余篇，其中被EI收录论文达 100余篇，出版专著4部。申请并授权发明专利多项多项。 获得黑龙江省科技进步二等奖和黑龙江省高校科技一等奖 多项。
校教学名师——李文娟教授
高晗璎教授 周永勤副教授
主要从事电力电子技术、工业控制技术、成像系统像质评价 技术的研究。主持国家自然科学基金项目1项，黑龙江省自 然科学基金项目1项。主持完成黑龙江省教育厅科技项目1项， 参与完成多项省部级科研项目。曾获黑龙江省科学技术奖 （自然类）三等奖。在国内外核心刊物与国际会议上发表论 文50余篇，其中EI收录20余篇，主编出版教材1部。获得实 用新型专利2项。主持省教改课题1项、校教改课题3项，参 与省教改课题4项、校教改课题多项。获省教学成果一等奖1 项、二等奖1项，获省级精品课1门。发表教学论文近20篇。
周美兰教授 李文娟教授 高晗璎教授 周永勤副教授 吴晓刚副教授 金宁治博士 赵鹏舒博士 周凯博士 那日沙博士
我校电力电子专业简介
电力电子专业教学科研成果
周美兰教授负责黑龙江省精品课—— PLC电气控制与组态设计
承担国家和黑龙江省教育教学 项目多项。编写教材多部，获 得国家级教学成果奖和黑龙江 省高等教育教学成果奖多项。