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D022-Al3Ti在常压和高压下电子结构的第一性原理研究

摘要：D022-Al3Ti属面心四方结构，滑移系较少，变形较为困难，脆性较大，同时也是含铝量最多的金属间化合物。但是由于室温塑性、韧性太低，所以目前还处于基础研究阶段，尚未实现广泛应用。本文利用计算机模拟技术，应用Materials Studio 5.5 CASTEP软件，通过使用第一性原理研究方法进行建模、优化以及计算，做出不同压强和势函数下的D022-Al3Ti的能带结构、态密度、电荷密度和电荷密度差分图。考察了不同势函数和压强对D022-Al3Ti电子结构的影响。分析结果表明，压强对D022-Al3Ti电子结构的影响较大，势函数的影响相对较小。

关键词：第一性原理能带结构；电子结构；压强；势函数

First-Principles Study Of Electronic Structure For D022-Al3Ti At Ambient And High Pressure Abstract：D022-Al3Ti is a face-centered tetragonal structure,less slip systems, deformation is difficult,brittle,but also the maximum amount of aluminum intermetallic compound. However, due to room temperature ductility, toughness too low,so is still in the basic research stage,has not been implemented widely.In this paper,we use computer simulation technology,Materials Studio 5.5 CASTEP software, By using first-principles methods for modeling,optimization and computing,made D022-Al3Ti under different pressure and different Trial function situations,get the Band structure、Density of states、Charge density and Differential charge density.And comparison of the various figures from their D022-Al3Ti influence various aspects of the electronic structure and analysis.The results show that, pressure on D022-Al3Ti electronic structure of larger,trial function is relatively small.

Key words:First-Principles;electronic structure;Pressure；Potential function

1 绪论 (1)

1.1 Al3Ti简介及其研究现状 (1)

1.1.1 D022-Al3Ti的简介 (1)

1.1.2 D022-Al3Ti的研究现状 (1)

1.2 本课题的研究内容和目的 (2)

1.2.1 研究内容和方法 (2)

1.2.2 研究目的和意义 (2)

1.3 第一性原理简介 (3)

1.4 CASTEP软件简介 (4)

1.4.1 CASTEP软件的主要理论 (4)

1.4.2 CASTEP软件的基本应用 (5)

1.5 有关第一性原理密度泛函理论的简介 (6)

1.5.1 Hohenberg-Kohn定理 (6)

1.5.2 Kohn-Sham方程 (7)

1.5.3 结构优化 (7)

1.5.4 赝势法 (8)

1.5.5 局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA） (9)

1.6 本课题的建模及计算思路 (9)

2 能带结构和态密度 (10)

2.1 能带结构的概念 (10)

2.1.1 能带的由来 (10)

2.1.2 费米面 (10)

2.1.3 布里渊区 (11)

2.1.4 D022-Al3Ti的能带结构 (11)

2.2 态密度 (13)

3 不同压强下D022-Al3Ti的电子结构 (21)

3.1 D022-Al3Ti的电荷密度 (21)

3.2 D022-Al3Ti的电荷密度差分 (23)

4 结论 (25)

参考文献 (26)

致谢 (28)

1 绪论

1.1 Al3Ti简介及其研究现状

钛铝系金属间化合物主要包括Ti3Al，TiAl和Al3Ti三种，其中Al3Ti是含铝量最多的金属间化合物，其密度(3.3g/cm3)比TiAl还小，抗氧化性随着Al含量的增加也得到了明显的改善，而且Ti在Al中的扩散速率低，Al3Ti与Al基体的错配度小(2.0%)[1]，优越的性能明显超过其他同类合金，这使得Al3Ti成为潜在的低密度高温结构材料。

Al3Ti在常温常压下稳定态具有D022超点阵结构，属面心四方结构，滑移系较少，变形较为困难，脆性较大。同时也室温塑性、韧性太低，所以目前还处于基础研究阶段，尚未实现广泛应用[2]。

1.1.1 D022-Al3Ti的简介

D022型的Al3T晶胞中含2个Ti原子和6个Al原子，其结构如图1-1所示。根据Al原子所在位置的不同，分为Al1位置和Al2位置。6个Al原子中有4个Al1原子和2个Al2原子。Al1处于第四杂阶，Al2处于第五杂阶，此时键距差为0.00003nm，是计算的键距差中的最小值，最强键Al2-Ti键上的共价电子数为0.3643，而当最小键距差为0.00005nm时，Al1和Al2同处于第五杂阶，最强健Al2-Ti键上的共价电子数为0.3990[3]。

图1-1 D022型的晶体结构图

1.1.2 D022-Al3Ti的研究现状

伴随着航空航天飞行器对发动机性能要求的不断提高和新设计、新工艺技术迅猛的发展，轻质高温结构材料从高性能结构材料中脱颖而出，成为提高发动机性能、延长使用寿命、降低能耗和成本的关键材料。在Al-Ti系金属化合物中，Al3Ti具有密度小、比强度高、高温力学性能和抗氧化性能优异等特点，成为近年来人们研究开发

的热点，被认为是一类很有发展前景的航空航天、高温结构材[4]。

目前，国内对于Al3Ti和TiAl金属间化合物基高温钛合金的基本物性、材料设计、合成和加工工艺等方面尚处于攻关研究阶段。在材料研制与应用过程中理论计算的份量不断增长，研究者已经着眼于应用并通过计算机模拟来进行材料设计的初期阶段，计算凝聚态物理近年来取得了许多重要的科研成果，逐渐发展成为继理论科学、实验科学之后，人类认识与征服自然的第三种科学方法。

此外，惠林海、耿浩然、王守仁等人（在Al3Ti金属间化合物的研究进展一文中）对改善Al3Ti塑性方面做出了一些概括性的研究，介绍了其室温脆性改善的方法，分析了合金化结构变异和复相强化对于材料塑性、韧性提高的机理，并对Al3Ti金属间化合物的制备方法和主要应用进行了分类评述，并指出了今后的研究和发展方向主要在以下两方面：

(1)Al3Ti金属间化合物中，大块的微孪晶常常会导致脆性断裂，细化孪晶或滑移的尺度可能是改善塑性的一条途径；

(2)以Al3Ti为基体的复合材料研究还处于起步阶段，需要在这方面加大研究力度，通过寻找新的更合适的增韧相来大幅度提高复合材料的塑性和韧性。

1.2 本课题的研究内容和目的

1.2.1 研究内容和方法

本课题对D022-Al3Ti在不同压强下的电子结构进行理论研究，研究方法是以Materials Studio软件中的CASTEP[5-6]进行第一性原理计算。主要考察常压和高压下D022-Al3Ti的能带结构、态密度、电荷密度、电荷密度差分。分析不同压强对其电子结构的影响。

1.2.2 研究目的和意义

在材料科学研究领域，第一性原理计算占据着越来越重要的地位，利用现代高速的计算机，应用第一性原理等从头算方法可以快速有效地模拟出材料结构的弹性常数、体积模量和电子特性等基本物理性质，从而为该材料在特定环境下的实验研究和工业应用提供有价值的理论分析和参考依据。第一性原理计算也有助于深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与特征，并对材料的物性和结构进行预言，从而为新材料的设计提供指导。

近年来，第一性原理计算，特别是基于密度泛函理论的第一性原理计算同分子动力学相结合，在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有许多突破性的进展，已经成为计算材料科学的重要基础和核心技术。

基于第一性原理的材料计算已经广泛应用在凝聚态物理研究、量子化学研究、纳米元器件研究、材料性能提高的微观机制改进途径、低成本的新药物分子结构发现等领域。通过计算机模拟计算，研究人员可以对具体的实验或应用前景作前期性分析，

过滤掉成功几率很小的设计。由此可以降低原材料及能源消耗、避免不必要的经费支出、提高项目运作的可靠性及经济效率。

就目前的实际计算方法和硬件基础而言，近期内材料压电性能的第一性原理计算应该主要着眼于通过计算来筛选材料以及通过计算对微观机理进行解释这两方面。例如：吴迪（在TiAl合金基本物性的第一性原理研究一文中）应用第一性原理优化了钛铝合金的晶体结构，比较和分析了晶胞的键长、体积、体弹性模量、杨氏弹性模量、泊松比等力学性质，分析和解释了TiAl合金具有高强度和脆性等性能的根本原因。并且分析了该晶胞的电子态密度—能曲线，证实了TiAl合金是导电性较高的良导体。

因此，在本课题中，从被广泛关注的Ti-Al系金属间化合物中有关Al3Ti的研究入手，利用基于密度泛函理论的第一性原理方法来研究D022结构Al3Ti在不同压强下的电子结构。从而对不同压强下D022-Al3Ti成键强弱及其变化规律进行分析，为D022-Al3Ti在高压下的性能提供理论预测和解释。

1.3 第一性原理简介

根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，在习惯上称为第一性原理。作为理想的研究方法，其基本思想是：将多原子构成的体系理解为由电子和原子核组成的多离子体系，并根据量子力学的基本原理最大限度地对问题进行“非经验性”处理。

第一性原理(First-Principles)计算(即从头算)只采5个基本物理常数:m0、e、h、c、k B。在进行计算的时候，除了告诉程序所使用的原子和他们的位置外，没有其他的实验的，经验的或者半经验的参量，不依赖任何经验参数即可合理预测微观体系的状态和性质。作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理(称为理论统计数据)，也可以来自实验(称为实验统计数据)。第一性原理计算方法有经验方法不可比拟的优势，因为它只需要知道构成微观体系各元素的原子序数，而不需要任何其它的可调(经验和拟合)参数，就可以应用量子力学来计算出该微观体系的总能量、电子结构等物理性质。但是，在实际应用中，第一性原理的某些参数也可能来自于经验参数，并推演过程中加入了一些假设(这些假设当然是很有说服力的)，那么这些原理或数据就称为“半经验的”。

第一性原理与实验的联系主要是以下两个方面：一方面，第一性原理计算是进行真实实验的补充，通过计算可以使被模拟体系的特征和性质更加接近真实的情况。另一方面，与真实的实验相比，第一性原理计算还能更快地设计出符合要求的实验[7]。

近年来，第一性原理计算，特别是基于密度泛函理论的第一性原理计算同分子动力学相结合，在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有许多突破性的进展，已

经成为计算材料科学的重要基础和核心技术。

1.4 CASTEP软件简介

本课题的计算工作是使用Materials Studio软件中的CASTEP完成的。CASTEP 是一种从头算量子力学程序，它基于密度泛函理论，利用总能量平面波赝势方法，用赝势代替离子势，通过平面波基组展开电子波函数，采用局域密度近似(Local Density Approximation，LDA)或广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation，GGA)电子-电子相互作用的交换关联能进行校正。CASTEP计算程序是目前较为准确的电子结构计算方法。

CASTEP适用于计算周期性的晶体结构，对于非周期性晶体结构一般采用特定的部分作为周期性晶体结构，建立单位晶胞后再进行计算。故CASTEP软件一般采用超晶胞模型，在周期系统中进行计算。CASTEP软件可以对晶体结构进行几何优化，得到晶胞稳定时的结构参数，通过计算超晶胞的总能和各孤立原子的总能可以得出晶体的结合能，通过计算电子分布密度和键布居来了解电荷转移情况、原子间的成键情况等。本课题是利用CASTEP对Al3Ti的能带结构、态密度、不同压强下的电荷密度和电荷查分密度进行计算，来研究Al3Ti的电子结构。

1.4.1 CASTEP软件的主要理论

（1）密度泛函理论：所有量子力学第一性原理计算的最终目的都是通过求解薛定谔方程，来获得描述系统状态的电子波函数ψ。DFT所描述的电子气体交互作用被认为是对大部分的状况都是够精确的，并且他是唯一能实际有效分析周期性系统的理论方法。

本课题研究涉及的主要问题是要确定材料中的电子能级，故可近似认为组成固体的所有粒子(原子核和电子)是在不随时间变化的恒定势场中运动，哈密顿算符H与时间无关，因此粒子的波函数ψ也不含时间变量，粒子在空间的几率分布不随时间变化。这时，系统满足定态薛定谔方程，其表达形式是：Hψ=Eψ。

密度泛函理论将多电子波函数和Schr?dinger方程用简单的电荷密度ρ(r)和相应的计算方案来代替，不但给出了将多电子体系简化为单电子问题的理论基础，同时也成为当今分子和固体电子结构和总能量计算的有力工具。密度泛函理论的基本思想是：原子、分子和固体的基态物理性质可以用粒子密度的函数来描述。Thomas和Fermi 首先在研究原子中电子结构时引入了这种思想，密度泛函理论则是建立在Hohenberg 和Kohn关于非均匀电子气理论的基础上，对于无简并的基态它可以归结为两个基本定理[8]：

定理一：不计自旋的全同费米子系统的外势场V ext(r)是粒子数密度ρ(r)函数的唯一泛函(除了一附加常数外)。

定理二：能量泛函E[ρ]在粒子数保持不变的条件下对正的粒子数密度函数取极小

值，并等于基态能量E0，即在条件ρ(r)>0和∫ρ(r)dr=N下，满足δE[ρ]=0时的ρ为基态密度泛函，此时的能量等于基态能量E0。

（2）赝势理论：电子-离子间的交互作用可以用赝势的观念来描述。CASTEP 中有两种赝势，一种是规范-守恒赝势(Norm-conserving pseudo potential)[9]一种是超软赝势(ultra soft pseudo potential)[10]。

Norm-conserving赝势是相当有名的而且是经彻底验证的。在这种方法中，赝波函数在定义的核心区域的截止半径以上是符合全电子波函数的。它要求改造后的波函数其在截止半径Rc之内的总电荷量仍要等于未改造前Rc之内总量的大小，这样赝势的精确度能够大幅的提升。因此，我们取距原子中心Rc处为划分点，赝势产生示意图Rc以上波函数完全一样保留，而Rc以内则对波函数加以改造。主要是要把振荡剧烈的波函数改造成一个变化缓慢的波函数，而它需要是没有节点的。少了剧烈振荡不但允许只以相对很少的平面波来展开波函数，没有节点的（径向）波函数也意味着没有比它本征值更低的量子态来与它正交。求解内层电子的需要就自动消失了。我们以这样一个假的赝势能够在同样的本征值的情况下给出一价电子近似解，我们把它叫做是赝势Vpseudo(Vp)[11]在CASTEP中引用的是最佳化的方法，然而描述第一列（碳，氮，氧）或过渡金属（镍，铜，钯）等局域化价电子轨域的所需之截止能量仍然经常还是太高。norm-conserving 赝势能够在实空间或是倒空间的波函数来使用；实空间的方法提供了对于系统而言比较好的可测量性。

超软赝势(ultra soft pseudo-potential)其特色是让波函数变得更平滑，也就是所需的平面波基底函数更少。Vanderbilt所提出来的超软赝势的想法是不用释放非收敛性条件，用这样的方法来产生更软的赝势。在这个方法里，虚波函数在核心范围是被允许做成尽可能越软(平滑)，以至于截止能量可以被大大的减小。就技术上而言，这是靠着广义的正交条件来达成的。为了要重建整个总的电子密度，波函数平方所得到电荷密度必须在核心范围在加以附加额外的密度进去。这个电子云密度因此就被分成两个部分，第一部分是一个延伸是整各单位晶包平滑部分，第二部分是一个局域化在核心区域的自旋部分。前面所提的附加部分是只出现在密度，并不在波函数。这和像LAPW那样的方法不同，在那些方法中类似的方式是运用到波函数。

超软赝势(USP)产生算法保证了在预先选择的能量范围内会有良好的散射性质，这导致了赝势更好的转换性与精确性。

1.4.2 CASTEP软件的基本应用

基于密度泛函平面波赝势方法的CASTEP软件可以对许多体系包括像半导体、陶瓷、金属、矿石、沸石等进行第一性原理量子力学计算。典型的功能包括研究表面化学、能带结构、态密度、热学性质和光学性质。它也能够研究体系电荷密度的空间分布和体系波函数。CASTEP还可以用来计算晶体的弹性模量和相关的机械性能，如泊松系数等。半导体和其他固体材料的许多性能由电子性质决定，而电子性质又由原子

结构决定，特别是缺陷在改变电子结构上的作用对半导体性质尤为重要。分子模拟，特别是量子物理技术，可用来预测原子和电子结构及分析缺陷对材料性能的影响。CASTEP能有效的研究存在点缺陷、空位、替代杂质、位错等的半导体和其它材料中的的性能。除此以外，它还可以被用来计算固体的振动性质，如声子色散关系、声子态密度等。这些计算结果可以用来分析表面吸附的振动性质，可以解释实验中的振动谱，可以研究在高温高压下的相稳定性等等。总的来说，它可以实现如下的功能：

1)计算体系的总能；

2)进行结构优化；

3)执行动力学任务：在设置的温度和关联参数下，研究体系中原子的运动行为；

4)计算周期体系的弹性常数；

5)化学反应的过度态搜索。

总的来说，它可以实现：计算体系的总能；进行结构优化；执行动力学任务；在设置的温度和关联参数下，研究体系中原子的运动行为；计算周期体系的弹性常数；化学反应的过度态搜索等。

除此之外，计算一些晶体的性质，如能带结构、态密度、聚居数分析、声子色散关系、声子态密度、光学性质、应力等。量子力学计算精确度高但计算密集。直到最近，表征固体和表面所需的扩展体系的量子力学模拟对大多数研究者来说才切实可行。然而，不断发展的计算机功能和算法的进步使这种计算越来越容易实现。与许多该领域一流专家一起工作推动固体量子力学发展，通过提供可方便直接进入上述CASTEP计算方法中。

1.5 有关第一性原理密度泛函理论的简介

1.5.1Hohenberg-Kohn定理

密度泛函理论(DFT，Density Functional Theory)关键之处是将电子密度分布，不再是电子波函数分布，作为试探函数，将总能E表示为电子密度的泛函。换句话说，密度泛函理论的基本想法是原子、分子和固体的基态物理性质可以用电子密度函数来描述，源于H.Thomas和E.Fermi在1927年时的工作，泛函极小问题也是对电子密度分布函数求解。这样的处理首先要从理论上来证明的确存在总能对于电子密度分布的这样一个泛函。因此Hohenberg和Kohn基于他们的非均匀电子气理论，提出了如下两个定理[12]：

定理1 不计自旋的全同费密子系统的基态能量是粒子数密度函数的唯一泛函。

定理2 能量泛函E[ρ]在粒子数不变的条件下，对正确的粒子数密度函数ρ(r)取极小值，并等于基态能量。

这里所处理的基态是非简并的，多电子体系Hamilton量分开写为动能部分、多电子系统相互作用部分和多电子系统之外的外场部分:

H=T+U+V (1-1) 则Hohenberg-Kohn定理证明体系总能存在对基态电子密度分布函数的泛函形式:

E[ρ]=<Φ|T+V|Φ>+∫drv(r)ρ(r) (1-2) 1.5.2 Kohn-Sham方程

F[ρ]=<Φ|T+V|Φ> (1-3) 其中|Φ>是基态波函数，F[ρ]是与外场无关的部分，即无论外场取什么形式，F[ρ]部分总是有共性的部分。显然，F[ρ]泛函的具体形式是整个密度泛函理论中最为关键的部分。

虽然Hohenberg-Kohn定理[13]证明了总能的确能通过求解最有利的基态电子密度分布函数而得到，但是总能对于电子密度分布函数的具体泛函形式，以及如何才能利用以上泛函极值的性质求解总能的问题，Hohenberg-Kohn定理并没有给出回答。Kohn 和Sham随后提出的Kohn-Sham方案最终将密度泛函理论引入了实际应用中。

需要注意DFT引入的“单电子”近似和HF理论中的区别。在DFT中，KS轨道的引入仅需要保证上面的电子密度表达式，并没有对应的多体波函数。在HF理论中，假定了Slater行列式形式的多体波函数，并在此基础上写出近似的总能，再做变分；而DFT中用来变分的系统总能原则上是严格的，所以，如果知道交换关联泛函的严格形式，DFT也是严格的。这同时也意味着KS轨道并不是严格意义上的单电子轨道。虽然实际上KS轨道经常被用来作为近似的分子轨道，但是严格说来它除了计算电子几率密度外它没有其它物理意义，KS轨道能量也不同于分子轨道能量。与HF比，DFT对系统能量的计算精度大大提高，而计算量略有下降。

1.5.3 结构优化

在实际的计算中，Kohn-Sham方程是通过自洽计算来求解的。该过程先将多体系统原曝划分为足够细的网格点，在每个网格点上初始化一组试探波函数（通常设为随机数），然后计算出网格上的Kohn-Sham势，求解本征方程。结出来的本征函数又用于修正上一步循环输入的波函数。通过循环迭代的达到设定的收敛精度后，最终求得的本征函数的值不再变化，计算得以收敛。利用收敛后的这组电子波函数，就可以得到体系总能量和电荷密度分布。

对于给定各原子位置、元素种类的体系，通过密度泛函理论自洽求解Kohn-Sham 方程可以得到整个系统处于多电子基态时的总能。总能量对体系虚拟位移的导数就是各原子的受力（Hellmann-Feynman力）。这为我们理论预言物质的结构提供了一种行之有效的方法。因为自然界稳定的结构应该具有最低的总能，我们只要根据原子受力来变化原子的位置，直到整个体系的总能达到最低，即所有原子受力为零。当然在实际的计算过程中，我们只能给出希望达到的有限的计算精度，即找到能量面的最小值，这时所对应的物质结构就是自然界最稳定的结构，此过程被称为结构优化。

为了确保搜索能量面的最小值时能找到全局最小而不是局域最小，并提高整个搜

索过程的效率，计算通常需要一些强有力的搜索算法以使原子最快地运动到最稳定结构的位置。最常用的方法有直接能量最小化、最深梯度（即最大受力）法、共轭梯度法、准牛顿法、阻尼动力学方法等等。

结构优化是CASTEP计算中经常要进行的计算任务，特别是想要计算所关注体系的各种性质的时候，必须首先进行结构优化的计算，在得到结构优化结果文件以后，才能进行性质的计算。所以，正确的设置结构优化的参数是非常重要的。本课题在CASTEP软件中，有两个参数来控制结构优化，第一个是势函数；第二个是压强，单位为Gpa。由此来得出常压和高压下不同的电子结构特征。

1.5.4 赝势法

原子周围的所有电子中，基本上仅有价电子具有化学活性。相邻原子的存在和作用对芯电子状态影响不大。这样，对一个由许多原子组成的固体，坐标空间根据波函数的不同特点可分成两部分(假设存在某个截断距离r c)：(1)r c以内的核区域，所谓的芯区。波函数由紧束缚的芯电子波函数组成，对周围其它原子是否存在不敏感，即与近邻的原子的波函数相互作用很小；(2)r c以外的电子波函数(称为价电子波函数)承担周围其它原子的作用而变化明显。因此，从考虑原子之间相互作用(如固体的结合)的角度来看，可以将电子的波函数改变一下，在r c以外的价电子波函数仍然保留为真实波函数的形状，而在r c以内的波函数代之以空间变化平缓的形状，这样得到的电子波函数称为赝波函数。为了使得赝波函数成为原子的一个本征态，原子势(包括核对价电子的库仑势和芯电子的存在对价电子的等效排斥势)需要同步改变成某种有效势，这就是赝势。相应的“赝势+赝波函数”系统统称为赝原子。赝原子用于描述真实原子自身性质时是不正确的，但是它对原子-原子之间相互作用的描述是近似正确的。近似程度的好坏，取决于截断距离r c的大小。r c越大，赝波函数越平缓，与真实波函数的差别越大，近似带来的误差越大；反之，r c越小，与真实波函数相等的部分就越多，近似引入的误差就越小。

赝原子概念的引入有一个计算量方面的好处，即电子波函数振荡最激烈的部分(r c 以内的部分)被代之以变化大为平缓的部分。从平面波展开赝波函数的角度看，这意味着平面波截断能量可以大为减小，即振荡最激烈的部分数目和总的计算量也大为减少。计算量的具体大小受截断半径r c选择方式的影响，r c越小，赝波函数振荡部分计入得越多，需要的平面波展开基底就越多，计算量也将增大，因此高的精度与少的计算量两者总是矛盾的。与LAPW，LMTO等精度最高的第一性原理计算方法比较，平面波赝势法是计算量较少的方法，适用于计算精度要求不高，同时原胞较复杂而计算量增加了严重的体系。

基于密度泛函理论的第一性原理计算在过去20年内取得了巨大的成功和显著的发展，极大地促进了凝聚态物理、量子化学、理论生物学等学科的发展。

1.5.5 局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）

密度泛函理论整个框架中只有一个未知部分，即交换关联势V xc=δE xc[ρ]/δρ的形式未知，实际应用中通过拟合已经被精确求解系统的结果，将交换关联势以参数化的形式表示出来。显然密度泛函计算结果的精度，取决于交换关联势质量的好坏。局域密度近似(LDA，Local Density Approximation)是实用中最简单有效的近似[14]。它最早由Slater在1951年提出并应用[15]，甚至早于密度泛函理论。这种近似假定空间某点的交换关联能，只与该点的电荷密度有关，且等于同密度的均匀电子气的交换关联能。

广义梯度近似(GGA，Generalized Gradient Approximation)，较LDA更精确的考虑计入某处附近的电荷密度对交换关联能的影响，比如考虑到密度的一级梯度对交换关联能的贡献。这种近似是半局域化的，一般地，它比LDA给出更精确的能量和结构，对开放的系统更为适用。目前常用的有Becke[16]，Perdew-Wang91[17]形式，以及BLYP[18]等。

若更进一步，还可以考虑到密度高阶梯度的近似，这称为Meta-GGA或者Post-GGA，甚至考虑到非局域的交换关联作用，如Van der Waals作用。这两方面虽有研究，但仍未找到一个足够精确又简单的形式。

1.6 本课题的建模及计算思路

对于本课题的研究，我们采用的是基于密度泛函理论的第一性原理软件CASTEP 仿真模拟，它基于密度泛函理论描述电子间的相互作用，其交换相关势由局域密度近似或广义梯度近似进行校正；用超软赝势描述电子与原子核间的相互作用；将电子波函数通过平面波基组展开，利用总能量最低原则计算的方法，它是目前较为准确的电子结构计算的理论方法之一。再将建立好的模型运用第一性原理进行计算，分析D022-Al3Ti的电子结构，对其电学相关的性质进行理论性的预测分析。其步骤为：

1)查找晶体学数据，建立空晶格，输入原子，得到D022-Al3Ti模型。

2)对模型进行结构优化；

3)设计计算参数，利用优化后的模型分别计算能带结构、态密度、电荷密度和

电荷密度差分；

4)取出所需的数据，对结果进行整理分析，并对其相关电学特性进行理论预测。

对于能带结构、电荷密度及电荷密度差分，我们可以直接从CASTE软件中计算得出，而态密度是要考虑不同原子分别计算，还需要用excel和origin做出所需要的图形进行对比比较。这样就完成了本课程设计算所需的所有数据。

2 能带结构和态密度

2.1 能带结构的概念

在固体物理学中，固体的能带结构（又称电子能带结构）描述了禁止或允许电子所带有的能量，这是周期性晶格中的量子动力学电子波衍射引起的。材料的能带结构决定了多种特性，特别是它的电子学和光学性质。

一个原子的一个原子轨道在一维周期条件下将产生一条能带，能带的带宽取决于这些原子轨道的在周期方向上的成键强度，强度越大，带宽越大，成键越弱，带宽越小，如果周期方向上没有成键，能带将是一条直线。另外能带是向上伸展还是向下伸展取决于原子轨道的特性。

2.1.1 能带的由来

单个自由原子的电子占据了原子轨道，形成一个分立的能级结构。如果几个原子集合成分子，他们的原子轨道发生类似于耦合振荡的分离。这会产生与原子数量成比例的分子轨道。当大量的原子集合成固体时，轨道数量急剧增多，轨道相互间的能量的差别变的非常小。但是，无论多少原子聚集在一起，轨道的能量都不是连续的。

这些能级如此之多甚至无法区分。首先，固体中能级的分离与电子和声原子振动持续的交换能相比拟。其次，由于相当长的时间间隔，它接近于由于不确定性原理引起的能量的不确定度。

物理学中流行的方法是从不带电的电子和原子核出发，因为它们是自由的平面波，可以具有任意能量，并在带电后衰减。这导致了布拉格反射和能带结构。

2.1.2 费米面

就在固体量子振荡发现的前后，“费米面”的概念在固体物理学界便已逐渐形成了。对“费米面”的概念，诺贝尔奖金获得者、英国著名的物理学家莫脱曾作过这样的解释:“据人们所知，费米本人并没有在这个领域内工作过。人们所以称之为“费米面”，是因为它反映了遵从费米-狄喇克统计的粒子(电子)的性质”[19]费米面是在波矢(或动量)空间的一个等能面，根据费米-狄喇克统计，在T=0K时，它将电子占据的状态和未占据的状态分开。确定这个“表面”的形状，对于了解金属、半导体及各种合金的能带结构具有十分重要的意义。正因如此，几十年来，费米面的研究在固体物理学史上留下了深深的印记。

费米能级是电子占有态和未占有态的边界面，在三维空间中费米能级就是k空间中能量为E F的曲面，即E=E F(k)=C所构成的曲面为费米面。k空间中被充满区域的总面积仅仅依赖于电子浓度，而费米面的形状依赖于点阵的相互作用。费米面附近的电子对金属的性质有重要影响，如金属的电子比热、电子的脱出功、金属电导等主要决定于费米面附近的电子，有人甚至把金属定义为具有费米面的固体[20]显然了解

和掌握费米面的概念以及距布氏区边界多远的问题是对金属中电子的物理特性获得深刻理解的根本问题。

2.1.3 布里渊区

固体的能带理论中，各种电子态按照它们的波矢分类。在波矢空间中取某一倒易阵点为原点，作所有倒易点阵矢量的垂直平分面，这些面波矢空间划分为一系列的区域：其中最靠近原点的一组面所围的闭合区称为第一布里渊区；在第一布里渊区之外，由于一组平面所包围的波矢区叫第二布里渊区；依次类推可得第三、四、…等布里渊区。各布里渊区体积相等，都等于倒易点阵的元胞体积。周期结构中的一切波在布里渊区界面上产生布喇格反射，对于电子德布罗意波，这一反射可能使电子能量在布里渊区界面上（即倒易点阵矢量的中垂面）产生不连续变化。根据这一特点，1930年L.-N.布里渊首先提出用倒易点阵矢量的中垂面来划分波矢空间的区域，从此被称为布里渊区。

布里渊区的形状取决于晶体所属布喇菲点阵的类型。简单立方、体心立方和面心立方点阵的简约区分别为立方体，菱十二面体和截角八面体（十四面体）。它们都是对称的多面体，并具有相应点阵的点群对称性，这一特征使简约区中高对称点的能量求解得以简化（见晶体的对称性）。

在各种周期性边界条件的第一原理计算方法中，需要涉及到在布里渊区的积分问题，例如总能、电荷密度分布，以及金属体系中费米面的确定等等。如果采用普通的在布里渊区内均匀选取k点的方法，那么为了得到精确的结果点的密度必须很大，从而导致非常大的计算量。这使得计算的效率非常低下。因此，需要寻找一种高效的积分方法，可以通过较少的点运算取得较高的精度。而这些k点被称之为“平均值点”（Baldereschi）或者“特殊点”（Chadi，Cohen）[21]。

2.1.4 D022-Al3Ti的能带结构

以下几个图中的虚线表示费米面，费米面以上为导带，费米面一下为价带。在能带结构的第一原理计算方法中，需要涉及到在布里渊区的积分问题。如果采用普通的在布里渊区内均匀选取k点的方法，那么为了得到精确的结果k点的密度必须很大，从而导致非常大的计算量。这使得计算的效率非常低下。因此，需要寻找一种高效的积分方法，可以通过较少的k点运算取得较高的精度。而这些k点被称之为“平均值点”或者“特殊点”。下面几个图横坐标中的Z、A、M、G、R、X就是我们所取的特征k点。Z为晶格的面心，A为布里渊区的顶点，M为布里渊区较短棱的中心，G 为中心，R为布里渊区较长棱的中心，X为布里渊区的面心。

图2-1 LDA-CAPZ势函数下0GPa的D022-Al3Ti能带结构

图2-2 LDA-CAPZ势函数下20GPa的D022-Al3Ti能带结构

图2-3 LDA-CAPZ势函数下40GPa的D022-Al3Ti能带结构

图2-4 GGA-PBE势函数下0GPa的D022-Al3Ti能带结构

图2-5 GGA-PW91势函数下0GPa的D022-Al3Ti能带结构

小结：观察以上几个图，发现价带能量的最低点总是位于G点的。对比图2-1、2-2、2-3可以发现，随着压强的增大，费米面以下的价带能量最低点会随着降低，再对比图2-3、2-4、2-5，发现GGA势函数下的价带能量最低点较LDA势函数下的稍高，这说明广义梯度近似在计算能态分布精度上相对于局域密度近似确定有所提高。总的来说，压强和对能带结构的影响是不同的。

2.2 态密度

能带结构的纵坐标是能量，假如在这个坐标轴上取ΔE这一个很小能量范围（比如0.005000～0.005001eV这个范围），那么这个能量间隔范围内有多少个能级，或者说有多少个原子轨道（分子轨道）呢？能带是无数个能级“压缩”而成的，而且能带是量子化的，所以在这个能量范围必然有一定数量的能级（轨道）存在。我们将这一

能量范围内的能级作为一组来考虑，所以态密度的概念就得出来了，即E＋dE这个能量范围内的能级数，如果E＋dE这个能量范围内轨道（能级数）越多越密集，态的密度越大。

要注意态密度是根据能带得来的，两者有一定的对应关系，比如在E＋dE这个能量间隔没有能带，那么有态密度吗？这个答案是很显然的，没有能带，没有能级，哪能有态密度呢？所以这时候态密度图在这个能量范围内将是0。从这里可以得到一个结论，能带按照纵坐标轴投影过去，就得到态密度，所以态密度为0的地方，能带图上一定没有能带经过。关于态密度，我们还要注意：

第一：对态密度曲线的积分等于电子数，比如体系有10个电子，10个电子肯定是按照能量从低到高的顺序排列，那么对态密度进行积分，当电子数达到10的时候，就是费米能级。

第二：偏态密度积分至费米能级得到某一个原子某一个轨道的电子填充的数目。

第三：如果成键作用加强，那么成键分子轨道要下移，反键分子轨道要上移，导致态密度要发生移动，一个向下移动，一个向上移动，而能带则变宽。

我们可以观察不同势函数和不同压强下的D022-Al3Ti中与Ti共面的Al原子、与Ti不共面的Al原子和Ti原子的态密度。下面就是计算所做出的态密度图，图中有三部分组成，上面为与Ti原子共面的Al原子的态密度曲线，中间为与Ti原子不共面的Al原子的态密度曲线，下面为Ti原子的态密度曲线。图中的虚线表示费米能级，它是原子暂满态和满态之间的分界线，所以我们通常观察费米能级周围的态密度变化。这样我们就可以从图中观察压强和势函数对态密度的影响，从而对D022-Al3Ti 的电子结构进行分析。

图2-6 LDA-CAPZ在0GPa下的态密度

图2-7 LDA-CAPZ在20GPa下的态密度

M97可编程直流电子负载说明书

目录第一章简介 (1) 第二章技术规格 (2) 2.1主要技术规格 (2) 2.2电子负载尺寸图 (4) 第三章快速入门 (5) 3.1开机自检 (5) 3.2如果负载不能启动 (5) 3.3前面板和后面板介绍 (6) 3.4键盘说明 (6) 3.5菜单操作 (7) 第四章面板操作 (10) 4.1基本操作模式 (10) 4.1.1定电流操作模式（CC） (10) 4.1.1.1标准定电流模式 (10) 4.1.1.2加载卸载定电流模式 (10) 4.1.1.3软启动定电流模式 (11) 4.1.1.4定电流转定电压模式 (12) 4.1.2定电阻操作模式（CR） (12) 4.1.2.1 标准定电阻模式 (12) 4.1.2.2 加载卸载定电阻模式 (13) 4.1.2.3定电阻转定电压模式 (13) 4.1.3定电压操作模式（CV） (13) 4.1.3.1标准定电压模式 (14) 4.1.3.2加载卸载定电压模式 (14) 4.1.3.3软启动定电压模式 (14) 4.1.4定功率操作模式（CW） (15) 4.1.4.1标准定功率模式 (15) 4.1.4.2加载卸载定功率模式 (15) 4.2动态测试操作 (15) 4.2.1连续模式（CONTINUOUS ） (16) 4.2.2脉冲模式（PULSE） (16) 4.2.3触发模式（TRIGGER） (16) 4.2.4 动态测试参数设置 (16) 4.2.5波形控制 (17) 4.2.5.1方波 (17) 4.2.5.2三角波 (17) 4.2.5.3梯形波 (17) 4.2.6 触发控制 (17) 4.2.7 LIST功能 (17) 4.2.7.1.编辑LIST列表 (17) 4.2.7.2执行LIST功能 (18)

高压变频器的工作原理和常见故障分析贾瑟

高压变频器的工作原理和常见故障分析贾瑟摘要：随着现代科学技术的迅速发展，大量的发电企业正在使用着高压变频器。高压变频器在使用过程中具有显著的节能效果，但也存在一定的潜在安全隐患，可能会对发电企业的生产活动造成严重影响。基于此，本文先对高压变频器工作原理进行具体的分析，然后对高压变频器在运行中常见的故障及原因进深入的探讨，以供相关的工作人员参考，希望能给我国发电企业的发展带来一定的贡献。关键词：高压变频器；工作原理；常见故障；分析采用交流变频器调速技术对交流电机进行调速，具有节电效果好、调速方便、保护功能完善、组态灵活、可靠性强等很多优点。由于交流变频调速技术的众多优越性，在发电领域也得到了非常广泛的应用，对电厂内的风机、水泵等大功率耗能设备实现高压变频器调速改造，已成为公认的节能方案。随着变频器应用范围的扩大，检修维护工作中遇到的问题也越来越多。因此，本文对此进行分析。 1高压变频器工作原理高压变频器一般采用目前国际流行的功率单元串联多电平技术，系统为高-高结构。高压电直接输入变频器，经过变频器内部功率系统整流、逆变后，变频器直接高压输出至电机，不需要升压变压器等部件。每个功率单元都是一台三相输入、单相输出的脉宽调制型低压变频器，技术可靠，结构和性能完全一致，极大的提高了高压变频器的可靠性与维护性；采用叠波技术，最大限度的消除了高压变频器输出电压中的谐波含量，电压波形接近于标准的正弦波，大大改善了变频器的输出性能，是真正的“无谐波”高压变频器。变频器一般由以下几个部分组成：制动单元、微处理单元、滤波、整流、逆变、检测单元以及驱动单元等等。它能够按照电动机的具体需求为其提供所需的电源电压，从而实现调速和节能。此外，大部分变频器都具备多种保护功能，如过载保护、过电压保护以及过电流保护等。对于不同电压等级的高压变频系统，一般采用每相5～8个功率单元串联方案。通过主电路图，可以更加直观的了解变压器的副边绕组与功率单元以及各功率单元之间的电路连接方式：具有相同标号的3组副边绕组，分别向同一功率柜（同一级）内的三个功率单元供电。第一级内每个功率单元的一个输出端连接在一起形成星型连接点，另一个输出端则与下一级功率单元的输出端相连，依此方式，将同一相的所有功率单元串联在一起，便形成了一个星型连接的三相高压电源，驱动电动机运行。当电网电压为6kV时，变压器的副边输出电压即功率单元的输入电压为690V，每个功率单元的最高输出电压也为690V，同一相的五个单元串联后，相电压为690V×5=3450V，由于三相连接成星型，那么线电压便等于 1.732×3450V≈6000V，达到电网电压的水平。功率单元串联后得到的是阶梯正弦的PWM波形，PWM控制，脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要形状和幅值的波形，这种波形正弦度好，du/dt小，可减少对电机和电缆的绝缘损坏，无需输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电动机也不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗也大大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和传动部分的机械应力。通过本相上的5（8）个功率单元输出的SPWM波相叠加后，可得到正弦波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，即使在低速下也能保持很好的波形。电机的谐波

Mn3Al块体合金下的电子结构计算论文.

Mn3Al块体合金下的电子结构计算论文2019-02-15 摘要：自旋电子学器件在航天、军事等高科技领域，甚至在智能家电、通讯等民用领域都有广泛的利用，因此它也引起了科学家们越来越多的关注。我们将对D03型Mn3Al块体合金的电子结构和磁性利用理论模拟计算方法进行研究。根据理论计算发现Mn3Al合金不仅具有100%的自旋极化率而且还有半金属特性的电子结构。关于合金磁性计算研究表明它是完全反铁磁性材料。Mn3Al 合金是一种半金属完全反铁磁材料，所以研究Mn3Al合金对自旋电子学器件的设计具有重要意义。关键词：Mn3Al合金；密度泛函理论；电子结构；磁性自旋电子学器件具有不同于传统半导体器件的优势使它成为21世纪重要的研究方向之一。传统的电子学器件通常是利用电子的电荷特性，而自旋电子学器件是通过电子的自旋和电荷来进行运输的。相对于传统电子学器件来说，自旋电子学器件不仅具有更低的耗能、非易失性、更强大的数据储存能力，而且还具有更快速的信息处理能力和集成度高的.优质特点。除此之外，它在磁记录读出磁头、磁传感器、磁性随机存储器等领域有着广泛的应用前景。尽管自旋电子学器件能够更好地满足科学发展和人类的需要，但是它在实际材料的需求上有着较高的要求。自旋电子学器件的制作的关键就在于如何能够将不同特征的电子有效的注入到半导体材料中，以此来达到实现自主运输的目的。正如我们所知的，现在很多的材料做成的自旋电子学器件都只能在低温的环境下运行，这带来了很多的不便。所以研究能在高居里温度下运行的自旋电子学器件的材料就显得尤为重要了。研究表明自旋电子学器件的性能和自旋极化率有着密切的联系，如果材料具有高的自旋极化率，也就是说在费米能级附近分别具有自旋向上和自旋向下的电子数目越不平衡，那么自旋电子学器件的性能就越好。近年来，由于半金属材料的优点，使得它成为了大家研究的热点之一。1983年，deGroot及他的团队采用第一性原理计算方法在理论上首次发现half-Heusler合金NiMnSb具有半金属性，越来越多的Heusler合金被研究证实其半金属性并被归为半金属铁磁体。Heusler合金具有独特的磁学性质、形状记忆效应、半金属性、拓扑绝缘等性能，而这些优点就使得这种合金在自旋电子器件的研究中具有重要意义。虽然Mn3Al块体合金具有多种结构，其中最重要的一种结构是 D03型。利用密度泛函理论计算的方法，本文研究了D03型Mn3Al块体合金的电子结构及磁性。 1研究方法本文采用的第一性原理计算，此次研究所有的计算工作都是在高性能计算机上运行ViennaAb-initoSimulationPackage（VASP）程序完成。计算过程中，我们采用广义梯度近似（GGA）方法，选取缀加投影波（PAW）来描述离子

高压变频器的工作原理与性能特点

高压变频器的工作原理与性能特点一、高压变频器的基本构成： 1、高压变频器的构成：内部是由十八个相同的单元模块构成，每六个模块为一组，分别对应高压回路的三相，单元供电由移相切分变压器进行供电。（原理图） 2、功率单元构成：功率单元是一种单相桥式变换器，由输入切分变压器的副边绕组供电。经整流、滤波后由4个IGBT 以PWM方法进行控制，产生设定的频率波形。变频器中所有的功率单元，电路的拓扑结构相同，实行模块化的设计。其控制通过光纤发送。来自主控制器的控制光信号，经光/电转换，送到控制信号处理器，由控制电路处理器接收到相应的指令后，发出相应设的IGBT的驱动信号，驱动电路接到相应的驱动信号后，发出相应的驱动电压送到IGBT控制极，操作IGBT关断和开通，输出相应波形。功率单元中的状态信息将被收集到应答信号电路中进行处理，集中后经电/光转换器变换，以光信号向主控制器发送。二、高压变频器运行原理：高压变频器的每个功率单元相当于一个三电平的二相输出的低压变频器，通过叠加成为高压三相交流电，变频器中点与电动机中性点不连接，变频器输出实际上为线电压，由A相和B相输出电压产生的UAB输出线电压可达6000V，为25阶梯波。如下图所示，为输出的线电压和相电压的阶梯波形，UAB不仅具有正弦波形而且台阶数也成倍增加，因而谐波成分及dV/dt均较小。三、多电平单元串联叠加高压变频器在运行后，将输入的工频的三相高压交流电转化为可以进行频率可调节的三相交流电，其电压和频率按照V/F的设定进行相应的调节，保持电机在不同的频率下运行，而定子磁心中的主磁通保持在额定水准，提高电机的转换效率。在变频器输入侧，由于变频器多个副边绕组的均匀位移，如6KV输出时共有+250、+150、+50、-50、-150、-250共6种绕组，变频器原边电流中对应的电流成分也相互均匀位移，构成等效36脉动整流线路，变流转换产生的谐波都相互抵消，湮灭。工作时的功率因数达0.95以上，不需要附加电源滤波器或功率因数补偿装置，也不会与现有的补偿电容装置发生谐振，对同一电网上运行的电气设备没有任何干扰。四、高压变频器的性能特点： 1、应用范围：调速范转宽，可以从零转速到工频转速的范围内进行平滑调节。在大电机上能实现小电流的软启动，启动时间和启动的方式可以根据现场工况进行调整。频率的调整是根据电机在低频下的压频比系数进行电压和频率的输出，在低转速下，电机不仅是发热量低，而且输入电压低，将使电机绝缘老化速度降低。 2、技术新颖串联多重化叠加技术的应用实现了真正意义的高-高电力变换，无需降压升压变换，降低了装置的损耗，提高了可靠性，解决了高压电力变换的困难。串联多重化叠加技术的应用还为实现纯正弦波、消除电网谐波污染开辟了崭新的途径。移相变压器移相变压器是单元串联型多电平高压大功率变频器中的关键部件之一。用低压电力电子元件做高压变频器通常有两种方法：一是用低压元件直接串联，另一种方法是用独立的率变频器的主流。以6kV变频器为例：它的每相由6个独立的、额定电压为Ve=577V（峰值为816V）的低压功率单元串联而成，输出相电压为3464V线电压可达6000V左右。每个功率单元承受全部输出电流但只提供1/6相电压和1/18的输出功率。每个功率单元分别由变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间以及变压器二次绕组之间相互绝缘。很明显移相变压器在该变频器中起了两个关键的作用：一是电气隔离作用才能使各个变频功率单元相互独立从而实现电压迭加串联，二是移相接法可以有效地消除35次以下的谐波。（理论上可以消除6n-1次以下的谐波, n为单元级数）

CdO电子结构的第一性原理计算

收稿日期:2008205205; 修订日期:2008206230 作者简介:宋永东(19582　 ),陕西户县人,副教授.主要从事电子技术与半导体理论的科研和教学工作. CdO 电子结构的第一性原理计算宋永东1,黄　同2,吕淑媛3 (1.延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000;2.延安大学西安创新学院,陕西西安710100;3.西安邮电学院电信系,陕西西安710021) 摘要:基于密度泛函理论(Density Functional Theory )框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了岩盐、氯化铯以及纤锌矿构型CdO 的体相结构、电子结构和能量等属性。利用精确计算的能带结构和态密度,从理论上分析了CdO 材料基态属性及其化学和电学特性,理论结果与实验结果相符合,这为CdO 光电材料的设计与大规模应用提供了理论依据。同时,计算结果也为精确监测和控制这一类氧化物材料的生长过程提供了可能性。关键词:CdO ;电子结构;第一性原理;相变中图分类号:TN201 文献标识码:A 文章编号:100028365(2008)0821106204 Firs t 2Pri ncip le Calc ula ti o n of Ele c t r o nic S t r uc t ur e of CdO SONG Yong 2dong 1,HUANG Tong 2,L V Shu 2yu an 3 (1.College of Physics &Electronic Information ,Yan πan U niversity ,Yan πan 716000,China ;2.Xi πan G reation Collgeg of Yan πan U niversity ,Xi πan 710100,China ;3.Department of T elecommunication ,Xi πan Institute of Post and T elecommunication ,Xi πan 710072,China) Abs t rac t :The phase structure ,electronic structure and energy of CdO in rocksalt ,ce sium chloride and wurtzite are calculated utilizing first 2principle ultra 2soft p seudo 2potential approach of the plane wave based upon the Density Functional Theory (DFT ).The ground state ,electronic and chemical propertie s are analyzed in terms of the precise calculated band structure and density of state ,the theoretical re sults agree well with the experimental value ,and can provide theorical asis for the de sign and application of optoelectronics materials of CdO.Meanwhile ,the calculated re sults can provide the po ssibility for more precise monitoring and control during the growth of CdO materials. Ke y w ords :CdO ;Electronic structure ;First 2principle s ;Phase transformation 透明导电薄膜(TCOS )由于其低的电阻率、高的透光率而成为具有优异光电特性的电子材料之一,现已在太阳能电池[1]、液晶显示器[2]、气体传感器[3]、紫外半导体激光器等领域得到应用。氧化镉(CdO )作为一类宽禁带化合物半导体材料,由于在导电和可见光透过方面具有优异的性能,现已在新型透明导电薄膜方面受到人们的重视,被认为是一种有潜力的光电材料[4～7],可用于太阳能电池、电致变色器件、液晶显示器、热反射镜、平板显示装置、抗静电涂层及光电子装置等领域。与其它透明导电薄膜材料相比,CdO 薄膜具有很多优点,如生长温度低,可在室温下获得结晶取向好的高迁移率薄膜;在未掺杂情况下,由于薄膜中存在大量的间隙Cd 原子和氧空位作为浅施主,因此CdO 薄膜有很高的载流子浓度,使得CdO 在未掺杂的情况下就有很高的电子浓度和电学性能;同时CdO 薄膜的禁带宽度(E g =2.26eV ,对应的吸收波长在550nm )在太阳可见光辐射区,可以作为Si 、Cd Te 、CuL nSe 2(CIS )等太阳能电池的窗口材料,对应不同的制备方法,禁带宽度有一定的变化。近年来,基于密度泛函理论的第一性原理计算已用来研究这类材料的光学性质。本文计算了各种构型CdO 电子结构,并与相关文献进行了比较。1　理论模型和计算方法1.1　理论模型氧化镉是n 型半导体化合物,室温下其稳定的结晶态为立方NaCl 型结构,空间群为Fm 23m ,晶胞参数a =4.674!。另外,CdO 还存在闪锌矿、氯化铯以及纤锌矿型3种亚稳态结构。第一性原理计算表明,大约在89GPa 压力下,立方NaCl 结构的CdO 晶体转变为CsCI 结构,晶胞体积减少约6%,其各种构型的晶体结构如图1所示。

电子负载原理

直流电子负载设计基础电子负载基本工作原理： 1.恒压模式 2.恒流模式 3.恒阻模式 4.恒功率模式恒流图中R1为限流电阻，R1上的电压被限制约0.7V，所以改变R1的阻值就可以改变恒流值，在上图中我们知道，在串联电路中，各点电流相同，电路要恒流工作，只要在串联回路里控制流过一个元件的电流就可以达到我们所控制的恒流输出。上图是一个简易的恒流电路，通常用在一些功率较小及要求不高的场合里应用，那么在一些应用中这种电路就无能为力了，如：在输入电压为1V输入电流为30A，那么对于这样的要求这样的电根本无法保证工作。这样的电路调节输出电流也不是很方便。

这个图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R3为取样电阻,VREF是给定信号，电路工作原理是：当给定一个信号时VREF，如果R3上的电压小于VREF，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R3的电流加大。如果R3上的电压大于VREF时，-IN大于+IN，OP07减小输出，也就降了R3上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。如给定VREF为10mV，R3为0.01欧时电路恒流为1A，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位器调节输入或用DAC 芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。如采用DAC输入可实现数控恒流电子负载。电路仿真验证

在上图中我们给定了Vin为4V-12V变化的电压信号，VREF给定50mV 的电压信号，在仿真结果中输入电流一真保持在5A，电路实现了恒流作用。恒压电路一个简易的恒压电路，用一个稳压二极管就可以了。这是一个很简易的图，输入电压被限制在10V，恒压电路在用于测试充电器时是很有用的，我们可以慢慢调节电压测试充电器的各种反应。图是10V是不可调的，请看下图可调直流恒压电子负载电路：

(新版)真空断路器的原理和作用

真空断路器的原理和作用真空断路器处于合闸位置时，其对地绝缘由支持绝缘子承受，一旦真空断路器所连接的线路发生永久接地故障，断路器动作跳闸后，接地故障点又未被清除，则有电母线的对地绝缘亦要由该断路器断口的真空间隙承受；各种故障开断时，断口一对触子间的真空绝缘间隙要耐受各种恢复电压的作用而不发生击穿。因此，真空间隙的绝缘特性成为提高灭弧室断口电压，使单断口真空断路器向高电压等级发展的主要研究课题。真空度的表示方式绝对压力低于一个大气压的气体稀薄的空间，称为真空空间，真空度越高即空间内气体压强越低。真空度的单位有三种表示方式:托(即1个mm水银柱高)，毫巴(103bar)或帕(帕斯卡:Pa)。(1托=131。6Pa，1毫巴=100Pa)我们通常所说真空灭弧室内部的真空度要达10-4托是指灭弧室内的气体压强仅为"万分之一mm水银柱高"，亦即是1。31x10-2Pa。 "派森定理"亦有译为"巴申定律"，是指间隙电压耐受强度与气体压力之间的关系。图1表示派森定理的关系曲线呈"V"字形，即充气压力的增加或降低，都能提高极间间隙绝缘强度。其击穿机理至今还不清楚，因为真空灭弧室内部真空度高于10-4托，这样稀薄空气的空间，气体分子的自由行程为103mm，在真空灭弧室这么大小的容积内，发生碰撞的机率几乎是零。因此不会发生碰撞游离而使真空间隙击穿。派森定理的"V"形曲线是实验得出的，条件是在均匀电场的情况下，其间隙击穿电压Uj可表示为: Uj=KLa L------间隙距离； a------间隙系数(间隙<5mm时a=1，>5mm时，a=0。5) 由派森定理的"V"形关系曲线中看出，当真空度达103托时出现拐点，拐点附近曲线变得平坦，击穿电压几乎无变化。当真空度和间隙距离相同时，其击穿电压则随触头电极材料发生变化，电极材料机械强度高，熔点高时，真空间隙的击穿电压亦随之提高。

结构设计原理知识点

第一章钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能 1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度 cu f 。影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100） cu f （150）=1.05cu f （200） 2.混凝土弹性模量和变形模量。 ①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0 ②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。 E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε 3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5 c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8 c f 时，混凝土的非线性徐变不收敛。徐变对结构的影响：a.使结构变形增加；b.静定结构会使截面中产生应力重分布；c.超静定结构引起赘余力；d.在预应力混凝土结构中产生预应力损失。 4.收缩变形：在混凝土中凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减少的现象称为收缩。混凝土收缩原因：a.硬化初期，化学性收缩，本身的体积收缩；b.后期，物理收缩，失水干燥。影响混凝土收缩的主要因素：a.混凝土组成和配比；b.构件的养护条件、使用环境的温度和湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素；c.构件的体表比，比值越小收缩越大。混凝土收缩对结构的影响：a.构件未受荷前可能产生裂缝；b.预应力构件中引起预应力损失；c.超静定结构产生次内力。 5.钢筋的基本概念 1.钢筋按化学成分分类，可分为碳素钢和普通低合金钢。 2钢筋按加工方法分类，可分为a.热轧钢筋；b.热处理钢筋；c.冷加工钢筋（冷拉钢筋、冷轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋。） 6.钢筋的力学性能物理力学指标：（1）两个强度指标：屈服强度，结构设计计算中强度取值主要依据；极限抗拉强度，材料实际破坏强度，衡量钢筋屈服后的抗拉能力，不能作为计算依据。（2）两个塑性指标：伸长率和冷弯性能：钢材在冷加工过程和使用时不开裂、弯断或脆断的性能。 7.钢筋和混凝土共同工作的的原因：（1）混凝土和钢筋之间有着良好的黏结力；（2）二者具有相近的温度线膨胀系数；（3）在保护层足够的前提下，呈碱性的混凝土可以保护钢筋不易锈蚀，保证了钢筋与混凝土的共同作用。第二章结构按极限状态法设计计算的原则 1.结构概率设计的方法按发展进程划分为三个水准：a.水准Ⅰ，半概率设计法，只对影响结构可靠度的某些参数，用数理统计分析，并与经验结合，对结构的可靠度不能做出定量的估计；b.水准Ⅱ，近似概率设计法，用概率论和数理统计理论，对结构、构件、或截面设计的可靠概率做出近似估计，忽略了变量随时间的关系，非线性极限状态方程线性化；c.水准Ⅲ，全概略设计法，我国《公桥规》采用水准Ⅱ。 2.结构的可靠性：指结构在规定时间（设计基准期）、规定的条件下，完成预定功能的能力。可靠性组成：安全性、适用性、耐久性。可靠度：对结构的可靠性进行概率描述称为结构可靠度。 3.结构的极限状态：当整个结构或构件的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为承载能力极限状态、正常使用极限状态和破坏—安全状态。承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，具体表现：a.整个构件或结构的一部分作为刚体失去平衡；b.结构构件或连接处因超过材料强度而破坏；c.结构转变成机动体系；d.结构或构件丧失稳定；e.变形过大，不能继续承载和使用。正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值，具体表现：a.由于外观变形影响正常使用；b.由于耐久性能的局部损坏影响正常使用；c.由于震动影响正常使用；d.由于其他特定状态影响正常使用。破坏—安全状态是指偶然事件造成局部损坏后，其余部分不至于发生连续倒塌的状态。（破坏—安全极限状态归到承载能力极限状态中） 4.作用：使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。作用分为：永久作用、可变作用和偶然作用。永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用可变作用：在结构试用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用。

高压断路器跳合闸线圈保护原理

筑龙网 w w w. z h u l o n g. c o m 高压断路器跳合闸线圈保护原理摘要：结合电力系统时有发生的高压断路器跳闸、合闸线圈烧毁现象，二次回路［1］保护器的概念被提出，并对其原理和实现方法进行了探讨。文中给出的实现方法将高压断路器二次回路完整性监视［2］融入其中，使其兼有二次回路的保护和完整性监视双重功能。关键词：高压断路器；二次回路保护器；全工况；监视 1 引言电力系统运行中经常发生跳、合闸线圈烧毁事故［3］［4］［5］。众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸线圈回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。作为电力系统重要电气元件，在电力系统故障时，断路器接受继电保护及自动装置的跳、合闸命令，并要求以毫秒级的速度去执行跳闸动作，以避免事故蔓延和扩大。因此，要求断路器在投运中，能随时处于待命状态，并能令行禁止。尤其不允许出现有跳闸命令时，断路器拒绝跳闸的现象。电力部门在DL400－91继电保护和安全自动装置技术规程和NDGJ8－89火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定都要明确要求各断路器的跳、合闸回路、重要设备和线路继路器的合闸回路等等，均应装设监视回路完整性的监视装置。目前，国内外现有的断路器二次回路完整性监视方法有四种：一是采用简单直观的红（绿）灯回路直接监视；二是采用跳（合）闸位置继电器常闭触点串联启动中央信号的间接监视；三是部分制造厂提供的操作箱中，配合有在合闸状态下的跳闸回路完整性监视信号灯（氖灯），四是串接高内阻继电器于跳闸回路。上述四种监视方式的分析发现，前三种方式存在一个共同的问题是：断路器合闸后合闸回路完整性失去监视，断路器跳闸后跳闸回路完整性失去监视，都属于非全工况监视。第四种方式的跳闸回路属于全工况监视，合闸回路仍属于非全工况监视。所以在合闸状态下，跳闸后能否再合尚属未知，供电可靠性将失去保证，仍然不是真正的全工况监视。这些问题应引起重视，并采取必要的措施予以改进。更重要的是，以上四种方式都不具备跳、合闸线圈的保护功能。本文结合电力系统时有发生的断路器跳闸、合闸线圈烧毁现象，在深入研究国内外关于高压断路器二次回路控制方式的基础上，提出一种解决方案，该方案同时具备跳、合闸线圈保护和跳、合闸回路全工况监视双重功能。 2 高压断路器二次回路保护器原理鉴于引言中分析的原因，很有必要引入一种保护装置，在断路器辅助触点切换不正常或者操作机构卡死时，能够及时地断开跳、合闸线圈回路，避免跳、合闸线圈长时间得电而烧线圈事故。该实现原理正是基于以上分析而得出。

利德华福高压变频器分析

利德华福高压变频器应用范围近年来，我国年工业生产总值不断提高，但是能耗比却居高不下，高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈，为此国家投入大量资金支持节能降耗项目，其中高压变频调速技术已越来越广泛的应用在各行各业，它不仅可以改善工艺，延长设备使用寿命，提高工作效率等，最重要的是它可以“节能降耗”，这一点已被广大用户所认可，且深受关注。从1998年开始，利德华福人通过一年开发，一年开局试验，一年市场考验，其研发制作的HARSVERT-A系列高压变频调速系统，完全具有自主知识产权，适合国内电网特性，符合国内用户使用习惯。该系列高压变频调速系统自2000年投入国内市场后，在市政供水、电力、冶金、石油、石化、水泥、煤炭等行业陆续投入运行。由于安装便捷、操作简单、运行稳定、安全可靠、维护方便，并在节能、节电、省人、省力、自动控制、远程监控等方面效果显著，以及优异的产品性价比和周到的服务，受到用户的广泛欢迎。火力发电：引风机、送风机、吸尘风机、压缩机、排污泵、锅炉给水泵等冶金：引风机、除尘风机、通风机、泥浆泵、除垢泵等石油、化工：主管道泵、注水泵、循环水泵、锅炉给水泵、电潜泵、卤水泵、引风机、除垢泵等市政供水：水泵等污水处理：污水泵、净化泵、清水泵等水泥制造：窑炉引风机、压力送风机、冷却器吸尘风机、生料碾磨机、窑炉供气风机、冷却器排风机、分选器风机、主吸尘风机等造纸：打浆机等制药：清洗泵等采矿行业：矿井的排水泵和排风扇、介质泵等其他：风洞试验等系统原理

HARSVERT-A系列高压变频调速系统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接3、6、10KV输入，直接3、6、10KV高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。系统结构

结构设计原理习题-练习

《结构设计原理》复习题一、填空 1．按加工方式不同，钢筋分为（）、（）、（）、（）四种。2．（）与（）通常称为圬工结构。 3．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 4．随着柱的长细比不同，其破坏型式有（）、（）两种。 5．根据张拉预应力筋与浇筑混凝土构件之间的先后顺序，预应力混凝土分为（）、（）两类。 6．钢筋与混凝土之间的粘结力主要有以下三项组成（）、（）、（）。7．按照配筋多少的不同，梁可分为（）、（）、（）三种。 8．钢筋混凝土受弯构件主要有（）和（）两种形式。 9．梁内钢筋主要有（）、（）、（）、（）等。 10．（）、（）、（）称为结构的可靠性。 11．钢筋的冷加工方法有（）、（）、（）三种。 12．结构的极限状态，根据结构的功能要求分为（）、（）两类。 13．T形截面梁的计算，按（）的不同分为两种类型。 14．在预应力混凝土中，对预应力有如下的要求（）、（）、（）。15．钢筋混凝土梁一般有（）、（）、（）三种不同的剪切破坏形式。16．预应力钢筋可分为（）、（）、（）三种。二、判断题：（正确的打√,错误的打×。） 1．混凝土在长期荷载作用下，其变形随时间延长而增大的现象称为徐变。（）2．抗裂性计算的基础是第Ⅱ阶段。（）3．超筋梁的破坏属于脆性破坏，而少筋梁的破坏属于塑性破坏。（）4．增大粘结力、采用合理的构造和高质量的施工、采用预应力技术可以减小裂缝宽度。（）5．当剪跨比在[1, 3]时，截面发生斜压破坏。. （）6．预应力损失是可以避免的。（）7．整个结构或结构的一部分，超过某一特定状态时，就不能满足结构功能的要求，这种特殊状态称为结构的极限状态。（）8．箍筋的作用主要是与纵筋组成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈向外凸出。（） 9．采用预应力技术可杜绝裂缝的发生或有效减少裂缝开展宽度。（）10．为了保证正截面的抗弯刚度，纵筋的始弯点必须位于按正截面的抗弯计算该纵筋的强度全部被发挥的截面以内，并使抵抗弯矩位于设计弯矩图的里面。（）11．偏心距增大系数与偏心距及构件的长细比有关。（）12．钢筋混凝土梁的刚度是沿梁长变化的，无裂缝区段刚度小，有裂缝区段刚度大。（）13．钢筋按其应力应变曲线分为有明显流幅的钢筋和没有明显流幅的钢筋。（）14．因为钢筋的受拉性能好，所以我们只在受拉区配置一定数量的钢筋而在受压区不配置钢筋。（）15．当轴向力的偏心较小时，全截面受压，称为小偏心受压。（）越大越好。（）16．有效预应力 pe

有用电子负载原理

有用电子负载原理 RUSER redacted on the night of December 17,2020

电子负载原理直流电子负载是控制功率MOSFET的导通深度，靠功率管的耗散功率（发热）消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。下文讲述直流电子负载恒流模式原理。在恒流模式下，不管输入电压是否改变，电子负载消耗一个恒定的电流。一、功率MOS管的工作状态电子负载是利用 MOS 的线性区，当作可变电阻来用的，把电消耗掉。 MOS管在恒流区（放大状态）内，Vgs一定时Id不随Vds的变化而变化，可实现MOS 管输出回路电流恒定。只要改变Vgs的值，即可在改变输出回路中恒定的电流的大小。二、用运放控制Vgs 采样电阻Rs、运放构成一比较放大电路，MOS管输出回路的电流经RS转换成电压后，反馈到运放反向端实现控制vgs，从而MOS管输出回路的电流。当给定一个电压VREF时，如果Rs上的电压小于 VREF，也就是运放的-IN小于+IN，运放加大输出，使MOS导通程度加深，使MOS管输出回路电流加大。如果 Rs 上的电压大于 VREF时，-IN大于+IN，运放减小输出，也就MOS管输出回路电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。下面推导Id的表达式： Un=Is*Rs Up=Un=Uref Uref=Is*Rs Is=Id-Ig 对于MOS管，其输入电阻很大，Ig近似为0，则： Id=Is=Uref/Rs 由此可知只要Uref不变，Id也不变，即可实现恒流输出。

如果改变 UREF就可改变恒流值，UREF可用电位器调节输入或用DAC芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。若采用 DAC输入即可实现数控恒流电子负载。三、实用的运放恒流电子负载基本原理：MOS和电阻Rs组成负反馈电路，MOS管工作在恒流区，运放同相端调节设定恒流值，MOS管的电流在电阻Rs上产生压降，反馈到运放反向端实现控制输出电流。 R1、U2构成一基准电压源，R2、Rp对这电压分压得到一参考电压送入运放同相端，MOS管输出回路的电流Is经Rs转换成电压后，反馈到运放反向端实现控制vgs，从而控制MOS管输出回路的电流Is的稳定。电容C1主要作用有2个，一方面是消杂波，另一方面也是对运放输出的梯波进行补偿，使得电压变化速度减缓，尽量减少mosfet的G极电压高频变化引发振荡的可能。下面给出各种参数的表达式： Uref=*（Rp’/(R2+Rp)）其中Rp’为Rp抽头对地的电阻 Is=Uref/RS=*（Rp’/(R2+Rp)）/Rs 当Rp抽头在最上端时，Uref、Is有最大值 Urefmax=*（Rp/(R2+Rp)） Ismax=Urefmax/RS=*（Rp/(R2+Rp)）/Rs 如果已知最大电流Is可用 Rs=Urefmax/RS=*（Rp/(R2+Rp)）/Ismax 按图中元件参数计算，可以得到 Urefmax=*（(27+）= Ismax=Urefmax/RS=*( Rp/(R2+Rp)）/Rs = *（ (27+）/=

高压开关柜结构及工作原理

高压开关柜结构及工作原理我厂6kV开关柜使用天水长城开关厂的KYN28A铠装型开式交流金属封闭开关柜，具有防止带负荷推拉断路器手车、防止误分合断路器，防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、防止误入带电隔室、防止带电时误合接地开关等连锁功能。进线开关配备ABB 公司的VD4真空断路器，负荷开关配备天水长城开关厂的ZN63A-12型真空断路器和JCZR16-7.2J型接触器-熔断器组合开关。一、结构概述： 1.型号含义： KYN28A-12-□---□ 铠装柜环境特征号移开式一次方案号设计序号户内 2.结构：

1—泄压装置；2—外壳；3—分支小母线；4—母线套管；5—主母线；6—静触头； 7—触头盒；8—电流互感器；9—接地开关；10—电缆；11—避雷器；12—接地母线； 13—装卸式隔板；14—隔板（活门）；15—二次触头；16—断路器手车；17—加热装置；18—可抽出式水平隔板；19—接地开关操作机构；20—控制小线槽；21—电缆封板。开关柜的柜体为组装式结构，开关柜不靠墙安装。柜体分四个单独的隔室：手车室、主母线室、电缆室、继电器仪表室。柜体外壳防护等级IP42,各小室间防护等级IP2X。 2.1手车：手车由开关柜的主元件和推进用底盘车组成。手车采用中置式结构，通过一台专用转运车可方便地进行手车进出柜的操作。以断路器为例：手车的下部为推进用的底盘车，断路器固定安装在底盘车上。底盘车内设置有推进机构，用以实现对断路器手车的进出车操作。底盘车内还设置有连锁机构，用以实现断路器和柜体之间的各项连锁

2.2手车室：隔室两侧安装了轨道，供手车在柜内移动时的导向和定位。静触头盒的隔板（活门）安装在手车室后侧。手车从断开位置/试验位置向工作位置移动的过程中，遮挡上、下静触头盒的活门自动打开；手车反方向移动时，活门自动关闭，直至手车退至断开位置/试验位置而完全遮挡住静触头盒，形成隔室间有效的隔离。断路器室的门上有观察窗，通过观察窗可以观察隔室内手车所处位置、断路器的合、分闸显示、储能状况等状态。 2.3主母线室：

罗宾康高压变频器介绍

我主要写的是应用场合及功能介绍罗宾康高压变频器介绍一、产品介绍 1、罗宾康系列变频调速系统特点 1.1高效率、无污染、高功率因数第宾康系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压移相变压器，二次侧绕组中流过的电流，在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波<2 %，电机侧输岀电压谐波 <1.5 % （即使在40Hz时，仍然<2 % ），成套装置的效率>97 %，功率因数>0.96。完全满足了 IEEE519 —1992对电压、电流谐波含量的要求； *通过采用自主开发的专用PWM空制方法，比同类的其它方法可进一步降低输岀电压谐波1?2% 。1.2先进的故障单元旁路运行（专业核心技术） *为了提高系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压裕量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元岀现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投入运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响； *以6kV高压变频调速系统为例，每相有6个单元时，预置好参数，当某一相中有2 个功率单元岀现故障时，故障单元将自动旁路，系统仍然可以满负荷运行；即使某一相中所有6个单元故障，全部被旁路，系统输岀容量仍可高达额定容量的57.7 %。这种控制方法处于国际先进，国内领先水平，将大大提高系统的可靠性。 .3高性能的控制技术 *罗宾康系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工控参数的实际情况，自动调整加、减速时间，在不超过最大允许电流的情况下，快速达到设定频率或转速。同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行时，可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作； *罗宾康系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。 1.4高可靠性 *控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置了UPS即使两路电源都岀现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发岀报警，并记录故障时的所有状态参数； *高压主电路与低压控制电路采用光纤传输，安全隔离，使得系统抗干扰能力强； ?当单元故障数目超过设定值，系统可自动切换到工频运行（自动旁路柜）； ?移相变压器有完善的温度监控功能；