W-C-S-Mo复合薄膜的制备及力学和摩擦学性能

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧（MS/FCVA）复合沉积法，在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-C-S-Mo四元复合薄膜；分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响；在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的影响。结果表明，薄膜硬度、弹性模量和附着力随着沉积负偏压的增大呈现先增大后减小的趋势，在偏压-100 V时薄膜力学性能最好；负偏压-100 V下制备的W-C-S-Mo四元复合薄膜样品在潮湿大气和真空环境下均具有较好的摩擦学性能，拉曼测试发现，W-C-S-Mo复合薄膜在潮湿大气环境中的润滑作用主要由DLC提供，而在真空环境中薄膜中的软质相MoS2晶粒起润滑作用。     

风电绝缘轴承表面防护膜的制备及其绝缘性能分析

为提高风电绝缘轴承的力学性能和绝缘性能，延长其在复杂工况下的服役寿命，提出采用磁控溅射法在绝缘轴承陶瓷涂层表面沉积镍膜。通过设计正交试验分析了靶电流、负偏压、溅射时间对镍膜表面形貌的影响以及镀膜对绝缘涂层表面粗糙度的影响，结果表明：随靶电流和负偏压增大，镍膜表面质量提高；溅射时间对镍膜表面质量影响较小，但会影响镍膜厚度；镀膜后表面粗糙度值降低；在靶电流为4 A,负偏压为300 V,溅射时间为90 min时镍膜表面光滑平整，连续性以及膜层致密性最优，为最佳工艺参数。在某风电轴承外表面制备镍膜后，交流击穿电压由6 100 V提高至6 300 V,直流电阻由23 GΩ提高至95 GΩ,绝缘性能提高，说明该工艺的正确性。     

Ti/TiN复合膜工艺优化及性能研究

利用正交试验和极差分析方法，分析了多弧离子镀Ti／TiN复合膜中工艺参数（弧电流、氮气分压、基体负偏压、钛过渡层厚度）对Ti／TiN复合膜的纳米硬度和膜与基体的结合力的影响及主次关系，并通过正交试验对工艺参数进行了优化。研究表明，氮气分压和弧电流是影响Ti／TiN复合膜纳米硬度的2个最主要因素，膜层与基体的结合力随着弧电流的增加而下降；升高基体负偏压，虽然可以提高Ti／TiN复合膜纳米硬度和膜与基体的结合力，但是高负偏压将急剧升高基体温度，可能导致基体退火；沉积一定厚度的钛过渡层可以显著提高TiN膜层与基体的结合力。     

脉冲负偏压幅值对复合离子镀制备TiCN薄膜结构和性能的影响

采用复合离子镀技术,在不同脉冲负偏压幅值下于304不锈钢表面制备TiCN薄膜,研究了负偏压幅值对薄膜成分、结构、表面粗糙度、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着负偏压幅值升高,钛、碳与氮元素的原子比以及碳与钛元素的原子比先增大后减小,薄膜表面的颗粒及针孔、凹坑等缺陷尺寸减小,数量减少,表面形貌得到改善;薄膜主要由TiCN相组成,随着负偏压幅值增大出现(111)晶面择优取向,且薄膜的显微硬度先增大后减小,并在负偏压幅值为300V时达到最大,为2 690HV;薄膜的摩擦磨损性能优于基体的,随着负偏压幅值增加,薄膜的摩擦因数不断降低,在负偏压幅值为300V时约为0.355,此时薄膜的摩擦磨损性能最优。     

负偏压形核法增强金刚石薄膜附着力研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中 ,研究了负偏压形核对金刚石薄膜与WC 6 %硬质合金刀具附着力的影响。结果表明 ,负偏压形核不仅能增加金刚石的核密度 ,还能改善金刚石核在WC晶粒上分布的均匀性 ,增加膜基有效结合面积 ,从而增加金刚石薄膜附着力。因负偏压形核时含碳离子被偏压电场加速 ,对刀具表面产生溅射作用 ,采用铜替代置换钴的刀具 ,使用负偏压形核反而降低薄膜附着力 ;而采用磁控溅射镀铜的刀具 ,使用负偏压形核则能进一步提高金刚石薄膜的附着力。     

刀具TiN涂层工艺与切削试验

本文介绍等离子体增强磁控溅射离子镀ＴｉＮ涂层工艺，膜层组织结构和性能；研究和基片负偏压和靶功率对膜层组成和性能的影响；探讨了Ｔｉ２Ｎ对膜层的强化作用，结果表明，由Ｔｉ２Ｎ和ＴｉＮ的两相组成的恨具涂层具有良好切削性能。     

基片偏压对ta C薄膜结构和摩擦因数的影响

利用磁过滤阴极电弧技术,通过改变基片负偏压(0~500 V)制备四面体非晶碳(ta C)薄膜,研究基片负偏压对ta C薄膜结构和摩擦因数的影响.研究表明,基片负偏压对ta C薄膜的sp3键含量有很大影响,当负偏压为200 V时,ta C薄膜的sp3键含量为85%.在0~200 V范围内随着基片偏压的增大,表面粗糙度逐渐减小,在负偏压为200 V时,薄膜表面粗糙度最小,为0.18 nm左右;当负偏压超过200 V后,由于薄膜中石墨相增多,薄膜表面粗糙度将增大.随着基片偏压的逐渐增大,由于薄膜表面粗糙度的减小和在摩擦中石墨相自润滑层的形成,薄膜的摩擦因数大大降低,耐磨性提高.     

类金刚石薄膜微观摩擦性能的FFM评价——针尖尺度效应

采用等离子体增强气相沉积制备了类金刚石薄膜，利用原子力显微镜的轻敲模式观察了它们的形貌，并在考虑外加载荷和扫描速度的基础上，用摩擦力显微镜（FFM）对比考察了尖端探针和平头探针对类金刚石薄膜摩擦性能评价的影响。结果表明：类金刚石薄膜的表面粗糙度随基底负偏压的增加而减小；存在于探针和类金刚石薄膜之间的水膜对尖端探针的剪切阻力贡献较大，且尖端探针测得的摩擦力变化趋势受扫描速度影响显著；水膜对平头探针起着不同形式的润滑作用，从而导致平头探针和类金刚石薄膜之间摩擦性能的速度效应存在差异；利用摩擦力显微镜考察类金刚石薄膜的摩擦性能时，存在着明显的针尖尺寸效应。     

工艺参数对多弧离子镀TiAlN涂层铝含量和硬度的影响

为研究不同工艺参数对多弧离子镀制备TiAlN涂层性能的影响规律,设计了L9(3~4)正交试验表,并通过试验研究了弧电流、衬底负偏压、氮气/氩气流量比以及腔体压强对涂层Al含量和硬度的影响规律,得到了最佳工艺参数优化组合。结果表明:影响Al含量的因素按重要性排序依次是:腔体压强、氮气/氩气流量比、衬底负偏压、弧电流。影响涂层硬度的因素按重要性排序依次是:弧电流、氮气/氩气流量比、腔体压强、衬底负偏压。     

基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响

采用真空多弧离子镀技术,使用Cr30Al70(原子分数)复合靶,在不同的基体负偏压下,在不锈钢基体上制备了一系列CrAlN涂层;采用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和划痕仪等系统分析了涂层的成分、表面形貌、相结构、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能和界面结合性能。结果表明:随着负偏压的增大,涂层中x(Cr)/x(Cr+Al)的比值先增大后减小,当负偏压为150V时,该值达到最大,并与靶材成分接近;基体负偏压为200V时,涂层的表面粗糙度最大,涂层结晶度、硬度最佳,晶体相为固溶铬的面心立方AlN;涂层的摩擦磨损性能不仅与涂层的表面粗糙度相关,还与涂层非晶相中铝元素的含量以及涂层的内应力大小密切相关;界面过渡层制备工艺相同时,基体偏压对涂层和基体之间的界面结合性能影响较小。     

异步电机软启动节能控制器设计

异步电机在生产中广泛应用。在低于额定负载时,电机的运行效率较低;动态调节电机端电压,使其跟随负载变化以降低能耗,提高电机效率。在理论分析的基础上,本文设计了一种电机软启动节能控制器,用于电机的节能、软启动和运行保护。该控制器硬件成本低,功能强大。本文还给出了控制器的软硬件设计方案。     

基于CAN总线的低压断路器智能控制器的设计

针对CAN总线和低压断路器智能控制器的技术要求,介绍了一种基于CAN总线的低压断路器智能控制器的设计方案。本文描述了智能控制器总体结构框图以及CAN节点的软硬件设计方法。同时给出了CAN控制器的初始化流程图以及发送、接收程序流程图。介绍的设计方法易于掌握且具有较强的灵活性和通用性,因此具有广阔的应用前景。     

RTDS implementation of an improved sliding mode based inverter controller for PV system

This paper proposes a novel approach for testing dynamics and control aspects of a large scale photovoltaic (PV) system in real time along with resolving design hindrances of controller parameters using Real Time Digital Simulator (RTDS). In general, the harmonic profile of a fast controller has wide distribution due to the large bandwidth of the controller. The major contribution of this paper is that the proposed control strategy gives an improved voltage harmonic profile and distribute it more around the switching frequency along with fast transient response; filter design, thus, becomes easier. The implementation of a control strategy with high bandwidth in small time steps of Real Time Digital Simulator (RTDS) is not straight forward. This paper shows a good methodology for the practitioners to implement such control scheme in RTDS. As a part of the industrial process, the controller parameters are optimized using particle swarm optimization (PSO) technique to improve the low voltage ride through (LVRT) performance under network disturbance. The response surface methodology (RSM) is well adapted to build analytical models for recovery time (R_t), maximum percentage overshoot (MPOS), settling time (T_s), and steady state error (E_ss) of the voltage profile immediate after inverter under disturbance. A systematic approach of controller parameter optimization is detailed. The transient performance of the PSO based optimization method applied to the proposed sliding mode controlled PV inverter is compared with the results from genetic algorithm (GA) based optimization technique. The reported real time implementation challenges and controller optimization procedure are applicable to other control applications in the field of renewable and distributed generation systems.     

Space-state robust control of a Buck converter with amorphous core coil and variable load

Pulse-width modulation is widely used to control electronic converters. One of the most frequently used topologies for high DC voltage/low DC voltage conversion is the Buck converter. These converters are described by a second order system with an LC filter between the switching subsystem and the load. The use of a coil with an amorphous magnetic material core rather than an air core permits the design of smaller converters. If high switching frequencies are used to obtain high quality voltage output, then the value of the auto inductance L is reduced over time. Robust controllers are thus needed if the accuracy of the converter response must be preserved under auto inductance and payload variations. This paper presents a robust controller for a Buck converter based on a state space feedback control system combined with an additional virtual space variable which minimizes the effects of the inductance and load variations when a switching frequency that is not too high is applied. The system exhibits a null steady-state average error response for the entire range of parameter variations. Simulation results and a comparison with a standard PID controller are also presented.     

HIGH VOLTAGE SAFETY MANAGEMENT SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE

In order to improve the drivability and energy efficiency of electric vehicle （EV）, more and more batteries are connected in series with high voltage which makes it necessary to monitor the electric parameters of high voltage system （HVS） to ensure the high voltage safety. A high voltage safety management system is developed to solve this critical issue. Several key electric parameters including pre-charge, contact resistance, insulation resistance and remaining capacity are monitored and analyzed based on the presented equivalent models. An electronic unit called high voltage safety controller is developed. By the help of hardware-in-loop system, the equivalent models integrated in the high voltage safety controller are validated and the on-line electric parameters monitor strategy is discussed. The real vehicle experiment results indicate that the high voltage safety management system designed is suitable for EV application.     

磁控溅射TiN薄膜低温沉积技术及其摩擦学性能研究

利用磁控溅射装置在高速钢基体上制备了TiN薄膜,研究了基体温度升高的原因及其磁控溅射的低温原理,讨论了低温与离子刻蚀、负偏压、磁场强度3个主要溅射工艺参数的关系,并对TiN薄膜的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,离子刻蚀、负偏压、磁场强度对低温磁控溅射TiN成膜过程具有较大的影响,所制备的TiN薄膜的耐磨性、配副适应性也较好。     

DSP运动控制器的多电源电压信号融合技术

随着半导体技术的不断发展，功能复杂的高性能智能控制装备包括DSP运动控制器的设计实现面临各种电源电压水平信号的融合问题，合理处理不同电压水平信号的连接转换成为实现智能控制装备的关键技术之一。本文介绍了多电源电压水平信号融合的原理和方法，并依据这些原理、方法，在基于DSP的运动控制器中进行了具体的设计实现。     

基于泵控缸位置伺服系统的模糊控制系统设计

在电液位置伺服控制技术中,大多采用电液伺服阀控制液压缸位置,其缺点是能耗大、效率低。为此设计了一种通过数字泵直接控制液压缸位置的模糊控制器,该控制器的设计目标是在实现液压缸的精确位置伺服控制的同时追求节能降耗。     

基于MSP430F169的数控直流电流源设计

介绍了一种数控直流电流源的方案,给出了硬件组成和软件流程.采用负反馈闭环控制系统进行稳流,以MSP430F169单片机为核心控制电路,利用其内置的12位D/A模块产生稳定的控制电压、12位A/D模块完成电流测量.该电流源还具有电流可预置、可步进调整以及LCD液晶同时显示电流预置值和实测值等功能.测试表明：系统性能可靠、纹波电流小、控制精度高、实用性强.