柔性超级电容器因其加工方式灵活，具有高的能量密度和可剪裁可弯曲的特性，近年来受到广泛的关注.碳纳米管阵列凭借其自身良好的电化学性能、高效的电荷转移率和良好的循环寿命被视为理想的能量储存材料.然而原始碳纳米管阵列密度较小，且因管间较弱的相互作用力使得其在加工和转移过程中容易倒塌散落，从而限制了碳纳米管阵列直接用于组装柔性电子器件.本文应用无水乙醇对阵列进行收缩处理，在保持阵列高度取向优势的前提下大大增加了阵列的密度和机械强度，同时使用生物相容性好的聚乙烯醇(PVA)导电凝胶包埋碳纳米管阵列来制备柔性固态超级电容器件.PVA包埋的阵列复合体在折叠、弯曲过程中既能保持良好的机械稳定性和柔性，又能保持碳纳米管的高度取向性.使用原位电氧化对碳纳米管阵列外壁进行简单的电化学修饰，可以进一步提高该复合器件的性能.该方法为未来研发可穿戴电子器件以及可植入医学器件提供了新思路.

电容式触觉传感器在进行触觉压力检测时,传感器的电容变化值为pF和fF数量级,变化较快,难以准确检测。为了实现对电容式触觉传感器微弱电容的准确测量,分别采用电容数字转换芯片AD7746和运算放大电路设计了2种电容式触觉传感器微电容检测电路,然后分别对它们的性能指标进行实验对比测试。实验结果表明:选用AD7746芯片设计的微电容检测电路的性能指标优于运算放大器设计的微电容检测电路的性能指标,且电路简单、体积小、便于集成化,为电容式触觉传感器信号的读取提供参考。

针对红外探测微测辐射热计的应用,设计了一种12位全差分高速低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。该设计采用了新型的电荷重分配型数模转换器(DAC),通过对高位码字(MSB)段与低位码字(LSB)段采用两种不同参考电压的方案,使电路在保证性能的同时降低功耗与面积。电路基于CSMC 0.18μm CMOS工艺,对模数转换器整体进行仿真,当采样频率为5 MSPS,输入频率为195.3 kHz的正弦波信号时,输出信号的无杂散波动态范围(SFDR)为74.1 dB,有效位数为10.66 bit,功耗为200μW,品质因数为24 fJ/conversion-step。

为了解决普通同面电极结构触觉传感器灵敏度低和初始电容小的问题,提出了同面多叉指电极结构的柔性电容式触觉传感器设计方案。该传感器利用电场的边缘效应,通过改变介质层的相对介电常数实现电容的变化。对叉指电极和普通同面电极的电场分布进行了COMSOL仿真分析,对所提出的传感器分别进行了仿真分析和实验验证。结果表明,该传感器不仅提高了同面电极结构触觉传感器的灵敏度和初始电容,还可实现0～10 N量程的三维力检测,且法向和切向的平均灵敏度分别为0.0186N-1和0.0103N-1。

为了满足对室内浅层埋线探测的需求,利用电容传感器的边缘效应,设计了非平行板电容传感器的微小电容检测电路。使用multisim软件对交流电桥和差分运放电路进行仿真;实验验证电路功能,并采用MATLAB软件拟合实验数据。实验表明,在频率为10 kHz的正弦波作用下,该电路的电容检测灵敏度可达0.1 V/pF,满足浅层埋线探测系统的灵敏度要求。

针对电容薄膜真空计的电容检测精度要求高以及非线性的问题,文中设计了一种基于二极管桥的检测电路。该电路检测电容薄膜真空计的测量电容与参考电容的差值,能有效抑制共模噪声的干扰,并采用负反馈的方法对非线性进行补偿。仿真表明负反馈的方法能够有效降低真空计的非线性,在仿真数据上非线性度从7.27%降低到0.662%。实际测试结果表明该电路能准确地检测电容,电路灵敏度为1.85 V/pF,非线性度为0.4%,电路稳定性较好。

针对传统水位传感器在恶劣水质条件下存在可靠性不高、测量精度低的问题,文中提出一种同轴电缆电容式水位测量方法,以特殊构造同轴电缆作为传感敏感元件,研究其将水位转为电容参数的传感机理,采用PCAP01电容数字转换方案,运用拟合与水位标定算法,设计了同轴电缆电容感测式水位传感器。实验结果表明,传感器在0.1～1 m水位范围内的测量精度可达0.01 m,稳定性良好,可应用于恶劣水质环境下的水位测量。

针对中性点不接地方式的系统,提出了一种在配电网电容电流实时测量应用中的方法—附加并联阻抗法,即在系统的任意一相投入附加阻抗。在保持中性点位移电压的幅值低于最大允许值(低于相电压15%)的同时,对两次简单的电阻值和附加电感量进行变动。从而测量出不同的中性点位移电压的幅值。为了精确地得到系统绝缘电阻和对地分布电容,可用相应的附加电感、电阻和测得的中性点位移电压的幅值进行求解。最后对配电网的对地电容电流进行计算。并且给出了基于PSCAD软件对6 kV配电网中性点不接地系统的仿真计算结果。从而验证了本方法的可行性,并且具有很高的测量精确度。因为对中性点电压与其他量之间的相位关系可以不予考虑,所以,具有测量范围广和测量简单、能够应用于电网绝缘参数的测量,以及附加阻抗对系统的正常运行影响小的优点。

基于电容法研制出筒状半封闭式结构焊条药皮含水量传感器,给出了传感器的结构,分析了其测量原理。通过GB 5117-1995法测量低氢型J707碱性焊条的药皮含水量,并用该传感器测定与其对应的电容值,对二者的相关关系进行实验研究。结果表明,该传感器与理论分析有较好的一致性;焊条药皮含水量在低于2.4%的范围内,焊条药皮含水量与传感器电容量具有较好的线性关系,能够通过测量焊条药皮的电容值来确定药皮含水量,且传感器测试精度和误差符合工程应用要求。

文中提出一种基于电容位移传感器测量金属球的非接触三维定位方法。通过理论与实验方法研究了定位精度的影响因素,发现定位精度与传感器的参数、金属球球径、传感器与金属球表面之间的距离等参数有关。通过优化参数设计实验,采用CSH02FL-CRm1,4电容式微位移传感器获得了小于2μm的x、y方向定位精度,小于0.1μm的z方向定位精度。

电容隔直装置可能造成区域电网内变压器中性点直流电流增大。该文提出了一种多目标离散粒子群优化算法,从全局角度对电容隔直装置进行了优化配置。首先分析了高压直流输电系统入地电流引起的交流系统中直流电流的流通路径,并搭建了等效场路耦合模型,可采用有限元法求解。其次建立以各变压器中性点直流电流不超限值为约束条件,以电容隔直装置投入数量和电网内变压器中性点直流电流绝对含量总和最小为优化目标的电容隔直装置优化模型。最后,通过引入变异环节及粒子更新策略,求解多目标优化问题的Pareto最优前沿,获得了优化函数对应的最优解,可确定隔直装置配置的最佳方案。

减小电容容值的H桥级联型静止同步补偿器(cascade H-bridgestatic synchronous compensator,CHB-STATCOM)采用薄膜电容可提升装置可靠性,但容值减小会对直流侧电压峰值和波动量、装置输出感性电流范围造成影响,且调制标幺方式和直流侧电压控制目标与传统STATCOM不同,为此,对减小电容容值的级联型STATCOM电容取值进行分析并建立一种直流电压控制方案。推导直流侧电容容值与电容电压的解析关系,以调制输出范围为约束条件,电容峰值电压一定时,求得电容取值与直流侧电压波动量、STATCOM输出感性电流范围的关系,并进行分析。推导功率单元电容电压与其瞬时功率的关系,对比不同被控量下控制系统数学模型,选取直流电压控制的被控量,建立直流电压的三级控制方案。仿真及实验结果验证了电容取值分析与控制方案的有效性。研究结果可为减小电容容值的级联型STATCOM电容取值提供理论参考,可满足电容电压的控制要求。

研究准东—皖南特高压直流输电工程接入后对受端电网的直流偏磁影响,分析了直流偏磁影响的作用机理,建立变压器直流偏磁风险评估模型,提炼土壤电阻率、中性点运行方式等影响直流偏磁电流的关键因素,多方法实测并运用嵌入局部共轭梯度搜索的人工蜂群全局优化反演方法,开展大地电阻率水平多层分布的参数反演,进一步考虑淮南—溧阳地质廊带连续介质二维反演电性结构,建立适用于受端电网直流偏磁电流分布计算的大地等效模型,最后仿真对比电容隔直法、阻容结合法等多种抑制措施,提出直流偏磁综合治理策略,为安徽电网及其他±1100kV特高压直流落点后的电网直流偏磁影响研究及治理提供技术支撑,提升电网安全稳定运行水平。

电容触摸屏存在表面反射率高、眩光、辐射能量高和易受干扰等缺点,这阻碍了电容触摸屏在高端显示器上的应用。研究发现,对电容触摸屏表面玻璃进行AR和AG处理,并配合使用圆偏光片,可以将反射率由6.8%降至0.85%,同时实现防眩光效果;且通过对电容触摸屏进行屏蔽、接地和参数调整,能有效降低其辐射发射能量,并提高抗干扰能力。

目前投射电容式触摸屏被广泛应用于智能手机等移动终端,本文总结了常见触摸屏的基本原理和结构,重点讲述了内置触控技术的发展。全内置触控技术(full In-cell)将触控IC和显示IC整合在一起,有利于降低成本、实现薄型化,是触控发展的终极目标。为了提升非晶硅产品的附加值,制备了13.46 cm触摸屏,触控走线和数据线位于同层并行排列,相较现有技术,省去了有机膜层和第三金属层(M3),工艺制程和非In-cell产品完全一致,至少可以节省两张光罩,材料成本和制程优势明显。触控采用小坑扫描方式可以达到120 Hz,关键触控性能指标准确度、精确度、线性度及抖动均可满足行业标准,且显示性能和可靠性可达到非In-cell产品同等水平。

电容式电压互感器作为一次电压监测设备,其性能直接影响着二次电压的准确采集和继电保护的正常工作。首先介绍了电容式电压互感器的典型结构,并针对一起220 kV母线电容式电压互感器二次电压异常故障的处理过程进行了详细介绍,最终解体发现由于电容式电压互感器电磁单元一次线圈的短路烧蚀造成了这起故障。最后对预防此类故障的发生提出了相关建议。

研究多响应参数优化问题,给出一种基于主成分分析与神经网络的参数优化方法,对复杂热聚合工艺中温度和时间参数进行优化设计。用加权主成分分析方法将容值和损耗正切值两个响应质量指标转化为单一的质量绩效指标,用其主效应值确定优化范围;建立径向基神经网络模型,搜索并确定最优工艺参数。结果表明,该方法设计的最优工艺参数使两个响应指标均得到较大改善,优化效果明显,是解决复杂非线性多响应工艺参数优化的一种方便有效的方法,具有实际应用价值。

用原位聚合和乳液聚合两种方法制备聚苯胺(PANI)包覆螺旋碳纤维(CMCs)复合材料,使用红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)等手段对其形貌和结构进行了表征。结果表明,用硝酸处理CMCs(表示为H-CMCs)为纤维表面提供含有羧基等含氧官能团。这为苯胺在H-CMCs表面的聚合提供基础,有助于PANI附着在H-CMCs的表面。用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学方法测试了复合材料的电化学特性,结果表明:PANI包覆H-CMCs,其比电容值明显高于H-CMCs自身,表现出良好的大电容性能。原位聚合法更有益于PANI与H-CMCs的协同作用,使复合体的电容性能提高。

针对蓄电池与超级电容不同的储能特点,采用适合混合储能交流应用模式系统结构及控制方式,利用高通滤波器将负载功率高频波动分量作为超级电容储能的有功指令,剩余功率作为蓄电池储能的有功功率,保证了超级电容与蓄电池之间的协同控制,并利用Matlab仿真算例验证了控制策略的有效性。

针对目前中长期电量交易的安全校核问题,该文提出月度弹性预校核和日前校核相结合的分步安全校核方法。在月度市场开市前,调度机构向各区域的市场主体公布典型日发电量空间,并依此对机组的中长期交易电量和计划电量进行弹性预校核,形成预校核结果和相关风险提示,发用主体可自主决策是否对超过该限值的电量进行交易。在日前阶段,基于计划电量安排、市场交易的月分日电量,以最小化虚拟发电成本为目标,考虑最新的电网拓扑及线路约束、负荷预测、清洁能源出力预测、机组运行约束等,建立日前校核模型对日电量进行安全校核。最后,以IEEE14节点系统为例,模拟中长期市场交易的分步安全校核流程,验证了所提方法和模型的有效性。