In master's thesis was carried out modeling of the characteristics of electromagnetic compatibility of electronic equipment using program CST STUDIO SUITE. In the work have been developed the model of laboratory device for demonstration crosstalk in the cable lines, models of switching power supplies and model of laboratory device for demonstration emission of electromagnetic disturbance based on clock generator. In dissertation have been proposed ways of solving modeling problems and were performed measurements. The thesis consist of 78 pages, including 3 tables, 83 figures and 18 references. / В магистерской диссертации производилось моделирование характеристик электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств при помощи пакета программ CST STUDIO SUITE. В процессе работы произведена разработка модели стенда для демонстрации паразитных электромагнитных связей ближнего поля, моделей импульсных источников питания и модели стенда для демонстрации эмиссии индустриальных радиопомех на основе генератора тактовой частоты. Предложены пути решения проблем, возникающих при моделировании, произведены экспериментальные исследования. Диссертация содержит пояснительную записку объемом 78 страниц, включая 3 таблицы, 87 рисунков и список использованных источников из 18 наименований.

Диплом посвящен описанию методики моделирования системы передачи данных на симметричных линии передач. Приведена методика построения моделей систем в программной среде NI AWR Design Environment. Производится разбор этапов построения модели. / Diploma is dedicated to the describe method of modeling of transmission system build upon symmetric transmission lines. Method of modeling in NI AWR Design Environment been presented. An extensive explanation of modeling process is given.

The water sorption of the films of polyacrylic acid, guar gum, gellan gum and PAA-guar, PAA-gellan mixtures of different compositions, prepared at 25°C and 70°C, was studied. The chemical potentials of water Δμ1, polymer component Δμ2, the average Gibbs energy of interaction of polymers and mixtures with water Δgm, the average Gibbs mixing energy of PAA and guar, PAA and gellan Δgx have been determined. It is established that the increase in the preparation temperature significantly enhances the films’ sorption capacity in relation to water. It is determined that the Gibbs mixing energy of polyacrylic acid with guar and gellan are negative for all component ratios (Δgx <0). The second derivative of Gibbs energy for PAA-guar mixtures has different signs, and in a wide range of concentrations of the mixture it is negative. This indicates the absence of compatibility and the formation of two-phase colloidal systems in mixtures of guar with PAA. In contrast to this for PAA-guar mixtures the second derivative of Gibbs energy is positive for all component ratios. This indicates the polymer compatibilityю The increase in the preparation temperature of mixtures leads to an increase in the interaction of the components in the two-phase system, which may be related to the reduction in size of the associates of macromolecules of guar in aqueous solutions. / Изучена равновесная сорбция паров воды пленками полиакриловой кислоты ПАК, гуара геллана и смесями ПАК-гуар разного состава, приготовленными при 25 °C и 70 °C. Рассчитаны разности химических потенциалов воды Δμ1, полимерных компонентов Δμ2, средние удельные энергии Гиббса взаимодействия полимеров и смесей с водой Δgm и друг сдругом Δgx. Установлено, что повышение температуры приготовления пленок значительно увеличивает их сорбционную способность по отношению к воде. Обнаружено, что энергии Гиббса смешения гуара и геллана с полиакриловой кислотой отрицательны при всех соотношениях компонентов (Δgx < 0). Вторая производная энергии Гиббса по составу имеет разные знаки, и для системы гуар – ПАК в широкой области концентраций смеси она отрицательна. Это свидетельствует об отсутствии совместимости и образовании двухфазных коллоидных систем в смесях гуара с ПАК. В противоположность этому для системы ПАК-геллан величина положительна во всей области составов. Это свидетельствует о совместимости полимеров. При этом повышение температуры приготовления смесей приводит к усилению взаимодействия компонентов в двухфазной системе, что может быть связано с уменьшением размеров ассоциатов макромолекул гуара в водных растворах при повышении температуры.

С помощью объемного варианта сорбционного метода изучена сорбция воды пленками ПАА, ПАК, ПМАК и смесями ПАА-ПАК, ПАА-ПМАК разного состава. Измерены теплоты смешения образцов с водой с использованием микрокалориметра типа Тиана-Кальве. Рассчитаны разности химических потенциалов воды ∆µ1, полимеров и смесей ∆µ2, энергии Гиббса смешения полимеров с водой ∆gm. Определены энергии Гиббса, энтальпии и энтропии смешения компонентов в полимерных композициях. Показано, что сорбционная способность систем ПАА-ПАК, ПАА-ПМАК определяется их структурой и сродством к воде. ПАК ведет себя как плотноупакованный полимер, имеющий высокое сродство к воде, а сорбция воды ПМАК свидетельствует о менее плотной упаковке цепей и меньшему сродству к воде. Сорбция воды смесями немонотонно изменяется с составом композиции. Установлено, что смешение всех систем с водой сопровождается уменьшением энергий Гиббса (Δgm < 0), величина ∂2g/∂ω22 > 0, что указывает на образование термодинамически устойчивых систем. Чем б льше сорбционная способность полимера или смеси, тем более отрицательны величины Δgm. Обнаружено, что растворение в воде всех изученных систем сопровождается экзотермическим тепловым эффектом. Отклонения энтальпий смесей от аддитивности положительны для всех систем кроме смеси ПАА-ПМАК с ωПАА < 0,2, что свидетельствует о хорошем взаимодействии полимеров друг с другом. Установлено, что энергии Гиббса смешения ПАА с ПАК и ПМАК полученные двумя методами: с помощью расчета по энергиям Гиббса растворения систем и с помощью уравнения Флори-Хаггинса, хорошо коррелируют друг с другом. Показано, что что смешение ПАА с ПАК сопровождается экзотермическим тепловым эффектом во всей области составов и уменьшением энергии Гиббса вплоть до содержания 90% ПАА. При этом ∆gx и ∆hx близки по величине, и энтропийный вклад в совместимость компонентов T∆sx очень невелик. Таким образом, термодинамическая совместимость ПАА с ПАК обусловлена, главным образом, энергетическим взаимодействием компонентов. Обнаружено, что смеси ПАА-ПМАК образуются с отрицательной энергией Гиббса смешения (∆gx<0) и знакопеременной энтальпией смешения: при содержании ПАА менее 20% ∆hx > 0,а при содержании более 20% – ∆hx<0. Энтропия смешения положительна во всей области составов. / Using the volumetric version of the sorption method, water sorption was studied with PAM, PAA, PMAA films and PAM-PAA, PAM-PMAA mixtures of various compositions. The heats of mixing samples with water were measured using a Tiana-Calve type microcalorimeter. The differences between the chemical potentials of water ∆µ1, polymers and mixtures ∆µ2, Gibbs energy of mixing polymers with water ∆gm are calculated. The Gibbs energies, enthalpy, and entropy of mixing of the components in polymer compositions are determined. It was shown that the sorption ability of PAM-PAA, PAM-PMAK systems is determined by their structure and affinity for water. PAA behaves as a close-packed polymer with a high affinity for water, and the sorption of PMAA water indicates a less dense packing of chains and a lower affinity for water. Sorption of water mixtures non-monotonously changes with the composition. It was found that the mixing of all systems with water is accompanied by a decrease in Gibbs energies (Δgm <0), the value ∂2g/∂ω22> 0, which indicates the formation of thermodynamically stable systems. The greater the sorption capacity of the polymer or mixture, the more negative the Δgm values. It was found that dissolution of all the studied systems in water is accompanied by an exothermic thermal effect. Deviations of the enthalpies of the mixtures from additivity are positive for all systems except the PAM-PMAA mixture with ωPAM <0.2, which indicates a good interaction of the polymers with each other. It was established that the Gibbs energies of mixing PAM with PAA and PMAA were obtained by two methods: using the Gibbs energies of dissolution of systems and using the Flory-Huggins equation, they correlate well with each other. It was shown that the mixing of PAM with PAA is accompanied by an exothermic thermal effect in the entire composition range and a decrease in Gibbs energy up to the content of 90% PAM. Moreover, ∆gx and ∆hx are close in magnitude, and the entropy contribution to the compatibility of the components of T∆sx is very small. Thus, the thermodynamic compatibility of PAM with PAA is mainly due to the energy interaction of the components. It was found that PAM-PMAA mixtures are formed with a negative Gibbs mixing energy (∆gx <0) and an alternating mixing enthalpy: with a PAM content of less than 20%, ∆hx> 0, and with a content of more than 20%, ∆hx <0. The entropy of mixing is positive throughout the composition field.

Le développement de la technologie des semi-conducteurs dans les trente dernières années a augmenté le nombre des nouvelles applications dans lesquelles les dispositifs d’électronique de puissance sont utilisés. L'augmentation de la rapidité de commutation des transistors a permis que la conversion de puissance se produise de façon de plus en plus performante. Cet avantage apporte un nouveau challenge dans la phase de conception, lié à la Compatibilité Électromagnétique. En effet, les impulsions rapides de tension et courant dans les convertisseurs de puissance sont une source d’émissions électromagnétiques conduites indésirables. Des méthodologies de modélisation précises, qui prennent en compte une grande partie des effets parasites, ont été développées pour évaluer le niveau de ces émissions conduites. Lorsque ces méthodologies sont confrontées aux mesures, les résultats sont en concordance dans une large gamme de fréquence, elles peuvent donc être considérées comme des outils fiables de pronostic. Néanmoins, la plupart des paramètres du modèle d’un système électronique ne peuvent pas réellement être déterminés précisément : les conditions d’opération sont souvent mal connues (variations de température ou d'humidité) ; les paramètres caractéristiques des composants présentent une certaine dispersion de production ; des interférences externes sont imprévisibles. Dans ce contexte, il est intéressant de développer des méthodologies de modélisation qui soient capables de prendre en compte des incertitudes paramétriques. Dans cette thèse, deux méthodologies d’analyse d’incertitudes, adaptées aux convertisseurs de puissance, sont proposées. Les incertitudes paramétriques sont modélisées en utilisant des fonctions de densité de probabilité et l’objectif de l’analyse proposée est de déterminer les moments statistiques, la fonction de densité de probabilité ou la limite supérieure probabiliste des émissions conduites d’un convertisseur de puissance quelconque. Des techniques pour aborder les difficultés liées aux non-linéarités, au temps de simulation important et au nombre élevé de dimensions sont discutées. Les méthodologies proposées sont appliquées à des problèmes test et à des problèmes réels, et les résultats sont comparés aux méthodologies classiques. La précision des résultats des méthodologies proposées est similaire aux techniques classiques, mais le temps de calcul est considérablement réduit. Finalement, ce travail ouvre des possibilités de développements nouveaux pour l’analyse des incertitudes des systèmes non-linéaires et à grande échelle. / The development of semiconductor technology in the last decades has boosted numerous new applications in which power electronic devices have been employed. The fast switching of transistors has allowed power conversion to be performed with high efficiency. However, this improvement brought a new challenge in design: the Electromagnetic Compatibility. Both fast pulses of voltage and current, inside power converters, are a source of unwanted conducted electromagnetic emissions. High accurate modeling methodologies, which takes into account most of the parasitic phenomena, have been developed, in order to compute the level of conducted emissions of electronic devices. When these methods are confronted with measurement, they show good agreement in a large frequency range, and thus they are considered a trustful prediction tool for electronic systems design. Nevertheless, most of the parameters of the model of any electronic system, in reality, cannot be determined precisely, due to unknown operation conditions (i.e.: temperature or humidity variations), production dispersion of the components or unpredictable external interference. In this context, it is of great interest to develop modeling methodologies that are able to take into account parametric uncertainties. In this thesis, two methodologies for uncertainty analysis of power converters are proposed. In the first, namely Polynomials per Frequency, the parametric uncertainty is modeled using probability density functions and the objective of the proposed analysis is to determine the statistical moments, the probability density function or a probabilistic upper bound for the conducted emissions of an arbitrary power converter. In the second methodology, namely Adaptive Unscented Transform, techniques to tackle the difficulties of nonlinearity, long simulation time and high-dimensionality are discussed. The proposed methodologies are applied to benchmark and real-world problems and the results are confronted to classical approaches. The accuracy of the gotten results is similar to those obtained by classical methods, although the required computational time is significantly reduced. Finally, this work leaves many possibilities for further development in the field of uncertainty analysis of nonlinear and highdimensional systems. / O desenvolvimento da tecnologia de semicondutores nas últimas décadas proporcionou um aumento no número de novas aplicações, nas quais dispositivos de eletrônica de potência são empregados. A rápida comutação dos transistores permitiu que a conversão de potência seja realizada com alta eficiência. Entretanto, esse benefício trouxe um novo desafio na fase de projeto: a Compatibilidade Eletromagnética. Os rápidos pulsos de tensão e corrente dentro dos conversores de potência são uma fonte indesejada de emissões eletromagnéticas conduzidas. Metodologias de modelagem de alta precisão, que consideram grande parte dos efeitos parasitas, foram desenvolvidas para avaliar o nível de emissões conduzidas de dispositivos eletrônicos. Estas metodologias, quando comparadas às medições, apresentam boa concordância numa ampla faixa de frequência, e portanto elas são consideradas ferramentas de previsão confiáveis para projeto de sistemas eletrônicos. Não obstante, a maioria dos parâmetros do modelo de um sistema eletrônico, na realidade, não podem ser determinados precisamente, devido às condições de operação incertas (por exemplo, variação de temperatura ou umidade), à dispersão de produção dos componentes ou à interferência externa imprevisível. Neste contexto, existe um grande interesse em desenvolver metodologias de modelagem que sejam capazes de levar em consideração incertezas paramétricas. Nesta tese, duas metodologias de análise de incertezas para conversores de potência são propostas. Na primeira, denominada Polinômios por Frequência, as incertezas paramétricas são modeladas usando funções densidade de probabilidade e o objetivo da análise proposta é determinar os momentos estatísticos, a função densidade de probabilidade ou o limite superior probabilístico das emissões conduzidas de um conversor de potência arbitrário. Na segunda, denominada Transformada de Incerteza Adaptativa, técnicas para abordar as dificuldades de nãolinearidade, tempo de simulação longo e alto número de dimensões são discutidas. As metodologias propostas são aplicadas em problemas teste e problemas do mundo real e os resultados são confrontados com metodologias clássicas. A precisão dos resultados das metodologias propostas é similar às técnicas clássicas, embora o tempo computacional necessário é significantemente reduzido. Finalmente, este trabalho deixa em aberto várias possibilidades para desenvolvimento adicional no campo da análise de incertezas de sistemas não-lineares e de alta-dimensão. / Развитие полупроводниковых технологий в последние десятилетия привело к росту числа новых приложений, в которых использовались силовые электронные устройства. Быстрое переключение транзисторов позволило силовой конверсии осуществляться с большей эффективностью. Однако это улучшение привело к новым сложностям в дизайне: Электромагнитная совместимость. Быстрое напряжение и токовые импульсы в силовых преобразователях являются источником нежелательного электромагнитного излучения. Высокоточные моделирующие методы, которые ведут учет большинства этих паразитарных явлений, были развиты для вычисления уровня управляемых излучений электронных устройств. Когда эти методы сопоставляются с измерениями, они показывают хорошее согласование в широком диапазоне частот, и, следовательно, они считаются надежным инструментом выявления для проектирования электронных систем. Тем не менее, большинство параметров модели любой электронной системы, в действительности, не могут быть точно определены при неизвестных условиях эксплуатации (т.е. температуры или влажности), производстве дисперсиикомпонентов или непредсказуемых внешних помехах. В этом контексте, это представляет большой интерес для разработки методов моделирования, которые способны учитывать параметрическую неопределенность. В этой диссертации предложены два метода анализа неопределенности силовых преобразователей. Параметрическая неопределенность моделируется с помощью функции плотности вероятности и цель предлагаемого анализа заключается в определении статистических моментов, функции плотности вероятности или вероятностной верхней границы кондуктивного излучения произвольного преобразователя питания. Техники по преодолению трудностей нелинейности, долгого времени симуляции и высокой размерности рассмотрены. Предлагаемые методики применяются для проверки и решения реальных проблем и результаты сравнимы с классическими подходами. Точность результатов похожа на классические методы, хотя время, требуемое для вычисления, существенно снижается. Наконец, эта работа оставляет много возможностей для дальнейшего развития в области неопределенности анализа нелинейных, многомерных систем.

Работа содержит 71 страницу, 52 рисунка, 8 таблиц, 73 наименования в списке литературы. Ключевые слова: ТВЕРДООКСИДНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ, СТРУКТУРА РАДДЛЕСДЕНА-ПОППЕРА, ТЕРМИЧЕСКОЕ РАСШИРЕНИЕ, ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ, ХИМИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ. Методом пиролиза глицерин-нитратных композиций проведен синтез сложных оксидов Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4). Методом рентгеновской дифракции определен фазовый состав порошков Nd1.6Ca0.4Ni1 yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) (ДРОН-6). Методом Ритвелда при использовании программного пакета FullProf Suite уточнены кристаллоструктурные параметры Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.3) при 25 С. Проведены высокотемпературные рентгеновские исследования порошков Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0 - 0.3). Методами термогравиметрии (NETZSCH STA 449F3) и окислительно-восстановительного (потенциометрического) титрования (Аквилон АТП-02) проведено определение абсолютного содержания кислорода в образцах Nd1.6Ca0.4Ni1 yCuyO4+δ (y = 0.0-0.3) на воздухе. Методом дилатометрии (Netzsch DIL 402C) исследовано термическое расширение спеченных образцов Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.3). Из наклона экспериментальных зависимостей относительного удлинения образцов рассчитаны изобарические линейные коэффициенты термического расширения Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.3). Четырех-зондовым методом на постоянном токе на воздухе с использованием автоматической системы Zirconia-318 получены температурные зависимости проводимости спеченных образцов Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.3). Проведены исследования химической совместимости Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0; 0.2; 0.4) с оксидными материалами для традиционных электролитов ТОТЭ. На анализаторе дисперсности SALD-7101 Shimadzu методом лазерного светорассеяния выполнено определение распределения частиц по размерам в порошках Nd1.6Cа0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4). Величины удельной поверхности Nd1.6Cа0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) оценивали методом тепловой десорбции азота на автоматическом анализаторе поверхности и пористости SoftSorbi-II ver.1.0. Определение коэффициента диффузии ионов кислорода проводили методом температурно-программируемого изотопного обмена. Электрохимическая активность катодных материалов Nd1.6Cа0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0; 0.1; 0.3) исследована методом импедансной спектроскопии с помощью потенциостата SI 1260 и электрохимического интерфейса SI 1287 (Solartron Industries Inc.). На основе полученных данных сделан вывод о перспективности оксидных материалов Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0 0.4) в качестве катодных материалов для среднетемпературных ТОТЭ. / Present work contains 71 pages, 52 figures, 8 tables, 73 references in the literature list. Keywords: SOLID OXIDE FUEL CELLS, CATHODE, RUDDLESDEN-POPPER STRUCTURE, THERMAL EXPANSION, ELECTROCONDUCTIVITY, CHEMICAL COMPATIBILITY. Synthesis of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) complex oxides was carried out by the glycerol-nitrate compositions pyrolysis. Phase composition of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) powders was determined by the X-ray diffraction (DRON-6). The crystal structure parameters of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) oxides at 25 °C were refined by the Rietveld method using the FullProf Suite software package. High-temperature X-ray studies were performed on the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.3) powders. The thermogravimetry (NETZSCH STA 449F3) and redox titration (potentiometric) methods (Aquilon ATP-02) were used for the determination of an absolute oxygen content in the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) samples in air. Thermal expansion of the compact Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) samples were studied using the dilatometry (Netzsch DIL 402C) method. The isobaric linear coefficients of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) thermal expansion were calculated from linearization of the experimental dependencies of samples’ relative elongation. The temperature dependencies of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) compact samples’ conductivity were obtained using the four-probe method at direct current in air with automatic system Zirconia-318. Chemical compatibility of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0; 0.2; 0.4) with electrolytes oxide materials for solid oxide fuel cells (SOFC) has been studied. Particle size distribution in the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) powders was determined by laser light scattering using a SALD-7101 Shimadzu dispersion analyzer. The values of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) specific surface were estimated by the method of nitrogen thermal desorption on an automatic surface and porosity analyzer SoftSorbi-II ver.1.0. The oxygen ion diffusion coefficients were determined by temperature programmed isotope exchange of oxygen. Electrochemical activity of the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ (y = 0.0-0.4) cathode materials was investigated by impedance spectroscopy using a SI 1260 potentiostat and SI 1287 electrochemical interface (Solartron Industries Inc.). Based on the obtained data, it could be concluded that the Nd1.6Ca0.4Ni1-yCuyO4+δ oxide materials are promising as cathode materials for intermediate-temperature SOFC’s.