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关键词： 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)   终端   VLD   击穿电压   功率器件  

摘要： 绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)器件的最重要参数之一是击穿电压(Breakdown Voltage,BV),影响IGBT器件BV的因素包括:平面工艺PN结扩散终端、界面电荷、杂质在Si、SiO2中具有不同分凝系数等。其中影响IGBT器件耐压能力的重要因素是芯片终端结构的设计,终端区耗尽层边界的曲率半径制约了BV的提升,为了能够减少曲率效应和增大BV,可以采取边缘终端技术。通过Sentaurus TCAD计算机仿真软件,采取横向变掺杂(Variable Lateral Doping,VLD)技术,设计了一款650 V IGBT功率器件终端,在VLD区域利用掩膜技术刻蚀掉一定的硅,形成浅凹陷结构。仿真结果表明,这一结构实现了897 V的耐压,终端长度为256μm,与同等耐压水平的场限环终端结构相比,终端长度减小了19.42%,且最大表面电场强度为1.73×10^(5)V/cm,小于硅的临界击穿电场强度(2.5×10^(5)V/cm);能在极大降低芯片面积的同时提高BV,并且提升了器件主结的耐压能力。此外,工艺步骤无增加,与传统器件制造工艺相兼容。

关键词： 前沿科技   逆变电路   半导体功率器件   能量转换   电力电子技术   电机拖动   电动汽车   核心角色  

摘要： 在当代电力电子技术领域,逆变电路扮演了一个不可或缺的核心角色,尤其是在新能源、智能电网、电动汽车等前沿科技领域中的应用,更是显示出其不可替代的价值。其中最具代表性的是三相电压型桥式逆变电路,凭借其卓越的表现和高效能的能量转换性能,在众多应用场景中得到了广泛的应用。PSIM是专门针对电力电子及电机拖动开发的专用仿真软件,它将半导体功率器件等效为理想开关,能够进行快速的仿真,对于初学者来说更容易掌握。本文深入讲解了三相电压型桥式逆变电路的结构和原理,并使用PSIM进行建模与仿真。

关键词： 变频调速   高压变频器   稳定性   能量消耗   散热性能   可靠性   煤矿  

摘要： 随着变频技术的不断发展以及工业生产的节能要求,各类变频调速装置在煤矿、化工、冶金等领域得到了广泛的应用。变频调速系统在电力系统中扮演着至关重要的角色,尤其是高压变频器,其内置的大功率半导体、移相变压器在运行过程中会产生巨大的能量消耗,这些消耗必须及时被有效地利用,否则就会导致元件内部温度急剧上升,严重影响其使用寿命和可靠性。所以,在不同的使用场合,需要选用合适的制冷和散热模式。随着煤矿机电装备的不断更新,在综采工作常用的大型刮板输送机、皮带输送机等设备中,高压变频调速技术已得到广泛应用。但是,由于装置的散热不到位,经常会出现变频器温度过高而造成的故障,严重地影响了煤矿的生产效率。为此,结合煤矿工作中高压变频调速装置的改造,探讨了其在煤矿生产中的应用。

关键词： 直接转矩控制   数字化实现   能源革命   中国自动化学会   电力电子   电气自动化   船舶推进   高速电机  

摘要： 值此新年,回望过去,电力电子领域经历了无数变革与创新,从家用电器到轨道交通,从陆上储能到海上发电,每一项技术突破都见证了行业的共同成长与努力。第二次能源和电子革命及其在陆海空天潜领域中都有着优异的应用。以国产化、轻量化、高效能为导向,以新型宽禁带半导体材料、永磁同步高速电机、高能效电传动系统为支撑,高速安全、绿色高效、节能环保依然是轨道交通行业发展的主要目标;能源革命和智能网联为汽车产业创新发展注入了新动力;大力推进和发展我国船舶海工装备的先进制造、智能制造的关键技术,大力推进制造工艺、制造质量的提升,形成我国先进的船舶电气装备的制造能力。在此背景下,清华大学电机系李永东教授的报告《第二次能源和电子革命及其在陆海空天潜领域中的应用》重磅出炉。本报告着重阐述第二次能源/电力和电子革命的现状与发展趋势,站在创新高度解读了第二次能源和电子革命,特别是在陆海空天潜和电驱动领域中的应用以及可持续发展,提出了我国电力电子功率变换和变频产业技术发展的新需求和新使命。李永东现任清华大学电机系教授,博士生导师,先进电能变换与电气化交通团队负责人,清华大学新概念技术汽车研究院副院长。IEEEIAS Beijing ChapterChair,IETandCESFellow,中国电工技术学会会士兼电力电子分会副理事长,中国电源学会常务理事兼电气化交通专委会主任,中国自动化学会电气自动化专委会副主任,荣获俄罗斯自然科学院外籍院士及俄罗斯工程院外籍院士。他长期致力于高性能、大容量交流电机控制系统和应用;交流电机失量控制和直接转矩控制理论及其数字化实现;高压大容量变换器及其在节能、高铁牵引和船舶推进等电气化交通系统中的应用。报告分三期(2024年1期、2期和3期)先后刊登本刊特约《变频器世界》编委会主任李永东教授的文章。敬请期待!

关键词： 非线性时滞系统   最优控制   间歇发酵   模拟退火算法   遗传算法  

摘要： 在甘油通过间歇发酵转化为1,3-丙二醇的生产过程中,微生物和甘油的初始浓度会影响产物的生产效率。为了最大化1,3-丙二醇生产效率,提出了一个含有约束的时滞最优控制模型。对于该时滞最优控制问题,首先,通过时域变换将其转化为一个等价的最优控制问题;然后,使用罚函数方法来处理其中的约束条件;最后,构造了一种模拟退火与遗传混合算法对其进行求解。数值结果表明,终端时刻1,3-丙二醇的生产效率比已有结果提高了21.12%。

关键词： 带式输送机   变频器   调速   运行控制   智能控制  

摘要： 随着煤矿采掘范围及产能的不断增加,带式输送机铺设距离、装机功率及能耗等均不断增大,是现阶段煤矿井下主要能耗设备。为提高带式输送机使用效率并降低能耗水平,在对带式输送机变频控制分析的基础上,提出了基于煤流监测的带式输送机智能变频系统。对智能变频系统架构、煤流监测及智能调速流程等进行分析,并提出综合煤流量、功率的智能调速策略。经现场应用后,构建的智能变频系统运行平稳,在降低带式输送机能耗及磨损方面效果显著。

关键词： switching power loss   insulated gate bipolar transistor   estimation method   enhanced marine predators algorithm   data processing  

摘要： As the use of renewable energy generation continues to grow, improving power conversion efficiency has become an urgent task. This study aims to propose a high-precision power module loss estimation method, with a focus on predicting the switching losses of insulated gate bipolar transistor (IGBT) modules, which is crucial for the reliability assessment of IGBT modules. The main objective of this study is to establish a high-precision predictive model for IGBT module switching losses to enhance the reliability and efficiency of these devices. Firstly, a dynamic characteristic test platform was established to acquire relevant data for in-depth analysis of IGBT behavior. Secondly, given the excellent performance of support vector machine (SVM) in handling both strong and small-sized datasets, SVM was chosen as the foundational model for high-precision switching loss estimation. Subsequently, an enhanced marine predatory algorithm (EMPA), known for its superior convergence precision and speed, was introduced to optimize the random parameters of SVM. Finally, a method based on the optimized EMPA-SVM was constructed for predicting IGBT switching power losses. The proposed approach was validated using dynamic characteristic test data. And it indicated that the predictive model achieved the value of R 2 exceeding 99.8% for switching losses. Additionally, the mean absolute error and root mean square error metrics of EMPA-SVM model outperformed other models. Therefore, the research results unambiguously demonstrate the significant benefits of accurately predicting IGBT switching losses in enhancing device performance.

关键词： 细纱机   变频器   过热自停  

摘要： 变频器在纺纱设备中应用广泛。细纱机主变频器散热器容易被花毛堵塞,造成细纱机过热自停,严重影响生产效率,造成巨大经济损失。设计提出细纱机主变频器散热器改造方案,实践证明:新的散热器设计方案消除了细纱机过热自停问题,提高生产效率,节约维护维修成本。

关键词： 双馈风力发电机组   变频器   冷却系统   改造优化  

摘要： 变频器作为双馈风力发电机组的核心设备,调节并转换风力发电机的电能输出,然而变频器的效能极大地受其冷却系统的性能影响,冷却系统的效率不足或故障,可引起变频器过热,从而影响整个发电系统的可靠性和效率.因此,优化双馈风力发电机组的变频器冷却系统,对提高整体发电效率和系统稳定性具有重要意义.本文详细探讨了双馈风力发电机组变频器冷却系统存在的问题及其改造需求,分析了常见的故障类型和性能限制,并提出了具体的改造目标,旨在为相关人员提供参考.

关键词： 特高压换流站   汇流母线   安装方式  

摘要： 提出一种换流站内汇流母线安装的方式,该方式采用绝缘子串和汇流母线分别安装的方法,利用吊车、动定滑轮、绞磨机、卡线器等施工机具,通过借助动滑轮省力的原理,有效减轻了钢丝绳所受的拉紧力,完成换流站内大跨度汇流母线安装。较常规安装方式减少了吊车以及绞磨机规格,节约了机具设备租赁费用,同时钢丝绳拉力的减少有效降低施工风险,保证施工安全。