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关键词： DWT   IGBT   Inverter   Machine Learning   Open-circuit  

摘要： This article highlights the critical importance of safety and reliability of three-phase Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) based inverters in industrial applications, especially regarding open circuit faults. These faults can lead to costly breakdowns and destabilize electric drive systems. Our approach is based on the use of advanced signal processing methods, including Discrete Wavelet Transform (DWT), combined with machine learning techniques such as Artificial Neural Networks (ANN), k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machines (SVM) and Random Forests (RF), for early detection and precise localization of faults. Our experiments demonstrated remarkable efficiency with a good classification rate of 100%, thus confirming their relevance in the context of two-level voltage inverters controlled by a Pulse Width Modulation (PWM) vector control strategy. © Bharati Vidyapeeth's Institute of Computer Applications and Management 2024.

关键词： 弹性-刚性障碍问题   最优控制   罚方法   近似处理  

摘要： 接触现象在工业生产和日常生活中普遍存在,其中大部分接触过程发生在可变形的物体之间.半个多世纪以来,描述接触现象的数学模型—接触问题被学者们广泛研究,形成了丰富的数学理论和数值计算方法.障碍问题作为一类经典而重要的接触问题备受学者们关注.目前的障碍问题所考虑的障碍物几乎都是完全刚性的,然而实际生活中并不存在绝对的刚体.本文在现有关于单边弹性-刚性障碍问题研究工作的基础上,进一步研究受单边弹性-刚性障碍问题约束的最优控制问题,并探讨双边弹性-刚性障碍问题模型的建立与分析.　　第二章研究双边弹性-刚性障碍问题模型的建立与分析,考虑经典双边障碍问题中上、下障碍均由表面覆盖有一定厚度软材料的刚性材料制成的情形.首先,我们通过能量形式给出双边弹性-刚性障碍问题新模型,证明该问题解的存在性和唯一性,并在一定条件下推导与该问题等价的变分不等式形式和微分方程形式.随后,基于变分不等式形式,推导出有限元近似解的最优阶误差估计,给出应用罚方法计算有限元近似问题的收敛性结果.最后,通过数值例子验证了新模型的合理性和理论分析的正确性.　　本文在第三章讨论一类弹性-刚性障碍问题的最优控制问题,其中力为控制变量,弹性膜的平衡位置为状态变量,单边弹性-刚性障碍问题为状态方程.首先,本章探讨了问题全局最优解的存在性.随后,从状态方程的微分方程形式出发,采用罚方法和近似处理方法将原不可微问题正则化,并推导得到正则化问题的一阶最优性条件.最后,通过对正则化问题进行收敛性分析建立了它与原问题之间的联系,得到原问题的一阶最优性系统.　　在第四章,我们总结了本文所做的工作,并展望了未来进一步的研究方向.

关键词： Insulated gate bipolar transistors (IGBT)  

摘要： In this article, the mechanism analysis of the impact of the LJFET on the conduction characteristics of SiC IGBTs is verified through simulation results and actual tests. Planar p-channel SiC IGBTs with different LJFET including 3.2 μm, 10 μm, and 12 μm are fabricated and tested for trend verification, and test results are fit with simulation. Under the same conditions, when the LJFET increases form 3 μm to 10 μm, the conduction characteristic is relatively improved. Moreover, the forward drop degenerates when the LJFET increases form 10 μm to 12 μm. When the gate voltage is 20 V, the forward voltage drops of the p-channel SiC IGBT at the current density of 100 A/cm2 is 10.20 V. At the same time, the breakdown voltage reaches 10 kV. © 2023, The Authors. All rights reserved.

关键词： IGBT剩余寿命预测   卷积神经网络   遗传算法  

摘要： 绝缘栅双极性晶体管(Insulated gate bipolar transistor, IGBT)是一种常用于功率电子设备的半导体器件,在电力变换和驱动系统中有着广泛的应用,其稳定性和可靠性对电力系统和工业应用具有重要意义。传统的基于数据驱动的方法针对不同场景无法做到统一,且其预测过程不够直观。本文提出一种更具普适性且直接预测出剩余寿命的方法,首先对IGBT加速老化时的稳态数据和瞬态数据进行分析,提取出和老化相关的9个特征因素,建立卷积神经网络的IGBT剩余寿命预测模型,并用遗传算法进行优化,以提高预测模型的性能和收敛速度。结果表明,基于遗传算法改进的卷积神经网络预测模型准确率高,误差小,相比于SVR、MLP和CNN网络,更能准确地预测出IGBT的剩余寿命。

关键词： 时滞新型冠状病毒传播模型   外部输入   疫苗接种   自我防护   控制成本   最优控制  

摘要： 为了研究外部输入、疫苗接种和自我防护对新型冠状病毒传播的影响,建立了一个五维时滞新型冠状病毒传播模型,并考虑其最优控制问题。首先理论分析了最优控制的存在性,其次使用极值原理得到了最优控制的表达式,最后通过数值模拟发现:外部输入大大增加了疾病的传播风险;相比疫苗接种,自我防护受控制成本影响较小;控制力度越大,感染者数量越少,且最优控制效果最佳;自我防护控制效果优于疫苗接种控制效果。结果表明:外部输入对疾病的传播产生着重要影响;对于单一控制,自我防护相比疫苗接种更应被推广;对于综合控制,最优控制效果最好。该研究结果可为相关部门开展疫情常态化防控提供一定的理论参考。

关键词： 时滞倒向重随机微分方程   时滞   部分信息   线性系统   最优控制  

摘要： 文章研究了一类含有时滞的部分信息下的倒向重随机系统线性二次最优控制问题,利用经典的凸变分技术和对偶方法讨论了当系统状态方程含有时滞变量时系统对应的最优控制的显示表达式,并利用经典的平行四边形法则证得最优控制的唯一性.

关键词： 电压斜率du/dt   匝间绝缘   电压振荡   变频器   变频电机  

摘要： 针对变频电机定子绕组绝缘和电压振荡问题,分析了变频器输出的脉冲电压在定子绕组、变频电缆、电抗器等传输路径中的过渡过程,推导了定子绕组线匝、输出电抗器、变频电缆的电压等效数学模型,建立了Simulink仿真模型并进行仿真。以冶金行业轧机类典型负载为例,采用大功率变频电机和变频器进行脉冲电压测试,验证了不同线匝电压斜率的变化。针对不同变频电缆引发的电压振荡,采用二阶最优拟合方法,分析了电压频谱特征,验证了电抗器对电压振荡的抑制效果。

关键词： 极差分析法   IGBT模块   封装设计   多场耦合  

摘要： 大功率IGBT模块作为能源转换与传输的核心器件,在导弹等军用武器装备的电极驱动系统、伺服电极系统中广泛运用,对器件的耐高温、高可靠能力提出了更高的要求。现有IGBT模块未根据多元化使用需求进行封装设计,因此从封装的材料和结构出发,建立热-电-力有限元仿真模型,确定关键指标提取方法;计算不同材料组配下的指标参数,用极差分析法确定该需求下的最优搭配,并明确各因素的影响程度;随后按照影响程度从高到低对几何结构进行优化设计,并进行服役性能仿真,确定优化后模块的性能。得到在对热阻和应力都要求较高的场合,最适合的结构为AlSiC+Si3N4+纳米银的组合,优化后的IGBT模块Rth(j-c)为0.052℃/W,FRD芯片Rth(j-c)为0.81℃/W,一阶共振频率为2278 Hz,模块稳态工作时的最高应力为245.35 MPa。

关键词： 无症状感染   隔离   基本再生数   最终规模方程   最优控制  

摘要： 该文以新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的群体传播为背景,提出了一个具有无症状感染和隔离的传染病模型.研究了模型的基本再生数,最终暴发规模,以及最终暴发规模方程解的存在唯一性与可解性等问题.在此基础上,考虑了两种可能的控制策略,采用Filippov-Cesari存在性定理和Pontryagin极值原理分析最优控制的存在性.选取浙江省新冠肺炎感染的历史数据,采用马尔可夫链蒙特卡洛方法对模型参数进行估计.数值模拟结果显示采取控制策略可以降低33.92%的隔离峰值、76.54%的最终暴发规模.说明降低传染率、为易感者接种疫苗仍是控制新冠肺炎疫情发展的有效手段,对控制新冠肺炎疫情和应对新发传染病给出建议.