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关键词： SIRS系统   随机信息干预   灭绝性   持久性   最优控制   It(?)公式  

摘要： 传染病的数学建模是最重要的研究领域之一。事实上,数学模型有助于更好地了解传染病的动态行为、影响程度以及未来对其传播的可能预测。在传染病爆发初期,比如2019年的COVID-9爆发之初,研制有效的疫苗和对已感染人群的治疗和管制需要一定的时间。外界信息的干预作用,如政府公信部门、媒体的舆论宣传就显得极为关键。基于此基础还可以考虑到信息干预的有效效果、易感人群的疫苗接种率、感染人群的治疗康复效率的三类控制因素。 因此,考虑到环境白噪声对疾病传播特性的影响,结合外界信息干预手段,如舆论信息传播和疫苗接种等,本文在传统的SIRS模型的基础上,提出了一类基于信息干预的随机SIRS传染病模型。 首先给出微分算子L的定义,并用反证法验证了随机系统正解的存在唯一性,通过构造合适的V函数利用It（?）公式和强大数定理,得到随机系统传染病灭绝的充分条件:0R（27）1时,灭绝;0R（29）1时流行病。随后依据马尔可夫过程找到传染病持续平稳分布的充分条件。 其次,考察信息干预强度、易感人群的疫苗接种率和感染人群的治疗效率等三类因素对系统时间演化轨道的定量影响,提出带信息干预下的随机传染病模型的最优控制问题。利用Pontryagin最大值原理对最优控制的必要条件进行了分析。 最后对两种随机数学模型进行了数值模拟,验证了相应理论的结果。

关键词： 开绕组无刷直流电机   直接转矩控制   电压矢量   两相导通  

摘要： 开绕组永磁电机采用共直流母线型双逆变器驱动，不仅具有功率因数高、运行效率高等优势，而且因引入双逆变器也具有基本电压矢量丰富、驱动功率大、可控性好等优势，现已逐渐得到研究界的广泛关注。开绕组电机拓扑灵活多变，其中共直流母线型开绕组电机采用单电源供电，具有结构简单、体积小、电源电压利用率高等优点，具有较大的应用潜力。　　直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)技术可以实现对电机转矩的精确控制，因而具有更快的动态响应、更高的效率。由于开绕组无刷直流电机反电势波形非正弦，存在关断相等原因，将DTC技术应用到开绕组无刷直流电机系统中有其特殊性，为了推动开绕组无刷直流电机的理论研究与应用，本文以开绕组无刷直流电机为研究对象，重点针对开绕组无刷直流电机电压矢量特性进行研究。　　1.首先对无刷直流电机的基本结构及工作原理展开介绍，建立了开绕组无刷直流电机的数学模型，对双逆变器拓扑结构输出的电压矢量组合进行分析，根据其输出电压矢量的幅值将其分为大矢量、中矢量以及小矢量三种电压矢量。为解决最基本的控制流程和实现方法，参照星型连接的无刷直流电机DTC控制策略，从大矢量着手，初步给出了由大矢量以及全关断矢量构成的电压矢量选择表。并搭建了开绕组无刷直流电机本体以及直接转矩控制的整体仿真模型，对其运行状态进行了初步的分析，初步验证了理论和建模的正确性。　　2.在开绕组拓扑下，对全关断矢量作用机理分析，推导得到了全关断电压矢量并不符合零矢量的定义，而与前一时刻导通相相电压合成矢量的反矢量作用效果相当。由于开绕组电机各相绕组互相独立，对电机绕组两端电压以及各相电流进行仿真分析与实验验证发现，全关断矢量和反矢量作用于电机的变化规律一致，验证了理论分析的正确性。　　3.结合共直流母线拓扑，针对开绕组无刷直流电机各相绕组相互独立的特殊性，对零矢量的构成进行分析，得到了四种新定义的零矢量，并对电压矢量选择表加以改进。通过仿真和实验对不同电压矢量方案下的转矩性能进行分析,发现新定义的零矢量能够满足两导通相绕组单独短路，起到了零矢量的作用，采用新零矢量能够显著提高转矩性能，验证了理论分析的正确性。　　4.设计并搭建了以TMS320F28335为核心的电机硬件控制平台，在该实验平台上进行实验验证，通过CCS8.0进行电机控制程序的编写与调试，与本文理论及仿真结果相互印证，证明了理论的可行性。

关键词： IGBT模块   开关暂态行为模型   电压尖峰   关断损耗   主动栅极驱动电路  

摘要： 为应对全球石油等能源稀缺危机和生态环境遭到破坏等问题,电动汽车因其能源可再生、环境污染小等独特优势被推广和普及已成必然趋势。电动汽车功率密度的提升对电驱动系统提出了更高的要求,其可靠性、高效性与主流功率半导体器件绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)紧密相关,IGBT模块开关暂态特性将影响电驱动系统性能。其中,抑制IGBT模块开关暂态的电气应力与降低开关损耗之间制约关系主要通过主动栅极驱动电路(Active Gate Driver,AGD)技术进行改善。本课题综合考虑IGBT模块的高可靠、高效率运行需求,围绕IGBT模块的开关暂态特性、改善抑制集电极电压尖峰与降低关断损耗之间的制约关系展开探讨和深入研究,推导了IGBT模块开关数学分析表达式和建立了行为仿真模型,提出了一种新型变电流AGD方案和一种新型变电压AGD方案,并完成了仿真验证和实验平台的搭建。 首先,根据IGBT模块在电驱动系统中所处的回路,将IGBT分为处于驱动回路和功率回路两部分,分别介绍IGBT和体二极管在两种回路的电气参数与特性。然后,将IGBT模块中的IGBT和体二极管开关过程分成多个阶段,推导了功率回路和驱动回路的数学分析表达式,揭示了驱动回路动态控制功率回路机理和尖峰产生的原因,为IGBT模块开关暂态行为仿真建模和主动栅极驱动电路的研究提供了理论基础。 接着,介绍了Ansys Twin Builder中IGBT模块内部的等效电路建模的原理与方法,通过导入IGBT模块厂商提供的静态参数和特性,再结合双脉冲实验获取的动态参数,建立了IGBT模块的开关暂态行为仿真模型。对比了IGBT和体二极管暂态行为仿真波形与实测波形,验证了模型的正确性。为进一步验证模型满足电驱动系统中复杂工况的适用性,对比了多种负载电流下的关键参数,计算出关键参数的误差率较小。然后,在模型基础上探究并分析了驱动回路的参数对功率回路电气应力及开关损耗的影响,为改善抑制集电极电压尖峰与降低关断损耗制约关系的AGD研究提供了方向。 最后,分析了传统有源钳位电路的工作原理与缺点,为进一步改善抑制集电极电压尖峰与降低关断损耗之间的制约关系,提出了一种通过检测集电极电流变化率注入驱动电流的新型变电流AGD和一种将模块杂散电感感应电压串入驱动电源的新型变电压AGD,相比已有的方案电路结构更简单、经济成本更低。在IGBT模块开关暂态行为模型基础上仿真验证了所提AGD的原理正确性。以传统驱动电路(Conventional Gate Driver,CGD)为对照,通过双脉冲实验验证了所设计的电路对集电极电压尖峰抑制效果的有效性和可靠性。相比传统驱动电路,新型变电流AGD和新型变电压AGD在相同集电极电压尖峰抑制效果下,不同负载电流范围内分别最高可降低关断损耗10.78%和10.46%,改善了抑制集电极电压尖峰与降低关断损耗的制约关系。

关键词： 绝缘栅双极型晶体管   逆导   电压折回   浅沟槽隔离区   p浮置区  

摘要： 在逆变器电路中采用逆导IGBT(RC-IGBT)可以减小电路的寄生电感,提高逆变器的可靠性及效率。RC-IGBT是通过在IGBT背面的p+集电区中引入n+短路区,来实现正、反向导通,并减小芯片面积,降低工艺成本,但n+短路区的引入使得RC-IGBT在IGBT导通时存在电压折回(snapback)现象,导致IGBT的导通功耗较大。为了解决该问题,本文提出了一种具有浅沟槽隔离区和p浮置区的RC-IGBT(STFPRC-IGBT)改进结构,以1.7 kV耐压等级为例,采用Sentaurus TCAD仿真软件,研究了 STFP RC-IGBT的工作机理、特性及可靠性。本文的主要研究内容如下:1.分析了传统RC-IGBT的正、反向工作原理,在传统RC-IGBT和在集电极侧具有氧化物沟槽及P型浮空层的RC-IGBT(TFPRC-IGBT)的基础上,提出了 STFPRC-IGBT改进结构,分析了其结构特点和工艺流程,并研究了 STFPRC-IGBT的正、反向工作机理,在IGBT导通时p浮置区阻挡电子进入n+短路区可以抑制snapback现象。2.研究了 STFPRC-IGBT的正、反向特性,分析了关键结构参数对其特性的影响,着重讨论了引起snapback现象的敏感参数,提取出了最优的结构参数;分析了载流子寿命、温度对STFPRC-IGBT的正、反向特性的影响。与传统RC-IGBT和TFP RC-IGBT相比,STFP RC-IGBT具有更优的IGBT饱和电压与关断损耗(VcEsat-Eoff)和二极管正向压降与反向恢复峰值电流密度(VF-JRM)折衷关系。3.研究了 STFPRC-IGBT的短路、闩锁及动态雪崩等可靠性问题。分析了关键结构参数对STFP RC-IGBT可靠性的影响,与传统RC-IGBT和TFP RC-IGBT相比,STFP RC-IGBT具有更高的抗短路、闩锁及动态雪崩能力。该研究结果对RC-IGBT的研发具有一定的参考价值。

关键词： 双级矩阵变换器   曳引机   负载转矩观测器   换流策略  

摘要： 双级矩阵变换器作为一种新型节能、环保型的功率变换器,具有优良的输入输出性能、直流侧无需储能电容和能量可双向流动等优点。无齿轮永磁同步曳引机因具有结构紧凑、传动效率高、动态响应快、定位精度高和噪声低等优点,被广泛应用于电梯等提升领域。针对传统曳引机驱动系统网侧电流正弦度较差、直流侧存在大电解电容和能量无法双向流动等问题,采用双级矩阵变换器驱动曳引机以期改善上述性能。针对双级矩阵变换器无续流回路问题,本课题采用电流型四步换流策略,确保系统安全运行。针对无称重传感器曳引机启动过程中存在倒溜问题,本课题研究一种基于卡尔曼滤波的负载转矩观测器以期改善曳引机启动抗负载扰动性能。本文首先分析了双级矩阵变换器整流级与逆变级的调制策略原理,推导出各矢量占空比表达式。为确保双级矩阵变换器安全运行,研究了电流型四步换流策略,通过改变双向开关驱动脉冲的次序,实现了整流级的四步安全换流。其次,针对双级矩阵变换器驱动曳引机构建了 id=0的矢量控制策略,为改善曳引机启动倒溜问题,引入了卡尔曼滤波负载转矩观测器算法,基于曳引机在dq坐标系下的数学模型,构建了基于卡尔曼滤波的负载转矩观测器。通过状态预测和状态更新过程,在线估计出最优的负载转矩值同时计算出补偿电流,通过前馈补偿到控制环路,从而改善启动溜车现象。搭建了以DSP+CPLD为核心的双级矩阵变换器驱动曳引机系统实验平台,设计了系统软硬件部分,其中硬件部分主要包括输入滤波器、主电路及驱动、采样及调理电路、保护电路、编码器调理电路及D/A等;软件部分主要包括DSP主程序、整流级和逆变级中断程序、卡尔曼滤波负载转矩观测程序及CPLD程序等。在实验平台上验证了电流型四步换流策略及基于卡尔曼滤波的负载转矩观测算法。实验结果表明:双级矩阵变换器驱动曳引机矢量控制系统具有良好的变频调速性能,电流型四步换流策略为整流级双向开关提供了续流回路,有效的抑制了输入电流的换流尖峰,基于卡尔曼滤波的负载转矩观测器改善了曳引机的启动抗负载扰动性能。

关键词： 多电机伺服系统   自适应动态面   平均偏差耦合策略   最优控制   命令滤波  

摘要： 多电机驱动伺服系统有着大功率、高精度和过载能力强的优点,被广泛应用于许多工业领域中。在多电机伺服系统中,往往存在齿隙非线性、模型不确定和外部扰动等因素会影响系统的负载跟踪与电机同步效果,如何克服这些因素并提高多电机伺服系统的性能有着重要的研究意义。本文针对含有齿隙非线性、模型不确定和外部干扰的多电机驱动伺服系统,基于自适应控制、平均偏差耦合策略、非线性扰动观测器、最优控制、有限时间扩张状态观测器、命令滤波控制等方法设计了负载跟踪控制器与电机同步控制器,主要研究内容如下:(1)对多电机伺服系统的工作过程与数学模型进行了分析。针对含有死区非线性的多电机驱动伺服系统,提出了一种自适应跟踪和同步控制方案。首先,针对系统齿隙宽度不确定的情况,利用神经网络来逼近死区非线性项,并将该近似值纳入控制器设计中,实现对齿隙非线性的补偿。然后,设计了自适应动态面控制器来提高跟踪性能。最后,提出了一种基于平均偏差耦合策略的鲁棒控制器,来保证多个电机的同步工作。李雅普诺夫定理和Matlab仿真结果表明了所提控制策略的有效性。(2)针对模型不确定的双电机伺服系统,提出了一种基于扰动观测器的最优控制策略。首先,引入了非线性扰动观测器来估计负载端和电机端的模型不确定部分;然后,结合反步控制技术与二阶滤波器,设计了最优跟踪控制器;基于两个电机的位置差与速度差,设计了最优同步控制器;结合这两个控制器,分别得到了两个电机的控制输入。通过使用李雅普诺夫定理证明了系统的稳定性。最后,通过Matlab仿真,证明了本文提出的控制方法对双电机伺服系统具有较好的控制效果。(3)针对存在不确定项与未知扰动的二质量伺服系统,提出了一种基于扩张状态观测器的命令滤波跟踪控制方法。首先,通过有限时间扩张状态观测器估计负载端信息量、电机端信息量以及总扰动。然后,引入一阶命令滤波器近似得到了虚拟控制律的导数,抑制了反步法中存在的微分爆炸问题,设计了负载轨迹跟踪控制器。最后,通过仿真验证了该算法具有较强的抗干扰能力与鲁棒性。

关键词： 航空发动机   多任务控制   性能指标   最优控制   强化学习   变权重SDRE控制  

摘要： 随着科技的持续发展,先进民用航空发动机推进效率、安全性水平及污染物排放水平等任务目标的要求不断提高。受各项任务目标机理的影响,航空发动机各任务间的性能指标要求存在相互促进或相互制约的关系,这使现有的发动机优化设计难以兼顾多任务目标。航空发动机控制算法可以通过对控制变量的合理配置,协调各项指标间的关系,达到共同优化的目的,本文着眼于控制的视角,开展面向先进民用航空发动机多任务目标的过渡态控制算法研究。 航空发动机控制通过设计合适的燃油流量在保证安全性的条件下实现推力需求,但传统的控制算中并未对一些可通过设计燃油流量进行优化的性能指标进行针对性设计,本文围绕先进民用航空发动机多任务目标进行控制算法设计,以期在保证过渡态推力响应任务、安全性任务的同时,实现多任务性能指标的优化。本文的工作主要包括以下几个方面: 首先,进行附加任务的定义和分类。将这类可优化的性能指标定义为过渡态附加任务,受其生成机理影响,附加任务会对推力响应速度产生促进作用或抑制作用,因此需设计不同控制算法以确保推力响应任务的完成。本文基于附加任务对推力响应任务的影响,进一步将附加任务分为对推力响应任务具有积极影响的正向附加任务和消极影响的反向附加任务两类,设计附加任务类别判断方法。以NOx低排放控制任务作为附加任务,阐述两类NOx低排放控制任务所属的附加任务类别。 其次,面向正向附加任务,基于耦合推力响应任务指标项和附加任务指标项的性能指标函数设计控制算法。由于正向附加任务不会对推力响应任务产生消极影响,因此可以直接通过构建含附加任务指标项的性能指标函数对过渡态中的附加任务进行优化,此时性能指标函数中具有状态变量和控制变量的耦合项和一次项,因此本文基于Pontryagin极小值原理和HJB方程设计了针对此性能指标函数的求解方法,并分析了耦合项和一次项对控制效果的影响。以快速型NOx低排放控制任务作为附加任务为例,依据所提出的控制算法进行仿真,仿真结果表明某工况下,所提出的算法可以在加快推力响应速度的同时降低14.5%的NOx生成,说明所提出的控制算法在面向正向附加任务时可以有效实现航空发动机过渡态多任务目标控制。 最后,面向反向附加任务,基于变权重控制的方法设计控制算法。为避免反向附加任务对推力响应任务的消极影响,通过构建可随状态时变的变权重性能指标函数进行变权重SDRE控制算法的设计。仿真说明了该算法的控制效果极大的取决于可以表征状态变量和性能指标函数中权重系数映射关系的变权重函数,因此本文进一步基于强化学习的方法通过建立含惩罚项的奖励值函数离线学习得到可以输出不同状态下权重系数的神经网络,实现变权重函数的设计。以热力型NOx低排放控制任务作为附加任务为例,依据所提出的控制算法进行仿真,仿真结果表明某工况下,所提出该算法的可以在不影响推力响应速度的条件下降低2.3%的NOx生成,说明所提出的控制算法在面向反向附加任务时可以有效实现航空发动机过渡态多任务目标控制。

关键词： 永磁同步电机   无位置传感器控制   矢量控制   滑模观测器   锁相环  

摘要： 永磁同步电机具有功率密度高、调速性能好等优势,被广泛应用于交通运输、工业制造等领域。在永磁同步电机矢量控制过程中需要通过位置传感器获得精确的转子位置信息,但是安装位置传感器会增加系统成本、降低系统可靠性,为此本文对永磁同步电机无位置传感器控制策略进行研究。首先,对永磁同步电机闭环控制系统开展研究。在分析了电机结构和工作原理的基础上建立了永磁同步电机数学模型,并通过坐标变换将数学模型投影到旋转坐标系下实现控制量解耦。通过研究矢量控制和空间矢量脉宽调制的工作原理,建立永磁同步电机双闭环矢量控制系统,为无位置传感器控制策略研究建立基础。其次,对滑模观测器位置估计算法开展研究。针对传统滑模观测器位置估算算法中开关函数导致的观测值抖振问题,提出了一种新型的函数趋近律,有效地抑制了高频抖振,提高了反电势估算精度;针对传统滑模观测器位置提取方法中存在的误差放大和相位滞后问题,将提取位置信息采用的反正切函数改进为锁相环,解决了相位滞后问题并降低了估算误差。然后,对永磁同步电机无位置传感器启动控制与切换策略开展研究。针对电机启动前的静止阶段研究了初始位置预定位方法;针对电机低速运行阶段研究了恒流频比控制启动策略;针对电机低速向中高速的过渡阶段研究了基于功角自平衡特性的状态切换过程,并在仿真平台中验证了电机无位置传感器启动及状态切换策略的可行性。最后,搭建了永磁同步电机实验平台对本文的研究内容进行了实验验证。结合实验电机的额定参数设计了电机控制系统的硬件实验平台,并根据系统的工作流程编写了软件算法程序,实验结果证明了所改进的滑模观测器位置估计算法有效地抑制了传统滑模观测器位置估计算法中存在的高频抖振,同时降低了估算误差,并且验证了本文采用的电机恒流频比启动切换到滑模观测器控制的复合控制策略能够实现电机无位置传感器宽调速范围运行。

关键词： 反射倒向随机微分方程   混合递归零和微分博弈问题   扩散型控制   混合递归最优控制问题   最优控制的充分条件   泊松停止约束   惩罚倒向随机微分方程   最优停止问题值函数的倒向随机微分方程表示  

摘要： 随机微分递归效用是对经典可加效用的一个推广,其不仅依赖于消费、投资等控制过程,而且依赖于将来的效用.1992年,Duffie和Epstein[27]首次提出并研究了此类效用函数.在此之后,递归效用被广泛应用到经济、金融等领域.随后,El Karoui,Peng和Quenez[38]从倒向随机微分方程的角度对其进行重新阐述,并将其作为最优控制问题的代价泛函应用到随机控制中.由此,随机递归最优控制问题逐渐成为一个新的研究热点.反射倒向随机微分方程,也叫带障碍约束的倒向随机微分方程,是在倒向随机微分方程的基础上,通过引入一个连续增过程使得方程的解的第一个分量始终保持在给定障碍过程的上方.其也可通过一列特殊的倒向随机微分方程,即惩罚倒向随机微分方程渐进给出.当信息流包含跳过程的信息或障碍过程带跳时,反射倒向随机微分方程的解的第一个分量或其增过程不再是连续过程,而是对应地转变成带跳的过程.障碍约束条件使得反射倒向随机微分方程与最优停止问题有很好的对应关系,并可用反射倒向随机微分方程的解来刻画最优停时和解决既含有控制策略又带有停止时间的混合最优控制问题,这使得反射倒向随机微分方程得到了人们的持续关注和深入研究.本篇论文在前人研究的基础上,结合零和微分博弈、扩散型控制和泊松停止约束,就几类与反射倒向随机微分方程和递归效用相关的最优化问题做进一步的研究,分别给出对应模型下鞍点策略的充分条件、最优控制的充分条件和最优停止问题值函数的倒向随机微分方程表示.论文的具体结构如下:第一章,介绍了本论文的研究背景和主要学术贡献.第二章,研究了一类带有双边障碍约束的随机递归零和微分对策问题,其递归效用函数由一个双边反射倒向随机微分方程的解给出.该倒向随机微分方程通过终端条件、生成元和双边障碍过程与一个正向随机微分方程相耦合.基于一定的假设,本章给出了该微分博弈问题鞍点策略的一个充分条件.随后,基于双边反射倒向随机微分方程和Dynkin博弈问题的对应关系,我们利用上述结果得到了一类随机混合递归微分博弈问题鞍点混合策略的一个充分条件,并在一定的假设条件下显式的给出了线性混合递归微分博弈问题的鞍点策略和鞍点条件下对应的停时.相较于已有的随机混合递归微分博弈问题,我们研究的系统是随机系数的且其扩散项系数可以显式地含有控制策略变量.而且在本章所研究的停止机制中,提前终止系统而触发的终端代价过程和状态过程有关,进而该代价过程也会受到控制策略的影响.该结果可用于解决一类带有赎回和回售条款的可转换债券的定价问题.最后.我们引入一个数值模拟例子.由双边反射倒向随机微分方程和非线性偏微分方程的双边障碍问题之间的对应关系,我们可以借助有限差分方法来处理该例子,进而验证本章的理论结果.第三章,研究了一类带有障碍约束和扩散型控制的随机递归最优控制问题,其代价泛函由一个带有常规正则控制和扩散型控制的反射倒向随机微分方程给出.扩散型控制是一个局部有界变差的右连续且存在左极限的过程,由Lebesgue分解可知,其可被分解为一个奇异部分和一个纯跳部分.前者可被看做是一个奇异控制,而后者对应一个脉冲控制.扩散型控制的纯跳部分可能会给反射倒向随机微分方程带来一些跳.同时,考虑到右连续且存在左极限的障碍过程以及障碍约束条件,我们不再要求反射倒向随机微分方程中的增过程是连续的,而是将其设定为右连续且存在左极限的以使其能用来抵消扩散型控制项带来的部分负向跳跃,进而得到带有扩散型控制的反射倒向随机微分方程的解的存在唯一性.接着,我们建立带障碍约束的随机递归最优扩散型控制问题,并给出其最优常规正则控制和扩散型控制的一个充分条件.随后,我们验证了带有扩散型控制的混合递归最优控制问题和带有障碍约束的递归最优扩散型控制问题之间的对应关系,得到了该混合最优控制问题最优混合控制的一个充分条件.最后,我们引入一类带有扩散型控制的线性混合递归最优控制问题来验证本章的理论结果,并给出最优停时、最优常规正则控制、最优脉冲发生时刻和最优扩散型控制的显式形式.该结果可用于解决一类含有连续和瞬时消费过程的效用最大化问题.第四章,专注于带有泊松停止约束的随机递归最优停止问题,其中的泊松停止约束是指仅允许参与者在那些泊松随机干预时间上选择是否提前终止系统.首先,我们给出该带约束的递归最优停止问题和相关的带跳的惩罚倒向随机微分方程.我们仅考虑一列特殊的外生停止时间序列,即泊松到达时,因为其具有良好的概率性质而且与惩罚方程中惩罚项的乘子十分契合.泊松停止约束使得递归效用满足的方程中带有跳.并且该方程不再仅由布朗运动驱动,而是由布朗运动和泊松过程共同驱动的.事实上.此时的递归效用函数是由一个定义在随机时间区间上的倒向随机微分方程描述的,该方程带有一个由泊松过程诱导出的随机跳测度.而且,此时泊松随机过程的干扰可能会渗透进动态系统的系数中.

关键词： IGBT   驱动电路   滞回比较器   主动短路   电路仿真  

摘要： 大功率IGBT作为新能源电动汽车的核心部件,其具备MOSFET和GTR的各种优点,普遍被应用在大电流、高电压、高频率场合。IGBT模块的驱动和保护回路的设计,直接决定着大功率IGBT模块的性能,对电机控制器系统稳定性、安全性和可靠性具有重大意义。本文围绕750V/820A IGBT模块的特性,设计了一款性能优良的IGBT模块驱动和保护电路。 首先基于IGBT的基本结构和电气特性,描述了IGBT的动态和静态工作特性。结合IGBT开通和关断时的电压、电流波形,系统地介绍了IGBT在开通和关断过程中各个参数变化趋势及所代表的具体含义。 其次围绕IGBT特性及驱动电路的需求进行阐释。从驱动芯片类型的选择、工程应用需求和市场应用情况,最终选择安华高ACPL-344JT为核心的驱动方案,并围绕ACPL-344JT芯片搭建驱动电路。介绍四种不同类型的门级拓扑结构并分析其中的差异,结合理论分析和测试分析的方法,最终确当门级参数的选择。 随后介绍了IGBT工作中各种保护机制及保护电路的硬件实现方式。运用偏置电源抵消电源误差和参数拟合的方式提高电流采样精度,运用滞回比较器构成的电压比较电路,较低过流故障和母线过压故障误报的概率;采用线性光耦实现对母线电压的隔离采样。应对不同的故障模式,系统有选择性地采取主动短路、关管等模式,提高整车系统的运行安全性。 最后理论结合实践,通过实际对各功能模块测试和整体产品性能测试,既证明了本文设计的IGBT驱动和保护功能电路可行性,又能够对系统各功能模块参数的选择及功能进行验证,在本方案实现量产中起到决定性作用。