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关键词： Insulated gate bipolar transistors (IGBT)  

摘要： Insulated gate bipolar transistors (IGBTs) power module experience significant thermal stress during short-time overload conditions, and their electro-thermal characteristics exhibit strong nonlinearities. As a result, the two-dimensional safe operating area (SOA) provided in the datasheet is unable to meet the need of device reliability assessments. In this paper, we propose a quantitative assessment method based on the thermal balance principle to define the SOA for IGBTs and assess its degradation. A three-dimensional SOA that incorporates voltage, current, and junction temperature is established to prevent IGBT from thermal failures. The proposed SOA indicates that IGBT can operate safely at more than twice the rated current, and the junction temperature can exceed 448.15K(175° C) without thermal failures. This work provides theoretical support for IGBT application design and reliability assessment. According to the physical mechanisms associated with thermal failures of IGBT power module, a criterion to characterize the thermal instability of devices is established. Further, the net heat flux analysis model that integrates semiconductor physics with heat conduction theory is established, enabling the formulation of the three-dimensional SOA of IGBT. Moreover, the effects of the degradation of electro-thermal characteristics on the SOA throughout the long-term operation of the device is considered. In addition, an electro-thermal coupling model that simulates the electro-thermal characteristics of the device is established. The results from both simulation and experiment demonstrate that the established SOA and its degradation effectively predict the reliability of the IGBT under short-time overload conditions. © 2013 IEEE.

关键词： 开绕组永磁同步电机   预测直接转矩控制   零序电流   电压矢量选择   三矢量控制  

摘要： 在工业场景中,设备对电机的空间占用、功率输出以及运行稳定性有着较高要求。在电动汽车、航空航天等需要大功率、高压的特殊应用场景下,由双逆变器驱动的开绕组永磁同步电机(Open-winding permanent magnet synchronous motor,OW-PMSM)系统凭借灵活的拓扑结构和优异的运行特性,近年来备受关注。但是共直流母线型OW-PMSM也存在一个问题,由于其拓扑结构的特点会产生零序回路,进而导致零序电流(Zero-Sequence Current,ZSC),影响电机控制效果。因此如何抑制共母线型OW-PMSM中的零序电流是重要解决问题之一。基于上述背景,本文针对于共直流母线型OW-PMSM拓扑结构中零序电流抑制、电压矢量开关组合等方面展开研究。 首先,为解决传统预测直接转矩控制算法存在代价函数权重因子设计复杂、参数整定依赖经验以及系统鲁棒性较差的问题。本文提出一种无需权重因子的优化控制策略。该策略基于电机的电磁关系和动态方程,建立转矩、磁链与电压矢量之间的精确映射关系,将原本需要分别权衡权重的多目标优化问题,简化为对电压矢量的直接追踪控制。通过这一转化,控制算法直接以优化后的电压矢量作为控制目标,避免了传统方法中复杂的多权重因子设计过程。这种优化设计显著降低了算法的设计难度和调试成本,同时有效提升了算法对不同工况和参数变化的适应能力,使系统在面对电机参数漂移、负载突变等情况时仍能保持稳定运行。 其次,针对传统预测直接转矩控制策略中电压矢量选择精度不足、控制性能受限的问题,提出了一种基于三矢量控制的优化预测直接转矩控制策略。在优化方案中,将空间电压矢量划分为6个部分,通过实时判断电压矢量所在的扇区位置,结合优化后的电压矢量选择表,选取该扇区内的最优电压矢量。该方法进一步细化了电压矢量选择规则,通过在每个扇区内应用三矢量组合控制方式,有效提升了系统的动态性能和稳态性能。此外,该策略在转矩脉动抑制和电流谐波改善方面表现优异,且具备降低开关频率的潜力。 为了验证所提策略的有效性,首先搭建所提开绕组永磁同步电机优化控制策略的仿真模型进行分析。然后搭建开绕组永磁同步电机半实物平台进行实验验证,结果表明所提出的优化控制方法能进一步优化OW-PMSM的控制效果,实现了更高效、更精确的运行控制。

关键词： 变频器   油缸   调速   自学习   PID  

摘要： 为了解决磨钢球砂轮的主轴油缸的速度调节问题，文章设计了一种基于变频器调速的磨钢球砂轮磨床磨头油缸速度的自学习控制系统。文章利用变频器对磨轮油泵电机进行调速，调控供给油缸的油量；采取PID自学习算法解决了磨钢球砂轮外圆磨床在利用油缸控制磨轮上下行进时速度不稳定的问题，实现了磨轮快速、准确地达到设定的速度；利用磨轮电机电流反馈作为外闭环调控，解决了磨钢球砂轮外壳、发泡层和砂轮本体硬度不均匀引起的自动调速问题。

关键词： Insulated gate bipolar transistors (IGBT)  

摘要： This paper presents a control architecture for dynamic voltage balancing in high-voltage IGBT stacks, addressing transient overvoltage phenomena during switching transitions. The system integrates a three-layer protection scheme - local RC snubbers, TVS diodes, and a global snubber - with adaptive gate timing correction at 20 ns resolution. Real-time edge control is performed locally for each device, based on optical feedback and independent Ton/Toff adjustment. A reduced 14-dimensional control space is achieved by anchoring a reference transistor, ensuring temporal stability and synchronization. The operational behavior of TVS devices under burst-mode stress is characterized as transitional buffering during system tuning. Additionally, methods for predictive degradation analysis-based on UCES(on), Ton/Toff drift, thermal trends, and correction statistics - are outlined, supporting fault diagnostics and preventive maintenance strategies. Preliminary results obtained from the prototype system indicate that it is feasible to develop an algorithm that exhibits desirable trends in adaptive regulation, supporting the overall concept of closed-loop switching control in stacked HV structures. © The Author(s).

关键词： 风机变频器   故障自动诊断技术   模型构建   数据预处理  

摘要： 在化工厂中工业锅炉风机的变频器是关键的控制设备，变频器的故障可能导致生产中断，影响工厂的效率和安全。系统地研究了化工厂工业锅炉风机变频器故障的自动诊断技术，包括故障数据的采集与预处理、故障诊断模型的构建及自动诊断系统的整体架构设计，并通过建立实验平台进行数据测试与验证，验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词： 支持向量机算法   风机变频器   故障诊断   特征参数   特征类别  

摘要： 风机变频器运行数据庞大且复杂，其运行信号呈现非稳态变异的特性，导致数据特征挖掘困难，进而导致变频器的故障诊断准确度难以提升。针对这一问题，本文提出了基于支持向量机算法的风机变频器故障诊断方法。运用支持向量机算法筛选风机变频器故障特征参数，通过多分辨率分析和二进分解方法形成不同的特征子信号，实现对非稳态变异信号特征参数的快速、准确提取。利用大数据区分故障特征参数类别，通过追踪、追逐和袭击三个阶段，实现对故障特征参数的高效高精度自动分类。采用多进制脉宽调制叠加法，准确判断故障特征类别属性，以实现对风机变频器故障的精确诊断。实验结果表明，与传统故障诊断方法相比，本文方法具有更高的精确性。

关键词： MGP   启动   光伏电站   矢量控制   控制切换  

摘要： 当前针对新能源经同步电动机-同步发电机对（MGP）并网系统的研究主要集中于稳定性分析，缺乏系统化的启动并网技术方案。基于此，以兆瓦级光伏电站为例，通过改进传统矢量控制策略，提出由场站逆变器驱动MGP的三阶段启动并网方案。首先，为直流升压与逆变环节分别设计定电压控制与定转速控制，确保MGP顺序启动至额定转速；其次，引入相位差控制策略用于精细化调节并网相位差，并在并网后切换至空载状态，以抑制并网冲击；最后，待并网暂态响应结束，各光伏单元切换至稳态控制模式，逐步提升有功出力。PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真表明，所提方案可实现MGP的可靠启动，各阶段切换过程平滑，且对光伏单元及电网侧的冲击电流较小。

关键词： Profibus-DP通信   变频器   PID控制设计   PLCSIM仿真  

摘要： 国内某后处理项目使用西门子变频器MM430控制尾气风机，其远程与就地控制都通过手动调节不同的电位器实现，为减弱手动调节转速引起的工艺负压突变、减少操作员工作量、降低人为误操作风险，对风机变频器的控制方式进行设计改造。在保留手动调节功能的条件下，新增变频器通信板卡，将变频器组态为从站，与主控PLC主站建立Profibus-DP通信。在主控PLC主站中进行下位机逻辑编程和上位机HMI组态，实现对风机变频器的PID远程自动控制功能，并接收处理Profibus-DP通信通道下的风机运行过程数据，显示到主控HMI界面。为验证该远程自动控制设计可行性，对设计内容进行了仿真测试，测试结果符合预期。将其应用于工程实际，在PID参数优化后，自动控制能更快、更平顺地响应负压变化，更有利于工艺系统平稳运行。