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关键词： 增压泵   变频器   一用一备   PLC自动化  

摘要： 在采用熔体直纺工艺的聚酯工厂中，纺丝增压泵在熔体输送至纺丝环节中承担着为熔体增压的关键作用，其运行稳定性直接关系到整个聚酯纺丝车间生产的稳定性。然而，原厂设计中增压泵电机由单一变频器控制，一旦变频器发生故障，增压泵将跳停，进而导致生产事故。为此，本项目通过PLC程序编译，实现了增压泵变频器的手动和自动控制功能。在自动控制模式下，当在线变频器发生故障时，备用变频器能够自动启用，实现了纺丝增压泵变频器“一用一备”的设计目标。具体技术细节包括控制逻辑设计、故障检测以及切换机制的优化，从而确保增压泵的正常运行，有效避免了生产线停机事故的发生。

关键词： Electromagnetic pulse  

摘要： This work presents the design and implementation of an isolated fiber-optic transmission system for real-time monitoring of collector-emitter voltage (UCE) in IGBT-based high-voltage (HV) stacks, with a focus on applications in industrial and accelerator environments. The system, named LaserLink, addresses the need for galvanic isolation, operator safety, and high-fidelity signal acquisition under challenging conditions such as ionizing radiation, strong electromagnetic interference, high temperatures, and restricted operator access. The architecture employs analog signal transmission using modulated laser diodes and fiber-optic links, with each IGBT monitored by a dedicated optical transmitter (HiBox) and a ground-referenced receiver (LowBox). The solution enables broadband observation of dynamic UCE(t) waveforms with a bandwidth from DC to at least 50 MHz, supporting precise analysis of switching events, detection of anomalies, and implementation of advanced timing correction algorithms. The paper discusses the rationale for avoiding local A/D conversion at the measurement point, highlighting environmental, diagnostic, and scalability constraints that favor analog transmission. The LL system demonstrates that robust analog optical transmission for HV measurement can be achieved using cost-optimized components when paired with targeted compensation strategies and careful architectural design. © The Author(s).

关键词： Insulated gate bipolar transistors (IGBT)  

摘要： Detailed temperature field distribution of high-power insulated gate bipolar transistor (IGBT) modules is essential information for reliability analysis and thermal design of power electronic systems. This paper proposes a dynamic mode decomposition (DMD) based reduced-order temperature field prediction (RTFP) method for IGBT module. The IGBT temperature field (ITF) snapshot data obtained from finite element method (FEM) simulation is decomposed to obtain the dynamic modes. And then, the dominant modes among dynamic modes are chosen to establish a reduced-order model, which can quickly predict the ITF. The proposed DMD based RTFP method only requires a small number of sample snapshots to capture the dynamic modes of ITF and selects a small number of dominant modes to predict the ITF, and accordingly it improves the computational efficiency and reduces the disk space occupation. In addition, it does not require complex mathematical models and can obtain detailed ITF distribution. Finally, the accuracy of the proposed method is verified by simulation and experiment. © 1986-2012 IEEE.

关键词： Insulated gate bipolar transistors (IGBT)  

摘要： Parallel configurations of power chips within a multichip IGBT power module (M-IGBT-PM) are employed to meet the required current and power ratings. When the internal chips of an M-IGBT-PM experience uneven temperature distributions and package aging, it becomes challenging to determine the maximum and average temperatures of the chips within the module. This paper investigates the relationship between four transient thermal-sensitive electrical parameters (T-TSEPs) derived from the Kelvin emitter voltage and the chip junction temperature, while establishing relevant mathematical models. It compares the sensitivity and linearity of these four T-TSEPs, and also assesses the influence of external gate resistance, bus voltage, and load current on each of them. A key innovation in this paper is the proposal of a method for monitoring the maximum and average temperatures across the chips within the M-IGBT-PM, which is not influenced by the load current. The experimental results suggest that the temperature derived from the quasi-turn-on delay time is a good approximation of the maximum chip temperature, whereas the temperatures predicted by the other T-TSEPs are nearer to the average temperature. © 2025 IEEE.

关键词： 新能源汽车   电机控制器   IGBT模块的驱动  

摘要： 随着新能源汽车技术的快速发展，作为其核心部件的电机控制器承担着电能转换和控制的重任。绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）是电机控制系统的核心功率元件，其驱动技术的优劣直接关系到整车的运行效率、可靠性及安全性。本文深入探讨了新能源汽车电机控制器IGBT模块的驱动技术，分析了其智能化、集成化以及与宽禁带半导体器件协同应用的发展趋势。本研究对于提高新能源汽车电机控制器的性能、降低能耗、增强系统稳定性具有重要意义，有助于推动新能源汽车产业高质量发展。

关键词： LIGBT   导通压降   关断损耗   短路时间   自适应控制技术  

摘要： 得益于电导调制效应,绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）具有低导通压降和高输入阻抗的优点,被广泛应用于智能功率集成电路。但是正向导通期间漂移区存储的大量载流子也造成了较大的关断损耗,因此优化IGBT导通压降(on-state voltage drop,Von)和关断损耗(turning off loss,Eoff)的折中关系一直都是研究热点。IGBT饱和电流密度的提升有助于增强其驱动性能,然而过高的饱和电流密度会增大器件短路状态下的功耗,进而缩短器件抗短路时间(short-circuit withstanding time,t SC),因此饱和电流密度和抗短路时间也是需要折中的关键参数。基于上述两种问题,本文提出了两种新LIGBT结构。 1.提出一种具有浮空场板自适应控制PMOS的LIGBT器件（FSP LIGBT）。该器件的主要特征是:场氧上方引入多晶硅浮空场板和阳极区域集成PMOS,其中PMOS的栅极由多晶硅浮空场板控制,PMOS的漏端P+区通过浮空欧姆接触（FOC）和阳极N+相连,阳极P+作为PMOS的源端。正向导通时,PMOS沟道截止并消除了电压折回效应（Snapback effect）。关断过程中,PMOS沟道自适应开启加速电子的复合,同时抑制阳极P+注入效率,共同降低器件关断损耗。正向阻断时,导通的PMOS钳位阳极P+/N-buffer结电位,器件实现类MOS击穿模式。短路状态下,PMOS导通使电子和空穴在FOC内复合,降低饱和电流密度,提高器件短路耐受时间。仿真结果表明,对比STA LIGBT和SSA LIGBT,FSP LIGBT在相同的Von下,Eoff分别降低了45%和76%,在相同的Eoff下,Von分别降低了20%和29%。对比***,FSP LIGBT的t SC提升了37.3%。 2.提出一种具有集成MOS结构的Double RESURF LIGBT（IMDR LIGBT）。该器件的主要特征是:器件阴极侧集成NMOS,集成NMOS区域和LIGBT区域通过氧化隔离槽隔离,并在氧化隔离槽中形成器件栅极;同时漂移区内P-top、N-drift、P-well和阴极辅助栅极形成寄生PMOS结构。正向导通时,P-well/阴极N+结开启向漂移区注入额外电子,增强电导调制效应,降低导通压降。关断过程中,寄生PMOS开启为抽取空穴提供低阻路径,加速消除漂移区过剩载流子,降低关断损耗。短路状态下,寄生PMOS开启抽取空穴,削弱电导调制效应,降低饱和电流密度,且槽栅优化载流子输运路径,增强器件抗短路和抗闩锁效应的能力。与SCM LIGBT相比,IMDR LIGBT在相同Von下Eoff降低了72%,且t SC提升了86%。

关键词： 智能悬架   磁流变液   磁流变减振器   最优控制   预瞄控制   控制系统  

摘要： 汽车悬架系统的优劣直接影响车辆的行驶平顺性和安全性。在智能交通与智能制造飞速发展的当下,汽车悬架系统正从传统机械结构向智能系统开拓性转变。减振器在智能悬架系统中承担关键作用。磁流变液凭借其响应迅速、连续可调的优势成为构建可调阻尼减振器的重要保障。本文基于磁流变液流变特性,设计了减振器结构,应用最优控制与预瞄控制算法提高了智能悬架整体性能,开发了智能悬架控制系统。主要研究内容如下: 针对磁流变液的组成、工作模式和磁流变效应模型,推导了磁流变液的可调阻尼力公式。对几种磁流变液进行了系统的试验测试,通过对比分析剪切应力、动力粘度等指标,选定一种磁流变液应用在智能悬架。 设计了磁流变减振器的蜿蜒阀式结构,并推导了蜿蜒阀式结构流变学方程。结合磁流变液阻尼力公式,推导了磁流变减振器阻尼力与可调倍数公式,细化了阻尼力与各个结构参数的数量关系。最后通过特性仿真分析关键结构参数对阻尼力的影响,结合计算确定了减振器结构参数。 建立了1/4车辆被动悬架和智能悬架的数学模型。搭建了包含悬架动行程、轮胎动载荷及车身垂直加速度的多目标优化模型。通过仿真对比被动悬架和智能悬架的减振效果,验证了最优控制的智能悬架在减振控制方面具有明显优势。最后通过调整权重系数所引起关键性能参数变化,进一步验证了最优控制的优势。 建立了整车悬架七自由度动力学模型。以最优控制为基础,运用极小值原理推导了预瞄控制算法结构和预测矢量表达式。对整车悬架模型进行仿真分析,结果表明引入路面预瞄控制能有效抑制车身和车轮的相关运动,提升了车辆行驶的稳定性,改善乘坐舒适性。 开发了智能悬架控制系统。重点围绕控制架构与关键子系统原理,阐述了悬架控制系统的硬件设计方案。基于Lab VIEW开发了监控软件,实现试验过程实时监控、数据存储等功能。在监控软件监控模式下,通过简单试验验证了控制系统方案的实用性。

关键词： 变频器   传导骚扰   产生机理   试验  

摘要： 分析了高压大功率变频设备使用的开关器件IGBT产生传导干扰的机理，阐述了由于IGBT在开通和关断过程中产生幅值高、斜率大的瞬变电压和瞬变电流导致电路中高频成分较高从而引起传导骚扰。利用国内首个高压大功率10 mF半电波暗室对高压大功率变频设备分别进行空载、半载、满载传导骚扰测试，验证了逆变部分采用IGBT斩波方式的变频设备加载情况的不同不会导致传导骚扰测试结果有较大差异，变频设备传导骚扰超标主要与IGBT开通和关断有关。研究结论为矿用变频器的传导骚扰试验及整改提供理论依据和数据支撑。

关键词： 时滞   稳定性   Hopf分支   后向分支   最优控制  

摘要： 病毒传播动力学的研究对揭示疾病发生机制及优化防控策略具有重要意义.本文基于饱和细胞毒性T淋巴细胞(CTL)免疫时滞、载体免疫预防和炎性细胞因子等关键因素,提出几类病毒感染动力学模型,利用稳定性理论、分支理论和最优控制理论,系统探究病毒传播的动态行为,得到了若干有意义的新结果,并利用数值模拟验证了所得结果的有效性.全文共分五章. 第一章介绍研究背景、意义及本文的主要研究内容. 第二章研究具有饱和CTL免疫反应的双时滞病毒感染动力学模型.首先,基于下一代矩阵方法计算模型的基本再生数,通过特征方程分析了平衡点的局部渐近稳定性.其次,利用Lyapunov泛函和LaSalle不变性原理证明了平衡点的全局渐近稳定性.进一步,以免疫时滞和胞内时滞作为分支参数,运用规范型理论和中心流形定理分析时滞诱导的Hopf分支.此外,通过敏感性分析量化各参数对基本再生数的影响.最后,数值仿真结果表明,胞内时滞促进平衡点的稳定性,而免疫时滞导致Hopf分支的出现. 第三章研究具有载体免疫预防和炎性细胞因子的病毒感染动力学模型.首先,利用波动引理证明了平衡点的全局渐近稳定性.以病毒产生率为分支参数,分析模型的分支行为,通过数值仿真揭示后向分支、前向分支和分支滞后现象.特别地,即使基本再生数小于1,疾病也可能持续存在.对各参数进行了敏感性分析.此外,建立包含三类药物控制的模型,应用Pontryagin极大值原理,得到了最优控制解.最后,通过数值模拟验证了药物治疗的最佳方案. 第四章研究具有炎性细胞因子和药物控制的时滞病毒感染动力学模型.首先,讨论模型平衡点的存在唯一性,通过构造Lyapunov泛函证明了平衡点的全局渐近稳定性.以免疫时滞为分支参数,分析了平衡点处的特征方程,揭示了 Hopf分支产生的条件.进一步,建立药物控制时滞模型,基于最优控制理论推导了时滞状态下的最优解.最后,数值模拟结果表明,联合用药策略相比单一用药策略更有效,为病毒感染的治疗优化提供了理论依据. 第五章对全文工作进行总结并提出未来研究方向.