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关键词： DC-DC converter   Efficiency   Full-bridge   GaN   Phase-shifted   Synchronous rectifier  

摘要： The phase-shifted full-bridge (PSFB) converter is a preferred topology for isolated DC-DC converters with medium to high power levels. It can be utilized in a variety of applications, preferably with a wide input and/or output range. The efficiency of the converter, as well as its power density, is important factors for modern applications in the automotive industry or renewable energy sources. New semiconductor components based on gallium-nitride (GaN), silicon-carbide, or older silicon MOSFETs, specially designed for resonant converters, together with suitable converter modifications, enable an increase in efficiency and switching frequency. Various auxiliary networks and snubbers extended the limited zero-voltage switching (ZVS) in the lagging leg of the converter. GaN FET enables the utilization of small output capacitances in the PSFB converter to achieve ZVS at low loads even without auxiliary circuits. The small RDS(on) enables the decrease of the conduction losses caused by the circulating current. The FB converter with a controlled rectifier and secondary side energy recovery snubber and the PSFB converter with a synchronous rectifier are compared by simulation for different operational conditions. Finally, a measurement is performed on a PSFB converter with a synchronous rectifier at reduced output power, using a different output rectifier as mentioned in the theoretical part. The experimental part highlights the partial or full achievement of ZVS at different load currents.

关键词： 高压IGBT模块   绝缘封装   空间电荷   运行工况   温度分布  

摘要： 高压IGBT模块空间电荷是影响其封装绝缘安全的主要威胁之一，其分布不仅与运行工况有关，且受内部温度分布影响较大。本文以高压IGBT模块为研究对象，建立三维双极性载流子模型，在此基础上，构建IGBT模块电-热-电荷多物理场耦合模型，获得IGBT模块空间电荷三维分布特性，计算结果与实验测量结果吻合较好，验证了所建模型的有效性。基于此，重点研究了不同工况条件、不同温度分布对IGBT模块绝缘封装空间电荷分布的影响规律，结果表明：IGBT模块空间电荷最大位置出现在铜电极、Al2O3陶瓷基板和封装硅胶三者联结点处，在封装硅胶-IGBT交界面温度更高区域空间电荷密度更大，且导通电流大小对空间电荷最敏感。研究结果为IGBT模块三维空间电荷分布计算及绝缘封装优化设计提供了方法参考。

关键词： 电动汽车充放电   双向无线电能传输   效率优化   宽功率范围   移相控制   多模式切换  

摘要： 为提升电动汽车双向无线电能传输系统在宽功率范围的运行效率，以采用双耦合双边电感-电容-电容串并联（LCC-LCC）补偿拓扑的系统为研究对象，提出了一种多变量-多模式联合的高效调控策略。首先，推导了谐振网络和功率变换器的高效条件，作为效率优化方法的理论依据。其次，研究了适合不同激励电压方案的时域模型；在此基础上，分析了实现阻抗匹配以及功率器件临界软开关、以效率最优为导向的三移相控制方法。然后，研究了高频变换器的全桥、半桥、混合桥3种运行模式，并通过模式切换来进一步减小外移相角的偏移程度、降低开关损耗、适应不同的参数及工况。最后，搭建了双向无线电能传输系统实验平台，在不同工况下验证了所提模型、方法和策略的有效性。实验结果表明，在5%～100%的功率范围内，系统的直流-直流转换效率保持在94%～96.4%。

关键词： 导弹   弹道优化   最优控制   深度学习  

摘要： 针对飞行器弹道优化问题，提出了一种基于深度学习的最优控制求解方法。有别于现有直接法和间接法，该方法使用神经网络对控制变量进行参数化构造，进而使得采用往返积分求解非线性哈密顿系统的多点边值问题成为可能，避免了协态变量初值猜测问题。基于Pontryagin极大值原理构造损失函数，并通过随机梯度下降算法对控制变量进行寻优。相较于现有深度学习算法，该方法无需预先生成数据集，也不需要对飞行力学方程进行化简，适用于航天飞行器弹道设计。以民兵-3导弹为例，该方法通过协同优化第一子级秒耗量剖面和主动段俯仰角程序，可在满足飞行过程中各项约束条件下实现增程，表明本研究提出方法的有效性。

关键词： IGBT   PHM   failure prediction   Performer   KAN  

摘要： Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs) are widely deployed in power electronic systems due to their superior performance. However, at the same time, they are one of the most critical and fragile components in electronic systems. The failure prediction of IGBTs can precisely forecast the potential risk to guarantee system reliability. In this paper, Bayesian-optimized CEEMDAN is adopted to extract fault features efficiently, and a prognostic model named Performer-KAN is proposed for IGBT failure prediction. The proposed model combines the efficient FAVOR+ mechanism from the Performer with the flexible spline-based activation of the Kolmogorov-Arnold Network (KAN), enabling improved nonlinear approximation and predictive precision. Comprehensive experiments were conducted using the IMFS, which were decomposed by BO-CEEMDAN. The model's performance was evaluated using key metrics such as MAE, RMSE, and R2. The Performer-KAN demonstrates superior prediction accuracy while maintaining low computational overhead, compared to six representative deep learning models. The results demonstrate that the proposed method offers a practical and effective solution for real-time IGBT health monitoring and fault prediction in industrial applications.

关键词： IGBT   时域卷积网络   双向长短时记忆网络   多头注意力机制   老化预测  

摘要： 针对电力电子设备精准运维和半导体功率器件的态势感知需求，提出一种基于多头注意力机制（Multi-head Attention mechanism， MA）和时域卷积网络（Temporal convolutional network， TCN）-双向长短时记忆（Bidirectional long short-term memory， BiLSTM）网络融合的IGBT剩余寿命预测方法。首先，基于IGBT封装模块老化机理的深入分析，设计并搭建加速老化实验平台，通过控制功率循环过程中的结温波动，施加电流加速IGBT模块的老化进程，采用高精度数据采集系统获取特征参量集-射极饱和压降Vce（sat）老化数据。其次，以TCN模型为基础，引入多头注意力机制和BiLSTM神经网络，构建预测模型，对IGBT劣化特征序列进行预测验证。结果表明，在相同条件下，本文模型相对于传统时序预测模型，在不显著增加模型复杂度和计算负担的情况下，具有更高的精度，充分验证了该模型在工程实践中应用于IGBT剩余寿命在线预测的可行性与高效性。

关键词： 相变冷板   沸腾换热   数值模拟   相变实验  

摘要： 随着电力行业的发展，IGBT（insulated gate bipolar transistor）热流密度不断增加，现有的散热方案将难以满足未来对IGBT散热的要求。相变冷却作为一种高效、节能、可靠的换热方式，成为了近年研究的热点。本文提出一种错齿流道结构，利用Ansys Fluent进行了数值仿真，研究了在入口过冷度5℃，制冷剂（R245fa）体积流量0.38～7.1L/min下错齿流道冷板的相变散热特性，并与直流道冷板的散热效果进行对比。同时，搭建了错齿流道冷板的重力自循环两相冷却热测试平台，实测并验证了错齿流道冷板的散热能力。结果表明：错齿流道冷板在保持出口干度为0.6，入口体积流量为0.38L/min时，可将热流密度12.5W/cm2的热源温升稳定控制在38.1℃。相较于直流道其表面温升降低了66.6℃，散热能提高了63%。本研究可为相变冷却技术的发展和相变冷板的结构设计提供指导。

关键词： 变频器   设备改造   工作原理   技术特性   设备使用效益  

摘要： 随着数字化技术和电力电子技术的广泛应用及日趋成熟,变频器被广泛运用于各种设备的改造中。本文首先介绍了变频器的工作原理及其技术特性,以此为基础,详细研究了变频器在设备改造中的应用情况和具体实施方法。深入研究发现,对于老旧机械设备,通过增加变频器可以有效改进设备使用效率,延长设备使用寿命,提高生产效率。在众多实践案例中,应用变频器进行设备改造,已取得显著的节能效果,有效降低了运行成本,并减少了设备的机械磨损。此外,还对变频器在设备改造过程中可能存在的问题,提出相应的解决措施,以期为设备改造提供参考和指导。通过结果对比展示了变频器在设备改造中的优越性,论证了变频器的广泛应用价值。同时,本文还展望了变频器的发展前景和在设备改造中的更多可能性。

关键词： IGBT   Gate driver   Oscillation suppression   Switching loss   Adaptive ability  

摘要： Voltage and current oscillations in the switching transients of IGBTs can affect the safety and electromagnetic compatibility of power converters. To improve the switching performance of IGBTs, this paper proposes an improved adaptive active gate driver (IAAGD). The proposed IAAGD consists of two parts: the totem-poles unit and the logic processing unit. The totem-poles unit uses multiple totem-poles in parallel to achieve the switching of the multi-level driving resistance. In the stage where voltage oscillation needs to be suppressed, a large resistance is used, while in other stages, a small resistance is used to optimize the switching loss. The logic processing unit samples the collector-emitter voltage, inductor voltage of the self and complementary IGBTs, which can achieve real-time adaptive oscillation suppression effects under different voltage and current levels. Compared to the conventional gate driver (CGD), IAAGD takes into account the optimization of switching loss. Experimental verification is used to demonstrate the effectiveness of the proposed IAAGD.

关键词： 变频器   电梯驱动   性能优化   实时监控  

摘要： 本论文对变频器应用于电梯驱动系统进行了深入地探讨,并对其性能进行了优化研究。通过对变频器技术现状进行分析,确定性能优化关键点,提出启动电流冲击,运行噪音振动及极端情况下性能恶化等关键问题,提出控制算法的优化,硬件设计的改进以及实时监控及故障诊断技术的对策。试验结果表明:所提优化措施可显著增强电梯驱动系统响应速度,运行稳定性及节能效果,对于改善电梯舒适度及可靠性有重要意义。