考虑基频/低频结温影响的光伏逆变器寿命评估方法

结温波动是光伏逆变器IGBT寿命评估精度的重要影响因素之一. 提出了考虑基频/低频结温影响的光伏逆变器寿命评估方法，首先，将结温剖面按不同时间尺度进行划分，对比分析了基频结温和低频结温的物理特性. 其次，扩大IGBT寿命评估过程中结温波动频率计算范围，建立了相应的光伏逆变器IGBT电热模型、寿命模型， 定量分析了基频结温、低频结温对光伏逆变器寿命评估的影响. 最后，以不同纬度地区为例，评估了不同任务剖面和不同采样周期下光伏逆变器的寿命损伤. 结果表明，综合考虑基频结温、低频结温对光伏逆变器寿命评估的影响，可有效提高光伏逆变器寿命评估的精度，有助于指导光伏逆变器的运行维护，降低非计划停机造成的经济损失.     

风电变流器IGBT模块通断延迟时间结温探测模型研究

针对风电变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)开关,研究基于通断延迟时间风电变流器IGBT模块结温探测方法.首先,从半导体物理机理视角分析了通断延迟时间的温敏机理和温敏特性,明确了本征载流子浓度、电流增益和载流子迁移率等影响通断延迟时间的物理因素.然后,设计IGBT模块的动态测试试验,测试不同母线电压或不同集电极电流条件下,通断延迟时间与结温的关系,并对试验结果进行分析.动态测试试验采用双脉冲法二极管钳位电路,提高通断过程栅极电压和集电极电流的动态特性测试精度,采用恒温控制底板加热设备,控制IGBT芯片温度.再后,对IGBT模块开关过程中不同结温下集电极电流和栅极电压波形进行分析,考虑电压电流影响的条件下,建立了基于开通及关断延迟时间的结温探测模型,并对比研究了模型精度.结果表明,基于关断延迟时间的结温探测精度较高、稳定性更强,且母线电压越高或者集电极电流越低,则关断延迟时间越大.最后,建立了基于关断延迟时间的IGBT结温探测模型,该模型考虑电压和电流影响,拟合精度高,平均相对误差小,可用于热平衡态风电变流器的IGBT模块的工作结温探测.     

稳压式变极性焊接电源中的IGBT功率损耗和温升模型

在稳压式变极性焊接电源的输出电流极性变换过程中,加载在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)上的瞬间脉冲功率损耗可能会使IGBT结温发生突变,可能超过最高结温允许值,进而影响其安全工作。该文利用热-电等效的局部网络模型,导出了在电源给定输出电流和再燃弧电压等参数条件下的IGBT最高结温计算公式,并将计算结果与仿真结果进行对比,证明了导出公式的正确性。分析了主要运行参数对IGBT最高结温的影响,获得了在选定IGBT型号时将其结温控制在安全范围的约束条件,为变极性焊接电源二次逆变电路设计时合理选择IGBT器件和优化运行参数提供了参考。     

电动汽车电机控制器IGBT结温计算方法与验证

电动汽车电机控制器中的主要热源是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块,其最大结温的高低是影响控制器可靠性的关键因素。为保证IGBT模块最大结温始终在其允许工作温度范围内,采用水冷方式对其进行散热。文章以某款纯电动汽车电机控制器为研究对象,结合传热学基本原理,提出了一种水冷散热器热阻估算方法,并用该方法得到的热阻值直接对IGBT模块结温进行计算;为验证计算方法的有效性,利用数值模拟的方法对水冷散热器内部流场以及IGBT结温进行仿真分析,同时进行试验测试,并将得到的3组结果进行对比。结果表明,该文提出的计算方法可以准确地得到IGBT在不同工况点的结温。     

IGBT模块结温预测BP神经网络模型

探索了BP(Back Propagation)神经网络在IGBT模块结温预测中的应用。首先从物理机理角度分析了IGBT模块中饱和压降、集电极电流与温度的内在关系。通过IGBT结温测试试验,获取了三者的关系图,并建立了基于饱和压降的温敏参数法结温预测模型。最后建立了BP神经网络结温预测模型,并与温敏参数法进行了对比分析,证明该方法计算速度更快,误差降低。     

IGBT模块结温的计算

该文为了分析IGBT模块的损耗与结温之间的联系,通过实例计算了IRGP20B120UD-E型号IGBT模块的结温,为进一步运用损耗与结温检测手段对IGBT模块进行失效判断和监测提供了必备的准备。     

基于加速寿命试验的IGBT模块寿命预测和失效分析

针对IGBT可靠性分析与寿命预测问题,提出了一种利用加速寿命试验对IGBT模块使用寿命进行预测的新方法.论述了加速寿命试验的原理与方法,提出采用对数正态分布描述IGBT模块的寿命分布,以阿伦尼斯模型为基础,利用极大似然估计法对试验数据进行统计与分析,建立了IGBT模块的寿命预测模型,实现了对正常应力下模块寿命的科学估计,并对IGBT模块的失效机理进行了详细分析.结果表明,IGBT模块寿命服从对数正态分布,纠正了以往认为其服从Weibull分布的错误思想.随结温差和平均结温的增大,IGBT模块寿命逐渐减小,并且当模块到达寿命终点时,其最终失效形式为热失效.     

绝缘栅双极型晶体管脉冲工作时结温特性及温度分布研究

建立了电热耦合和损耗热场耦合计算模型,采用该模型,获得了相同外部条件下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片结温波动特性及温度分布特征,完成了使用红外热成像实时探测短时脉冲工作方式下IGBT芯片表面温度波动及分布特性的预测.探测结果表明,在一定散热条件和占空比不大的情况时,短时脉冲间歇等非周期瞬态工作方式下芯片表面温度快速上升之后,进入一个缓慢的上升周期,实验也表明,在特殊工作场合时可突破器件手册推荐使用的最大电流值.利用建立的热分析模型,还可以实现对不同工作方式下器件结壳温差和结温波动幅度的预测.     

大功率MMC系统中子模块IGBT状态监测系统设计方法

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor)是模块化多电平换流阀(modular multi-level converter, MMC)中的关键部件之一，对其运行状态进行在线监测是保障MMC系统安全、可靠和经济运行的重要措施。针对MMC子模块中多芯片并联IGBT模块运行状态难以实时监测的问题，文中提出了基于模块壳温分布规律与老化状态映射关系的运行状态监测系统设计方法，以实现不同工况下IGBT模块状态的自适应评估和管理。首先，分析了MMC子模块中IGBT模块老化失效对热流的影响规律，甄选了壳温作为表征模块状态的特征参量。其次，建立了适用于不同工作点的基于神经网络的IGBT模块老化状态监测模型，并根据不同应用场景的需求偏好实现了对功率模块运行状态的表征和识别；最后，基于所提的状态监测系统设计方法在MMC测试平台上验证了方法可行性和有效性。文中所提方法为解决大功率工况下MMC子模块中IGBT模块的状态监测问题提供了新的思路，为系统的运行维护提供了实用、有效的解决方案。     

用双电流法测量双极晶体管的结温

基于Shockley 方程提出用双电流法测量半导体器件的结温,并与传统的线性近似法进行对比,消除了由于不同器件热电性能的差异引入的误差,提高了结温测量精度     

功率LDMOS阈值电压温度系数的优化分析

讨论高压LDMOS阈值电压的温度特性,并给出了它的温度系数计算公式.根据计算结果,可以得到以下结论:通过提高沟道掺杂浓度或减少栅氧化层能够降低阈值电压随温度的变化.阈值电压的温度系数可以用温度的线性表达式来计算,从而可以得出功率LDMOS阈值电压的温度系数最优化分析.     

离子注入硅的碘钨灯快速热退火温度计算

离子注入并通过快速热退火引发固相外延生长,退火温度及温度分布对固相外延生长的结晶速率及退火材料的性质有很大影响.利用等温模型,根据入射能流密度与辐射损失能流密度之间的平衡,得出了离子注入硅的碘钨灯快速热退火的退火温度与衬底温度以及碘钨灯功率的关系.研究结果表明:在300～1 070 K的衬底温度范围内,退火温度主要由碘钨灯功率决定,而衬底温度对其影响不大;发生固相外延生长的最大碘钨灯功率或液相熔融再结晶的理论临界碘钨灯功率为2.6 kW,与实测值基本相符.     

Experimental study on thermal characteristics of LiFePO4 power Batteries

<正> As an important high-energy chemical power source,lithium-ion power batteries come up to applicationproblems of thermal performance,such as extended temperature range and high power charge discharge.LiFePO_4 battery is applied and developed well recently,its charge and discharge experiment atdifferent temperatures and hybrid pulse power characterization (HPPC) test are analyzed,and the optimaltemperature range of LiFePO_4 battery is put forward.In order to provide experimental suggestion of powerbattery application and its thermal management,internal resistance,influencing factor of electromotiveforce and entropy change state of charge (SOC),battery thermal characteristic of different charge dischargerates are summarized.     

光伏发电及其所处电力系统可靠性评估研究进展

对光伏发电可靠性建模中辐照度模型、环境温度模型、光伏元件的随机停运模型等内容进行综述;对现有光伏发电及其所处电力系统可靠性评估方法及可靠性指标进行总结;综述了光伏发电对配电网及发电系统的影响,指出增加储能装置、风光互补发电、风光储组合运行是提高光伏发电及其所处电力系统可靠性的3种方法;最后对光伏发电及其所处电力系统可靠性评估的未来研究趋势做出展望.     

非均匀温度分布下温差发电阵列拓扑结构优化

利用热电材料实现温差发电技术已成为目前研究热点,但温差发电阵列热端温度分布不均将严重影响系统的输出功率和可靠性。为此,首先针对2×2温差发电阵列,研究其在不同热端温度分布情况下,温差发电阵列内部的连接方式与输出功率和可靠性的关系。其次,提出了一种温差阵列内部连接结构优化方法,通过改变内部连接方式以减少阵列功率损失,提高其可靠性。最后,通过温差实验平台,在不均匀温度下开展了4×4温差发电阵列实验,并与传统串并联阵列、网状阵列和桥型阵列等温差发电阵列进行了输出功率及可靠性比较分析。实验结果表明：在热端温度不一致的情况下,所提出的优化温差发电阵列比传统温差发电阵列可以更好地兼顾温差发电阵列的输出功率与可靠性。     

适用于无线传感器网络太阳能系统的MPPT算法

结合无线传感器网络节点的工作特点及光伏供电系统特性,设计了一种新型光伏电池最大功率点跟踪算法。利用光伏电池物理特性中最大功率点随工作环境温度变化的事实,在无线传感器网络节点工作周期内将环境温度测量值引入跟踪算法中,实现系统最大功率点跟踪高可靠性、低复杂性、低成本及较高精度的目标。数学模型仿真及小型光伏电池实际测试结果均...     

分布式光纤光栅测温系统的理论分析

介绍了分布式光纤光栅F-G腔基本原理,分析了光纤光栅温度传感器的理论,设计了分布式光纤光栅测温系统,采用波长探测解调系统实现对温度的准分布式多点测量,从理论上说明了其可行性和具有较高的温度分辨率.     

插电式混合动力汽车能量管理策略研究现状和发展趋势

目前国内外学者对插电式混合动力汽车能量管理策略进行了较为广泛和深入的研究,取得了良好的节能减排效果,为进一步提升其性能,有必要对插电式混合动力汽车能量管理策略的研究现状进行总结并对其发展趋势进行分析。首先对插电式混合动力汽车动力源能量流分配方法进行了归纳和分析,指出了当前插电式混合动力汽车能量管理策略两个亟待解决的问题:未考虑发动机冷却液温度和三元催化器温度等温度因素对油耗和排放影响;当前插电式混合动力汽车能量管理策略是以行驶功率需求作为输入,忽略了驾驶室制冷/供暖功率需求。最后提出了计及发动机冷却液温度和三元催化器温度等温度因素的能量管理策略和计及驾驶室制冷/供暖功率需求的能量管理策略两个未来研究方向。     

有机朗肯循环发电系统试验平台设计

目前,我国的工业余热资源丰富,余热资源的合理利用必将对我国能源结构的改革起到很好的促进作用.有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）是提高能源利用效率的有效途径之一.其具有结构简单、适用热源温度范围广、余热回收效率高等优点,ORC发电技术已成为余热回收领域的热点课题之一.针对低温余热ORC发电技术进行了理论分析和工质研究,完成了发电目标为20 kW、以向心透平为膨胀机的低温余热ORC发电系统试验平台的设计,并完成了数据采集及控制系统的设计.20 kW （小功率）向心透平的设计,扩大了低温余热ORC发电系统的应用范围,促进了余热资源产业的发展.     

一种新颖的有制冷直调激光器偏置电路设计

提出了单电源供电的有制冷直调激光器设计方案,解决了APC反馈控制的重复设计问题;在简化电路,降低成本的同时,保证了激光器温度和输出功率的稳定性.