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。     

基于神经网络的IGBT结温预测

针对大电流下绝缘栅型双极晶体管(IGBT)饱和压降和集电极电流与结温之间的非线性关系带来的结温预测难题,搭建了大电流下IGBT饱和压降测试系统,获取了结温和集电极电流与饱和压降之间的非线性关系曲线,分析了关系曲线变化规律对应的物理机制.采用Matlab软件建立了误差反向传播(BP)神经网络模型和径向基函数(RBF)神经网络模型进行结温预测.与多项式数学模型预测结果对比表明:两种神经网络模型的预测相对误差和预测误差90%置信区间比多项式数学模型更小,结温预测精度更高;并且BP神经网络模型的预测精度高于RBF神经网络模型,结温预测模型选择时应优先考虑BP神经网络模型.     

高阻硅片对紫外LED散热性能的影响研究

紫外LED因光谱单一、体积小、冷光源、无热辐射等特点逐渐取代传统汞灯,并广泛应用于油墨固化、医学光疗、消毒杀菌等领域,而功率型紫外LED器件散热问题是制约其性能提高和应用的瓶颈。基于陶瓷大功率LED封装平台制备了引入高阻硅片功率型紫外LED器件,研究发现引入高阻硅片的紫外LED的器件具有较高的光功率,但其热阻及结温均高于无硅片紫外LED,这归因于加入高阻硅片结构增加了芯片散热的传导路径。该工作对实际工业封装技术路线具有指导意义。     

脉冲功率器件RSD热阻的计算与研究

热阻是半导体功率器件的基本特征和重要参数。本文首次提出RSD热阻的计算,根据RSD热阻网络模型,引入加热、测量电流合二为一的方法计算RSD的热阻,最终得到RSD的热阻值为0.3℃/W。较小的热阻可使RSD应用于重频脉冲功率领域而不发生热失效。实验得到了500Hz频率下RSD的开通特性,RSD运行时间为20s,以保证器件达到热平衡。波形显示RSD重复开通特性良好,通过对电流电压积分得到RSD消耗的功率约为8W。据此,可得到RSD在1.2kV峰值电压下运行20s时的结温为60.8℃(RSD运行频率为500Hz)。结果表明RSD是理想的脉冲功率开关,其工作频率可大幅提高。     

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.     

大功率白光LED的结温与发光光谱特性研究

 以两种不同型号的大功率白光LED为研究对象,通过热阻法和正向压降法综合测量LED的结温,利用荧光光度计测量LED光谱,研究大功率白光LED的结温与光谱之间的关系。结果发现对于不同类型的LED管,光谱蓝白比W/B（W为整个白光发光光谱的积分,B为蓝光部分的积分）与PN结结温Tj均存在线性关系,但线性关系式不同;对于同一LED管,小电流对应直线斜率的绝对值比大电流的大。对这些特点及其相关的物理机制做了分析。     

LED芯片结温测试与热成像技术分析

本文以LED为研究对象,以电学测量法测试LED芯片结温,分析加热电流对结温的影响。初步探讨采用红外热成像技术分析LED温度进而推算LED芯片结温的可行性。结果表明LED样品结温大小与加热电流变化近似线性,热成像测得LED温度数据与结温变化规律较为一致。     

双极晶体管结温分布均匀性的一种判定方法

分析了当双极晶体管结温分布不均匀时用ΔＶＢＥ法测得的温度与器件结温分布以及测量条件的关系,提出了一种快速判断双极晶体管结温分布均匀性的方法．     

三相逆变器中绝缘栅双极型晶体管模块结温仿真评估

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的工作性能和可靠性以及逆变器中IGBT模块散热系统的设计等均与其工作结温直接相关,掌握器件的结温状况对于确保其安全可靠的使用和冷却装置的合理选择具有重要意义。推导获得基于数学方法的IGBT模块损耗模型和实现热电模拟的Foster热网络模型,基于此在MATLAB/Simulink中建立了简单实用的三相逆变器中IGBT模块结温仿真评估模型,同半导体器件制造商软件计算方法相比,加入了热电耦合因素,可以更真实地模拟器件芯片结温状况,并分析了不同负载工况下IGBT模块结温的变化趋势     

基于反向恢复电流的绝缘栅双极型晶体管模块动态结温估测方法

针对传统结温估测方法响应速度慢、测量误差大问题,采用绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块的反向恢复电流作为温敏电参数,提出一种新型结温估测方法。分析了IGBT模块结温和负载电流对反向恢复电流的影响机理,并建立了三者间的理论关系。考虑实际工况并采用试验数据拟合得到IGBT模块的结温预测模型,通过比较试验测量数据与预测模型计算结果的差异,证实了采用反向恢复电流提取IGBT模块动态结温的估测方法具有较高的估测精度和较快的响应速度。     

GaP-CuInS_2/CdS-CuInSe_2异质二重结薄膜太阳电池的设计与计算

本文根据半导体材料的实际性能参数,并考虑到光电压V和耗尽区宽度W的变化对光电流π的影响,较严格地计算了GaP/CuInS_2和Cds/CuInSe_2两种异质结单晶薄膜太阳电池的光伏特性,并在J_■Ⅰ=J_■Ⅱ的条件下,对由上述两种异质结构成的二重结太阳电池的厚度进行匹配组合,然后计算了各种组合下的二重结太阳电池的光伏特性。     

透明计算系统中缓存性能的仿真分析与验证

透明计算系统是一种支持程序按需加载的新型分布式系统。缓存机制是影响透明计算系统性能重要因素之一。针对现有的缓存仿真算法不支持透明计算缓存性能分析的问题,该文提出了一种支持多用户共享服务器存储空间的缓存仿真算法(SSCS)。该方法扩展了传统的栈距离模型,采用首存储块号、拥有者用户ID二元组标识缓存块,根据不同用户对缓存块的访问情况分别管理、调度和测量。实验表明,该算法的仿真结果可用于指导透明计算系统的缓存设计。根据仿真结果进行改进,有效地提升透明计算系统的性能和可扩展性。     

多晶GaP/CuInS_2异质结太阳能电池的光电流及转换效率的计算与分析

本文根据半导体材料的性能参数对5μm厚度GaP/CuInS_2异质结单晶和多晶薄膜太阳电池在各种掺杂浓度下的光伏特性作了较严格的分析与计算。要计算中具体考虑到耗尽区密度W(或光电压V)的变化以及内表面复合损失对光电流J_L的影响,此外还用晶界复合损失模型计算了晶粒度对光电流及光伏特性的影响。发现存在一个最佳化的CulnS_2掺杂浓度Na_(max),对于单晶和R=4μm的多晶电池,Na_(max)=10~(16)/cm~3,相应的最大转换效率η分别为16.2％和15.2％。     

锥形凹模缩口力的理论计算与试验验证

缩口力是导致薄壁筒形件缩口失稳的重要因素。为了提高缩口力的计算精度，M.B.斯德洛日夫和E.π.翁克索夫综合考虑板厚变化、加工硬化及磨擦等因素的影响，分别提出了圆筒形件缩口力的计算方法；通过实例对该两种方法的计算结果进行了分析，并与实验数据做了比较。结果表明，两种方法的计算结果十分接近，而且与实验数据相吻合。     

Al2O3-CaO-SiO2系截面图的计算与验证

以实测相图为依据选择溶液的基本相,采用FACT软件计算了复杂的Al2O3-CaO-SiO2三元氧化物体系的两个等温截面和两个多温截面,并根据实测相图绘制了同等条件下的截面图,对其进行验证分析.结果表明,由于Al2O3-CaO-SiO2三元系化合物数量多,结构复杂,计算相图与实测相图相差较大.在用FACT软件计算组元间相互作用较强的氧化物体系相图时,尚需进一步改进计算模型,完善热力学数据库.存在强相互作用的三元氧化物体系的等温截面和多温截面应以实验数据为基础,同时参考计算相图.     

输出偏心载荷的滑动螺旋传动计算方法研究

在热发射领域需要锁弹机构锁紧和推动导弹,通常采用自锁型滑动螺旋传动。在以往的研究设计中,螺旋传动的输出载荷一般通过螺旋传动中心,缺少输出偏心载荷时滑动螺旋传动的计算方法。通过建立某锁弹机构的受力模型,利用理论力学分析方法得出了输出偏心载荷时螺旋传动输出作用力与驱动力矩之间的计算公式,并通过有限元仿真计算和原理样机试验验证了该计算方法的正确性。研究成果表明,对于输出偏心载荷的滑动螺旋传动,必须考虑载荷偏心所带来的附加力及其摩擦影响,可以利用理论力学和有限元仿真的计算方法,为机构设计时判断驱动力矩与输出载荷提供支持,对相关专业产品具有借鉴意义。     

不锈钢冲压潜水井泵的数值计算与试验验证

为了提高数值模拟的精度及验证Fluent软件对冲压潜水井泵计算的可行性,结合冲压泵的工艺特点,针对4SP8不锈钢冲压潜水井泵进行了基于Fluent软件的数值模拟.考虑用不同的网格数、不同的收敛精度、不同的粗糙度、不同的湍流模型及不同的算法,对不同级数冲压潜水井泵模型作了数值模拟,从而找出最适合不锈钢冲压潜水井泵的数值模拟设置方法,并将性能预测与样机试验的结果进行对比.结果表明:采用网格尺寸大小为1.4 mm,收敛精度为10 -5,粗糙度为0,标准k-ε湍流模型,SIMPLEC算法,对两级不锈钢潜水井泵的全流场进行数值模拟最为合适;模拟值与试验值有较小的差别,但趋势基本相同.该研究对不锈钢冲压潜水井泵的数值模拟具有一定的参考价值.     

谐波励磁同步发电机的分析与计算

笔者根据自己亲自改装过的小型谐波发电机,简介了该机型的工作原理,绕组分布方法的改进,并对谐波绕组电势的产生作了理论分析与计算且与实验结果作了对比。     

一种验证网格质量与CFD计算精度关系的方法

针对网格质量衡量准则与计算精度之间关系验证过程中的难题,提出一种准确验证它们之间关系的方法.该方法首先生成一系列不同单元数的网格,接着采用三维线性插值算法,获得相邻两套网格单元速度相对误差,当该误差小于某一阈值时,则认为此网格计算得到的数值解为网格独立解.此外,在网格独立解的基础之上,获得不完善网格中各单元的计算误差,并与各单元的度量值建立相应的数据库,采用不同的统计方法对其进行对比分析,获得它们之间的关系.研究结果表明:同质量衡量准则QEVS和QEAS相比,本文提出的质量衡量准则QNEW1和QNEW2在误差较大的区间内((E)re＞0.15),与计算精度有较好的关系.因此,在网格生成过程中,采用QNEW1和QNEW2能够正确地评判出对计算精度影响较大的单元,而QEVS和QEAS则不能.