面向IGBT主动驱动并联仿真研究

在分析IGBT模块瞬态特性参数的基础上,提出了一种基于IGBT开关状态识别机制的并联IGBT模块主动驱动方法,并采用混合电路仿真方式进行了验证,该方法通过监测各支路IGBT的驱动和集射极电压值,识别出模块当前工作状态下的参数值。提出的IGBT集电极电流锁相控制算法通过调整驱动信号的延迟,保证各IGBT模块开关动作的真正同步以均衡各支路上的电流。仿真实验验证了所提机制的正确性。     

基于电参数饱和压降的IGBT模块结温在线测量法

IGBT模块的工作性能、寿命及可靠性与结温密切相关。因此,关于IGBT模块结温探测方法的研究对指导器件安全可靠的使用和进行器件的可靠性评估具有极为重要的意义。本文首先阐述了IGBT模块结温测量的重要性,然后分析、对比各种测量IGBT结温的方法,确定了基于饱和压降的温敏参数测量法;接着进行了硬件选择,搭建了实际测量电路,获取了IGBT饱和压降与结温的多组数据,并对数据进行了处理,最终确立了二者的关系。     

一种多参数自确认传感器故障诊断方法

提出了多参数自确认传感器概念,给出了多参数自确认传感器的功能模型.故障诊断单元是实现其多参数自确认功能的重要部分,研究了一种基于偏最小二乘法(PLS)和支持向量机(SVM)的多参数自确认传感器故障诊断方法.利用PLS提取多参数自确认传感器已知工作状态数据的主成分,作为表征多参数自确认传感器各种工作状态的状态特征矩阵,并对其进行特征编码;利用状态特征矩阵作为输入,状态特征编码作为目标训练SVM分类机,得到SVM分类机的参数.在故障诊断单元中,利用PLS在线提取多参数自确认传感器测量数据的状态特征矩阵,输入训练完成的SVM分类机进行分类,最终确认多参数自确认传感器的工作状态.实验结果证明了该方法的有效性.     

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析

IGBT模块是变流器的主要部件,也是功率波动和热冲击的主要承受者,其可靠性直接决定了变流器的可靠性。为研究IGBT模块在老化过程中的应力应变特性,从而进一步从物理机理上分析模块老化失效情况,利用COMSOL软件进行有限元仿真,模拟了模块在损耗加热情况下的应力应变情况。分析了在键合线,键合线焊接点以及焊料层上应力应变较大的原因。总结了应力应变与模块温度、热通量、膨胀系数之间的关系,还通过人为添加空洞的方式,分析了焊料层空洞对模块状态的影响。     

基于源牵引的射频识别芯片的阻抗及灵敏度测量

针对超高频射频识别(RFID)芯片在实际工作状态下的参数难以直接测量的问题,提出了一种基于源牵引技术测量RFID芯片阻抗及灵敏度的新方法。该方法用阅读器确定芯片工作所需最小输入功率和对应的整流器输出电压,以整流器输出电压标识芯片阻抗状态,进而通过网络分析仪测量该芯片状态下对应的源牵引调配器的双端口S参数,可方便地计算出芯片阻抗和灵敏度。使用该方法测量一款兼容ISO/IEC 18000-6C协议的RFID芯片的结果与仿真结果一致性良好,利用所测芯片阻抗数据设计的标签其识别距离可达6.8m。该方法同样适用于其他封装形式的RFID芯片的测量。     

一种IGBT模块的新型建模与瞬态仿真方法研究

针对所采用的仿真方法无法全面评价IGBT模块可靠性的问题,提出了一种新型的IGBT模块仿真方法:对IGBT模块工作过程中的瞬态损耗进行了分析和计算,并对IGBT模块进行三维建模与瞬态下流固耦合仿真。以FS800R07A2E3为例,采用一维仿真分析计算其瞬态损耗,并将瞬态损耗等效为半正弦波,作为一维边界条件加载至三维仿真模型;同时基于Star-CCM+软件,采用瞬态仿真与流固耦合仿真相结合的方法,仿真得到了模块内部温度场分布云图和芯片最高结温波动数据,并采用英飞凌实验数据验证了仿真模型的准确性。研究结果表明:模块内部三相的不均匀性在2℃左右,瞬态仿真下的最高结温比稳态仿真下高7℃左右;该仿真方法更加接近IGBT工作的实际情况。     

ESD防护在变流器功率单元组装中的应用

针对风电变流器生产过程中的失效问题,根据实际测试中的失效案例,结合关键器件IGBT的电器特性和ESD的损伤机理,深入分析了IGBT故障损伤模式和ESD之间的关系,提出了在功率单元制造中对IGBT封装的存储、转运、模块组装、功率单元组装等关键工艺流程采取ESD防护的具体方法和措施。实际测试证明,所采取的ESD防护措施在功率单元组装过程中可以明显消除ESD对IGBT的损伤,避免了因ESD造成的部分电路损伤而引起的IGBT测试严重失效问题,大大降低了风电变流器制造测试中IGBT功率单元的失效比率。     

基于四线制的电阻自动测量研究与实现

针对座椅电气自动综合检测设备的电阻测量功能任务,开展了基于四线制的电阻检测方法的研究,提出了一种基于工控机、信号切换模块、数字多用表和通用连接模块的测试方案。综合运用虚拟仪器技术和数据库技术,设计开发了检测设备测试程序及数字多用表控制程序。测试验证结果表明,四线制电阻测量方法满足检测设备的测试要求,实现了对多型座椅电气组件的电阻快速准确的自动测量,可为检测设备研制提供借鉴。     

基于STM32的多惯性测量单元数据采集系统设计

针对单个MEMS惯性测量单元存在积累误差的问题,开发了一套基于STM32的多惯性测量单元数据采集系统,为后续研究提供真实可靠的数据源。该系统主要包括数据采集、数据实时显示和数据存储三个功能模块。数据采集模块利用STM32单片机实现了多个惯性测量单元的数据采集与融合;数据实时显示模块和数据存储模块完成了对多个惯性测量单元输出的加速度、角速度和姿态数据的实时显示与自动存储。经过多次测试,结果表明该系统性能稳定可靠,可用于工程实践中。     

键合线故障下IGBT的电磁干扰特性研究

电力电子装置中的IGBT模块存在多种故障类型,键合线脱落故障是其中最常见的一种,如何判定IGBT发生键合线脱落故障成为一个研究难点。通过分析键合线的脱落机理和发生故障时对IGBT开关过程的影响,可以得出键合线故障会导致IGBT模块工作过程中产生的电磁干扰变大,然后通过实验进行验证。结果表明,通过监测回路中电磁干扰强度来诊断IGBT模块发生键合线脱落故障是可行的,且具有一定的工程实际意义。     

IGBT模块空洞率与其温度分布特性关系研究

IGBT模块焊接层空洞会使得模块局部热阻增加、散热能力降低进而导致表面温度场畸变。本文基于红外热像仪和DSP控制单元搭建温度分布检测系统,实现IGBT模块温度场信息的采集、处理和分析。根据实验需要采用自制IGBT模块研究空洞对温度场的影响。通过对不同空洞尺寸的模块进行实验,获得空洞率与温度场分布特性之间的关系。结果表明IGBT模块温度分布特性可以用来进行空洞的定量检测,并给出了根据表面温度特性对IGBT模块性能评估的一般方法。     

充电机功率模块IGBT功率损耗及温升研究

电力机车充电机模块是机车辅助变流系统中一个重要的组成模块单元。800 V等级充电机模块IGBT电压等级为l 700 V,开关频率高,对IGBT功能和温升有很大影响,因此,对单只IGBT和双管并联IGBT进行了功率损托及温升计算、仿真及实验,并将研究成果引用到充电机功率模块中。     

水轮机筒阀电液同步控制系统研究

根据筒阀的作用及其机构特点,提出筒阀同步控制系统的设计要求及技术指标.在对比分析水轮机筒阀两种同步控制方式,即机械同步与电气液压同步的基础上,提出了一种新的机械、液压、电气同步控制方式.针对该系统的组成和工作原理,具体分析设计了液压同步控制系统的控制阀组、马达分流模块、配油模块;电气同步控制系统的位置测量模块、PLC控制模块等.该控制系统在云南红河南沙水电站得到实际应用,其同步控制精度和速度控制指标均达到设计要求.     

精密减速器传动误差测量精度分析

表征精密减速器传动精度的关键参数是传动误差,但目前针对机器人用精密减速器传动误差测量精度分析的问题仍处于空白。为此,以RV减速器为测量对象,利用现有的精密减速器性能试验机,采用测量不确定度评定的方法进行表征,对仪器轴系的回转精度、同轴度进行了实际测量;分析了各误差源对传动误差测量精度影响的程度,计算了各误差源的合成不确定度。结果表明,该精密减速器性能试验机测量精度较高且通过对该试验机进行多组重复性试验,其传动误差测量重复性小于2″,可以满足精密减速器传动误差测量要求。     

IGBT驱动保护电路的设计与测试

在分析了绝缘栅双极性晶体管(IGBT)动态开关特性和过流状态下的电气特性的基础上,对常规的IGBT推挽驱动电路进行了改进,得到了具有良好过流保护特性的IGBT驱动电路.实践应用证明该电路结构简单,使用可靠,易于操作,配合数字信号处理器(DSP)等控制芯片能达到很好的驱动效果.     

500kW逆变器IGBT模块温升测试与分析

结合工程实践,对500 k W逆变器功率单元的IGBT模块功耗与温升进行了测试,通过实际温升测试检验理论设计方案的可行性,验证此方案IGBT模块芯片结温是否满足使用要求。     

YP02型叶片测量仪软件系统开发的关键技术

对YP02型叶片测量仪专用软件系统开发的关键技术进行了研究,该软件系统包含数据测量、数据处理及结果分析三个关键模块.在数据测量模块中,提出建立叶根及叶冠坐标系的5点测量法,提出根据叶根、叶冠坐标系建立叶片工件坐标系的方法,定义运动指令和控制指令;在数据处理模块中,给出理论型线冗余点剔除、理论型线的偏置及实测型线与偏置型线匹配的算法;在结果分析模块中,给出常用误差分析的算法.基于上述关键技术,开发YP02型叶片测量仪的专用软件系统,并用该系统对多种类型叶片进行测量,结果表明软件系统具有高效及易操作等特点.     

一种地铁塞拉门实训系统的设计

针对地铁车门系统在培训教学中只能满足机械拆装及简单操作等问题,介绍了一种结构简单、安全性高、具有实时监测功能的塞拉门智能培训系统的设计方案,通过介于电子门控单元与终端显示模块之间的DSP监测模块将模拟信号转换为数字信号,由终端显示模块对电机电流曲线、路程/时间、故障代码等车门状态的电气参数进行接收、存储及显示,达到实时监控车门状态、故障模拟处理及学员过程考核的目的。     

基于视觉的可重构模块化机器人模型构建技术

针对不同的作业任务,可重构模块化机器人能利用机器人模块单元来灵活搭建不同的构型,但为新构型的机器人构建其运动学模型需要完成大量的工作。已知各类模块的模型,模块化机器人整体可以被表达为抽象的运动链模型,该模型包括所有组成模块、模块在运动链中的顺序、相邻模块连接的情况。根据抽象运动链的信息,组合各类模块的模型,即可以生成机器人整体模型。然而,采用通过模块内部传感器检测模块间连接参数的方法会导致模块单元设计方案复杂且成本高。提出了一种基于视觉的方法来识别机器人的运动链模型参数,然后利用模块的模型可以自动生成机器人的整体模型。     

基于曲线拟合法的IGBT结温测量

分析了变频设备中IGBT结温测量的困难，基于曲线拟合理论提出了测量IGBT结温的新方法，并对具体问题做了深入讨论，实验结果验证了该方法的正确性和有效性。