功率器件热网络建模综述*

功率器件结温的准确监测,对其可靠性评估、寿命预测及所处系统的优化运行方面都有至关重要的影响。相较于其他方法,热网络建模法不仅能实现结温的离线预测,而且能在一定程度上实现在线监测,因此具有广泛的应用前景。以传统热网络理论的由来为基础,归纳了近年来热网络的发展状况,梳理了热网络参数的提取方式,重点介绍了瞬态热阻抗法,并通过相应的仿真进行说明。在此基础上概述了热网络在线监测的最新进展,展望了功率器件热网络建模的未来研究方向。     

“低压直流供用电关键技术”专题征文

随着分布式能源的高比例渗透,特别是光伏直流发电的日益增多、电子设备等直流负荷快速增长,配用电系统呈现出非线性、随机性、强耦合等特征,传统交流供用电系统在运行模式、可靠性、能量损耗等方面遇到了挑战,难以满足分布式可再生能源、负荷高速发展的需求。在源、荷皆为直流形态的情况下,采用直流供电,可减少大量不必要的交直流变换环节。     

基于IGBT选型的整流器、逆变器损耗计算新方法研究

随着“双碳”概念深入人心,为满足企业对于节能减排、绿色发展的要求,以1 140 V/75 kW变频调速系统为研究对象,提出一种新颖的整流器和逆变器IGBT计算损耗方法,用于IGBT的选择和电力电子散热装置的设计。在实现过程中,考虑栅极驱动电阻和直流母线电压对损耗的影响,给出IGBT的导通损耗、总开关损耗、效率和结温的分析方法。基于IGBT损耗与结温的相互作用,得出IGBT结温曲线。并对IGBT进行了选择校核,仿真及实验验证了所提方案的正确性。     

配网并串补模块交互影响分析与并补协同策略研究

针对串并联电能质量补偿装置联合运行时潜在的谐波交互影响问题,以串联电压型补偿装置DVR、并联电流型补偿装置APF为例,分析延迟效应的非线性因素对电网残余谐波电流的影响。构建基于DVR与APF联合运行的简化等效阻抗模型,分析潜在并联谐振问题,并给出解决方案。针对常态化重要负荷的谐波补偿问题,对比分析单台式、阵列式APF等两类运行模式的特点及适用场合。针对模块化APF阵列运行损耗问题,提出了基于等损耗微增率补偿策略的集中控制模式,并开展了APF阵列的工程应用案例分析。     

雨量传感器用压电换能器设计仿真研究

为突破压电式雨量传感器在小雨滴粒径方面的检测精度,该文提出了一种新型的换能器设计结构。 在传统换能器结构四周增加压电双晶片的外围结构,通过 ANSYS瞬态分析法分别对中心弧形结构、外围压电双晶片、压电纤维复合材料及压电纤维复合材料双晶片等结构在不同冲击位置的电压进行仿真分析,同时对压电纤维复合材料双晶片因不同水膜厚度引起的阻抗特性进行仿真分析,最后验证了仿真结构的有效性。结果表明,该研究对于新型雨量传感器提高雨滴检测的灵敏度,实现新型雨量传感器关键技术突破起到了一定支撑作用。     

基于ANSYS软件平台的水声换能器优化设计方法

水声换能器设计时需考虑结构尺寸及电声特性等因素限制,快速找到最优设计方案对设计人员非常重要。该文介绍了一种水声换能器参数化优化的设计方法。首先利用ANSYS软件APDL参数化设计语言建立换能器参数化模型,然后将换能器参数化模型导入ANSYS Workbench平台,通过设置输入变量和输出变量给出优化约束条件和优化目标,选择合适优化算法后程序自动进行优化计算,并给出最优设计结果。结果表明,该方法可在换能器参数范围内求解最优方案,同时也能大幅提高设计人员的优化效率。     

BS-PT基高温压电超声换能器研究

针对高温超声检测技术的应用需求,该文研究了基于钪酸铋-钛酸铅(BS-PT)基高温压电陶瓷材料的高温超声换能器。利用PiezoCAD器件仿真软件设计并制作了一款1 MHz的高温压电超声换能器,且在200 ℃下对该器件的电学和声学性能进行了测试和分析。结果表明,随着测试温度的升高,换能器的脉冲回波幅值虽略有降低,但其中心频率、带宽变化不明显,带宽仍保持在20%左右。该文设计并制备的BS-PT基高温压电超声换能器可以在200 ℃环境中正常稳定工作。     

声透镜指向性换能器研究

该文利用声学透镜使声波能量聚焦,实现小尺寸换能器窄波束声辐射。利用有限元方法分别建立了单凹面声透镜及双凹面声透镜仿真模型,优化了声透镜结构参数,设计并制作了双凹面声透镜指向性换能器,并在消声水池内对换能器样机和声透镜进行了性能测试。换能器样机辐射面积直径?120 mm,设置声透镜后,提高发送电压响应级4 dB,发射指向性-3 dB波束开角由76°变为约30°(@10 kHz),与仿真计算结果相符。实验结果表明,声透镜有效减小了换能器发射波束宽度,提高了换能器主瓣发送电压响应,验证了双凹面声透镜对优化换能器指向性的效果。     

相位调制微波光传输链路特性分析（特邀）

常规的微波光子系统采用强度调制方式实现微波信号的电光转换,由于调制器采用马赫-曾德尔干涉结构(MZI),系统性能不仅受到自身正弦响应特性的制约,而且需要进行偏置点控制,因此存在动态范围受限、系统控制复杂以及3 dB固有损耗带来的效率不足的问题,而采用相位调制可避免该问题。围绕相位调制光传输链路,为了完成相位调制信号的光电解调,文章提出采用薄膜滤波器通过边带抑制与边带选通两种方式实现相位调制到强度调制的转换,并分析了链路射频性能与器件参数之间的映射关系。实测对比了相位调制与常规强度调制链路之间的传输特性,通过分析可知,在相同链路配置条件下,相位调制链路具有更高的传输效率,而且光滤波带来的均衡作用,使得相位调制链路的3 dB带宽比强度调制链路大两倍。     

2020 IEEE EMC & SIPI虚拟会议——提名文章(六)

Resistance Modeling for Striplines with Different Surface Roughness on the Planes摘要:人们提出了各种模型来模拟箔表面粗糙度引起的附加导体损耗,以便在假设箔导体具有一定粗糙度的情况下,为单位长度(PUL)电阻提供表面粗糙度修正系数。由于印制电路板上带状线制造工艺的不同,迹线和参考面的不同侧面具有不同的表面粗糙度。