“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

基于软件校准的短波发射机功率控制系统设计

短波发射机功率稳定一直是通信领域致力改善的重点问题,短波发射机功率不稳定会直接影响无线电通信质量,造成通信失真、表达不清晰等问题。针对上述问题,基于软件校准设计短波发射机功率控制系统。该系统借鉴MVC设计模式搭建系统数据库层、业务逻辑层、控制层以及界面显示层基础框架；将功率计与短波发射机相连,实时采集工作状态下的短波发射机功率数据,通过信号处理器实施处理后并存储,借鉴传输元件,将数据发送到控制器,通过控制器校准短波发射机功率与预期之间的偏差,以偏差量为输入,利用改进PID运算得出控制量,生成控制命令,通过输入输出信号接口板输出命令,控制驱动装置调节短波发射机运行参数,实现功率控制。结果表明：与 控制系统、自动调谐系统应用相比较,在所设计系统应用控制下,100s内短波发射机的功率变化曲线与预期曲线之间的拟合优度指数更大,更接近1,优于对比系统,说明相比于对比系统。本系统控制表现更好,更能维持短波发射机功率稳定,达到了研究目标。     

用于分布式能源并网的DC/DC换流器设计与研究

针对目前应用于直流配电网领域的DC/DC换流器造价高、控制复杂以及不具备直流短路故障穿越能力的缺点，为了实现不同电压等级直流分布式负荷有效接入直流配电网，提出了一种混合DC/DC换流器拓扑，采用电流源换流器(current source converter, CSC)连接直流电网，电压源换流器(voltage source converter, VSC)连接直流分布式负荷。提出的换流器拓扑具有结构简单、控制方式灵活以及具备直流短路故障穿越能力的优点。在分析换流器数学模型和运行约束条件的基础上，给出了换流器的参数设计方法，提出了一种CSC侧功率闭环控制，VSC侧交流电压幅值闭环控制的DC/DC换流器闭环控制策略。最后，在RTDS半实物仿真平台上搭建了1 MW/2 000 V/750 V混合DC/DC换流器试验模型，开展了额定运行工况、功率变化工况和直流短路工况试验。额定运行工况试验结果表明提出的拓扑可以实现1 MW额定功率的运行，功率变化工况试验结果表明提出的拓扑可以实现功率由1 MW到-1 MW的平滑反转，直流短路工况试验结果表明换流器能够平稳穿越直流短路故障。     

超宽带大功率合成器设计北大核心CSCD

在80 MHz~1 GHz频段,单个功率管输出功率能达到100 W以上,为研制输出功率400 W的功率放大器,文中设计了四路功率合成器。该合成器需要实现功率容量大、工作频带宽、体积小的设计目标。在功率容量方面,文中采用悬置带状线结构,其功率容量远远大于微带线结构;在工作频带方面,采用切比雪夫九节阻抗变换器,将工作带宽拓宽为80 MHz~1 GHz;在体积方面,文中合成器的功率合成部分采用Y型节级联实现四路功率合成,阻抗变换部分采用切比雪夫阻抗变换器进行阻抗变换,该结构相较于磁环巴伦功率合成器,不但具有损耗小、平坦度高的优点,而且通过将阻抗变换器设计成曲折的形状,进一步缩小了合成器体积。仿真与实测结果显示该合成器在80 MHz~1 GHz范围内还具有较高的平坦度,合成效率可达90%以上。     

干熄焦余热发电对焦化厂电压影响分析及对策

围绕某焦化厂干熄焦余热发电站并网发电后出现的焦化厂电力系统10 kV母线电压偏高问题,分析了电压偏高的原因,并提出了几点切实可行的应对措施,较好地保证了焦化厂电力系统的安全、可靠、稳定运行,充分利用了干熄焦的产能,实现了节能、环保、经济效益最大化。     

S频段800W室外型连续波固态功率放大器设计

针对现有室内固态功放体积大,馈线系统设计复杂的问题,提出了一种新型结构形式的高功率、高效率和小体积固态功率放大器。给出了高密度、大功率径向合成的原理及设计方法,对径向合成网络进行了建模仿真,通过优化达到了功放设计所需的性能指标。基于8个功放模块和8路径向合成网络,设计了一种室外型固态功率放大器,在所需频段实现了大于800 W的输出功率,整机效率高于40%。     

飞机客舱的屏蔽效能研究

功率平衡法的网络化公式是以电磁拓扑学和统计电磁学为基础而发展起来的一种电大尺寸系统电磁效应的系统级评估方法。利用全波仿真的方法验证了功率平衡法的可行性,在此基础上,对波音747-8客舱的品质因数和屏蔽效能进行了评估。该方法具有快速便捷和适用范围广的特点。     

基于模糊多模型的堆芯功率控制

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的，难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此，本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型，通过三角隶属度函数加权，建立堆芯模糊多模型，并依据该模型设计堆芯功率模糊PID控制。以TMI型压水堆堆芯为对象，开展不同初始功率水平下的堆芯功率跟踪、堆芯进口温度扰动的控制仿真。结果表明，基于模糊多模型设计的堆芯功率模糊PID控制器可实现对堆芯功率的良好控制。