新型电力电子器件应用与拓扑结构改进——变频器的发展与展望系列之二

本文对变频器的共性关键技术一“变流技术”所涉及的电力电子器件的发展简况、新一代器件以及发展趋势进行了介绍，同时对双PWM变频、12脉冲整流、三电平逆变、矩阵控制变频等最新技术进行了阐述。     

凝固过程晶粒生长动力学及拓扑转变机制的相场研究

基于连续相场动力学模型,研究了凝固过程形核、长大及粗化阶段的组织形貌演化,动力学转变,以及粗化过程拓扑转变,分析了形核与长大过程的关系。研究结果表明,形核长大过程中,晶粒体积分数逐渐增大至平衡值,总表面积先增大后减小,体积自由能是形核的驱动力,表面能是形核的阻力。形核伴随着长大,两者是相互重叠相互竞争的两个过程。晶粒生长过程中,边数大于六的晶粒持续长大,而边数少于六的晶粒不断缩小。小晶粒消失机制有:临近切换机制;三边﹑四边及五边晶粒直接消失机制;四边交叉点分离并最终导致小晶粒消失机制;晶界直接消失机制。模拟结果与实验结果符合较好。     

焊接机器人大臂有限元分析及拓扑优化

采用有限元分析软件ANSYS对焊接机器人大臂进行静力学和模态分析,得到大臂在最危险工况下的应力变化特性和固有频率及其对应振型,了解了大臂结构的薄弱环节,并对大臂进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果建立新的大臂结构,对最优结构的强度校核证明了设计方案的可用性与有效性。     

稳压式变极性焊接电源二次逆变拓扑及控制策略

文中提出了一种新型稳压式变极性焊接电源二次逆变电路拓扑. 通过合理地控制二次逆变电路中功率器件的开通和关断,其中的反向稳压电路可以在焊接电流的极性变换过程中产生稳定的反向电压,促使焊接电流快速过零. 对二次逆变的换流过程进行了深入分析,导出了换流时间和关键节点电流的理论计算公式,研究了耦合电感值和功率器件共同导通时间对换流过程的影响规律. 对电源输出电流和电缆两端电压波形进行了实际测试. 结果表明,利用所提出的二次逆变电路拓扑及其控制策略可以实现电流极性的快速转换,波形无畸变.     

压剪试验机机架拓扑优化及仿真分析

以实现压剪试验机机架的轻量化为目标,分析压剪试验机机架在极限工况下的受力情况,通过Abaqus软件对压剪试验机机架进行静力分析;通过变密度拓扑优化方法对压剪试验机机架进行拓扑优化,并据此进行模型重建;不仅对比分析优化前后机架的静力特性,还对比分析优化前后机架自身的模态特性与突然卸载后的动力特性。结果表明：优化后的压剪试验机机架质量比优化前减轻了14.5%;最大静应力小于材料的屈服强度,最大位移小于允许最大位移量,满足静强度与静刚度要求;各阶模态的固有频率远大于工作频率,满足动刚度要求;突然卸载后,机架上横梁、立柱、底座的最大动应力均小于材料的屈服强度,满足动强度要求。     

深孔钻镗床床身的有限元分析及拓扑优化

为了提高深孔镗床床身的综合力学性能,以T2120深孔钻镗床为研究对象,采用三维软件Pro/E建立床身结构实体模型,然后将实体模型导入到ANSYS中对床身进行模态分析计算出床身固有频率和振型.用ANSYS软件拓扑优化模块对床身进行拓扑优化分析,根据优化结果对床身进行改进设计.改进后的床身固有频率有明显提高,质量减少了27.5％,达到了拓扑优化减重和材料最佳分配的目标.     

结构化砂轮拓扑磨削鱼鳞表面原理及仿真分析

为了磨削出鱼鳞表面的几何形貌,基于对鱼鳞表面形貌的特征分析,建立了鱼鳞表面数学模型.依据建立的鱼鳞表面数学模型,结合磨削运动原理以及点集拓扑学理论的分析,设计出了一种用于磨削鱼鳞表面的结构化拓扑砂轮.依据磨粒平面运动轨迹方程,讨论实现鱼鳞表面磨削的条件,并通过MATLAB对设计的砂轮进行磨削运动学仿真,获得了鱼鳞表面结...     

多孔钛合金拓扑优化设计及性能研究

为了得到良好力学性能和高渗透性的钛合金多孔结构,需要在多孔结构的孔隙率与其强度之间保持权衡。以人体膝关节胫骨假体为研究对象,首先,根据胫骨受力状态,采用拓扑优化设计并重构不同载荷工况下的抗压、抗剪单胞结构(TO-P1、TO-P2、TO-S1、TO-S2),与几种常见的基本单胞结构(BCC、FCC、RDC、DCC)进行研究比较;其次,通过对不同类型多孔钛合金进行压缩、剪切性能仿真,研究不同拓扑形态的多孔钛合金关于抗压、抗剪的力学性能,并采用SLM技术成型多孔钛合金压缩试件,验证了仿真分析的有效性;最后,选择力学性能较优的4种多孔钛合金进行渗透性分析。结果表明,TO-S2结构的抗压、抗剪力学性能和渗透性能最为出色,适合作为压剪载荷类植入物的多孔结构。     

超音频脉冲TIG焊电源关键技术及拓扑分析

对常用的脉冲TIG焊电源主回路拓扑结构进行了深入的分析,指出常用脉冲TIG焊电源拓扑结构的不足之处.归纳总结出超音频脉冲电流实现的关键技术,提出了能够输出陡峭的上升、下降沿超音频脉冲电流的主回路拓扑结构,对基值电流、峰值电流、脉冲电流的产生过程进行了分析.对超音频脉冲TIG焊电源输出的电流波形进行了检测.结果表明:该电...     

New method for producing power electronic circuit boards by cold-gas spraying and investigation of adhesion mechanisms

Ceramic substrates for power electronic circuits or integrated components are usually metallised by cost-intensive thermal processes. Simple, flexible and cost-effective solutions are increasingly demanded for integrated power electronic devices. Cold gas spraying (CGS) can deliver these demands. It is employed to produce dense, well adherent and oxide free coatings with properties comparable to the respective bulk material. The CGS-metallisation of non-conductive parts for power electronic devices permits a direct assembly and contacting of semi-conductors.Industrially available Al₂O₃ substrates are first CGS-coated with aluminium, which acts as an adhesive layer. In a second step, the aluminium layer is coated with copper, which exhibits good electric properties. The conductive structure on the ceramic is achieved by using a laser cut steel template, which allows for a minimal circuit width of about 250 μm.In order to clarify the adhesion mechanisms of cold-gas sprayed aluminium on alumina coated samples were subjected to micro-structural characterisation with scanning electron microscopy (SEM), scanning transmission electron microscopy (STEM) and electron backscatter diffraction (EBSD).     

十二相焊接电源的主电路浅析

提出一种新型的焊接电源主电路形式——带相间变压器的十二相整流电源。通过简单分析该主电路的结构形式和工作原理，证明它是一种对电网污染少、整流输出电压特性好的焊接电源主电路形式。     

电子电路故障诊断

介绍电子电路故障分类及常规诊断方法,以实例形式阐述如何综合运用这些诊断方法.故障诊断案例以有某电子部件为对象,先从原理上分析该电子部件各单元电路的功能,通过测量将故障定位到一个单元电路,运用Saber对故障单元电路建立故障模型进行仿真,最后根据故障模型判定具体的故障器件.     

交流方波微弧氧化电源原理分析与电路设计

提出了一种微弧氧化交流方波模式下的特殊工艺,它具有高效节能的优点。分析电源交流方波的产生和控制原理,在此基础上进行了主电路设计,通过实验验证了交流方波输出的稳定性及新工艺的可行性。     

电阻焊机功率因数自适应与单管导通保护电路的计算机仿真分析

采用计算机仿真技术对电阻焊机功率因数自适应和单管导通保护电路各点波形以及电路参数对波形的影响进行了仿真分析。     

大功率微弧氧化电源的研制--主电路的设计

微孤氧化是一种新型的表面处理方法,需要可输出双端不时称的高压脉冲电源,且电源的脉冲幅值、频率、占空比均在一定范围内连续可调。为此设计了三相半控整流和IGBT斩波相组合的主电路．重点介绍了三相整流同步触发电路及保护电路的实现,控制系统采用以80C196KC单片机为核心．通过对可编程定时器82C54编程,控制晶闸管的导通角,目的是为斩波电路提供输出电压连续可调的直流源。通过波形分析和对产品的微弧氧化性能测试,证明了该电源设计合理．完全可满足微弧氧化工艺的需求。     

逆变电源并联控制综述

逆变器并联虽然能提高电源系统的容量、可维护性和可冗余度,但是其主电路设计和控制方法比单台逆变器复杂,基于此,详细综述了逆变器主电路的拓扑结构.在主电路结构中,分别介绍了独立并联系统、交互并联系统、独立直流电源逆变器并联和共用直流电源并联的主电路结构,同时分别介绍了各自的优缺点,针对不同的主电路拓扑电路,介绍了相应的控制...     

电源缺相保护电路的探讨

由于电网自身原因或电源输入接线不可靠,开关电源有时会出现缺相运行的情况,且掉相运行不易被及时发现。三相电机在现代工业中使用非常普遍,其开关主要由三相交流接触器控制,其控制原理是:三相交流接触器线圈的其中一个输入端与三根入线相线中的其中一根连接,三相交流接触器线圈的另一个输入端串接起动装置后三根入线相线中的另一根连接。打开起动装置后,三相交流接触器线圈通电产生磁性,吸引触点开关闭合,电路接通,三相电机开始运行。若与三相交流接触器的线圈连接的两根相线其中一根断电,则三相交流接触器的线圈断电,磁性消失,三相交流接…     

电力电子器件IGBT的应用与保护

介绍了电力电子器件的详细分类和发展.对目前电力电子装置中主流器件,如绝缘栅、双极型晶体管IGBT与其他电力电子器件性能进行比较,并将目前市场常用厂家生产的IGBT也一并进行了介绍.着重阐述了IGBT使用过程中如何选用器件、具体应用中的常用保护方法等.     

大功率高可靠电子封装研究发展趋势

建立了球栅阵列封装(ball grid array, BGA)焊点有限元分析模型,基于ANAND本构方程,分析了BGA焊点在功率循环载荷下应力与应变的分布情况,并搭建试验平台,完成了功率循环载荷下BGA封装器件应力与应变的测量试验,验证了仿真分析的可行性. 选取焊点高度、焊点直径、焊盘直径和FR4基板厚度完成了正交试验分析,通过非线性回归分析得到高拟合度的BGA焊点功率循环应力量化评价模型. 结果表明, BGA焊点结构参数对焊点应力影响大小排序为焊盘直径、FR4基板厚度、焊点直径和焊点高度,焊盘直径对BGA焊点应力影响显著,焊点直径、焊点高度和FR4基板厚度对BGA焊点应力影响不显著;最优参数水平组合为焊点高度0.39 mm、焊点直径0.42 mm、焊盘直径0.34 mm和FR4基板厚度0.8 mm,最优水平组合下BGA焊点应力与应变明显降低.