碳化硅RSD的二维数值模型研究

在此通过实验进一步证实了高耐压的硅基反向开关晶体管(RSD)有更高的开通电压峰值,说明采用宽禁带碳化硅(SiC)的必要性。基于半导体物理基本方程,考虑载流子迁移率模型、SRH复合、俄歇复合、碰撞电离效应及禁带变窄效应等,采用典型4H-SiC材料物理参数,建立了SiC RSD二维数值模型,同时结合电路模型模拟了SiC RSD的开通过程,得到不同耐压等级的SiC RSD的开通电压、电流波形。     

基于脉冲变压器RSD直接式预充的设计与研究

基于反向开关晶体管(RSD)的工作原理,提出采用脉冲变压器隔离的直接式触发高压RSD,以解决系统对触发开关要求较高的问题。脉冲变压器的作用是隔离主放电回路的高压,同时在有限的时间内给RSD提供足够的预充电荷且经过一定的时间延迟后饱和。据此,利用变压器等效电路对其进行了设计,得到了变压器及电路的相关参数。利用电路仿真软件Saber仿真脉冲变压器的饱和特性,并进行了实验验证。最后以10kV电压通过RSD对负载放电为例,验证方案的可行性,得到峰值为12kA、底宽15μs、di/dt为2kA/μs的主电流。实验完毕,经测试,器件完好无损。     

RSD预充时间对开通电压峰值的影响研究

反向开关晶体管(RSD)的开通电压峰值直接影响器件的导通功耗。为研究开通电压峰值的影响因素,从RSD开通机理出发,在直接预充电路的基础上设计了实验方案,得到了同等预充电荷量下开通电压峰值随预充时间的变化趋势。测量结果表明,在一定预充电荷量下,随着预充时间增大,开通电压峰值先减小后增大。结合预充过程中器件内部的SRH复合和俄歇复合效应,提出了有效预充电荷量的概念并以此对实验结果作出解释。     

功率MOSFET抗SEB能力的二维数值模拟

在分析了单粒子烧毁(SEB)物理机制及相应仿真模型的基础上,研究了无缓冲层MOSFET准静态击穿特性曲线,明确了影响器件抗SEB能力的参数及决定因素.仿真研究了单缓冲层结构MOSFET,表明低掺杂缓冲层可提高器件负阻转折临界电流,高掺杂缓冲层可改善器件二次击穿电压,据此提出一种多缓冲层结构,通过优化掺杂浓度和厚度,使器...     

基于RSD的脉冲放电系统主回路仿真与试验

研究了基于RSD开关的脉冲放电主回路,应用ATPDraw软件仿真了不同主电容、主电压、负载电阻条件下的输出电流波形,并在测试平台上进行了相应的开通试验.试验研究了不同叠片片数和不同主电压下磁开关的输出电压波形,为其配合RSD使用、保证合适延迟时间提供了依据.进行了直径40mm的RSD管芯极限通流试验,200μs脉宽下获得峰值电流42kA,与经验公式吻合.计算和试验结果都反映了RSD开通电压随峰值电流增大而增大的趋势.     

基于数值模拟方法的电动汽车充换电站火灾危险分析研究

采用危险源辨识方法,通过对各种危险源及其发生火灾的可能性分析,对电动汽车充换电站功能区域进行了划分,并列出了各个区域内的主要危险源,为火灾场景辨识提供依据。基于电动汽车充换电站内电缆、装饰材料及电池燃烧特性和FDS大涡模拟方法,建立了典型火灾场景,研究了不同火灾场景烟气运动情况、温度变化情况及能见度和CO分布情况,据此分析了电动汽车充换电站发生火灾时的火势蔓延情况及危险性,为电动汽车充换电站内有效进行火灾预防及指导人员疏散提供重要的技术支持。     

两种不同预充拓扑的反向导通双晶复合管高压脉冲电路

为了获得窄脉宽下的大脉冲电流,研究了基于反向导通双晶复合管开关的2种不同预充拓扑的高压脉冲电路—直接预充拓扑和变压器预充拓扑。首先建立了RSD的工作拓扑模型,并分析了RSD正常开通所需要的条件:足够的预充电荷量QR和匹配的磁开关延时时间ts;然后按照开通的要求对电容、电感、负载等回路参数进行设计并选择合适的开关;最后,通过Saber仿真和实验验证了设计的合理性,并对结果进行了对比分析。根据实验结果,在主电压10kV下,两种拓扑电路分别成功通过了14μs脉宽下9.0kA的主电流和15μs脉宽下7.5kA的主电流,通过RSD开关的浪涌电流时间平方积分别为545A2·s、426A2·s。实验表明,直接式预充拓扑电路设计和维护相对容易,其主要应用在单次的人工控制环境;变压器预充拓扑电路能实现高低压隔离,其主要应用在重频自动控制环境。     

半导体RSD开关预充电路设计与研究

利用快速晶闸管设计了一种可用于触发大电流半导体开关的反向导通型双晶复合晶体管(Reversely Switching Dynistor,简称RSD)电路.重点介绍了RSD预充电路参数选择和触发脉冲产生电路的设计,解决了预充电路和主回路RSD开关开通后各电气参数的配合问题.实验结果表明,当预充电路的工作电压约为800 V时,RSD开关的预充峰值电流约为600 A,脉冲宽度约为2 μs,流过RSD开关的脉冲峰值电流可达5.3 kA,脉冲宽度约为10 μs.     

快速暂态过电压试验与数值模拟对比分析

介绍了按照IEC-1259标准进行的500kV气体绝缘变电站中的隔离开关分合短母线充电电流试验,给出了电压测量波形及快速暂态过电压的最大值,平均值。然后对该试验过程进行了数值模拟,并与试验结果比较,给出了测量和数值模拟两种情况下负载测电压的离散傅立叶变换频谱图,从而对了解和深入研究快速暂态过电压的规律提供了重要依据。     

冲击式水电站过渡过程数值模拟

冲击式水电站机组甩负荷时,由于电站引水道长,为了减小系统最大压力上升,针阀关闭时间较长,而为了避免机组转速上升过高,在喷嘴后设置折向板以截断水流,在过渡过程计算中对针阀前管道和机组需要用不同的流量计算,本文分析了冲击式水轮机与常规混流式水轮机运行的不同,建立了冲击式水电站折向板关闭时的计算数值模型,并用该模型对一冲击式电站进行了过渡过程计算。     

高压RSD开关谐振触发的仿真

针对20kV高压反向开关晶体管RSD(Reverse Switching Dynistor)开关的触发问题,提出了一种谐振触发方式。利用电路仿真软件PSpice研究了谐振触发回路参数电容、电感、电阻对RSD预充电荷量的影响,并计算出相应条件下所使用磁开关的磁芯截面积。结果表明,谐振触发回路参数分别选择为0.3μF、8μH和1Ω时,能降低触发开关的要求,并能给RSD提供充分的预充电荷量。     

大型铝合金铸件凝固过程数值模拟

以大直径中空圆柱体ZL 104铝合金铸件为研究对象,分别对侧冒口方案和顶冒口方案进行了数值模拟,并进行浇铸验证。试验和模拟结果表明,采用保温顶冒口并加大压头后,保证了铸件质量。说明凝固过程数值模拟对于铝合金铸件生产是很重要的。     

典型汽车螺纹板成型的数值模拟与工艺改进

传统的螺纹板成型工艺通过焊接将螺母固定在板料上,其缺点是联结强度和定位精度不高,成型效率低,外表不美观.采用板料一体成型的新方法,通过板料拉深、整型、冲孔、镦挤出凸台,这种方法虽弥补了传统工艺的不足,但成型困难.为了在工艺设计阶段及时发现缺陷,采用有限元数值模拟对板料一体成型过程进行预测与评估,提出工艺改进方案以消除缺陷,并且给出了成型力以选择合适的压力设备.     

四角切圆燃烧锅炉炉内过程热态数值模拟

采用非预混燃烧模型,用标准κ-ε紊流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热,对煤粉挥发分的释放采用了双匹配速率模型,对气相流场采用非错列网格的SIMPLE方法来求解,对固体颗粒相的求解则采用随机的颗粒轨道模型。采用Fluent6.1软件对四角切圆燃烧煤粉锅炉的炉内过程进行数值模拟,分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分的浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,计算结果呈现出与实际炉内过程定性上较好的一致性．为研究四角切圆燃烧锅炉炉内过程提供了参考。     

超高速半导体开关RSD的开通机理与大电流特性研究

基于反向注入控制RSD(Reversely Switched Dynistor)的大面积快速均匀开通、可无限串联、功率大、换流效率高、寿命长的特点,新开通机制的RSD将在脉冲功率技术中获得重要应用.本文研究了RSD的开通机理和开通条件,为器件开通特性的改进和预充电路的合理设计提供了依据;实验还表明,由小直径RSD的极限电流测试结果,可以用经验公式得到同类结构的任意通流面积RSD脉冲大电流耐量.     

RSD开关暂态电流测试平台建模与仿真

为优化包括RSD开关暂态电流试验平台和罗氏线圈检测装置的整个系统的电气参数,分析了RSD开关暂态电流试验平台的构建原理、试验回路的简化模型和基于自积分式罗氏线圈检测系统的工作机理后利用MAT-LAB软件中的SINMULINK仿真环境,建立了该试验平台的仿真模型,给出其仿真分析方法及其实验测试结果。研究表明,利用MATLAB软件中的SINMULINK仿真环境描述基于自积分式罗氏线圈测控装置用于监测RSD开关试验时暂态电流的仿真模型可为RSD开关试验时测试暂态电流提供一套合适的计算机仿真平台,利于优化试验回路和检测系统的电气参数,确保试验成功。     

树脂传递模塑（RTM）工艺数值模拟研究进展

简述了树脂传递模塑(RTM)工艺的树脂流动特点,介绍了RTM工艺过程数值模拟的理论基础,同时介绍了几种数值模拟方法研究的进展和数值模拟软件应用于RTM工艺的情况.     

环氧绝缘干式变压器线圈固化过程温度场仿真研究

为了防止生产过程中干式变压器树脂线圈的开裂、缩孔、白斑等问题,笔者研究了产生开裂等缺陷的形成内因,并根据于式变压器线圈材料性能随温度变化的特性,采用非线性分析建立了线圈浇注、固化、冷却过程瞬态温度场、热应力场三维有限元模型,并确定温度场中初始条件、边界条件,设计了一种有效模拟干式变压器浇注、固化、冷却过程中三维温度场和应力场分布的方法模拟其内部分布,从而改进干式变压器的工艺参数和性能并减少开裂等缺陷的产生。实验表明该仿真能够较好地再现线圈固化过程中的温度场和应力场分布。     

袋式除尘器脉冲喷吹清灰过程的数值模拟

采用计算流体动力学和计算结构动力学的方法,对袋式除尘器脉冲清灰过程进行数值模拟,得到了不同工况下的滤袋壁面峰值压力和最大反向加速度曲线。通过与实验结果的对比,验证了数值模拟结果的可靠性。分析了同喷吹压力、喷嘴直径、滤袋长度和喷吹距离对滤袋清灰效果的影响,并根据数值计算结果拟合出袋壁峰值压力曲线的经验公式。计算结果表明,提高喷吹压力和增大喷嘴直径有助于改善滤袋的清灰效果;滤袋过长会导致滤袋中下部分清灰不力;喷吹距离过大或者过小都可能导致滤袋袋口部分出现破损。