现代功率模块及器件应用技术（2）

现代的快速开关器件要求采用快速的二极管作为续流二极管。在每一次开关的开通过程中，续流二极管由导通切换到截止状态。这一过程要求二极管具有软恢复的特性。但是，在很长一段时期里，忽视了快速二极管的作用，使得开关器件工作频率的提高受到了限制。在过去的几年中，它又受到了高度的重视，特别是通过改善它的反向恢复特性而得到了长足的发展。     

现代功率模块及器件应用技术（4）

制造商通过命名来标识其产品不同的功能、内部线路、电流和电压限值以及其他说明。     

现代功率模块及器件应用技术（7）

功率模块的通态损耗、开关损耗、截止损耗等所产生的温升须由散热器来降低。散热器的作用是增加功率模块的传热和辐射面积、扩张热流以及缓冲传热过程。     

电力电子集成模块冷板传热性能的仿真与实验

本文提出了水道结构分别为S型加分流片和螺旋型加分流片的两种新型冷板,并对这两种新型冷板以及传统直线型和S型冷板的流场和温度场进行了仿真研究,对比了四种冷板的流阻性能和换热性能。仿真结果表明, S型加分流片冷板具有较好的流动换热综合性能,在相同的进口流速和进口温度下,S型加分流片冷板上芯片的最高温度比直线型冷板上的芯片温度低19℃,比S型冷板上芯片的温度低23℃。另外,本文对S型加分流片冷板的传热性能进行了实验测试以对仿真结果进行验证,结果表明,仿真结果与实验结果的误差在15%左右。     

现代功率模块及器件应用技术（1）

O 引言 最近20年来，功率器件及其封装技术的迅猛发展，导致了电力电子技术领域的巨大变化。当今的市场要求电力电子装置要具有宽广的应用范围、量体裁衣的解决方案、集成化、智能化、更小的体积和重量、效率更高的芯片、更加优质价廉、更长的寿命和更短的产品开发周期。在过去的数年中已有众多的研发成果不断提供新的、经济安全的解决方案，从而将功率模块大量地引入到一系列的工业和消费领域中。     

现代功率模块及器件应用技术（6）

对于一个具体的应用来说，在选择功率模块时需要考虑其在任何静态和短时(过载)的运行状况下的应力：     

现代功率模块及器件应用技术（3）

在一个功率模块里，数个功率半导体芯片(MOSFET或IGBT芯片以及二极管芯片)被集成到一块共同的底板上，且模块的功率器件与其安装表面(散热板)相互绝缘。     

现代功率模块及器件应用技术（5）

5 功率模块的参数。5．1 功率MOSFET模块。5．1．1 最大定额。1)漏源电压VD。MOSFET芯片中，漏源极间的最大允许电压。此时，栅源回路为开路或有接入电阻。     

GaN功率器件预驱动芯片设计与封装集成

氮化镓GaN(gallium nitride)功率器件因其出色的导通与开关特性,能够实现系统高频化与小型化,有效提升系统功率密度。但是,增强型GaN功率器件由于其栅极可靠性问题,使其在电源管理系统中无法直接替换传统硅基功率MOSFET器件。为此,提出一种预驱动芯片,通过片内集成LDO与电平移位结构,实现兼容12～15 V输入,并输出5 V信号对GaN功率器件的栅极进行有效与可靠控制,达到兼容传统硅基功率器件应用系统的要求。此外,通过多芯片合封技术,将预驱动芯片与GaN功率器件实现封装集成,降低了寄生电感,使其应用可靠性进一步提升。     

多芯片组件基板的热效应分析

针对大功率多芯片模块,建立了简化传热模型,利用有限元数值方法,对其热阻和温度场进行了稳态和瞬态分析.模拟结果表明:模块的散热方式以热传导为主.由芯片到外壳底面的热通路为主要散热途径,采用导热性能好的基板是非常有效的散热方案:绝缘层热阻占整个基板热阻的65%;模块设计时要尽量减小功率互连引线的寄生电感和电阻.合理安排功率管芯位置,要求布线尽量短而宽.多个功率芯片要尽量均匀分布于基板上,以此降低结温,避免热集中现象.     

基于集成建模技术的火电机组运行在线智能优化系统开发

依托电站仿真系统,以某350 MW超临界供热机组为研究对象,开发了一套独立于火电机组DCS的基于集成建模技术的火电机组运行在线智能优化系统,介绍了系统的设计方案及主要功能。系统实际应用后的试验结果表明,机组效率比优化前提高了0.5%,且系统运行稳定、可靠。该系统通过数据接口与DCS进行通信,可根据用户的需要进行投入或切除,投资成本低,运行效果良好。     

集成双向半导体功率模块矩阵式变频器及其自适应换流

长期以来,单晶片双向功率开关元件一直处于尚待开发状态,连同电流幅值的大幅度交变所引起的换流电路的困难和系统控制的复杂性,使矩阵式变流器的实验研究限制在很低的功率范围,低于1～3hp.这篇论文提出了一种新的3转1相模块式组合设计方法,和新的中到中高功率级的3合1集成双向半导体元件功率模块(IBPM).这种组合电路分区优化的主电路集成模块设计可减少交-交变频器换流电路的寄生高频电感,使主电路接线终端数最小化,并简化交流总线的结构和配线设计.自适应时序换流的优化设计进一步提高了变流器在高幅度交流负荷下的可靠换流能力.论文给出了该变频器输入输出均获得高于几百Hz基频的满意的实验控制和结果及其双向控制能力,并验证了它的优化设计方法.     

第三代半导体GaN功率开关器件的发展现状及面临的挑战

氮化镓(GaN)材料具有优异的物理特性,非常适合于制作高温、高速和大功率电子器件,具有十分广阔的市场前景。Si衬底上GaN基功率开关器件是目前的主流技术路线,其中结型栅结构(p型栅)和共源共栅级联结构(Cascode)的常关型器件已经逐步实现产业化,并在通用电源及光伏逆变等领域得到应用。但是鉴于以上两种器件结构存在的缺点,业界更加期待能更充分发挥GaN性能的"真"常关MOSFET器件。而GaN MOSFET器件的全面实用化,仍然面临着在材料外延方面和器件稳定性方面的挑战。     

火电机组一次调频性能分析及优化

介绍了电网调度对机组一次调频功能的考核方法,以此明确了机组一次调频功能的性能目标。叙述了目前国内火电机组一次调频功能的实现方式,并分析了影响机组一次调频性能的主要因素,包括自动发电控制(AGC)指令与一次调频动作反向、汽机转速的测量精度、调频死区和不等率参数的设置、汽机调门特性、一次调频功能的逻辑实现过程、机组与调度数据通讯等。在此基础上提出了相应的优化方法,以有效改善机组一次调频性能。     

混合封装电力电子集成模块内电磁干扰的屏蔽

混合封装有源电力电子集成模块(IPEM)是目前中功率范围内电力电子集成的主要方式。然而,IGBT与控制和驱动电路高密度地集成在一起,电磁干扰是非常重要的问题。研究发现,在IGBT开关瞬态,一个仅仅在直流母线和开关器件之间流动的高频环流是功率电路对控制和驱动电路产生电磁干扰的主要原因。为了抑制这个高频环流的影响,研究了在模块内施加平面电磁屏蔽层的作用和实际效果。结果证明,在模块内设计屏蔽层是改善模块内EMC,提高模块可靠性的有效和必要手段。     

汽车级IGBT模块功率循环及温度循环寿命对比与分析

随着电动汽车领域越来越多地使用绝缘栅极晶体管（IGBT）模块,在这些关乎乘员安全的场合,通常要求IGBT模块具有更高的可靠性。选取了典型的汽车级和工业级IGBT模块产品,分别进行了功率循环和温度循环试验,对比了2种模块的可靠性差异,结果表明,汽车级模块产品的功率循环寿命较工业级产品差,但是温度循环寿命明显优于工业级产品。     

基于ZigBee的无线传感器供电电源优化设计

提出了利用单晶硅太阳能电池结合半导体温差发电技术为ZigBee无线传感器持续提供电能的新方法,实现了变电站运行设备中大电流回路连接点发热温度的实时采集。对比分析了在不同光线强度下,单晶硅太阳能电池对超级电容充电性能的影响。通过对电源的优化设计,解决了在连续阴雨天太阳能电池效率下降时,利用半导体温差发电模块提供电能,及时传输故障信息的问题。     

基于目标优化的火电协助消纳风电的经济补偿模型

火电为风电提供调峰服务,会影响其发电份额,降低自身经济效益.要实现火电协助风电消纳,鼓励火电参与风电调峰的积极性,关键在于给予火电调峰合理的经济补偿.通过分析火电参与调峰服务对火电经济效益的影响以及火电参与调峰程度对风电弃风的影响,建立了基于目标优化理论的火电提供辅助服务的经济补偿模型.算例分析表明,发电侧风、火电协作...     

火电站分散控制系统的升级优化

针对分散控制系统性能对机组运行可靠性的影响,结合印度两个工程项目的实践,介绍了PKSR210分散控制系统的功能、配置和运行中存在的不足,以及后一项目中对控制器的升级和软件优化,控制系统更新为Honeywell R310。实践表明:这一措施提高了系统的安全性、可靠性和效率。