基于体效应的SiC MOSFET器件栅极老化监测方法研究

长期以来,栅极老化一直是SiC MOSFET器件可靠性研究的关键,而偏置温度不稳定性则是栅极老化的重要现象。由于栅极老化的偏置温度不稳定性存在应力撤出后的恢复现象,如能在可靠性实验中快速、准确地监测SiC MOSFET器件的栅极老化变化量,对可靠性研究具有重要意义。因此,文中提出一种新的栅极老化监测方法。该方法以体效应下的阈值电压VTH(body)为基础,建立理论模型来描述VTH(body)和栅极老化之间的关系。提出在栅极电压开关过程中从体二极管电压–栅极电压曲线中得到VTH(body)的方法,并详细研究实验参数对VTH(body)的影响。此外,通过高温栅偏实验对VTH(body)的实用价值进行验证,并与栅极老化参数阈值电压VTH进行对比。实验结果证明,提出的新型栅极老化监测方法可以实现栅极老化的快速、准确及非恒温环境监测。     

MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究

新能源通过变流器并网,由于采用电网频率定向和最大功率跟踪控制使其不具备惯性响应和频率调整能力,同步电机对(Motor-generator Pair,MGP)成为解决这一问题的可行方案。本文给出了光伏经MGP并网结构和运动方程,针对负荷变化引起的长时间尺度的电网频率变化分析其惯性响应和参与调频的原理。在此基础上,提出了改进直流电压反馈控制方法,通过在控制环节中引入减载率使得调频范围增加。分别搭建了多机的仿真模型和实验平台,通过与传统火电厂和光伏通过逆变器并网的频率响应对比得出,MGP可以有效提升光伏发电单元的惯性响应和频率调整能力。     

考虑器件结构布局的功率循环失效模式分离机制

功率循环作为考核器件封装可靠性最重要的测试被广泛应用,IGBT器件的寿命模型也越来越完善,考虑的影响因素也越来越多,如器件参数也被考虑到了CIPS08模型中,但器件失效模式的分离和失效机理的研究一直是难点。文中将脱离传统方法中测试条件的影响,重点考虑器件结构布局带来的热应力分布差异,深入研究器件不同结构布局情况下失效模式的分离机制,把握器件失效的根本原因,旨在为IGBT器件的封装结构设计提供理论指导。以INFINEON公司全桥模块EasyPACK(FS25R12W1T4)为测试对象,针对模块中具有不同IGBT芯片与DCB(direct copper bonded)板面积比的两个IGBT芯片(开关2和3)进行相同测试条件(结温差△Tj≈90K和最大结温Tjmax≈150℃)下的功率循环对比测试,以明确其失效模式。实验结果表明,具有小面积比的IGBT芯片为键合线失效,而具有大面积比的IGBT芯片则表现为焊料层的老化。这说明小的面积比可有效减小焊料层的温度梯度,从而减小器件焊料层的热应力,最终导致键合线的失效。进一步地,针对指定失效模式的IGBT芯片进行不同测试条件下的功率循环实验以验证器件...     

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。     

Al-20Sm金属间化合物微观组织和力学性能研究

Al-Sm合金作为一种新型中子吸收材料,具有低成本、高塑性和高中子吸收率等优点,加工成箔材后可用于中子准直器、费米斩波器等中子关键器件。通过蒙特卡洛模拟(MCNP)对Al-Sm合金的中子透射率进行模拟计算,结果表明,当Sm含量增加到20%(质量分数,下同)以上时,材料在1～6 mm范围内的中子透射率均低于20%,Al-20Sm合金满足中子吸收率的同时具有一定的塑性。通过真空感应熔炼制备Al-20Sm合金,并采用XRD、EDS和SEM对该合金的微观结构和热处理前后的相转变展开研究。结果表明,铸态组织为α-Al和β-Al₄Sm,经过550℃/2h热处理后,发生同素异构转变,合金内的β-Al₄Sm全部转变为γ-Al₄Sm,550℃热处理300h以后,部分γ-Al₄Sm发生熔晶转变,形成Al₃Sm。采用纳米压痕技术测试Al-Sm中间化合物的微观力学性能,其中β-Al₄Sm、γ-Al₄Sm和Al₃Sm硬度分别为8.97、8...     

压接型IGBT器件内部压力分布

压接型IGBT器件内部各组件直接堆叠在一起,通过外部压力使得各组件间保持良好的机械与电气接触,进而引入一定比例的接触电阻和接触热阻,所以器件内部的压力分布不仅影响器件内部的电流分布和温度分布,还将严重影响器件的可靠性。基于压接型IGBT器件的有限元计算模型和特殊的应用工况,研究压接型IGBT器件内部的压力分布情况,重点探讨器件内部各组件加工误差与内部的布局方式对器件内部压力分布的影响。通过压力夹具和压力纸等进行压接型IGBT器件内部压力分布的实验,实验结果不仅验证了有限元模型和边界条件的正确性,还表明外部压力加载对器件内部压力分布的影响。     

橡胶设备监测及集控系统的实现与维护方法研究

本文通过橡胶设备的监测以及集控系统的操作以及维护设备的方法等问题进行了详细的介绍和讨论。本文认为的重中之重就是制定严格的操作规范的橡胶设备的管理制度,其中最主要的制度就是橡胶设备的保养制度,并应该严格按照操作规范进行设备操作。文章针对橡胶设备的监测和集控系统的故障问题,提出了解决各种故障的有效措施及橡胶密练生产线过程中多层计算机监控系统的结构及程序实现。集控系统直接过程控制级,一、二级监控系统和网络通讯构成,直接过程控制级面向生产过程,一级监控系统面向工作人员,二级监控系统面向管理人员。     

光伏电源经新能源同步机并网的仿真研究

针对大规模光伏接入电网带来的稳定性问题,提出光伏电源经新能源同步机MGP并网的解决方法。目前对于MGP的研究仍集中于理论分析与实验室单机模型阶段,尚未得出可用于电磁暂态仿真分析的系统模型。为研究各工况下MGP运行的电磁暂态特性,基于MGP理论研究及同步电机对轴系连接关系,在PSCAD/EMTDC软件中搭建110 kW光伏电源通过MGP并网的仿真模型,分析了新能源侧功率变化与电网侧电压故障对MGP系统稳定性的影响,仿真结果表明MGP在故障工况下具备稳定运行及故障隔离能力,验证了仿真模型的合理性与实用性。     

新能源同步机提升电网稳定性的运行特性分析

高比例新能源的接入使得电力系统的惯性降低,抗扰动能力变弱.鉴于同步电机在维持电网稳定中发挥的作用,提出了新能源通过驱动同步电动机-同步发电机对(MGP)后并网的新方式.通过介绍MGP的结构和运行原理,分析了MGP的惯性水平和阻尼特性.阐述了MGP功率反馈控制和电压反馈控制方法,并在5 kW实验系统中进行了验证.最后对M...     

基于三参数优化设计高效率交错Boost变流器的方法

交错Boost变流器(IBC)的效率受开关频率、Boost电感和输出电压的影响。通过解析法计算IBC的效率与上述三个参数的关系曲线,发现IBC的效率与开关频率、Boost电感具有非线性关系。首先,考虑功率因数的需求,对输出电压进行优化设计。然后,对总损耗或效率求偏导,得到最优开关频率和最优Boost电感。研制一台3.3kW IBC样机,其功率因数高于99%,满载效率可达97.6%。实验结果证实了所提出的设计方法的正确性。相比于传统设计方法,本文的设计方法可提高IBC的效率。