正极性重复方波电压下有机硅凝胶内局部放电起始特性及影响因素研究

高压大功率绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件封装用有机硅凝胶的绝缘性能制约着器件的绝缘性能,目前针对器件所承受的正极性重复方波下有机硅凝胶内局部放电起始特性及影响因素的研究较少。文中建立了正极性重复方波电压下有机硅凝胶内局部放电实验平台,采用光电联合检测法获得了正极性重复方波下有机硅凝胶内局部放电起始特性并分析了机制,初步掌握了正极性重复方波波形参数包括上升时间、下降时间、占空比和频率对有机硅凝胶内局部放电起始电压PDIV(partial discharge inception voltage)和放电瞬时电压的影响规律。结果表明PDIV随上升时间变化不大,但200 ms处较150 ms处下降了10.4%,当下降时间大于100 ms时PDIV呈近似线性上升趋势,当占空比在30%~70%之间时保持相对稳定,随着频率增加PDIV在100 Hz处存在极小值。文中研究成果对于器件应用工况下IGBT器件内部封装用有机硅凝胶绝缘特性的认知具有一定的指导意义。

温度对碳化硅器件封装用有机硅弹性体陷阱特性的影响

有机硅弹性体作为一种高分子聚合物,因具有良好的耐高温性能、绝缘强度以及与芯片的相容性,已在碳化硅功率器件中得到应用。目前国内外针对有机硅弹性体在高温下的绝缘特性研究较少,而介质的陷阱特性与其绝缘性能密切相关,研究有机硅弹性体的陷阱特性及其受温度的影响,对于该种灌封材料在碳化硅器件封装中的应用具有重要意义。为此,采用表面电位衰减法(surfacepotentialdecay,SPD)测量了有机硅弹性体在温度20~250℃范围内的表面电位衰减曲线,提取了不同温度下有机硅弹性体的陷阱电荷能级密度分布和迁移率等微观参数,建立了有机硅弹性体迁移时间、迁移率、电位衰减时间常数随温度变化的拟合表达式,分析了温度对有机硅弹性体陷阱特性的影响机制,确定了有机硅弹性体陷阱捕获电荷数量最大时的温度阈值。此外,结合有机硅弹性体陷阱特性,从载流子输运的角度解释了该材料电导率、迁移率以及深浅陷阱的电位衰减时间常数之差随温度变化的规律,并通过分析有机硅弹性体的微观结构特征,解释了该材料陷阱特性的极性效应。相关结果可以为不同温度下有机硅弹性体绝缘特性的认知提供支撑。

纳米晶铁心中频变压器磁-结构场耦合数值模拟

中频变压器是高压大容量直流变换器的核心元件,但高频率、高功率密度会导致变压器振动噪声加剧。为了精确模拟中频变压器的铁心振动特性,文中建立了中频变压器三维瞬态磁—结构场耦合分析计算模型,利用有限元法计算空载条件下铁心振动加速度和位移。结合纳米晶卷形铁心层合结构的特点,按照横观各向同性对纳米晶铁心的力学材料特性参数进行计算和赋值。搭建了壳式和芯式两种不同铁心拓扑结构的中频变压器仿真模型和实物模型,通过仿真和实验系统性地研究了气隙结构、铁心拓扑结构对中频变压器振动的影响。通过理论计算和实验结果的比较证实:铁心气隙表面处的麦克斯韦力是振动的主要原因,壳式中频变压器的最大麦克斯韦力密度(25257 N/m^(2))大于芯式中频变压器(20936 N/m^(2));壳式铁心的最大加速度(40 m/s^(2))大于芯式铁心(30 m/s^(2))且数值模拟的误差在10%以内。

解析TB/T 3096-2023《铁路货车超偏载检测装置》

介绍TB/T 3096—2023《铁路货车超偏载检测装置》的修订背景。从术语和定义、环境条件、总体技术要求、主要部件技术要求、安装技术要求、控制室要求、计量性能要求、计量性能试验方法等方面,解析TB/T 3096—2023的主要内容,以便标准使用者更好地理解该标准。

国产6.5 kV/400 A SiC MOSFET模块研制及电气特性研究

为满足当前新型电力系统中电能变换装备对器件高压、大容量、工作频率高、开关损耗低的需求,文中自主研制一款国内最高功率等级的6.5 kV/400 A碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)模块,并对其电气特性开展研究。首先,对模块的电路与封装结构进行设计,通过热仿真和阻抗测量手段,对所研制模块的热特性以及回路寄生参数进行分析;其次,对所研制的模块开展常温(25℃)及高温(150℃)下的静态、动态特性测量。测量结果表明,在常温、高温条件下,模块的阻断漏电流与栅源极漏电流微小,且开关损耗维持一致,具备较好的耐高温特性。同时,相较于同电压电流规格的硅绝缘栅双极型晶体管器件,模块开关损耗可降低72%以上。最后,搭建碳化硅器件连续运行工况实验平台,模拟器件在换流装备中的实际运行工况,对模块进行半桥正弦脉宽调制逆变连续运行实验。连续运行实验结果表明,该模块在电压3600 V、器件电流峰值280 A条件下连续运行1h无异常,初步验证模块具备工程应用能力。研究可为高压碳化硅MOSFET的研制及工程应用提供一定支撑。

高压大功率IGBT器件绝缘结构的电场计算研究综述

随着高压直流输电技术的发展,高压大功率绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件被广泛应用于各类高压大容量电力换流和控制装备中。然而,在高压大功率IGBT器件的研制过程以及工程应用中,器件内部局部放电现象乃至击穿现象频繁发生,给器件绝缘设计带来巨大挑战。要想实现良好器件绝缘设计,就需要获得器件内部的电场分布,因此实现器件内部电场的准确计算至关重要。文中全面回顾器件内部绝缘结构的建模和计算方法的发展历程,从封装绝缘电场计算、芯片绝缘电场计算以及芯片和封装绝缘耦合电场计算3个方面介绍相关研究的发展历程、适用范围以及相应的不足,最后展望未来器件内绝缘结构电场计算的发展方向。

功率器件封装结构热设计综述

半导体技术的进步使得芯片的尺寸得以不断缩小,倒逼着封装技术的发展和进步,也由此产生了各种各样的封装形式。当前功率器件的设计和发展具有低电感、高散热和高绝缘能力的属性特征,器件封装上呈现出模块化、多功能化和体积紧凑化的发展趋势。为实现封装器件低电感设计,器件封装结构更加紧凑,而芯片电压等级和封装模块的功率密度持续提高,给封装绝缘和器件散热带来挑战。在有限的封装空间内,如何把芯片的耗散热及时高效地释放到外界环境中以降低芯片结温及器件内部各封装材料的工作温度,已成为当前功率器件封装设计阶段需要考虑的重要问题之一。该文聚焦于功率器件封装结构的散热方面,针对功率半导体器件在散热路径方面的结构设计进行归纳总结。通过对国内外功率器件封装结构设计的综述,梳理功率器件封装结构设计过程中在散热方面的考虑及封装散热特点,并根据功率器件散热特点对功率器件封装结构类型进行分类。最后,基于降低封装结构散热热阻、提高器件散热能力的目的,从高导热封装材料和连接工艺、芯片面接触连接、增加散热路径以及缩短散热路程4个方面对功率器件封装结构设计在散热方面未来的发展趋势进行展望。

压接型IGBT芯片的参数分散性对其并联时关断均流的影响

压接型绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的多芯片并联关断期间会出现严重的不均流现象,直接影响到器件的关断可靠性。文中重点研究压接型IGBT芯片参数对其并联时关断均流的影响,首先,根据IGBT单芯片的关断机理和波形,分析芯片参数对IGBT单芯片关断各个阶段内集电极电流变化的影响规律;其次,定义多芯片并联关断波形中出现的第一类及第二类电流竞争峰谷,建立针对第一类电流竞争峰谷的随机分布模型,获得芯片参数以及并联数目对关断均流的影响规律,通过并联双芯片的双脉冲实验,验证所得规律的有效性;最后,结合分析结果提出阈值电压与饱和压降的相互补偿以及保持阈值电压差与跨导差异号等芯片筛选建议。研究成果可以为并联压接型IGBT芯片的参数筛选工作提供指导。

解析Q/CR 963—2023《超偏载检测自动轨道衡》

结合国铁集团技术标准Q/CR 963—2023《超偏载检测自动轨道衡》的发布与实施,介绍该标准的编制背景、主要内容和实施过程中需注意的问题。分析Q/CR 963—2023比GB/T 11885—2015 《自动轨道衡》增加的内容,为Q/CR 963—2023的实施提供参考和指导。

气体类型对正极性重复方波电压下PEEK沿面放电特性的影响

为研究不同气体对电力电子器件绝缘材料沿面放电特性的影响,分别测量了SF6、N_(2)和空气中正极性重复方波电压下聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)的沿面放电电流脉冲,详细分析了3种气体中PEEK的沿面放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV)、放电电流脉冲波形参数以及放电平均时间延迟。测量结果表明,在相同条件下,SF6中PEEK沿面放电起始电压最高,N_(2)中次之,空气中最低;SF6中放电电流脉冲的幅值远小于N_(2)和空气的值,且正向放电脉冲幅值略小于反向放电脉冲幅值,N_(2)和空气中正向放电脉冲幅值大于反向放电脉冲幅值,且N_(2)中两者的差值更大;SF6中放电平均时间延迟最大,N_(2)中次之,空气中最小,SF6中反向放电时间延迟大于正向放电时间延迟,反向放电的加速因子大于正向放电的加速因子;N_(2)和空气中反向放电时间延迟小于正向放电时间延迟,反向放电的加速因子小于正向放电的加速因子。在已有研究的基础上提出PEEK在SF6中的沿面放电模型,对比不同类型气体下的放电特性差异,解释SF6气体环境中PEEK的沿面放电机制。

棉花GhWLIM5在棉纤维发育中的功能分析

LIM结构域蛋白是重要的发育调控因子,常作为肌动蛋白结合蛋白(F-Actin)参与调控细胞骨架建成。为了进一步研究GhWLIM5在棉纤维中的生物学功能,通过研究棉花的遗传转化并获得相应的转基因植株,同时对多株转基因植株进行表型分析,并通过分子试验对棉花LIM蛋白GhWLIM5在棉花纤维发育中的功能进行相关研究。结果表明,与野生型相比,抑制GhWLIM5表达的GhWLIM5 RNAi转基因棉花纤维中肌动蛋白细胞骨架较为稀疏,细胞生长速度降低,成熟纤维较短,纤维强度较弱。通过低速共沉淀检测发现,GhWLIM5促进F-Actin成束的能力与pH环境密切相关,随着pH值的升高,GhWLIM5促进F-Actin成束的能力逐渐下降。高速共沉淀结果显示,加入同等浓度F-Actin的情况下,经高速离心,GhXLIM6存在于沉淀中的比例明显高于GhWLIM5,说明GhWLIM5结合F-Actin的能力弱于GhXLIM6。纤维品质分析表明,抑制GhWLIM5的表达还会影响棉纤维次生壁的发育;但实时荧光定量结果显示,与野生型相比,转基因棉花纤维中这些纤维素合酶基因GhCESA4/7/8的表达并未发生明显变化,说明GhWLIM5可能不直接影响棉纤维次生壁发育。研究结果揭示,GhWLIM5通过结合并维持动态的F-Actin细胞骨架在棉纤维伸长生长中起重要作用。

平波电抗器绝缘校核仿真的高效降阶算法研究

为打破国外商业软件对数字孪生技术的垄断,掌握具有自主知识产权的仿真模型降阶技术,推动自主可控的数字孪生平台在电力行业的发展布局,文中基于国产多物理场仿真软件,针对±800 kV干式平波电抗器的绝缘校核仿真进行了数值计算模型的高效降阶算法研究。通过有限元模型的参数化计算获取样本数据集,并采用PLS(偏最小二乘法)和GP(高斯过程)两种机器学习算法进行降阶模型的训练和优化,最后从计算精度和计算效率两个方面对机器学习模型的降阶效果进行了对比评估。研究结果表明:机器学习降阶模型获得了较高的计算准确度和效率,与有限元计算模型相比电场强度最大值的相对偏差仅为6×10^(-6),同时模型整体的计算耗时减少了1 000倍。

甘蓝型油菜抗虫转基因植株及其抗性分析

通过油菜子叶外植体-农杆菌共培养法将苏云金杆菌杀虫蛋白基因导入甘蓝型油菜，获得抗虫的转基因植株。带有1～2mm子叶柄的油菜子叶经农杆菌感染后，共培养2～3天，然后转移到附加15mg／L卡那霉素的MS选择培养基上筛选转化愈伤组织及不定芽。卡那霉素抗性苗相继在含20～50mg／L卡那霉素的选择培养基上继代培养，再转移到合25mg／L卡那霉素的生根培养基上诱导生根。以苏云金杆菌杀虫蛋白基因为探针，进行Southernblot分析，证明外源基因已整合到油菜基因组中。部分转基因植株具有明显的杀虫活力，用转基因植株叶片饲喂甜菜夜蛾等幼虫后，幼虫出现中毒症状，导致幼虫发育受阻和死亡。转基因植株的抗虫性和卡那霉素抗性在自交后代中得到保持，外源基因星核基因单一位点显性遗传。

芥菜型油菜抗虫转基因植株及其后代株系的研究

带有１ ～２ ｍ ｍ 子叶柄的芥菜型油菜子叶经农杆菌感染后，培养在附加１０ ～２０ ｍｇ／ Ｌ卡那霉素的 Ｍ Ｓ 选择培养基上筛选转化愈伤组织及不定芽。卡那霉素抗性苗相继在含３０ ～５０ ｍ ｇ／ Ｌ 卡那霉素的选择培养基上继代培养，再转移到含２０ ｍｇ／ Ｌ 卡那霉素的生根培养基上诱导生根。以苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因为探针，进行 Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ 分子杂交，得到阳性结果。 Ｐ Ｃ Ｒ 分析也证明外源基因整合到油菜基因组并稳定传递到后代。转基因植株的抗虫性和卡那霉素抗性在自交后代中得到保持。

光滑导线直流起晕电压判别方法对比分析

直流电晕放电会产生空间电荷、离子流场、无线电干扰、可听噪声及电晕损耗等效应,为了研究根据不同的直流电晕放电效应得到的起晕电压差异,搭建了基于同轴圆柱结构的电晕放电起晕电压测试平台,同时测量了不同直径光滑导线电晕放电产生的离子流、合成电场、稳态电晕电流及紫外光子数随电压的变化关系,依据各物理量随电压变化的拐点确定了正、负极性光滑导线的起晕电压。实验结果表明,对于光滑导线,通过不同电晕放电效应借助于拐点法得到的起晕电压基本一致。根据同轴圆柱离子流场的解析公式及起晕场强的经验公式,对导线的起晕电压进行了计算,不同直径的起晕电压的计算结果与测量结果基本一致,最大差异<2.1%。因此,对于实验室内光滑导线起晕电压的确定,建议采用同轴圆柱电极结构对电晕放电效应进行测量,推荐采用拐点法来确定起晕电压。

基于三相复合时变场的柔性直流换流站阀厅金具表面场强计算分析

换流站在整个电力系统中的作用愈发重要,站中的金具及其配套设备需要满足一系列技术要求以保证系统安全并尽量优化,为此提出基于三相复合时变场的柔性直流换流站阀厅金具表面场强计算分析。采用有限元仿真计算的方法针对换流站阀厅三相交直流叠加复合电场下阀厅及金具电场进行仿真分析,考虑阀厅内各种设备和金具,建立全场域三维仿真模型。计算实际运行状态下特殊时刻的阀厅电场、电位分布以及不同位置、结构的金具电场分布。根据计算结果分析,在电场最恶劣的状态下,复合场阀厅金具场强仍低于控制场强2.0 kV/mm,符合工程要求。研究表明,不同形状、尺寸的金具以及金具在电场中的位置不同,受到三相电压对表面场强的影响也不同;对于其中表面场强较小的金具可以适当缩小尺寸以节约成本,表面场强较大的金具应增大尺寸以增加裕度。

凤眼莲叶片超氧物歧化酶的初步研究

本文研究凤眼莲叶片ＳＯＤ活性与低温、ｐＨ和衰老等环境和生理因素的关系。试验结果表明，凤眼莲叶片主要含Ｃｕ－Ｚｎ－ＳＯＤ。ＫＣＮ明显抑制ＳＯＤ活性。环境ｐＨ小范围改变（自中性至弱酸弱碱）对ＳＯＤ的影响不大，只有当ｐＨ有较大变化时，酶活性才明显下降，ＳＯＤ同工酶酶带数目减少。持续低温导致ＳＯＤ活性减弱，减弱的程度与低温持续的时间呈正相关性。随着凤眼莲叶片的衰老，ＳＯＤ活性逐渐下降。老叶的ＳＯＤ活性显著低于幼叶，其同工酶带的数目也少于后者。本文还报道了叶片呼吸强度和葡萄糖－６－磷酸脱氢酶活性的变化。

棉花细胞壁蛋白基因分离鉴定与表达分析

棉纤维起源于棉花胚珠外层表皮细胞.研究棉纤维发育,具有重要理论和实践意义.从棉纤维等组织cDNA文库中分离了186个棉花细胞壁结构蛋白基因,按照所编码的蛋白质结构特点,可将这些基因分为三类:富含脯氨酸细胞壁蛋白(P ro line-rich ce llw a ll prote ins,PRP s)基因、伸展蛋白(Ex tens ins)或者富含羟脯氨酸糖蛋白(Hydroxypro line-rich g lycoprote in,HRGP)基因,富含甘氨酸蛋白(G lyc ine-rich prote ins,GRP s)基因.采用cDNA m icroarray技术,比较上述基因在开花后10天的野生型棉花纤维和无絮无绒(fuzzless-lin tless,fl)突变体胚珠表皮中表达谱发现,其中有7个基因在野生型纤维中特异性或高效性表达,表明它们可能与纤维发育有关.

酵母pro 2基因转化紫云英的研究

用外植体一农杆菌共培养法将酵母脯氨酸合成酶基因2(pro 2)导入豆科牧草紫云英,获得转基因植株。Southern blot分析检测到转化植株基因组中存在外源DNA的同源顺序,证明酵母pro 2基因已整合到紫云英细胞基因组中。转化植株具有强的NPT Ⅱ酶活性,而对照植株呈阴性反应。在含0.5%NaCl的培养基上,紫云英植株内游离脯氨酸含量增高,一些转化植株叶片内游离脯氨酸含量显著高于对照,而且耐盐性有所提高。转化植株移栽到土壤中开花结实,收获到R_1代种子。

豇豆原生质体培养中体细胞胚胎发生和植株再生

从豇豆(Vigna Sinensis Endl.)未成熟子叶分离原生质体,纯化后的产量为1.5×10~6-2×10~6/g fr.wt。在MS、B_5和KM_(8P) 3种培养基中,豇豆未成熟子叶原生质体培养以MS为优,细胞分裂频率为25.1%-30.7%。培养20—30天后,形成肉眼可见的小愈伤组织。在MS液体培养基中形成的愈伤组织转移到MSB(即MS无机盐+B_5维生素)+2 mg/L2,4-D+0.5mg/L BA培养基上继代培养,获得胚性愈伤组织。将胚性愈伤组织转移到MSB+1.0 mg/L 2,4-D+0.25 mg/L BA液体培养基中建立悬浮培养。随后,悬浮培养的胚性愈伤组织再转移到MSB+0.1 mg/L IAA+0.5 mg/L KT琼脂培养基上,经光照培养7-10天后,可观察到大量体细胞胚的形成。部分体细胞胚可发育到子叶期。子叶胚转入新鲜的MSB+0.5 mg/L KT+0.1 mg/L IAA培养基后,迅速萌发生长成具真叶的小植株或小苗。