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高压大功率器件应用特性测评现状与挑战
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作者 何湘宁 罗皓泽 +3 位作者 朱安康 高洪艺 海栋 李武华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期7334-7348,I0019,共16页
高压大功率器件目前已广泛应用于各类大容量电力换流和控制装备中,在运行过程中面临复杂的电-磁-热-机应力,具有功率密度大、工况态势复杂的特点,开展高压大功率器件的特性测试有利于准确评估功率器件的可靠性,并指导变流器的优化设计... 高压大功率器件目前已广泛应用于各类大容量电力换流和控制装备中,在运行过程中面临复杂的电-磁-热-机应力,具有功率密度大、工况态势复杂的特点,开展高压大功率器件的特性测试有利于准确评估功率器件的可靠性,并指导变流器的优化设计。该文紧密围绕基于双脉冲的准在线测试方法,系统综述准在线测试在结温提取、老化表征、运行轨迹刻画、电磁云图分布等方面的应用情况和发展现状,梳理不同特性表征方法的优缺点及适用性,并进一步探讨在线运行工况下功率器件的实时状态监测和寿命评估方法。同时,面向第三代碳化硅半导体器件,深入讨论基于宽禁带材料电致发光原理的测评新方法,为后续高压大功率器件的可靠性评估提供指导和参考。 展开更多
关键词 大功率器件 准在线测试 应用特性 可靠性分析
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动态高温反偏应力下的SiC MOSFET测试平台及其退化机理研究 被引量:1
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作者 左璐巍 辛振 +3 位作者 蒙慧 周泽 余彬 罗皓泽 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期211-219,共9页
为研究SiC MOSFET在动态漏源应力下的退化机理,开发了一种具有dVds/dt可调功能、最高可达80 V/ns的动态反向偏置测试平台。针对商用SiC MOSFET进行动态高温反偏实验,讨论高电压变化率的动态漏源应力对SiC MOSFET电学特性的影响。实验结... 为研究SiC MOSFET在动态漏源应力下的退化机理,开发了一种具有dVds/dt可调功能、最高可达80 V/ns的动态反向偏置测试平台。针对商用SiC MOSFET进行动态高温反偏实验,讨论高电压变化率的动态漏源应力对SiC MOSFET电学特性的影响。实验结果显示,器件的阈值电压和体二极管正向导通电压增加,说明器件JFET区上方的栅氧层和体二极管可能发生了退化。通过Sentaurus TCAD分析了在高漏源电压及高电压变化率下平面栅型SiC MOSFET的薄弱位置,在栅氧层交界处和体二极管区域设置了空穴陷阱,模拟动态高温反偏对SiC MOSFET动静态参数的影响。 展开更多
关键词 动态高温反偏测试 退化机理 SiC MOSFET 可调dV_(ds)/dt
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车用功率模块热疲劳应力的高精度在线提取方法与实证
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作者 项恩耀 卢倚平 +3 位作者 罗皓泽 杨欢 王海兵 阮鸥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第22期8991-9002,I0025,共13页
随着车用功率模块的功率密度和电压等级不断提高,热可靠性问题日益突显。其中,温度应力是功率模块老化的主要因素之一。为了评估车用功率模块的热疲劳,需要获取完整的载荷历程,并采用应力循环计数方法进行损伤统计,但该方法难以在电动... 随着车用功率模块的功率密度和电压等级不断提高,热可靠性问题日益突显。其中,温度应力是功率模块老化的主要因素之一。为了评估车用功率模块的热疲劳,需要获取完整的载荷历程,并采用应力循环计数方法进行损伤统计,但该方法难以在电动汽车驾驶过程中实时评估损伤信息,预测性维护存在滞后性。文中基于标准离线雨流计数法进行改进,针对不同材料以及所处不同寿命阶段,设计可变的滤波窗宽对实时结温历程进行筛选和除噪;通过基于“三点双变程”法改进的实时雨流计数算法对有效结温极值点进行高效实时处理,即可实时得到温度应力全循环与半循环数据;通过离散标准化程序对原始热应力计数结果进行聚类存储,满足边缘计算的需要,实现低成本应力循环统计;最后,基于乘用车测试该在线算法在电动汽车实际驾驶路谱下的可行性。实验结果表明,与标准离线计数法相比,累积损伤度误差小于1%。进一步地,讨论温度采样周期对应力计数和损伤计算的影响,表明温度采样周期为500 ms可以兼顾算力与精度,支撑电动汽车的实时可靠性评估。 展开更多
关键词 功率模块 热机应力 雨流计数法 电动汽车
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电动汽车IGBT芯片技术综述和展望 被引量:14
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作者 罗皓泽 高洪艺 +2 位作者 朱春林 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期5718-5729,共12页
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为电动汽车动力总成系统的核心器件,直接决定了电动汽车的安全性和可靠性。芯片结构是决定IGBT芯片性能的关键因素。因此,芯片本体的优化设计是提高电动汽车牵引逆变器功... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为电动汽车动力总成系统的核心器件,直接决定了电动汽车的安全性和可靠性。芯片结构是决定IGBT芯片性能的关键因素。因此,芯片本体的优化设计是提高电动汽车牵引逆变器功率密度、运行效率和工况适应性的基础。围绕电动汽车IGBT芯片电流密度提升和功率损耗降低方面的国内外研究,分类探讨沟槽栅技术、屏蔽栅结构、载流子存储层、超级结和逆导技术等关键技术的最新进展;梳理了IGBT芯片在高压/高温等复杂工况下的可靠性提升技术,特别是对缓冲层和终端结构的优化设计进行了总结和归纳。此外,还着重探讨了IGBT器件的多功能一体化集成技术,包括片上集成温度/电流等传感器技术和模块内部集成无损缓冲电路等。在此基础上,结合电动汽车的发展趋势,展望了电动汽车IGBT芯片技术的未来研究方向。 展开更多
关键词 精细化沟槽栅技术 虚拟陪栅技术 高温技术 智能化集成
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高压P-i-N二极管关断瞬态综合失效机理分析 被引量:4
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作者 罗皓泽 李武华 何湘宁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第20期161-169,共9页
针对商用高电压大功率多芯片P-i-N二极管在钳位型电感负载电路中,在额定电气参数下发生的瞬态失效现象,分别从电路布局和器件机理层面讨论了各因素对二极管芯片失效的作用影响。首先,通过考察二极管模块内部失效芯片的位置和故障波形,... 针对商用高电压大功率多芯片P-i-N二极管在钳位型电感负载电路中,在额定电气参数下发生的瞬态失效现象,分别从电路布局和器件机理层面讨论了各因素对二极管芯片失效的作用影响。首先,通过考察二极管模块内部失效芯片的位置和故障波形,得出整个电力电子装置的可靠性是由失效风险最高的局部芯片决定而非由功率模块的坚固性决定。其次,根据二极管芯片在深度动态雪崩情况下所产生丝状电流的现象,得出由芯片电流密度不均所引发的结温-电流密度正反馈机制是导致多芯片功率模块失效的最终原因。最后,根据失效表征与测试条件,提出了由综合失效诱因导致的多芯片模块动态失效新模式。结论表明本文讨论的大功率多芯片模块所发生的失效现象,是多失效诱因综合作用所引发的,而非单一因素超限的结果。 展开更多
关键词 大功率电力电子器件 电流密度不均 瞬态热失控 雪崩击穿 综合失效机理
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压接式IGBT和晶闸管器件失效模式与机理研究综述 被引量:9
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作者 罗皓泽 陈忠 +3 位作者 杨为 谢佳 胡迪 官玮平 《中国电力》 CSCD 北大核心 2023年第5期137-152,共16页
高压大容量压接式绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件和晶闸管器件是高压直流输电工程中的核心器件,对能源的高效利用具有重要意义。IGBT和晶闸管等器件可靠性已成为电工装备乃至整个电力系统能够稳定可... 高压大容量压接式绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)器件和晶闸管器件是高压直流输电工程中的核心器件,对能源的高效利用具有重要意义。IGBT和晶闸管等器件可靠性已成为电工装备乃至整个电力系统能够稳定可靠运行的关键问题。首先,从压接式器件传统封装结构入手,介绍了压接式器件的弹簧式多芯片封装和凸台式多芯片/单芯片封装,对比了3种封装结构的性能。其次,阐述了压接式器件封装级失效模式与机理,结果表明热膨胀系数不匹配是封装级失效的最主要原因。同时,也对IGBT和晶闸管芯片级失效做了梳理,结果表明电气过应力是芯片级失效的主要原因。然后,简单阐述了压接式器件的新型封装结构与技术。最后,展望了压接式器件未来可能的研究重点。 展开更多
关键词 压接式器件 IGBT 晶闸管 失效模式与机理 封装结构
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基于换流–短路双回路解耦的SiC MOSFET功率器件抗短路封装构型设计 被引量:1
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作者 罗皓泽 高洪艺 +3 位作者 朱安康 金昱廷 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2781-2789,共9页
由于栅极氧化层可靠性差、短路电流密度大以及短路结温上升速率高,SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力较弱,制约着其在电能变换领域的广泛应用。在此背景下,为了提升SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力,文中基于换流–短路双回路解耦的思... 由于栅极氧化层可靠性差、短路电流密度大以及短路结温上升速率高,SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力较弱,制约着其在电能变换领域的广泛应用。在此背景下,为了提升SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力,文中基于换流–短路双回路解耦的思想,设计出具有抗短路能力的SiC MOSFET功率器件封装构型。该构型将半桥中的两个换流回路在功率器件内部解耦,两换流回路的中点各自连接一个交流功率端子(AC+、AC-)。与现有半桥封装构型相比,抗短路构型功率器件的换流电流路径和换流电感Lσ不变,而当发生桥臂直通短路故障时,短路电流因需要额外流经AC+和AC-交流功率端子而延长了短路路径,同时DC功率端子与AC功率端子之间的互感进一步增大了短路回路电感Lsc。基于34mm封装构型设计制造具有抗短路极限工况能力的650V/162A SiC MOSFET功率器件,其短路故障回路电感达到了115nH,是正常换流回路电感的3.6倍;并且,通过短路实验验证所设计的构型相比于现有设计,短路电流峰值降低了20.07%,发热功率降低了21.41%,短路过程中的总发热量降低了30.04%,验证了所设计封装构型具有一定的抗短路性能。 展开更多
关键词 换流–短路路径解耦 短路电感 短路抑制
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基于感应电机的户用光伏水泵调速系统 被引量:1
8
作者 罗皓泽 苏建徽 刘洋 《电气传动》 北大核心 2011年第8期12-14,19,共4页
介绍了一种基于空间矢量脉宽调制的(SVPWM)户用型光伏水泵系统。该系统采用两级变换方式,主电路DC/DC部分为推挽正激电路,DC/AC部分采用一体化智能功率模块(ASIPM)。同时结合光伏水泵的工作特点,提出了一种基于最优梯度法的光伏电池最... 介绍了一种基于空间矢量脉宽调制的(SVPWM)户用型光伏水泵系统。该系统采用两级变换方式,主电路DC/DC部分为推挽正激电路,DC/AC部分采用一体化智能功率模块(ASIPM)。同时结合光伏水泵的工作特点,提出了一种基于最优梯度法的光伏电池最大功率跟踪控制方式。实验结果表明,该系统运行稳定可靠,输出电流谐波失真小。 展开更多
关键词 光伏水泵 空间矢量脉宽调制 最优梯度法 最大功率跟踪
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基于大数据的大容量电力电子系统可靠性研究 被引量:43
9
作者 何湘宁 石巍 +2 位作者 李武华 罗皓泽 赵荣祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期209-220,共12页
随着电力电子技术在新能源、高速机车、直流输电等大容量电力变换领域的广泛应用,其可靠性问题成为学术界和工业界的研究热点。基于因果模型的可靠性分析方法虽然在研究早期提供了原理层面的阐述,但在多物理场强耦合的复杂工况中的应用... 随着电力电子技术在新能源、高速机车、直流输电等大容量电力变换领域的广泛应用,其可靠性问题成为学术界和工业界的研究热点。基于因果模型的可靠性分析方法虽然在研究早期提供了原理层面的阐述,但在多物理场强耦合的复杂工况中的应用价值较低,而基于数据模型的可靠性研究方法尚处于初级阶段。该文提出将大数据处理技术应用于大容量电力电子系统可靠性研究的新思路,充分借助电力变换装置的海量历史运行数据,引入机器学习、数据挖掘和人工智能等大数据科学的最新理论成果,从数据泛在关系出发开展可靠性研究。论文详细阐述电力电子系统的大数据特征,并总结电力电子系统大数据应用中的若干关键技术。此外,论文从器件–装置–系统等多个层面深入分析大数据处理技术在大容量电力电子系统可靠性研究领域的潜在应用。大数据基本理论和方法的应用将提供一种通过数据关系间接理解原理本质的研究方法论的思维转变,有望为电力电子系统的可靠性研究开辟新途径。 展开更多
关键词 大容量 电力电子系统 数据模型 大数据处理
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大容量电力电子器件结温提取原理综述及展望 被引量:71
10
作者 李武华 陈玉香 +3 位作者 罗皓泽 周宇 杨欢 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第13期3546-3557,3373,共12页
电力生产、传输和消费方式的变革对大容量电力电子装备的可靠性提出了更高的要求。温度诱发的器件失效是电力电子系统失效的主要原因。因此,对器件结温的精确提取是大功率电力变换装备的寿命预测、健康管理和可靠性评估的基础。该文概... 电力生产、传输和消费方式的变革对大容量电力电子装备的可靠性提出了更高的要求。温度诱发的器件失效是电力电子系统失效的主要原因。因此,对器件结温的精确提取是大功率电力变换装备的寿命预测、健康管理和可靠性评估的基础。该文概述大容量电力电子器件结温提取原理和相关技术的最新进展,梳理现有器件结温检测技术的分类方法和主要特点,特别是对热敏感电参数提取方法的工作原理、典型特征进行总结和归纳,并从线性度、灵敏度、泛化度等指标对结温提取方法进行初步评估。在此基础上展望大容量电力电子器件结温提取的未来研究方向。 展开更多
关键词 大容量电力电子器件 结温提取 热敏感电参数
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基于关断延迟时间的大功率IGBT模块结温提取方法研究 被引量:35
11
作者 孙鹏飞 罗皓泽 +2 位作者 董玉斐 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期3366-3372,共7页
大功率绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块在风力发电、电力机车牵引和高压直流输电等众多领域得到了广泛的应用。在以上高安全性的应用领域,IGBT模块的可靠性成为电力电子学科的研究热点之一。已有研... 大功率绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块在风力发电、电力机车牵引和高压直流输电等众多领域得到了广泛的应用。在以上高安全性的应用领域,IGBT模块的可靠性成为电力电子学科的研究热点之一。已有研究成果表明,IGBT的可靠性与其结温变化有密切的联系。该文基于可靠性研究的需要,提出一种基于关断延迟时间的结温提取方法。该方法利用模块自身存在的寄生电感获取关断延迟时间信息,最后对关断延迟时间的温度特性进行分析,并通过大功率IGBT离线测试系统进行了实验验证,结果证明通过模块寄生电感在关断过程中的变化检测关断延迟时间进行结温提取的方法有效可行。 展开更多
关键词 可靠性 结温检测 热敏电参数 关断延迟时间
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基于IGBT离线测试平台的功率逆变器损耗准在线建模方法 被引量:25
12
作者 何湘宁 吴岩松 +3 位作者 罗皓泽 李鹏 李武华 邓焰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1-6,共6页
逆变器损耗研究一直是电力电子领域的一个重要研究方向。现有方法大多依赖于器件厂商提供的数据手册,但是这些数据的提取环境为标准测试环境,与实际工况并不一致。本文提出一种基于IGBT离线测试平台的准在线建模方法,用该方法分析与等... 逆变器损耗研究一直是电力电子领域的一个重要研究方向。现有方法大多依赖于器件厂商提供的数据手册,但是这些数据的提取环境为标准测试环境,与实际工况并不一致。本文提出一种基于IGBT离线测试平台的准在线建模方法,用该方法分析与等效逆变器的各种换流模式、调制方法和负载类型,借助离线测试平台模拟逆变器实际工况下的换流模式、驱动情况、缓冲电路以及杂散参数等工况,并调用测试平台建立的开关动态特性多维数据库得到逆变器实际工况下各开关工作点的开关能量损耗,最终计算出功率逆变器的损耗。与实测损耗的对比证明了该准在线建模方法的正确性。该建模方法对散热器的选取、高效率逆变器结构的优化设计具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 逆变器损耗 IGBT离线测试平台 准在线建模
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用于IGBT模块结温预测的热-电耦合模型研究 被引量:12
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作者 吴岩松 罗皓泽 +2 位作者 李武华 何湘宁 邓焰 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2014年第3期13-17,65,共6页
随着IGBT模块功率等级及密度的提高,因功率损耗而导致芯片温升加剧进而导致变流系统崩溃的问题愈发突出。对功率器件及散热系统的深入研究有助于功率器件封装设计、器件选型、系统布局以及逆变器的可靠运行。本文通过有限元分析方法对I... 随着IGBT模块功率等级及密度的提高,因功率损耗而导致芯片温升加剧进而导致变流系统崩溃的问题愈发突出。对功率器件及散热系统的深入研究有助于功率器件封装设计、器件选型、系统布局以及逆变器的可靠运行。本文通过有限元分析方法对IGBT模块和散热系统的瞬态热阻抗进行了提取,所得结果与厂商数据手册吻合,而且通过所用方法验证了热阻抗曲线的普适性,最后利用热特性RC等效网络建立热-电耦合模型,可对芯片动态结温进行预测。 展开更多
关键词 瞬态热阻抗 有限元 热-电耦合模型 动态结温预测
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计及芯片导通压降温变效应的功率模块三维温度场解析建模方法 被引量:7
14
作者 陈宇 周宇 +2 位作者 罗皓泽 李武华 何湘宁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期2459-2470,共12页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块在新能源汽车动力总成系统中应用广泛。高功率密度和极限工况运行的应用需求对IGBT模块的热可靠性设计提出严峻挑战。受芯片导通压降温变效应的影响,芯片表面电流密度呈现不均匀分布,导致传统的热建模... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块在新能源汽车动力总成系统中应用广泛。高功率密度和极限工况运行的应用需求对IGBT模块的热可靠性设计提出严峻挑战。受芯片导通压降温变效应的影响,芯片表面电流密度呈现不均匀分布,导致传统的热建模方法无法准确地描述功率模块温度场分布,这给芯片过电流工况下的强健性评估带来困难。该文将功率模块连续域三维温度场模型与芯片有源区离散化一维电学模型进行联合,提出一种热-电场路耦合的功率模块三维温度场解析建模方法,实现片上温度场的准确描述,误差小于4.0%。进一步地,研究芯片的电流分布规律,发现正温度特性下电流集中在IGBT有源区边缘,这种非均匀分布特征对片上温度峰值有抑制作用,能有效提升功率模块的过电流能力。最后以型号SEMiX603GB12E4p模块为例,针对提出的解析建模方法进行了验证,仿真与实验结果均表明,该模型能够准确表征不同电流水平下IGBT模块的热特性,验证了该模型算法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 功率模块 温变效应 场路耦合 三维温度场 过电流能力
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基于傅里叶级数解析热扩散角的功率模块热阻抗物理模型 被引量:6
15
作者 陈宇 吴强 +4 位作者 周宇 常垚 罗皓泽 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期715-727,共13页
绝缘栅双极型晶体管功率模块失效主要由温度因素诱发。为提高功率模块可靠性,RC热阻抗模型被提出用于实时预测芯片结温。随着功率密度的提高,模块横向扩散愈发明显,多芯片热耦合效应愈加突出,导致传统RC模型会引入较大误差。文中针对RC... 绝缘栅双极型晶体管功率模块失效主要由温度因素诱发。为提高功率模块可靠性,RC热阻抗模型被提出用于实时预测芯片结温。随着功率密度的提高,模块横向扩散愈发明显,多芯片热耦合效应愈加突出,导致传统RC模型会引入较大误差。文中针对RC模型精准度不足进行改进,揭示热扩散角取决于热流密度的物理内涵,结合多层封装结构下的傅里叶级数解析热流模型,建立一维RC热网络与三维热流物理场的本质联系,构造计及多芯片热路耦合的扩散角热网络,较为准确地描述多芯片结温动态特性,揭示热扩散与热耦合效应对芯片温度场形成的规律。与其他传统热扩散角模型相比,所提出方法的结温计算结果准确度最高。最后以型号SEMiX603GB12E4p模块为例,针对提出的物理模型进行验证,仿真与实验结果均表明,该模型能够表征不同工况条件下功率模块的热过程,验证了所提建模方法的有效性与准确性,误差小于4%,且验证了所提模型较不计及热耦合模型精度提高了16.72%。 展开更多
关键词 功率模块 热扩散角 热耦合 热流密度 傅里叶级数
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基于最优梯度MPPT控制的光伏水泵系统 被引量:7
16
作者 刘洋 苏建徽 +1 位作者 罗皓泽 朱亦丹 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2011年第7期20-21,共2页
为提高对光伏阵列的利用率,分析了一种基于最优梯度最大功率点跟踪(MPPT)控制的光伏水泵调速系统。根据光伏阵列的特性及最优梯度控制的方法,通过检测光伏阵列的输出电压、电流及单片机软件控制来实现MPPT。介绍了系统软件和硬件的设计... 为提高对光伏阵列的利用率,分析了一种基于最优梯度最大功率点跟踪(MPPT)控制的光伏水泵调速系统。根据光伏阵列的特性及最优梯度控制的方法,通过检测光伏阵列的输出电压、电流及单片机软件控制来实现MPPT。介绍了系统软件和硬件的设计,最后用给出的实验波形证明该方法能使系统稳定运行。 展开更多
关键词 光伏水泵 最优梯度 最大功率点跟踪
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基于多端口网络PEEC法的功率模块寄生电感快速提取方法研究 被引量:1
17
作者 周宇 陈宇 +4 位作者 高洪艺 李成敏 罗皓泽 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期260-270,共11页
数值优化为功率半导体模块实现低感与均流设计提供了灵活有效的新途径,但同时也对模块整体与分布电感的评估效率提出了更高要求。为了适应寻优计算需求,基于部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)理论,提出一种基于... 数值优化为功率半导体模块实现低感与均流设计提供了灵活有效的新途径,但同时也对模块整体与分布电感的评估效率提出了更高要求。为了适应寻优计算需求,基于部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)理论,提出一种基于多端口网络模型的功率模块布局电感快速提取方法。该方法通过构建与芯片导通状态无关的多端口网络模型,从而将模块整体和分布电感的提取问题由多次大规模PEEC求解转化为单次预处理分解加端口网络求解。此外,为减少微元数量,针对模块线路的平面注入结构,对键合线、金属层直行区和注入区使用分区域离散策略。算例分析和实验验证表明,所提方法计算误差小于5%,满足工程应用需求,计算时间相比ANSYSQ3D软件减少85%以上,适合用于功率模块的快速寻优设计。 展开更多
关键词 功率模块 寄生电感 部分元等效电路 多端口网络模型 分区域离散
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基于载流子抽取模型的Trench Gate/Field-stop IGBT驱动器有源箝位功能分析 被引量:1
18
作者 陈玉香 罗皓泽 +1 位作者 李武华 何湘宁 《电源学报》 CSCD 2016年第6期136-142,共7页
针对Trench gate/Field-stop IGBT结构特有的关断过程中集电极电流下降率不可控问题,引入了载流子抽取模型来模拟器件关断过程中的集电极电流下降阶段器件内部载流子的动态行为特性,并以此为基础分析了驱动器为适应Trench gate/Field-St... 针对Trench gate/Field-stop IGBT结构特有的关断过程中集电极电流下降率不可控问题,引入了载流子抽取模型来模拟器件关断过程中的集电极电流下降阶段器件内部载流子的动态行为特性,并以此为基础分析了驱动器为适应Trench gate/Field-Stop IGBT结构这种关断特性而引入的有源箝位功能的作用机理,验证了载流子抽取模型在器件级与电路级交互作用分析中的实用性,为后续实现器件与电路的最佳匹配奠定了基础。 展开更多
关键词 Trench gate/Field-Stop IGBT 集电极电流下降率 不可控性 载流子抽取模型 有源箝位功能
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半桥结构中的SiC MOSFET串扰电压建模研究 被引量:15
19
作者 陈滢 李成敏 +4 位作者 鲁哲别 罗皓泽 李楚杉 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1775-1786,共12页
SiC MOSFET凭借着低开关损耗、高工作频率与高工作温度点等优点,逐渐在高效率、高功率密度与高温的应用场合取代传统的硅功率器件。然而,在高速开关中带来的栅极串扰现象严重制约SiC器件的开关速度。传统的串扰抑制方法重点关注由栅极... SiC MOSFET凭借着低开关损耗、高工作频率与高工作温度点等优点,逐渐在高效率、高功率密度与高温的应用场合取代传统的硅功率器件。然而,在高速开关中带来的栅极串扰现象严重制约SiC器件的开关速度。传统的串扰抑制方法重点关注由栅极–漏极寄生电容引入的干扰电压,往往通过减小驱动回路阻抗的方式来降低串扰电压。该文基于SiC MOSFET器件的开关模态,提出考虑共源电感的分段线性化串扰电压模型。该模型基于器件数据手册及双脉冲实验提取的参数,考虑栅极–漏极电容、共源电感、体二极管反向恢复等非理想因素的影响。对比不同电压点、电流点与电阻值下实验与模型的输出结果。该模型表明,串扰电压是由器件栅极–漏极电容、共源电感与驱动回路阻抗共同作用的结果。单一降低驱动回路阻抗的方式对串扰电压的抑制效果有限。基于提出的模型,该文给出串扰电压抑制的指导方法,可直接用于SiC MOSFET驱动电路的设计。 展开更多
关键词 SIC MOSFET 串扰 共源电感 SiC驱动
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基于热敏感电参数法的大容量IGBT模块动态结温在线检测研究 被引量:14
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作者 祝冲冲 王祥 +4 位作者 罗皓泽 周宇 杨欢 李武华 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期2686-2693,共8页
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在风力发电等大功率系统中应用广泛,其可靠性越来越受到学术界和工业界重视,鉴于结温是影响IGBT模块可靠性的重要因素,国内外学者提出了诸多基于热敏感电参数的结温提取方法... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在风力发电等大功率系统中应用广泛,其可靠性越来越受到学术界和工业界重视,鉴于结温是影响IGBT模块可靠性的重要因素,国内外学者提出了诸多基于热敏感电参数的结温提取方法,然而较少涉及大容量IGBT模块动态结温在线监测和测试的研究。设计和搭建了基于H桥拓扑的兆瓦级应用工况复现平台,可开展大功率变流系统的运行工况型式测试。以关断延迟时间为热敏感电参数,简要论述了其与器件结温和负载电流等运行工况的相关性,并通过实测构建了三维数据库。基于运行工况复现平台,研究了大容量IGBT模块在不同基波频率下的结温波动特征,并通过模块内置的负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻进行结温波动对比,验证了以关断延迟时间进行IGBT模块结温在线提取和检测具有灵敏度高、响应速度快和易于集成的优点。 展开更多
关键词 大容量IGBT模块 热敏感电参数法 工况复现 结温提取 关断延迟时间
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