基于失效演化模拟的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命建模研究

牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系统故障率具有重要的战略价值和经济意义。目前采用“里程修”的运维方式,未考虑机车运行线路、工况、负载差异等因素对寿命的影响,导致一些线路过早更换的高昂运维成本和一些线路过晚替换的系统停运风险。因此,在牵引系统IGBT模块故障率高、运行线路间可靠性差异大且采用不合理的“里程修”方式背景下,目前业界普遍关心的问题是各线路基于固定里程修更换的IGBT模块剩余寿命是多少。该文针对电力机车用IGBT模块剩余寿命准确评估的问题,以IGBT模块焊料层不同服役里程空洞尺寸分布规律为基础,建立考虑焊料层空洞空间分布规律的精细化多物理场模型,开展多芯片并联IGBT模块失效演化物理过程模拟,提出以焊料层空洞分布统计规律为老化状态的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命预测模拟,并通过功率循环试验验证改进模型准确性。研究成果丰富功率器件的寿命预测和可靠性评估理论,为系统从“里程修”向“状态修”转变提供科学依据。

α粒子测量中的参数计算方法研究

放射性测量广泛应用于核技术的各个领域,测量不确定度、置信区间、探测限值等是放射性测量的重要参数,其计算结果直接影响相关决策。本研究采用偏导数方法和蒙特卡罗方法研究α粒子活度浓度测量中的重要参数。首先,对测量结果不确定度来源进行分析,再利用偏导数和蒙特卡罗方法计算α粒子活度浓度不确定度、置信区间、判定阈和探测限等。结果表明:当输入量不确定度高于10%时,两种计算方法所得置信区间与不确定度结果相对偏差大于15%;输入量相对不确定度较小时,探测限约判定阈的两倍。偏导数方法应用较广,但未考虑输入量的概率分布形式,不适用于复杂和特殊输入量的模型,此时可借助蒙特卡罗方法得到更加可靠的计算结果,这两种方法可以互补应用。

补肾活血法联合甲钴胺片干预眼压控制后青光眼的临床效果

目的探讨补肾活血法联合甲钴胺片干预眼压控制后青光眼的安全性和有效性,为中西医结合治疗眼压控制后青光眼提供更多的临床手段和思路。方法选取2018年1月至2022年12月在萍乡市人民医院眼科就诊并通过眼压检查确定为眼压控制后青光眼的60例患者作为研究对象,根据患者就诊先后顺序分为治疗组(30例)和对照组(30例),对照组单纯予以甲钴胺片口服,治疗组在对照组基础上口服补肾活血中药组方,两组均治疗3个月,比较两组的视力、眼压、视野及中医证候积分的变化情况。结果对照组中完成观察28例(45只眼),治疗组完成观察26例(44只眼)。两组患者治疗前后的眼压、视力组间、组内比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者治疗后的视野平均敏感度(MS)均高于本组治疗前,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗组治疗后的平均缺损(MD)、丢失方差(LV)、视野缺损计分及中医证候积分均低于本组治疗前,差异有统计学意义(P<0.05);对照组治疗前后的MD、LV、视野缺损积分及中医证候积分比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论补肾活血法联合甲钴胺片口服治疗眼压控制后青光眼,有助于提高视力及视觉敏感度,有效控制视野缺损,改善患者中医症状,为青光眼眼压控制后患者后期的视功能保护提供了一种新的思路。

益气养阴活血利水法联合康柏西普治疗糖尿病性黄斑水肿的临床研究

目的评估益气养阴活血利水法联合康柏西普治疗糖尿病性黄斑水肿(DME)的安全性和有效性,为中西医结合治疗DME提供更多的临床手段和思路。方法选取2019年6月至2022年6月在萍乡市人民医院眼科住院的70例DME患者作为研究对象,每治疗周期中行单眼药物注射,均为单眼入组。随访脱失6例,共64例患者计入统计。按入院先后分为治疗组(29例)与对照组(35例),治疗组采用玻璃体腔注射康柏西普1次联合口服益气养阴活血利水中药组方3个月;对照组采用单纯玻璃体腔注射康柏西普1次。比较两组治疗前及治疗后1、3、6个月的最佳矫正视力(BCVA)、中心视网膜厚度(CRT)、中医证候评分、需要重复眼内药物注射次数的差异。结果两组患者治疗前后的BCVA、CRT及中医证候评分的时点比较,差异有统计学意义(P<0.05),两组患者治疗前后的BCVA、CRT及中医证候评分的组间、交互作用比较,差异无统计学意义(P>0.05),治疗组治疗后1、3个月以及对照组治疗后1个月的BCVA、CRT及中医证候评分均高于治疗前,差异有统计学意义(P<0.05)。对照组治疗后3个月及两组治疗后6个月的BCVA、CRT及中医证候评分治疗前后比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后3月检查CRT较治疗后1个月反弹,其中治疗组有5例需要再次注射康柏西普,少于对照组的15例(χ^(2)=4.844,P=0.033),差异有统计学意义;两组治疗后的BCVA、CRT及中医证候评分与治疗前的平均变化比较,治疗组BCVA、CRT及中医证候评分的改善始终优于对照组。此外,治疗期间两组均没有发生重大的安全问题。结论益气养阴活血利水中药组方联合康柏西普治疗DME,有助于提高BCVA,延缓黄斑水肿复发,疗效优于单独康柏西普治疗。

基于金属化薄膜电容器状态在线监测的剩余寿命评估方法

模块化多电平变流器(MMC)是柔性直流输电系统的核心装备,其中子模块(SM)金属化薄膜电容器是MMC中的薄弱环节之一,故研究金属化薄膜电容器的状态监测和寿命评估对于提高MMC运行可靠性和制定系统维护计划具有重要意义。目前,现有金属化薄膜电容器的寿命评估方法未考虑电容器老化进程对电容值和等效串联电阻(ESR)的影响,难以准确实现不同服役状态下的电容器剩余寿命评估问题。因此,该文提出考虑当前电容值状态在线监测的金属化薄膜电容器的剩余寿命评估方法。首先,在考虑电容器老化速率与温度耦合关系的基础上建立了电容器ESR和电容值的老化模型。其次,在进行寿命计算时考虑到电容器的老化效应,根据提出的容值在线监测方法得到当前的电容值,推断出电容器已使用年限及电容器目前的ESR值,并代入建立的场路协同仿真电热耦合模型中计算得到电容器温度。最后,根据提出的剩余寿命模型对电容器当前剩余寿命进行预测。该文研究成果将为设备选型、系统设计和MMC系统子模块电容器的可靠性评估提供参考。

机器人应用对旅游产业绿色创新效率的影响

在全球范围内,机器人技术的迅猛发展正为旅游产业绿色发展转型提供新的动力.该文基于颠覆性创新理论,以2010—2019年中国省级旅游产业为研究对象,利用国际机器人联合会(IFR)数据,并结合超效率SBM模型和固定效应模型,对机器人应用对旅游产业绿色创新效率的影响进行了测量与分析.研究发现:1)机器人应用驱动了旅游产业绿色创新效率的提升,该结论在考虑内生性问题和进行稳健性检验时依然成立.2)机器人应用可以通过增强地区旅游业密集度和提高旅游行业竞争性两条路径,对旅游产业绿色创新效率产生正向作用.3)减少旅游业一般性人力资本可以强化机器人应用对绿色创新的促进作用.4)机器人应用对旅游产业绿色创新效率的积极影响存在显著的区域异质性.该研究为理解中国旅游产业绿色创新效率的发展提供了新视角,也对于合理利用机器人以提升旅游产业的绿色创新效率提供了实证依据和策略建议.

基于多层级模拟的压接型IGBT器件短路失效机理分析

压接型绝缘栅双极晶体管(press pack insulated gate bipolar transistor,PP-IGBT)器件具有功率密度高、短路失效等优势,已被广泛应用于柔性直流输电换流阀中。现有压接型IGBT器件短路失效研究主要基于宏观测试结果,难以揭示由微观材料失效诱发器件短路失效的机理,该文基于圧接型IGBT器件短路测试结果,提出压接型IGBT器件短路失效机理的多层级模拟方法。首先,搭建短路冲击实验平台,基于短路实验获取失效发生条件与失效芯片;其次,建立压接型IGBT宏观器件——介观元胞模型,研究圧接型IGBT器件短路失效时器件–元胞复合应力变化规律;最后,建立微观元胞铝–硅界面分子动力学模型,分析短路失效发生条件,揭示短路失效机理,并提出芯片失效部位相对概率分布。结果表明,短路工况下芯片靠近栅极的有源区边角是最容易发生失效的薄弱区域,铝、硅材料失效是导致压接型IGBT器件短路失效的直接原因。

基于寄生电感优化的分立式SiC MOSFET器件压接封装方法研究

现有沿用传统Si器件TO-247-3封装的分立式SiC MOSFET器件受限于键合线和平面换流回路,封装寄生电感偏大,增大器件高频工况下的开关损耗。对此,该文提出一种去键合线、具有垂直换流回路的低寄生电感分立式SiC MOSFET器件压接封装方法。首先,基于封装结构,评估现有TO-247-3分立式SiC MOSFET器件封装寄生电感的分布特性;其次,针对小尺寸SiC MOSFET芯片,设计具有U型栅极顶针和垂直换流回路的分立式压接封装结构,并利用磁场相消原理进一步降低功率回路寄生电感;再次,利用Pspice软件对SiC MOSFET器件开关行为建模,对比分析分立式压接封装与TO封装下SiC MOSFET器件的开关特性。最后,搭建电感钳位双脉冲测试平台进行实验验证。仿真和实验结果表明,在相同电流等级下,采用分立式压接封装结构的SiC MOSFET器件具有更低的封装磁场分布和更低的寄生电感,可以显著提升器件开关速度并降低开关损耗。

大数据时代下软件工程技术的应用研究

二十一世纪人们进入信息化时代,促使人们日常工作与生活模式呈现出明显的变化,信息技术被应用在各个领域中,满足人们的个性化需求。通过灵活利用先进的大数据技术与软件工程技术可以有效地提高人们工作质量与生活水平,基于此,本文从当前大数据时代下软件工程技术的概念入手,深入开展分析,明确其技术应用现状,针对性提出合理的应用实践,探索未来发展趋势,旨在促使当前大数据技术与软件工程技术深度融合发展。

校园一卡通系统的基础平台建设和应用功能分析

校园一卡通是学校的重要管理系统,对提升学校管理效率有十分重要的作用。本文使用微信小程序进行校园一卡通系统的设计,基于SpringBoot框架完成对系统的搭建,并实现系统管理、店铺管理、商品管理、食堂管理的功能。通过测试,确定系统具备应用性能,可以满足学生和管理人员使用的需求,对提升学校管理效率、推进智慧校园建设有积极作用。

废水急性毒性测定及评价中的不确定性研究及其改进方法

目前,我国针对废水处理及排放的环境影响评估体系逐渐向生物毒性综合指标完善,然而传统的评价方法可能存在错误的接受和错误的拒绝2种风险,根据“检测和校准实验室能力认可准则”(CNAS-CL01:2018)的要求,实验室在进行合格判定时,应考虑相关的风险水平。为研究分析废水急性毒性评价中存在的风险,采用发光细菌法测试废水急性毒性,选取接近排放限值的制药废水样品,进行测量不确定度评定,并依据“产品几何量技术规范(GPS)工件的测量检验和测量设备第1部分:按规范检验一致性或不一致性的判定规则”(ISO 14253-1:2017)有关合格判定的思路,对废水急性毒性评价中的合格区、不确定区和不合格区进行研究。结果表明,废水急性毒性评价中,合格区、不确定区及不合格区会随着标准曲线|r|值和测量精密度的变化而变化,随着|r|值的降低或精密度的降低,合格区会变小,不确定区会变大,这导致了无法通过设置“保护带”的方法降低误判风险,对废水急性毒性评价的准确性造成了极大的影响。为准确开展废水急性毒性的测试与评价,可采用双样本t检验,通过比较废水样品的相对发光度与0.07 mg·L^(-1)氯化汞溶液的相对发光度来判断废水急性毒性是否合格,当废水样品的相对发光度≥0.07 mg·L^(-1)氯化汞溶液的相对发光度时,废水急性毒性合格,否则不合格。本研究通过开展方法的不确定度研究,阐明了现行国标分析方法及废水急性毒性评价方法存在的局限性,并提出了改进方案,为废水急性毒性的科学评判提供了重要依据。

全尾砂膏体多尺度物料均质化制备技术研究

为实现料浆均质化充填,以某矿为工程背景,首先,开展了全尾砂及5组分级尾砂试验,利用Fuller曲线级配理论研究了不同工况下尾砂级配质量效果。然后,以全尾砂料浆为研究对象,分析了不同的搅拌速度、时间及料浆质量浓度对制备膏体料浆的影响。最后,通过试验对不同因素的最优值进行了验证。结果表明:各试验组的级配指数均小于理想级配指数和较优密实度范围,尾砂总体级配质量均较差。当充填料浆质量浓度小于74%时,搅拌参数设置速度为200 r/min,搅拌时间为3 min,搅拌效果最佳。通过试验验证了物料在最优搅拌参数的作用下搅拌,能均匀分散在浆体之中,确保了输送的各部分浆体流变性能相同。

大功率MMC系统中子模块IGBT状态监测系统设计方法

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor)是模块化多电平换流阀(modular multi-level converter, MMC)中的关键部件之一,对其运行状态进行在线监测是保障MMC系统安全、可靠和经济运行的重要措施。针对MMC子模块中多芯片并联IGBT模块运行状态难以实时监测的问题,文中提出了基于模块壳温分布规律与老化状态映射关系的运行状态监测系统设计方法,以实现不同工况下IGBT模块状态的自适应评估和管理。首先,分析了MMC子模块中IGBT模块老化失效对热流的影响规律,甄选了壳温作为表征模块状态的特征参量。其次,建立了适用于不同工作点的基于神经网络的IGBT模块老化状态监测模型,并根据不同应用场景的需求偏好实现了对功率模块运行状态的表征和识别;最后,基于所提的状态监测系统设计方法在MMC测试平台上验证了方法可行性和有效性。文中所提方法为解决大功率工况下MMC子模块中IGBT模块的状态监测问题提供了新的思路,为系统的运行维护提供了实用、有效的解决方案。

绿色矿山尾砂综合利用技术研究

四川某铅锌矿为建成无尾矿排放绿色矿山,将尾矿无害化处理,对其进行尾矿综合全利用研究。通过踏勘调研矿山技术条件,试验分析尾矿特性,拟定了全尾砂充填和分级细尾砂充填(粗尾砂建材化处理)2个方案。由于矿物磨矿碎胀性影响,采矿产生的采空区空间不能满足充填处置全部尾砂的需求,确定将全尾砂进行分级处理,分级界线74μm,粗粒级尾砂产率39.5%,以粗粒级尾砂脱水作为建筑用砂物料,细粒级尾砂浓密脱水作为充填骨料,从而实现尾矿零排放。根据细粒级尾砂特性,优选膏体仓储浓密机进行高效浓密脱水,并采用附近水泥厂的胶固粉进行分级细尾砂胶结充填。对2种利用方案进行经济成本分析可知,分级细尾砂充填每天可节省3422.1元,效果显著。该研究成果可为类似矿山建设无尾绿色矿山提供借鉴。

高强充填添加剂作用下充填体强度演化规律研究

目的:为了降低矿山充填运营成本,针对采用上向水平分层充填法进行开采作业的某金矿,开展充填外加剂降本研究。方法:进行了矿山全尾砂室内材料试验研究,研发了针对于矿山尾砂的X601、XN603、204三种高强充填添加剂,并开展了充填体强度配比试验。结果:1)针对矿山尾砂研发的三种高强充填添加剂均能改善充填料浆流动性、调节料浆流变性,使充填改性料浆长时间保持稳定性、抗分层离析的时间延长泌水量大大减少,有促分散、促流动以及固化增强作用。2)在灰砂比1∶6时,添加剂X601可以使充填体3 d强度提高25%左右,7 d强度提高30%左右,28 d强度提高20%左右;添加剂XN603可以使7 d强度提高20%左右,28 d强度提高20%左右。添加剂204可以使充填体3 d强度提高25%左右,7 d强度提高10%左右,28 d强度提高10%左右。结论:研发的三种外加剂中,X601添加剂为最优添加剂,能够降低20%水泥添加量,为矿山低成本充填提供技术支撑。

多物料协同胶结充填系统工艺及应用研究

目的:为了减少矿山固废堆存,降低处置成本,同时提高井下矿石回采率,针对矿山极细滤泥充填存在浓度低、絮凝沉降困难、溢流跑混等问题,以河南某铅银矿为例,提出了滤泥、米石协同处置精准制备充填系统工艺。方法:开展了滤泥、米石基本物理性质、流动性及强度试验,通过理论分析研究,结合现场实际情况,提出了该铅银矿多物料协同胶结充填工艺,并进行了充填系统的建设及工业试验。结果:1)滤泥粒径小于74μm颗粒占比达94%,滤泥∶米石为5∶5时,充填骨料中-20μm以下含量占比超过20%,能够满足充填料浆长距离输送;2)采用静态计量周期制备工艺,滤泥采用黏性配料机进行给料计量,米石采用常规配料机进行给料计量,能够实现黏性滤泥的均质打散及精准给料,保障充填系统稳定连续运行;3)现场工业试验时,充填浓度为64%,充填料浆均质化程度高,充填系统运转连续,制备能力达60 m^(3)/h,充填料浆自流至井下空区,泌水率小于3%。结论:多物料协同胶结充填系统的建成使用,提高了矿石回采率,提升了矿山经济效益,同时也为矿山安全开采提供了保障。

极量内直肌缩短联合超常量外直肌后徙治疗大角度间歇性外斜视的疗效分析

目的极量内直肌缩短联合超常量外直肌后徙术与常规双眼外直肌后徙联合内直肌缩短术治疗大角度间歇性外斜进行比较,观察手术效果。方法两组共40例。A组24例,采用超常量外直肌后徙联合极量内直肌缩短术,B组16例常规双眼外直肌后徙联合内直肌缩短术。两组比较进行统计学分析。结果两组术后3个月眼位、运动、复视等差异均无统计学意义(P>0.05)。结论极量内直肌缩短联合超常量外直肌后徙术治疗大角度间歇性外斜是安全有效的改良方法。

老化试验条件下的IGBT失效机理分析

IGBT模块失效机理是变流器可靠性状态监测的基础,通过分析模块老化失效机理,得到饱和压降Uce补偿模型和结温Tj计算模型,建立IGBT模块功率循环实验平台,验证模块失效的物理过程和机理,得到IGBT模块在老化过程中电气和热参数的变化趋势,并建立热阻的退化模型,分析不同工作条件下对模块老化的影响。试验结果表明,模块在交变温度下焊接层失效是模块的主要失效方式,失效过程中其特征参数热阻满足参数退化模型,结温差越大模块越容易发生失效。通过IGBT模块的老化实验分析器件的老化机理,为变流器的状态监测和运行可靠性评估奠定一定基础,也为功率器件的可靠性设计提供决策支持。

老化实验条件下的IGBT寿命预测模型

以器件功率循环为基础,在疲劳损伤理论基础上建立功率器件寿命模型,以提高变流器的运行可靠性,为功率变流器的检修维护提供理论基础。给出了器件寿命预测模型的使用价值和意义,通过分析功率器件失效机理,设计了功率循环实验平台和老化实验方案,阐述了老化实验原理并给出了老化参数提取方法。利用Weibull分布建立了器件的一维寿命模型并分析了该模型的优缺点,提出了改进的器件三维寿命模型,通过对比、分析证明了该模型的准确性,得到的Arrhenius广延指数模型更能体现器件寿命分布。

桥墩地震动水效应的水下振动台试验研究

进行了水下桩基础桥墩的振动台试验研究。从试件模型、试验装置和工况设置等方面介绍了水下桥墩振动台试验的实施过程。通过模型试验,分析与讨论了动水力对桩基础桥墩地震动响应的影响程度以及不同地震动输入条件下结构与水的相互作用规律。试验结果表明水的存在会改变结构动力特性和地震动响应。