大功率储能变流器功率模组DC-link电容器的试验研究

从满足最恶劣运行工况下纹波电流和满足动态响应的电容容值这两方面,对三相大功率储能变流器功率模组中的DC-link电容进行了计算设计。在简化模型下,定性分析了功率模组间连接铜排寄生电感对电容纹波电流的放大效应,并采取实验验证的方式在整机装置上进行了测试验证。测试发现,模组采用铜排连接方式的原有设计不合理,电容纹波电流放大明显,不能满足设计要求。针对该问题进行了改良设计,模组间更换采用叠排方式连接,改进后模组内DC-link电容的纹波电流放大现象得到了明显抑制,满足整机设计要求。

储能变流器功率模组的优化设计及散热仿真分析

功率模组作为储能变流器的核心单元,其散热问题引起了广泛的关注。以某500 kW储能变流器的功率模组为研究对象,从物理模型、风机选型、散热器设计、热仿真分析等方面详细介绍了功率模组的散热系统。建立了仿真模型,通过仿真计算优化了散热器的结构参数,并分析了功率模组的散热特性,最后通过试验数据和仿真计算对比,验证了基于数值仿真的可靠性。该研究有效提升了选型的精确度,缩短了散热器设计周期,对后续的功率模组热仿真分析和优化具有重要的指导意义。

结温对双界面法测量功率模组R_(thJC)的影响

JEDEC 51-14标准的瞬态双界面法(TDIM)是指让半导体器件通过相等的加热电流,分别测量器件散热面通过两种不同导热介质与散热器相接触时的瞬态热阻抗曲线,利用两条瞬态热阻抗曲线的分离点来确定待测器件的结-壳热阻R。但在相等的加热电流测试条件下,有的功率器件会出现热阻抗曲线提前分离的现象。此处首先列举了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模组在不同结温下的测试数据,定性地介绍该现象。其次,从材料热力学的角度对该现象的物理机制进行了理论分析。最后,基于自研IGBT功率模组进行定量计算及实测验证,对比结果表明所提热力学改进模型与实测结果吻合。

大功率LED模组散热基板结构研究

大功率LED模组散热直接影响其光效和使用寿命。通过建立相应的有限元模型,运用有限元(FEM)分析方法,对大功率LED模组温度在散热基板内的分布进行模拟计算,采用嵌入高导热环的基板结构,提高大功率LED模组的散热效率。在此基础上,结合实际工艺,对高导热环结构参数的影响进行了详细分析,使导热环的尺寸和基板的散热效率达到最优。

应对电源功率模组设计挑战及其氮化镓的EGaN FET和集成电路的选用

本文将应对电源功率模组完整设计挑战相关的的技术特征问题作研讨,并由此拓宽出以EGaN FET提高效率降低总成本的各类型DC-DC转换器设计方案为典例作分析说明。

功率型LED模组基板横/纵向散热性能研究

为了研究LED模组的散热性能,对其基板的横向和纵向散热性能进行了对比研究。首先建立加快基板横向和纵向散热性能的有限元模型,即在基板上覆盖高导热层和基板内添加高热导率热沉结构。并运用有限元(FEM)分析方法对两种基板的散热效果以及基板和LED芯片温度分布的均匀性进行了对比分析。最后,对于基板上覆盖高导热层的结构,结合实际工艺和散热性能的考虑,进一步优化了高导热层的厚度。

一种大功率LED模组的热管理设计

由于大功率LED模组在工作时会产生大量热量并导致LED结温上升,对LED模组寿命产生严重影响,大功率LED模组的热管理问题成为了行业的研究重点。通过对封装和热管技术研究,提出了COB与热管技术结合的热管理设计。通过研究发现,该热管理设计能有效提高散热效率,满足了大功率LED模组散热要求。

非均匀芯片布局的LED模组散热性能研究

芯片阵列均匀排列的常规大功率LED模组因温度场叠加会导致中心温度过高、温度分布不均匀。在理论分析面热源温度分布函数及多热源相互影响的基础上提出了一种LED芯片外密内疏排列的模组设计方案,并与ANSYS有限元仿真的结果进行了对比验证。当芯片按照优化后的对数和幂函数分布时芯片最高温度比常规均匀排列时均低约5℃,芯片温度的方差降低约56%。外密内疏的非均匀芯片排列方案在基板较小、较薄时对散热效果的改善更好。

分布式电池系统热平衡控制设计

为实现电池系统的温度平衡,提出一种基于分布式的独立输入并联输出(IIPO)电池系统架构的热平衡控制方案。在该系统中,热平衡系统、输出电压控制系统相互结合。在放电操作阶段,通过调节功率转换器的占空比,将调节后的总线电压保持在期望值,并引入电流控制回路来调节每只电池的放电速率,将调节后的电池放电电流保持在期望值,从源头上控制电池产热,以实现热平衡。所提出的热平衡控制器不需要额外的平衡元器件,电池的热平衡会在系统运行期间实现。提出并讨论了控制方案及可行性,并给出概念验证实验样机的理论基础和结果分析,评估和验证热平衡控制器的操作性。

母排阻抗网络谐振特性分析方法

采用标准模块化方案搭建的大容量电力电子装备具有加工简单、组装与扩容便利等诸多优势。然而,其汇流结构阻抗网络造成的异常谐振电流常导致电容等部件出现热失效与绝缘问题。汇流结构阻抗网络具有元件多,结构复杂且阶数高等特点。依靠数值计算与专用仪器测试手段难以定位异常谐振产生的具体环节,相应的改进措施,电流谐振抑制效果有限。针对此问题,基于标准模块化功率模组的结构对称性,借助低阶单元与组合网络的谐振特性的继承关系,得出了高阶阻抗网络多模态谐振特性的综合提取方法。首先,详细阐述了子单元选择策略以及子单元与组合网络谐振模态的关联规律。其次,将网络谐振模态分解为单元自身谐振模态与网络伴生谐振模态,对两类谐振模态的形成规律、提取方法、峰值阻尼系数等参数进行了详细数学推导与分析。最后,实验结果表明通过该方法可以获得完整的汇流母排高阶阻抗网络多谐振模态集合,同时得到的谐振模态与阻抗网络中谐振回路的对应关系,是指导母排优化设计的重要基础。

一种高性能的功放控制器设计

CMOS控制器是射频功放模组的重要单元,它为射频功放提供稳定的偏置点和简单的逻辑控制。采用复用误差放大器和补偿电容的结构,设计出一种高性能的应用于WCDMA手机功放模组的功放控制器。电路采用TSMC 0.25μm标准CMOS工艺实现,芯片尺寸为840μm×440μm。模式切换时间小于1.5μs,1 GHz下的PSRR小于-10 d B。测试结果表明:输出电压均值为2.894 V,标准差为17 m V,温度系数为-370 ppm/℃,良率为94%。