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基于多物理场耦合的压接型IGBT功率循环应力特性仿真分析
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作者 鲁宇加 焦超群 +2 位作者 陈蕊 袁文迁 张秀敏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4195-4206,共12页
压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度... 压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度仿真模型计算器件内部的应力参数。首先,分析了影响IGBT器件有限元模型准确性的物理特性,并提出考虑IGBT芯片动态电导率的高精度IGBT电-热-力多物理场耦合模型。其次,通过器件饱和压降、结温以及Von Mises应力对所搭建模型进行实验对比分析,验证了模型的准确性。最后,利用所提出的多物理场耦合模型仿真分析了压接型IGBT器件在工况以及功率循环过程中的应力变化特性,提出“额外应力差”这一概念以表征IGBT在功率循环中应力存在的特殊变化规律并分析了额外应力差的产生机理,明确应力特性对在研究寿命预测等问题时具有的意义。 展开更多
关键词 压接型IGBT 动态应力特性 额外应力差 应力寿命预测 有限元仿真 电-热-力多物理场耦合
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基于多目标优化理论的耦合无关恒压输出型LCC/S补偿感应电能传输系统 被引量:1
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作者 焦超群 杨旭 +2 位作者 杨俊峰 魏斌 吴晓康 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第24期6565-6580,共16页
基于传统完全谐振参数设计方法的感应电能传输(IPT)系统只有在发射线圈和接收线圈完全耦合时才能表现出最佳性能。实际的IPT系统多为变耦合系统,耦合系数变化可能导致输出电压大范围波动和效率降低等问题。该文提出一种基于多目标优化... 基于传统完全谐振参数设计方法的感应电能传输(IPT)系统只有在发射线圈和接收线圈完全耦合时才能表现出最佳性能。实际的IPT系统多为变耦合系统,耦合系数变化可能导致输出电压大范围波动和效率降低等问题。该文提出一种基于多目标优化理论的补偿拓扑参数设计方法,在耦合系数和负载变化的情况下仍然可以获得相对恒定的输出电压且能够高效运行。首先,利用基波近似分析法建立LCC/S补偿IPT系统的系统方程。其次,以补偿参数为优化变量,以减小输出电压波动、提升系统效率为优化目标,以电感最大通过电流、电容最大承受电压和零电压开关为约束条件建立多目标优化模型。然后,利用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解所建立的多目标优化模型,并得到Pareto最优解集。最后,根据实际需要,从Pareto最优解集中选择合适的补偿方案,并进行仿真分析和实验验证。实验结果表明,优化方案的电压波动率(VFR)约为传统方案的45%,且优化方案的最低传输效率(87.5%)仍大于传统方案的最高传输效率(86.3%)。该方法可用于优化满足耦合和负载无关恒定输出、高效率、零电压开关等特性的补偿拓扑。 展开更多
关键词 感应电能传输 多目标优化 耦合无关恒压输出 多目标粒子群优化(MOPSO) 算法 PARETO解集
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磁谐振式无线电能传输效率优化方法研究进展 被引量:3
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作者 张秀敏 郭伟健 +1 位作者 焦超群 佟庆彬 《电源学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期67-74,共8页
无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术作为一种新型的电能传输方式以其高可靠性、实用性和安全性而备受关注。然而WPT能否替代传统的有线输电而成为通用技术,其最关键的影响因素之一就是传输效率。首先,针对WPT技术对于传输效... 无线电能传输WPT(wireless power transfer)技术作为一种新型的电能传输方式以其高可靠性、实用性和安全性而备受关注。然而WPT能否替代传统的有线输电而成为通用技术,其最关键的影响因素之一就是传输效率。首先,针对WPT技术对于传输效率优化的迫切需求,系统综述了国内外在磁耦合谐振式WPT研究领域中关于传输效率优化方法的研究进展。然后,对WPT系统的研究进展进行了综述,分别从线圈优化设计、谐振链路改进、频率控制及阻抗调节4个方面,介绍了近年来国内外关于磁耦合谐振式WPT传输效率优化方法的研究进展。最后,对WPT技术传输效率优化研究的未来发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 无线电能传输(WPT) 磁耦合谐振 传输效率 线圈优化 谐振链路 频率控制 阻抗调节
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用于压接型IGBT器件芯片电流测量的带金属屏蔽层集成PCB Rogowski线圈的研究
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作者 焦超群 黄涛 +1 位作者 张秀敏 代安琪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期9105-9117,共13页
柔性直流输电是构建能源互联网的重要途径,其中压接型IGBT器件是柔性直流输电换流阀的核心器件。由于单颗压接式IGBT芯片面积小,通流能力低,为了提高柔性直流输电的输电容量,需要将多颗压接式IGBT芯片并联。但是由于并联芯片电气参数差... 柔性直流输电是构建能源互联网的重要途径,其中压接型IGBT器件是柔性直流输电换流阀的核心器件。由于单颗压接式IGBT芯片面积小,通流能力低,为了提高柔性直流输电的输电容量,需要将多颗压接式IGBT芯片并联。但是由于并联芯片电气参数差异,导致IGBT芯片在开关过程中出现不均流以及电流过冲现象。该文在PCB Rogowski线圈集总参数模型的基础上,分析IGBT测试过程中发射极与集电极电压的快速变化形成的电场对PCB Rogowski线圈测量误差的影响,提出用金属屏蔽层来消除电场干扰的方法,并实验验证该方法的有效性。接着仿真和实验分析PCB Rogowski线圈的自感和和分布电容(计及引入屏蔽层后屏蔽层与Rogowski线圈间的电容),首次从等效电路理论模型和实验分析由于屏蔽层引入造成对测量频带范围的不利影响。最后平衡屏蔽层引入的优缺点,设计一款集成的带金属屏蔽层的PCB Rogowski线圈来实时检测特定压接式IGBT器件内部并联芯片的电流。 展开更多
关键词 压接型IGBT 芯片电流测量 PCB ROGOWSKI线圈 屏蔽层
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Improved efficiency of ternary the blend polymer solar cells by doping a narrow band gap polymer material
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作者 ZHU XiXiang AN QiaoShi +2 位作者 HUANG Hui jiao chaoqun ZHANG FuJun 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第3期59-63,共5页
A series of P3HT:PC71BM polymer solar cells (PSCs) with different PIDTDTQx doping concentrations were fabricated to in- vestigate the effect of the PIDTDTQx as a complementary electron donor on the performance of P... A series of P3HT:PC71BM polymer solar cells (PSCs) with different PIDTDTQx doping concentrations were fabricated to in- vestigate the effect of the PIDTDTQx as a complementary electron donor on the performance of PSCs. The power conversion efficiency (PCE) of the optimized ternary blend PSCs (with 2 wt% PIDTDTQx) reached 3.87%, which is 28% higher than that of the PSCs based on P3HT:PCvlBM (control cells). The short-circuit current density (J^c) was increased to 10.20 mA/cm2 compared with the control cells. The PCE improvement could be attributed to more photon harvest and charge carrier transport by appropriate doping PIDTDTQx. The energy transfer from P3HT to PIDTDTQx was demonstrated from the 650 nm emis- sion intensity decrease and the red-shifted emission peaks from 725 nm to 737 nm along with the increase of PIDTDTQx dop- ing concentrations. 展开更多
关键词 ternary blend polymer solar cells exciton dissociation charge carrier transport
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