A sub-circuit MOSFET model with a wide temperature range including cryogenic temperature

A sub-circuit SPICE model of a MOSFET for low temperature operation is presented.Two resistors are introduced for the freeze-out effect,and the explicit behavioral models are developed for them.The model can be used in a wide temperature range covering both cryogenic temperature and regular temperatures.

构网型控制改善跟网型变流器次/超同步振荡稳定性的机理和特性分析

构网型(grid-forming,GFM)并网变流器具有良好的弱电网稳定性,同时能够改善跟网型变流器的次/超同步振荡稳定性。为明确GFM控制改善振荡稳定性的机理和特性,首先推导了GFM变流器电路特性与每个控制环节的关系,并分别从变流器自身电路特性、变流器并网系统整体阻抗特性角度揭示了GFM控制改善振荡稳定性的电路机理。然后,基于阻抗模型定量分析了GFM变流器占比提升对系统振荡频率、阻尼的影响。最后,利用电磁暂态仿真进行了验证。结果表明:GFM变流器在无功控制环节、电压外环作用下表现为“正电阻”,能够削弱跟网型变流器控制环节引入的负阻尼特性,进而改善系统次/超同步振荡稳定性;此外,GFM变流器占比提升能够显著改善系统振荡阻尼,但对振荡频率影响较小。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

基于InP HEMT的太赫兹分谐波混频器芯片设计

基于70 nm InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款175~205 GHz分谐波混频器太赫兹单片集成电路(TMIC)。使用三线耦合Marchand巴伦实现本振信号的平衡-不平衡转换。在射频端口设计了紧凑型耦合线结构的带通滤波器,实现对射频信号低损耗带通传输的同时缩小了芯片尺寸。测试结果表明混频器在175~205 GHz频率范围内,单边带(SSB)变频损耗小于15 dB,典型值14 dB。混频器中频频带为DC~25 GHz,射频端口对本振二次谐波信号的隔离度大于20 dB。芯片尺寸为1.40 mm×0.97 mm,能够与相同工艺的功率放大器、低噪声放大器实现片上集成,从而满足太赫兹通信等不同领域的应用需求。

一种应用于半桥拓扑的斜率补偿电路

针对在峰值电流控制模式下半桥型开关电源存在次谐波振荡的问题,提出一种新型斜率补偿电路。该斜率补偿电路由少量外围常用器件构成,其补偿深度可由外围器件参数进行调节,与开关驱动信号完全保持同步。基于LTspice搭建斜率补偿电路的仿真模型,仿真结果表明,该电路补偿效果良好。样机实测结果也验证了该斜率补偿电路的有效性。所提电路适用于选择峰值电流模式但电源管理芯片内部没有斜率补偿电路的应用场合。

超临界CO_(2)印刷电路板换热器热工水力特性研究

对于超临界CO_(2)布雷顿循环中的印刷电路板换热器,其复杂结构与工作介质的特殊物理性质将导致集总参数方法出现较大的计算误差。为提升印刷电路板换热器的换热参数的计算精度,本文基于Modelica语言,采取分节点建模方法,开发了印刷电路板换热器的热工水力特性计算程序,对其稳态运行时的换热参数进行了分析。结果表明:印刷电路板换热器的通道内超临界CO_(2)的对流换热系数沿流动方向发生显著变化。与设计值相比,分节点计算程序的最大相对误差小于3%,计算精度相比于集总参数方法显著提升,因此有必要采取分节点计算方法以提高计算精度。研究结果可为超临界CO_(2)布雷顿循环系统中印刷电路板换热器的设计和仿真提供参考。

基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型

针对相绕组为基本单元的永磁同步电机定子绕组短路故障数学模型,存在故障空间位置影响无法计及、不同短路故障需要重新建模,且无法研究健康状态时线圈对电机性能的贡献等问题,该文提出一种基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型(APM)。首先,将每个线圈分割为多个线圈子单元,分别建立各子单元的电压、阻抗和空载反电动势等物理量的矩阵方程,利用基尔霍夫电压定律建立所有子单元的电压方程,建立电机的电磁功率和转矩方程。其次,利用有限元法和拟合法建立考虑槽内空间位置关系的线匝电感矩阵,通过矩阵变换得到计及位置信息的子单元电感矩阵。然后,在Matlab/Simulink中建立APM的仿真模型和图形化界面,通过修改抽头编号及图形化界面中短路电阻模块的连接位置,计算电机健康和不同类型定子绕组短路故障下的电磁特性。最后,有限元仿真和实验结果验证了模型的正确性和准确性,表明APM不仅可以精细地分析健康状态时线圈对电机性能的贡献,也可以高效、准确地分析线圈内部不同位置短路故障对电机性能的影响。该文研究可以为永磁同步电机的设计、故障诊断和容错控制提供依据。

构网型风电-串补输电系统的次同步振荡特性分析

针对构网型直驱风电–串补系统的次同步振荡特性,在Simulink仿真软件中建立了风电–串补输电系统的等值模型。利用阻抗分析法,具体分析了次同步振荡风险在不同电网强度下与风机并网数量以及关键控制参数的关系。研究表明,串补度增大,次同步振荡风险增加。无串补时,系统在各种工况下稳定性良好;有串补时,构网型直驱风电机组并网系统在电网强度较弱时无谐振风险,在强电网接入条件下的次同步谐振风险增加;随着并网风机数量的增多,系统次同步谐振风险先增大后减小;风速增大会导致次同步谐振风险增加,直流电压和输出转速的比值增大也会导致次同步谐振风险增加。

考虑次同步分量的变压器时间并行有限元及铁心动态损耗分析

针对串补电容或电力电子装置导致系统次同步振荡以及各类次同步振荡抑制器接入系统,使变压器运行在含次同步分量条件下,并引起铁心非对称偏置磁化,从而导致损耗增加的问题,该文提出一种考虑铁心损耗的场路耦合有限元时间并行计算方法。首先,基于定点法建立关于矢量磁位和电流密度的三维时变磁场有限元方程,并嵌入损耗分离理论,建立场路耦合有限元模型;其次,为实现大时间尺度周期问题的加速并行计算,并处理损耗瞬时值无意义的问题,提出基于Parareal的时间并行计算方案对模型进行求解;再次,对计算模型中多频率分量的计算周期确定、铁心损耗计算、定点磁阻率的选择以及初值选择提出方案;最后,利用一台物理变压器模型,验证了该计算模型的有效性以及算法的计算效率,并对比分析了变压器在额定基波及含次同步分量激励下的动态损耗特性。

集成电路用硅基材料分离纯化技术的应用研究进展

硅基材料是集成电路制程中的关键材料之一,广泛应用于外延、化学气相沉积、离子注入、掺杂、刻蚀、清洗、掩蔽膜生成等工艺。硅基材料的纯度直接影响着集成电路的性能、集成度、成品率。文章阐述了在集成电路用硅基材料中应用较多的分离纯化技术的原理与应用进展,包括吸附精馏、络合精馏、亚沸精馏、减压精馏、光氯化、循环过滤等,比对了各种分离纯化技术的优缺点,并对硅基材料提纯的前景进行了分析和展望。

基于故障分类指数的断路器故障诊断方法研究

为提高高压断路器故障诊断的准确性,本文通过对高压断路器的历史数据进行挖掘,提出了一种基于故障分类指数的断路器故障诊断方法,实现了对高压断路器电气故障和机械故障的准确诊断,采用实际运行的高压断路器进行实例验证,结果表明,本文提出的断路器故障诊断方法能够准确断路器的运行状态,验证了本文断路器故障诊断方法的有效性和实用性。

考虑短路电流约束的输电网扩展规划方法

针对现有的输电网扩建规划鲜有考虑短路电流约束,提出了考虑短路电流水平约束的输电网扩展规划方法,主要分为一个主问题和三个子问题。主问题是以输电网最优扩建投资成本最小化为目标函数,三个子问题分别是安全性校验、短路电流校验、经济性校验,如果不满足校验条件就产生不可行性割约束增加到主问题模型中。在IEEE RTS-24节点可靠性测试系统上验证了该算法的有效性。

纳米级分辨率双频激光回馈位移测量系统

提出了一种基于双频激光回馈原理的高精度位移测量方法。在分析双频激光回馈测量原理的基础上,研究了双频激光回馈的基本现象并给出了理论依据,进一步的在回馈光学系统基础上,对两路正交的光回馈条纹利用电路进行细分处理:即四倍频细分产生大数计数及在一个大数脉冲内再进行小数细分,最后再将二者相结合。主要采用可编程逻辑器件FPGA和单片机设计信号处理电路,四倍频细分主要利用FPGA实现,小数部分主要通过单片机软件查表程序实现。全部电路并通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性。目前此系统满足高精度位移测量的要求。

PSpice子电路模型的创建

对于常用的电路单元以及集成电路新产品,建立一个子电路模型,并作为一个器件添加到PSpice模型库中,就可以使电路系统设计人员非常方便地使用这些产品。文章在介绍Pspice模型库中子电路描述语句的基础上,针对两种不同类型的子电路,介绍了建立子电路模型的方法,并指出了调用新建子电路模型时必须注意的问题。

阻抗继电器与距离继电器的特点

把距离保护测量元件划分为阻抗继电器与距离继电器两大类。分别讨论了阻抗继电器与距离继电器的特点。对测量阻抗、支接阻抗这两个概念进行了分析。

钟控神经元MOS晶体管的改进HSPICE宏模型

为了解决传统钟控神经元MOSSPICE模型无法进行连续若干个周期瞬态分析的问题,提出了一种改进的钟控神经元MOSSPICE子电路宏模型,采用HSPICE对器件进行了建模,并对模型进行了验证。验证结果表明,改进的模型既适用于普通神经元MOS,可以进行直流特性扫描分析,也可以进行瞬态特性分析;由于模型具有自动"记忆"预充电阶段输入端电平的功能,因此即使在不同的周期输入端所接固定电平不同,也可以进行连续任意个周期的瞬态特性仿真,从而使改进的模型具有更大的灵活性和实用性。

用于电荷域流水线ADC的1.5位子级电路

针对高速高精度模数转换器的性能依赖于高增益带宽积运放而导致较大功耗的问题,提出了一种基于斗链式电荷器件的电荷域流水线1.5位子级电路.该子级电路使用增强型电荷传输电路来实现电荷传输和余量电荷计算,去除了传统流水线模数转换器中的高性能运放,可大大降低模数转换器的功耗.基于所提出的1.5位子级电路,在0.18μm CMOS工艺条件下,设计了一款10位、250MS/s电荷域流水线模数转换器.测试结果表明,该模数转换器样片在全速采样时对于9.9MHz正弦输入信号转换得到的无杂散动态范围为644dB,信噪失真比为56.9dB,而功耗为45mW.

基于漂移阶跃恢复二极管开关的脉冲源仿真计算

介绍了新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理和特性,总结了基于半导体开关器件的脉冲源的发展现状及应用。基于DSRD的等效模型,建立了其正反向泵浦电路的仿真模型,按照输出电压参数的要求,对主储能电感、初级储能电感的取值进行了仿真计算分析,并得到了主回路各元件参数的最优值。通过仿真分析了MOSFET漏源端寄生电容与限压并联电容对输出参数的影响,得到了限压并联电容最优值为0.2nF,通过计算与仿真得到隔直电容的最优值为100pF。研制了一款可连续输出的脉冲功率源,其重复频率为1 MHz,脉冲前沿等于680ps(20%~90%),电压幅值2kV,半高宽1.5ns。

基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路

本文提出了基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路设计方案.根据一维量子行走的特点,电路被划分为投掷硬币和S操作两个部分;文章详细分析一维量子行走,对其行为数学建模,巧妙利用可控加减电路实现了S操作.目前对于量子行走算法的研究多数局限于数学理论和数理解析层面,在量子电路理论层面对量子行走算法的研究为数不多.本文利用原始递归给出了一维量子行走中每一步在量子电路理论层面上的数学表达式;提出的可逆逻辑电路描述了一维量子行走的最基本操作,并且将其使用模块化表示,使一维量子行走算法的研究从理论到实现上前进了一步.

220 GHz分谐波混频器研究

频率在0.1～10 THz范围内的太赫兹电磁波,因其所具有的特殊性质近年来受到了广泛的关注。该文介绍了一种太赫兹频段内220 GHz基于肖特基势垒二极管的分谐波混频器设计。利用CAD技术对反向并联二极管对的阻抗频率特性进行分析,并在该基础上通过HFSS和ADS软件的联合仿真,对混频器性能进行优化。最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在210～230 GHz频带范围内,变频损耗小于10 dB。