Low voltage substrate current： a monitor for interface states generation in ultra-thin oxide n-MOSFETs under constant voltage stresses

The low voltage substrate current （Ib） has been studied based on generation kinetics and used as a monitor of interface states （Nit） generation for ultra-thin oxide n-MOSFETs under constant voltage stress. It is found that the low voltage Ib is formed by electrons tunnelling through interface states, and the variations of Ib（△Ib） are proportional to variations of Nit （△Nit）. The Nit energy distributions were determined by differentiating Nit（Vg）. The results have been compared with that measured by using gate diode technique.

基于恒流源的增强型GaN动态导通电阻特性研究

动态导通电阻现象会导致GaN器件导通电阻增加,不仅会增大器件通态损耗,还会使器件温升更加显著,是限制GaN器件在高频度变换器中应用的重要因素之一。针对该现象,设计一种基于高速脉冲恒流源的动态导通电阻测试平台,并利用该平台分析了两款不同电压等级器件的导通电阻对断态电压应力、断态电压持续时间以及环境温度的影响。研究结果表明:当断态电压应力增大到两款器件各自额定电压的60%,两款器件的导通电阻分别较各自的标称值变化了15%和25%;断态电压持续时间增至100 s,两款器件的导通电阻分别较各自标称值变化了40%和81%;随着环境温度增大到125℃,两款器件的导通电阻分别较各自的标称值变化了102%和105%。GaN器件动态导通电阻现象较为显著,因此有必要在设计变换器时慎重地考虑GaN器件的工况,以保证在符合系统指标的前提下降低动态导通电阻的影响,从而提高GaN器件的效率。

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成:主电路为8级Marx电路串联,MOSFETs作为充放电控制开关;触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作;LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好,充电速度快,结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述,并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机,实验样机参数为脉冲电压0~4 kV,重复频率0~8 kHz可调,脉冲宽度5~12μs可调。

变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究

以变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统为研究对象,提出变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法。建立恒流状态下系统恒转速控制的数学模型,分析系统的相乘非线性特征与变量马达斜盘摆角基准值的计算方法,采用稳态控制量叠加基于小信号线性化补偿控制量的控制方法。通过定量泵-变量马达系统的开环辨识,得到系统参数。对系统进行仿真与试验研究,得到在恒流状态下变量马达斜盘阀控缸的响应速度、马达斜盘摆角和定量泵转速对系统控制特性的影响规律,验证变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法的有效性。为拓展定量泵-变量马达容积调速系统应用领域奠定了理论基础。

Buck类DC/DC变换器状态反馈精确线性化恒流控制方法

在两级式开关电源的结构中,前级引入的输入电压低频纹波会引起后级输出电流的波动。为了解决这个问题,首先建立了对于Buck及Buck衍生电路的通用大信号平均模型。在此基础上,运用微分几何理论对此仿射非线性系统进行状态反馈精确线性化,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式。在得到的线性化模型基础上运用工程上易实现的PI调节器,对系统进行相应的输入电压抗扰性分析,理论分析表明所提控制方法使输出电流不受输入电压扰动影响。实验表明与传统的平均电流模式恒流控制相比,所提出的精确反馈线性化恒流控制策略具有良好的抑制输入电压低频扰动的稳态调节特性,对不同大小的输入电压均适用。此外,该方法使系统具有较小的调节时间,动态性能较好,具有一般性的理论和工程应用价值。

基于日常片段充电数据的锂电池健康状态实时评估方法研究

实时评估电动汽车动力锂电池的健康状态(stateof health,SOH)对电动汽车的维护至关重要。针对实际应用中电动汽车电池具有放电容量测量不稳定、测试负载重,操作不方便等问题。该文首先研究基于充电容量计算电池健康状态的可行性。然后,建立充电容量SOH模型将电池充电容量的估算转换为电池全充所需时间的估算。由于锂电池实际充电时的数据是片段的,提出基于扩展卡尔曼滤波和高斯过程回归的全充时间估算算法,解决了片段充电数据预测电池实时全充时间的问题。最后,通过实验仿真,验证了高斯过程扩展卡尔曼滤波在锂电池健康状态评估中的针对性、有效性和实时性。

全钒液流电池电化学建模与充放电分析

全钒氧化还原液流电池凭借它的诸多优势,在电力系统中的应用潜力巨大,前景广阔,然而目前尚未有较为统一的仿真模型。以钒电池的电化学原理为基础,推导了以钒电池荷电容量和初始离子浓度为参量的电压方程,通过三组实际系统对仿真模型进行了验证。在此模型基础上,仿真分析对比了钒电池常见的恒功率和恒电流的充放电方法的各项效率指标。

精密恒流源集成电路及其在固态传感器测量电路中的应用

一种电流及电流温度系数均可连续调节、在电路中可以浮置的精密恒流源集成电路4DH系列已在多种固态传感器测量电路和其它电子电路中获得广泛应用。介绍了其设计原理,并分别用以构成基准电流源、基准电压源和温度补偿恒流源应用于温度和压力等测量电路,取得了良好的效果。

基于陷阱密度谱特征量的油纸绝缘变压器老化诊断

变压器油纸绝缘老化是影响变压器正常运行的重要因素。现阶段,基于时域检测的去极化电流法被广泛应用于变压器油纸绝缘状态诊断,但对于去极化电流谱线的特征量提取仍处于初始阶段。根据介电响应和陷阱理论,提出绘制去极化陷阱密度谱,并从中提取峰值大小S_(max)和峰值时间常数T_(max)这两个新特征量,用以评估变压器油纸绝缘老化状态。首先采用不同极化电压测试,分析去极化陷阱密度谱线新特征量与极化电压间的关系。其次对检测出不同糠醛质量浓度的绝缘油纸变压器的陷阱密度谱线作对比分析。最后对大量变压器实例进行验证分析。研究结果表明:峰值大小S_(max)与糠醛检测质量浓度呈正相关,峰值时间常数T_(max)与糠醛检测质量浓度呈负相关;随着油纸绝缘老化程度的加深,陷阱密度谱的特征量S_(max)逐渐增大,而特征量Tmax逐渐减小;所提出的两个特征量取值范围可作为今后诊断变压器油纸绝缘老化状态的依据。

汽车LED灯光控制系统设计与实现

作为汽车主动式安全装置之一,汽车照明系统对行车安全有重要意义。在分析了现有汽车照明系统组成的基础上,采用新型固态光源LED代替传统光源用于汽车照明,根据汽车各个车灯的功能和特点,研究并设计了汽车LED灯光控制系统,包括控制电路和LED驱动电路的设计。以单片机XC164为控制核心,完成参数实时采样分析,并将热控回路和光控回路的反馈以PWM的形式输出,控制LED的状态。LED驱动电路部分选用电流模式LED驱动器MAX16834芯片,针对汽车照明系统的工作要求,通过搭建开关电源的升压、降压电路,设计出一种宽功率范围的LED恒流驱动电路。实践表明,该设计可以实现对汽车照明系统的检测和控制,具有良好的应用前景。

宽速度范围永磁同步发电机用于蓄电池负载的PWM整流控制策略的仿真研究

为实现宽速度范围永磁同步发电机(PMSG)对宽荷电状态(SOC)范围蓄电池的恒流充电,本文在传统的发电机矢量控制基础上进行改进,将直流充电电流作为外环控制变量,分析研究相关的PWM整流控制策略,以及发电机转速、蓄电池特性对充电性能的影响。对于蓄电池SOC过小或PMSG转速过高引起的充电电流失控问题,提出引入弱磁控制策略加以解决。通过仿真研究,验证控制策略的有效性。

大功率激光器驱动电源的闭环控制与补偿

利用状态空间平均法为大功率激光器恒流驱动电源的移相全桥倍流整流电路建立了等效的小信号模型,在此基础上研究了其闭环控制系统,并使用集成控制芯片UCC28950设计了为实际生产所需要的控制电路。应用自动控制原理和Matlab工具设计了闭环系统的补偿网络,使得该恒流电源具有良好的瞬时动态特性和抗干扰性。

基于充电数据的多阶段锂离子电池健康状态估计

锂离子电池的健康状态估计是锂离子电池寿命评估和健康管理的基础.文中针对实际应用场景中充电数据的缺失,提出一种实用的多阶段电池的健康状态估计方法.研究中根据电压大小,将充电过程划分为3个阶段,分别提出了具有针对性的电池的健康状态估计方法.特别是对于恒流电压过渡阶段,在恒流数据和电压数据都严重缺失地情况下,利用卷积神经网络的数据挖掘能力,直接建立了电压电流数据与电池的健康状态的关系,在锂离子电池的长期老化实验数据研究基础上对所提出的方法进行了验证.结果表明,该方法具有估计精度高、应对严重数据缺失的能力强、对电池不一致性鲁棒性强等优点.

GAT高精陀螺仪在干扰环境下定向化学测量技术创新研究

高精度的陀螺仪作为一种在地下工程测量中必不可少的定向测量工具,对社会的建设和发展有着重要意义。以GAT高精度磁悬浮陀螺全站仪为实验对象,展开陀螺精密定向化学测量数据处理研究。对陀螺定向基本原理与定向过程进行解读,探究了陀螺精密定转子电流特征,采用LFU算法设计了一种基于定转子电流分布特征的数据处理算法,并以陀螺精密分别在弱干扰和强干扰状态下的定向测量数据组为处理单元,进行处理与分析。该算法可有效去除海量定向测量数据组中受到异常干扰的数据组,可提升陀螺精密定向测量结果精准性。

锂离子超级电容器健康状态的诊断方法

基于恒电流放电特性建立时间和电压之间的二阶多项式关系,利用衰减前后相同电压区间所对应时间间隔之比的方法对锂离子超级电容器的健康状态进行诊断。对典型锂离子超级电容器的实验验证表明,其健康状态诊断结果与实际健康状态具有较好的一致性,绝大部分相对误差在3%以内。该诊断方法实现方便,无需先验学习,可适用于不同电极材料和模块设计,能较好地实现对锂离子超级电容器健康状态的诊断。

基于恒流外特性和SOC的电池直流内阻测试方法

电池的直流内阻是电池内部离子电阻与电子电阻之和。它决定电池功率特性,同时也反映电池的老化状况与一致性,因此对于电池的外特性建模与应用非常重要。该文提出了一种基于电池恒流外特性的直流内阻测试方法。该方法将不同恒流工况下的电池荷电状态(state of charge,SOC)变化过程归一化,从而能够利用恒流充放电曲线来获取不同工作电流及SOC条件下的直流内阻。该方法在保证测试精度的同时比已有方法更加简便。

一种单线串联模式的多层式信号灯设计

现有的多层式信号灯组装过程繁琐,每层LED灯组板结构不同,存在生产效率低等问题。本文设计了一种单线串联模式的多层式信号灯,利用1个恒流源配合三态开关以串联方式驱动所有的LED灯组板,利用中间导体固定杆作为1根导线提供驱动电流。三态开关提供3种状态控制LED灯组的亮灭,处于稳压态时灯组控制板自充电以解决在开关饱和态时单片机无法获得工作电压的问题。利用恒流源可以短路的特性,使用此恒流源来驱动5层LED灯组,并使用单片机控制恒流源发送通信信号。这种单线串联恒流模式的多层式信号灯具有结构简单、安装方便、手工焊点少、制作成本低等优点,具有一定的实际意义。