基于CST软件的高压绝缘栅双极晶体管模块建模和仿真

绝缘栅双极晶体管(Insulated gate bi-polar transistor,IGBT)是电力电子行业核心的功率器件之一,在逆变器、变频器、UPS、AC/DC电源、DC/DC电源、OBC(On board charging)充电单元及其他家电设备中被大量使用。IGBT模块在产品设计阶段,需要考虑多方面的设计指标,包括缓冲电路、驱动电路、短路保护、开关波形、杂散电感和均流特性等。本研究介绍一种基于达索SIMULIACST(以下简称CST)软件的3D建模及仿真方法,建立由3D IGBT模型和电路模型组成的半桥Buck电路及双脉冲电路的仿真模型。通过CST场路协同仿真可以获得精确的杂散电感、开关波形和均流波形等。IGBT数据手册和实际模型对比表明,仿真和计算结果基本一致,能够为产品的可靠设计提供指导。

用CST软件仿真替代部分卫星RM测试的可行性研究

环境减灾-1A、1B卫星采用CST-MWS软件完成了RM星仿真分析,快、好、省地完成了天线分系统设计验证任务。文章通过某卫星全向天线CST-MWS软件分析结果与RM测试结果的比较,表明软件分析结果的准确性满足RM验证的要求,验证了环境减灾-1A、1B卫星RM星仿真结果的正确性。进而也论证了软件仿真替代部分RM测试的可行性。

基于CST检测技术及DFCT电路实现

讨论CST检测特性,分析了各种CST传感器检测电路。对调频检测电路造成频率不稳定进行了较全面的分析,得到影响振荡频率的原因以及这些影响的共同特征,从而提出了一种新的差动变频检测(DFCT)技术方案。对此方案进行了电路设计制作,检测试验。检测试验结果表明用于电容差动变频检测(DFCT)技术的频率稳定性比一般的变频检测(DFCT)技术高2～3个数量级,得到频率稳定性很高的检测电路。

一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究

用于GJB 151B—2013中RS105测试项目的平面金属板有界波模拟器,其过渡段上下对称能保证产生快前沿脉冲,并使得测试系统所占空间相对较小;且该模拟器中的平行板段会使得有效测试空间相对较大。为实现GJB 151B—2013中RS105项目测试虚拟化、便捷化,文中基于有限积分技术算法(FIT)的电磁仿真软件CST,通过仿真与实测相结合的方法,对平面金属板有界波模拟器的仿真进行研究,提出一种与该脉冲模拟器等比例的仿真模型,并对该模拟器仿真模型的电场分布特性进行分析。结果表明,所提模型的仿真结果与实测结果非常接近,RS105试验设备测试空间中的电场分布基本均匀,沿传播方向电场逐渐减小,而且电场关于测试系统中心的轴线呈对称分布。该仿真建模准确度高、便捷、安全,能很大程度上满足人们对该类型强电磁脉冲发生器的需求。

基于移动终端的线路云勘察设计技术研究

为解决架空线路勘察效率低和勘察数据分析存在偏差等问题,对线路勘察方案重新设计。利用可编程片上的系统云勘察技术实现架空线路的云分析和编程检测,对线路的维护调试和跟踪勘察提供数据支持。采用智能预排位跟踪技术实现了线路勘察的跟踪拍摄,建立的移动勘察仪能够根据不同的线路状况进行调整。利用截尾型序贯检验算法实现勘察数据的分析检测,通过判决条件和线路容量完成异常节点的推算。最后在载流量为75 A的线路中进行了试验。结果表明,所设计勘察架构试验线路载流量为75 A,勘察效率稳定在17.8条/h,异常线路分析结果偏差为0.68%。

采用法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试方法

为了快速准确地评价材料对电磁脉冲的屏蔽效能,搭建了采用法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试系统,测量了有无屏蔽材料时不同幅值和脉宽的方波脉冲通过同轴装置后的时域波形参数,计算了材料的频域屏蔽效能,所得结果与频域测试方法一致。通过与数值计算结果的对比,分析了透射方波脉冲的上升沿过冲振荡,提出了同轴装置改进的建议。使用能量比值计算了不同幅值与脉宽方波脉冲激励下的时域屏蔽效能,其结果具有很好的一致性与重复性。试验表明,采用法兰同轴法的屏蔽效能时域测试方法适用范围广且具有较好的重复性,能够提供比频域测试方法更多的细节信息。

复合绝缘子微波无损检测方法的关键因素研究

为了减少复合绝缘子缺陷的故障隐患,研究使用微波反射法对复合绝缘子内部缺陷进行检测的方法。该方法利用微波在绝缘子内部各层交界面的反射特征来进行缺陷检测。采用波阻抗模型进行计算,从理论上验证了微波检测方法的可行性;采用有限积分法对不同厚度的硅橡胶环氧树脂组合样品进行建模仿真,与实验结果对比,得到了硅橡胶厚度与微波反射信号强度的对应关系,即幅度衰减的周期性变化规律;采用平板样品进行实验,研究了缺陷尺寸与检测精度之间的关系,实验中最小可以检测到平板样品内0.3 mm深、4 mm宽的缺陷;提出使用读数偏移量相对值来判断缺陷的方法,使得本微波检测法可以适用于不同型号的绝缘子。理论和实验结果表明,采用微波反射法对复合绝缘子缺陷进行检测具有良好的可行性。

页岩膨胀性及分散性特征实验分析

页岩通常含有一定比例的黏土矿物,大液量、大排量压裂施工可能导致黏土矿物膨胀、水化分散,而目前开展的研究工作还没有建立起相关的评价体系。为此,在借鉴前人研究成果的基础上,采用自吸实验法、吸水膨胀实验法、X射线衍射(XRD)矿物成分分析等方法对其膨胀、分散特征进行了大量的实验研究。结论认为:①对于烃源页岩而言,自吸实验、吸水膨胀实验等可作为页岩气藏膨胀和分散特征评价的有效方法;②具备生、储烃能力的页岩虽然具有较高的黏土含量,但膨胀和分散特征明显不同于常规的泥页岩及黏土含量较高的砂岩;③岩心CST(毛细管吸入时间)实验结果及膨胀实验结果表明,对于页岩气藏而言,如何有效抑制初期的自吸及膨胀应该引起高度的重视;④对四川盆地的页岩气藏而言,完井及压裂过程中由于化学原因导致的页岩膨胀、分散特征等不属于井壁稳定性及压裂方案设计考虑的主要因素。

基于屏蔽暗箱窗口法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试

针对现有材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试方法的不足,提出使用屏蔽暗箱窗口法进行材料屏蔽效能的时域测试。分别在频域和时域分析了影响材料屏蔽效能测试的因素,并根据分析结果搭建了屏蔽暗箱窗口法的时域测试系统。在搭建的系统中测量了有、无屏蔽材料时的时域波形参数,并计算了峰值比值屏蔽效能。结果表明:测试点应靠近窗口;窗口尺寸的改变比箱体尺寸的改变对于测试结果的影响更大,应尽量选择大尺寸窗口;时域测试中脉冲上升时间应<1ns。实测频域试验表明,采用屏蔽暗箱窗口法与屏蔽室窗口法的测试结果基本一致,总体比法兰同轴法的测试结果偏大。综上所述,屏蔽暗箱窗口法有很好的适用性,能够可靠评价材料的时域屏蔽效能。

基于循环统计量检测的QAM信号多普勒参数盲估计

针对动中通卫星通信系统中QAM信号多普勒参数盲估计难的问题,提出了一种基于循环统计量检测的盲估计算法。算法无需同步和匹配滤波等预处理,通过检测QAM信号四倍频偏处的循环频率来估计多普勒频偏,并利用数据分段求频率的方法计算变化率。仿真结果表明,在低信噪比的高斯噪声信道和多径衰落信道下,算法均可以准确而有效地实现QAM信号多普勒参数的盲估计。

HIRF环境下飞机复合材料燃油箱屏蔽效能研究

随着复合材料在飞机燃油箱生产制造中的大量使用,对其在高强度辐射场(high-intensity radiated fields,HIRF)中的防护研究势在必行。文章通过对飞机复合材料燃油箱开展低电平扫频场(low-level swept field,LLSF)试验,得到了油箱内不同位置处的屏蔽效能(shielding effectiveness,SE)变化规律,并采用CST电磁仿真软件,分析了复合材料油箱不同位置的频域屏蔽效能,从而对试验结果进行验证。研究结果表明,油箱内部不同位置处的屏蔽效能受孔缝所在位置的影响,仿真与试验结果具有较好的一致性。获得了不同电磁波辐照方向、不同天线极化方式和不同防护方式对复合材料油箱屏蔽效能的影响规律,可为飞机复合材料燃油箱在HIRF环境下的设计与防护提供参考。

1283例胎心监护异常行剖宫产临床分析

目的 总结胎心监护异常行剖宫产的临床经验.方法 选取2005年1月～2009年12月在上海市第六人民医院奉贤区中心医院妇产科住院因胎心监护异常行剖宫产的1 283例患者,观察胎心监护异常与术中羊水污染、新生儿窒息、脐带异常、高危妊娠等的关系,并对资料进行统计分析.结果 宫缩负荷试验阳性组羊水污染率为51.35%,新生儿Apgar评分≤7者为15.94%,宫缩负荷试验可疑组羊水污染率为30.00%,新生儿Apgar评分≤7者为7.13%,两组分别比较有显著性差异（χ^2羊水污染=58.224,χ^2Apgar=25.031,均P〈0.01）.宫缩负荷试验阳性组脐带异常为38.05%,宫缩负荷试验可疑组脐带异常为39.05%,两者比较无显著性差异（χ2=0.296,P〉0.05）.随着孕周的延长,羊水污染的发生率和新生儿窒息发生率增高（χ^2羊水污染=173.415,χ^2Apgar=54.825,均P〈0.01）.高危妊娠中羊水污染发生率为53.14%,新生儿Apgar评分≤7者为12.67%,非高危妊娠中羊水污染发生率为11.91%,新生儿Apgar评分≤7者为6.59%,高危妊娠与非高危妊娠羊水污染发生率和新生儿Apgar评分≤7比较有显著差异（χ^2羊水污染=214.723,χ^2Apgar=11.745,均P〈0.01）.结论 胎心监护异常是行剖宫产术的一个重要手术指征,但不是绝对手术指征,应结合胎儿其他因素综合考虑,才能做到手术指征明确,从而降低孕产妇及围产儿并发症的发病率.

卫星星敏感器结构强电磁耦合效应仿真及实验研究

作为姿态测量器件安装在GEO卫星星表的星敏感器易受空间严酷带电环境影响,在强电磁脉冲干扰下出现在轨异常。文章通过数值模拟仿真和测试实验对星敏感器结构在电磁脉冲形成的强电磁场作用下的耦合效应进行研究,仿真计算强电磁场下星敏感器内部的耦合场分布和结构的电磁屏蔽效能,并进行相应的屏蔽效能验证实验。结果表明:强电磁场的高频部分通过星敏感器的光学窗口耦合进入星敏内部后将形成较强的电磁场,在谐振频点还会产生场强增强效应,使结构的屏蔽效能显著下降,内部的电子学器件受到干扰,需要采取相应的防护措施。以上结果可用于星敏感器的强电磁环境防护及相应的在轨异常分析。

精确制导武器的电磁脉冲仿真试验方法研究

针对电磁脉冲对精确制导武器毁伤效能评估问题,提出采用CST仿真、注入式试验与辐照式试验相结合的方法,对精确制导武器在电磁脉冲辐照下的目标易损性、辐照仿真、注入式与辐照式试验方法进行研究,得到了毁伤机制、耦合情况以及注入式与辐照式试验方法。CST仿真和注入式试验相结合可有效降低精确制导武器效应研究成本,辐照式试验则用于验证CST仿真和注入式试验研究结果。本文所提出的方法为精确制导武器电磁脉冲效应的研究与防护提供了借鉴。

对数周期偶极天线的设计与仿真

针对几种常用电磁仿真软件进行了分析比较。在此基础上,结合项目关于天馈系统的设计要求,选用CST电磁场数值计算软件对对数周期偶极子天线进行了设计、优化与仿真,所得仿真计算结果与测试结果具有较好的一致性。该方法省去了一般LPDA设计中通过测量了解其电特性所必须花费的时间和财力,极大地缩短了设计时间,为天线的设计方案提供了可靠的理论判据。

3维脉冲电场测试中扰动电场效应分析

为了解决脉冲电场测试时,传感器对被测电场的扰动问题,以三棱锥形3维脉冲电场传感器为研究对象,利用矩量法分析了脉冲电场测试时的电场扰动因素。在CST2011中具体分析了传感器探头和天线尺寸对被测电场的影响,并从电路的角度分析了传感器3维天线的极间耦合。根据被测电场与传感器输出电压间的线性关系,构造了影响因子矩阵对扰动电场进行了校正。结果表明:校正后的电场误差率<5%,3维天线间的最大耦合系数也由原来的11%降低到4.3%。

海拉尔盆地含凝灰质储层酸性低伤害纤维素压裂液室内研究

针对海拉尔盆地贝尔凹陷兴安岭群储层胶结疏松、水化严重,采用常规瓜尔胶压裂液体系施工成功率低、增产效果差的问题,分析了储层伤害的主要影响因素,开展了系列室内测试评价工作。采用毛细管吸收时间(CST)测试仪和智能泥页岩膨胀仪,建立吸水方程,确定了含凝灰质储层岩屑分散特点和胶体特点,优选综合性能较好的防膨复配体系。研发了酸性低伤害纤维素压裂液体系,利用改性纤维素作为稠化剂,分散速度快、溶胀时间短,便于现场配液;研发了适合改性纤维素的酸性交联剂,形成耐温90℃的压裂液体系,破胶彻底,抗滤失性优于常规压裂液体系。酸性低伤害纤维素压裂液体系残渣含量低,破胶液为弱酸性,具备良好的耐温耐剪切性能,满足海拉尔盆地兴安岭群含凝灰质储层压裂技术需求。

无梁板桥的实用计算

本文用有限元法编制了无梁板桥实用计算程序，程序可用来模拟任何形状元梁板桥上部结构的力学性能；处理复杂的约束边界条件；模拟柱对板的作用，以求得柱顶反力，还可获得柱身截面的内力；并可进行板截面配筋计算和强度验算。程序计算和试验结果符合较好。