Comparison Analysis of Efficiency Between Double-Synchronous Step-Down-Stress and Step-Up-Stress Accelerated Life Tests

Double-crossed-step-stress(DCSS) accelerated life test(ALT) method is widely used for estimating the lifetime of products with high reliability and long lifetime. In order to further reduce the test time and test cost, a double-synchronous-step-stress(DSSS) ALT method which combines a double-synchronous-step-downstress(DSSDS) ALT method and a double-synchronous-step-up-stress(DSSUS) ALT method is proposed. The accelerated stresses decrease and increase in a synchronous way with one step in the DSSDS-ALT and DSSUSALT methods, respectively. Monte Carlo method is adopted to simulate the two methods, and the validity and efficiency of them are demonstrated by the simulation results. In addition, a comparison analysis of efficiency between DSSDS-ALT method and DSSUS-ALT method is carried out. The result shows that the DSSDS-ALT method compared with the DSSUS-ALT method can significantly improve the test efficiency under the same test condition.

电能表退化模型建立与步进应力试验设计

目前智能电能表可靠性试验面临样本需求大、试验时间漫长等问题。本文分析了电能表敏感应力并建立电能表温湿度应力加速退化模型,设计预实验,得到了电能表在高温高湿环境下的工作极限,并据此设计电能表步进应力试验方案,确定了试验电能表数量、应力施加时间和步长,有效减少了样本量与试验时间,为后续电能表寿命预测和可靠性评估奠定基础。

一种基于开关电容的十三电平逆变器

针对现有多电平逆变器拓扑体积大、成本高和结构复杂的问题,文中提出一种基于开关电容的十三电平逆变器。所提拓扑由1个直流输入电源、3个电容器及14个开关器件组成,可实现6倍升压的十三电平输出,在具有较低成本和较小体积的同时减少了系统输出谐波的含量,且无需H桥即可实现逆变即可降低开关管的电压应力。所提逆变器无需任何辅助方法就能实现电容电压自平衡,简化控制的复杂度。文中通过与其他传统多电平逆变器的对比分析,验证了所提拓扑的优越性。仿真和样机平台的实验结果证明所提逆变器在稳态和动态情况下均具有良好的性能。

一种新型SEPIC可拓展高增益DC-DC变换器

针对多串式并网光伏发电系统中的直流母线电压与太阳能光伏板的输出电压之间的电压水平不匹配问题,提出一种非隔离高增益DC-DC变换器。变换器在传统SEPIC变换器的基础上引入了开关电容网络,通过多个电容电压叠加实现了高增益,同时还降低了输入电流纹波,获得了更低的半导体器件电压应力。详细分析了变换器在连续导通模式和断续导通模式下的工作原理、电压增益以及半导体器件电压电流应力。此外,还探究了在连续导通模式下未考虑寄生元件与考虑寄生元件两种情况对变换器电压增益的影响程度。将变换器与其他6种升压变换器进行对比突显其性能优势。最后,搭建了一台200 W的实验样机进行验证,实验结果表明了所提变换器的正确性和可行性。

利用盾构螺旋机双闸门开度差防喷涌施工技术

为解决盾构在富水砂性土、砂卵石以及上软下硬复合地层因高承压富水而引发螺旋机喷涌问题,基于泥水通过闸口时流速与截面的关系、流速与截面成反比的原理,提出一种螺旋机双闸门开度差扩大排渣截面分级降压的施工技术。该施工技术可保证盾构掘进过程中螺旋机排渣的连续性,避免因排渣喷涌引起土舱积舱、失压导致刀盘磨损、地面塌陷等风险。该施工技术已在南宁地铁2号线明秀路站—秀厢站区间砂卵石富水地层得到应用,并取得良好效果,实现了盾构在该地层中的快速、连续掘进,降低了对地层的扰动,有效控制了地表沉降。双闸门开度差分级降压技术在高效性、经济性、操作性、安全性、实用性等方面具备明显优势。

低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器

为应对日益增长的高增益DC-DC转换的需求,如新能源并网、电动汽车应用、航空航天等,利用磁耦合技术设计三绕组耦合电感,结合开关电容结构,提出一种低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器,其具备电压增益高、元器件电压应力低、多个二极管均具有软开关特性的优点。对该变换器进行模态分析,推导了电压增益公式,获得了各器件的电压和平均电流应力。最后设计了一款120 W的实验样机,实现了386/23.8 V DC-DC的电压转换,验证了理论分析和变换器的可行性。

航天电连接器步进应力加速寿命试验研究

航天电连接器具有可靠性高、寿命长的特点,为解决其接触可靠性评估问题,通过分析其接触失效机理,指出在温度应力下的接触失效物理模型为Arrhenius方程,接触寿命服从两参数的Weibull分布,并在此基础上建立了接触可靠性统计模型;研究了航天电连接器步进应力加速寿命试验方法,利用极大似然估计和Nelson累积失效模型,提出了试验数据的统计分析方法。通过对某型航天电连接器实施步进应力加速寿命试验,得到了正常温度应力水平下接触可靠性特征参数估计值。研究结果表明,提出的模型与方法是有效的。

基于Switch-Capacitor网络的单开关升压变换器

在新能源并网发电系统中,传统Boost变换器存在升压能力有限、纹波大和效率低等问题,为此,提出了一种基于Switch-Capacitor网络的单开关升压变换器,并推演出了相应的多级单开关升压变换器。详细分析了该变换器在CCM和DCM模式下的工作原理和工作性能,并搭建了实验模型,实验结果表明:①在不增加开关器件电压应力的情况下,随着串联的Switch-Capacitor网络个数的增加,这类变换器的升压能力逐渐增强;②输入电流纹波和输出电压纹波小;③变换器中只有一个开关管,控制电路简单;④可以根据串联网络个数的奇偶性改变输出电压的极性,扩大了该变换器的适用范围。

对数正态分布步加试验和步降试验的效率比较分析

在对数正态分布场合下,针对定时截尾步进应力加速寿命试验和步降应力加速寿命试验,根据准则1对总的产品失效数的比较和准则2对产品条件平均寿命的比较,分别对两种试验方式的效率进行比较分析。而针对定数截尾步进应力加速寿命试验和步降应力加速寿命试验,根据准则3对总试验时间的比较和准则4对样本均值的比较,分别对两种试验方式的效率进行比较分析。并以简单步进应力加速寿命试验和步降应力加速寿命试验为例,通过大量的Monte-Carlo模拟,在四个不同的准则下分别比较两种试验方式的效率,可以得到步降应力加速寿命试验有利于提高试验效率,即步降应力加速寿命试验优于步进应力加速寿命试验。因此,认为步降应力加速寿命试验很值得推广。

一种零输入电流纹波高增益DC-DC变换器

提出一种零输入电流纹波高增益DC-DC变换器。该变换器有两个耦合电感:一个耦合电感与电感电容组合再并入输入侧,消除了输入电流纹波,且零纹波条件与占空比无关;另外一个耦合电感实现了拓扑的高增益功能,在其二次侧加入倍压电路,电压增益得到进一步增大,由于漏感的作用,二极管的反向恢复损耗几乎为零,进而可提高变换器效率。该变换器的两个有源开关互补导通,在实现零电压开通的同时,降低了谐振产生的电压尖峰,可选择低耐压开关管来提高变换器效率。最后通过一台250W的实验样机来验证该变换器的零输入电流特性和高增益高效率特性。

基于Switch-Capacitor网络实现分时供电的多输入升压变换器

在新能源联合发电系统中,多输入直流变换器可分时或同时向负载提供能量,具有简化系统结构、降低系统成本等优点。然而,现有的多输入直流变换器不能很好地满足新能源发电领域对高升压比、低纹波、低开关应力等技术参数的要求。因此,本文基于Switch-Capacitor网络串联放电、并联充电和多个网络累加升压的工作特性,推导出一种新型多输入升压变换器。本文以三输入升压变换器为例,详细分析了其在连续工作模式下的工作原理和工作性能,进行了仿真分析,并搭建了实验模型,仿真分析与实验研究的结果表明:①升压能力强,其升压比与Switch-Capacitor网络组中的网络个数有关;②开关器件的电压应力、输入电流纹波和输出电压纹波小;③所有开关管由同一控制信号隔离驱动,控制电路简单;④实现分时供电,元器件利用率高;⑤推演出对应的同时供电多输入升压变换器。

基于开关电容网络并联的单开关升压变换器

在新能源并网发电系统中,传统Boost变换器存在升压能力有限、纹波大、效率低等问题,为此,本文提出了一种基于开关电容网络并联的单开关升压变换器。详细分析了该变换器在CCM模式下的工作原理和工作性能,并搭建了实验模型,实验结果表明:①在不增加开关器件电压应力的情况下,随着并联的开关电容开关电容网络个数的增加,变换器的升压能力逐渐增强;②输入电流和输出电压纹波小;③变换器中只有一个开关管,控制电路简单;④输入电源的位置具有随意性。

加速寿命试验研究综述

在国防武器设备和民用工业等领域,高可靠、长寿命产品被大量研发和生产,因而可以提前暴露该类产品薄弱环节的加速寿命试验技术得到了广泛研究和应用。介绍了加速寿命试验技术常用的试验类型和寿命分布,阐述了基于不同寿命分布的加速寿命试验数据统计方法,对新兴的步降应力加速寿命试验技术和加速寿命试验优化设计方法的研究状况进行了总结和分析,对未来加速寿命试验技术在军用后勤装备领域的研究进行了展望。

高增益单级升压逆变器的恒定最大增益控制策略

高增益单级升压逆变器与传统Z源逆变器相比具有更高增益、升压变换的能力等优点,但基于简单升压控制的高增益单级升压逆变器存在功率器件电压应力大以及电感电流纹波大的缺陷。本文将恒定最大增益控制策略应用于高增益单级升压逆变器,与简单升压控制相比,能够有效地减小功率器件和电容的电压应力以及电感电流纹波,并对这两种控制策略应用于高增益单级升压逆变器进行了对比分析,并通过实验验证了恒定最大增益控制的优点。

适用于基本DC/DC变换器的“外衣电路”拓扑家族研究

针对基本DC/DC变换器升压能力受电路及元器件寄生参数影响而受限的问题,文中提出为基本DC/DC变换器穿上“外衣”的思路,并提出一系列适用于各种基本DC/DC变换器的“外衣电路”。所构建“外衣电路”中不含有开关管,因而不影响原变换器的控制及驱动电路设计。同时“外衣电路”的引入还可降低开关器件的电压应力,且实现了器件应力的一致,有效降低器件选型的困难,减少因器件应力不同带来的影响。文中以Cuk变换器为例,详细分析添加所提“外衣电路”后变换器的工作原理及性能特点,最后以300W实验样机进行验证。

一种准Z源升压型DC-DC变换器

针对传统升压变换器存在升压能力有限、电容电压应力大等问题,提出了一种采用2个准Z源网络级联的升压型DC-DC变换器,分析了该变换器的工作原理,推导了该变换器升压比、电容电压应力的表达式。与传统Z源升压变换器相比,该变换器可在占空比小的情况下实现更大的升压比,且在升压比相同的情况下具有更小的电容电压应力。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

一种适用于海上风电直流并网的谐振升压变换器

谐振变换器由于可实现开关器件的软开关而十分适用于高压大功率场合。文中提出了一种适用于海上风电直流并网技术的谐振升压变换器,该变换器利用LC并联谐振网络可实现很高的电压增益,同时不仅具有开关管零电压开通和近似零电压关断以及整流二极管零电流关断的优点,而且具有开关管和谐振网络的电压应力不超过输出电压一半的特点。此外,相比于传统谐振变换器,该变换器在整个负载范围内开关频率变化范围小。阐述了该变换器的工作原理和工作特性,讨论了谐振网络参数的选择,仿真和实验结果验证了工作原理和谐振网络参数选择的正确性。

步进加速退化试验及其在电子产品可靠性评估中的应用

为快速评估具有高可靠、长寿命特点的电子产品的可靠性，提出了使用步进加速退化试验技术的方法。文中首先给出了步进加速退化的试验方法及基本假设，然后给出了步进退化数据向恒加退化数据的折算方法，在此基础上提出了基于伪失效寿命的步进加速退化可靠性评估算法，最后利用试验数据对该方法进行了验证。该方法与恒加退化试验相比，在保持样本量不变的基础上，可以极大地缩短试验时间，因此，具有更高的效费比。

一种新型非隔离型高增益DC-DC变换器

在不间断电源、新能源发电等应用场合中,高增益DC/DC变换器得到了广泛应用。基于两相传统交错并联Boost变换器,提出了一种新型非隔离型高增益DC/DC变换器。所提变换器具有低输入电流纹波、两相电感电流自动均流、开关和二极管电压应力低、升压能力高等特点,适用于输入输出电压比大且无需电气隔离的应用场合。本文首先对所提电路的工作原理进行了具体分析,然后理论推导其主要性能特点,最后通过一台功率为400W的实验样机验证了前述分析的正确性。

一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器

针对新能源应用系统中输出电压低的问题,提出一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器。该变换器通过在二次型Boost电路的基础上加入耦合电感和倍压电路来提高增益。理论分析与实验结果表明该变换器具有高增益的同时还具有以下优点:1)输入电流为Boost电感电流,相对于耦合电感型变换器来说,其纹波得到大幅降低;2)所有开关管均实现了软开关,降低了开关损耗;3)由于漏感的作用,倍压电路中的二极管反向恢复损耗几乎为0;4)所有元器件的电压应力均低于输出电压,可采用低耐压元器件来降低导通损耗;5)耦合电感在开关导通和关断期间均传递了能量,提高了利用率,从而可提高功率密度。