Degradation and breakdown behaviors of SGTs under repetitive unclamped inductive switching avalanche stress

The repetitive unclamped inductive switching(UIS)avalanche stress is conducted to investigate the degradation and breakdown behaviors of conventional shield gate trench MOSFET(C-SGT)and P-ring SGT MOSFETs(P-SGT).It is found that the static and dynamic parameters of both devices show different degrees of degradation.Combining experimental and simulation results,the hot holes trapped into the Si/SiO_(2) interface and the increase of crystal lattice temperature should be responsible for the degradation and breakdown behaviors.Moreover,under repetitive UIS avalanche stress,the reliability of P-SGT overcomes that of C-SGT,benefitting from the decreasing of the impact ionization rate at bottom of field oxide caused by the existence of P-ring.

Comparison of Stress Distribution of Platform-switched and Non-platform Switched Abutment for Implant Supported Single Crown

The influence of platform-switched abutment on stress distribution within the surrounding bone,fixture,abutment,and screw under various loading conditions were studied.Two 3-D finite element models representative of an implant-supported metal crown for the mandibular first molar and its surrounding bone were computed.Model A simulated the implant with non-platform-switched abutment and model B was for platform-switched abutment.A load of 100 N was applied vertically and obliquely at the center fossa,the tip of the buccal cusp and the distal fossa,respectively.The results show that the distribution of Von Mises stress in the two models is similar.When platform-switched abutment is used,the maximum Von Mises stress within the surrounding bone is lower;however,this value is higher within the fixture and screw.

集成有源开关电感和Y源倍压单元的高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统中光伏组件电压等级的提升,提出一种集成有源开关电感和Y源倍压单元的高增益DC-DC变换器。所提变换器能够实现低开关管电压应力,具有高自由度电压调节能力,在满足一定升压条件下仍能保证电路的效率,在光伏发电中具有较大的应用潜力。对变换器的工作模态、器件电压电流应力、参数设计和损耗效率进行详细阐述。最后通过实验验证所提拓扑结构的可行性。

基于DAB的蓄电池最小电流应力控制策略研究

双有源桥(DAB)变换器是一种适用于蓄电池充电的双向DC/DC变换器。为减小蓄电池充电过程中的功率损耗并提高传输效率,提出了双重移相(DPS)最小电流应力控制策略,分析DAB变换器全部开关管的零电压开通(ZVS)的电感电流约束条件,求解得到ZVS区域内电流应力最小时的移相比组合,能够减小蓄电池的充电损耗,提高充电效率,并通过理论对比验证了优化效果。仿真与实验结果均表明,所提优化策略可以实现开关管ZVS以及最小电流应力,从而减小损耗,提高变换器的性能。

三重移相控制的DAB变换器多目标统一优化控制策略

针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型。结合模型,采用成本函数优化方程推导不同模式下的最优移相比组合和最小电流应力,使开关管运行在零电压开关功率约束范围内。同时在效率优化过程中引入虚拟功率分量,构建小信号模型并阐明不同状态变量的小扰动对输出电压的影响较小。实验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内降低双有源桥变换器的电流应力且使所有开关管实现零电压开通,同时还能够提高输出电压的动态性能。

一种单向隔离型谐振开关电容变换器

作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组成,避免了二次侧二极管振荡的产生,可实现所有开关器件的零电压软开关(ZVS)。该文在分析UI-RSCC拓扑的基础上,研究了其输入直流电容的电压均衡机制,提出了相应的输出电压控制策略及其软开关条件。结果表明,UI-RSCC可实现输入直流电容电压的自动均衡,降低了开关器件的电压应力;通过复用部分开关,减少了所需的开关器件数量;使用电容滤波即可实现所有开关器件的软开关,且无需额外的钳位电路。最后,通过仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。

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。

基于占空比主动调节的钳位开关电容型DC/DC解耦控制策略

钳位开关电容型DC/DC(Clamping Switched Capacitors-based DC/DC,CSC)是构建具有直流故障自清除能力直流变压器的有效模块。由于传统控制策略下的CSC中直流电压与电容电压存在着耦合效应,直流电压的变化将直接引起电容电压与交流环节电压幅值的变化,使得CSC在两端直流电压不匹配时可能发生软开关丢失、电流应力增大、功率损耗增加等运行性能下降的现象。鉴于此,为改善CSC在直流电压不匹配时的开关及效率性能,提出了一种基于可变占空比的CSC电容电压解耦控制策略。该策略可以在CSC的整个运行范围内保证交流电压幅值的自动匹配,对于改善CSC的整体运行性能具有明显效果。基于试验样机,验证了所提控制策略的正确性与有效性。

混合励磁磁悬浮开关磁阻电机转矩建模与分析

针对传统磁悬浮开关磁阻电机的输出转矩小及转矩与悬浮的耦合问题,提出一种四相16/14/8极混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机。介绍了该电机的拓扑结构、转矩原理与悬浮原理,并优化了转矩绕组的励磁方式,运用有限元法比较分析了该电机与同参数不加永磁体电机的电磁特性,包括电机的转矩特性以及解耦特性,仿真结果验证了该电机自解耦结构的合理性及能有效提高输出转矩。在麦克斯韦应力法基础上,根据电机工作时的磁通分布建立了等效磁路图,采用分段函数拟合铁芯磁化曲线,推导出了考虑磁饱和的转矩数学模型,有限元仿真分析验证了转矩模型与仿真结果较吻合,最小相差约1.4%,最大相差约26%。

高轻载效率少功率器件的可模块化扩展ZVS高增益变换器

提出一种高轻载效率且少功率器件的可模块化扩展零电压开关高增益Boost变换器。该变换器可以通过增加升压模块数量n,极大地提高变换器的升压能力;具有2个开关管和n+1个二极管,且各功率管承受相同的电压应力,均为[(n+1)U_(in)+U_(o)]/(n+2);输入电感工作在连续导通模式,其余电感工作在双向导通模式,且反向峰值电流之和大于输入电感电流的谷值,从而实现所有功率管的软开关。所提变换器采用柔性开关频率控制策略,即根据输入电压和负载大小适当地调整开关频率,使电感电流脉动量维持在合适的范围内,既确保实现功率管的软开关,又具有较小的通态损耗,因此在整个负载范围内均具有较高的运行效率。以一个扩展模块为例,对所提变换器的工作原理、稳态特性、软开关条件、控制方法进行深入分析,并通过一台250 W的样机实验验证了理论分析的正确性。

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。

新兵知觉压力与认知灵活性、生活满意度的关系及正念认知干预研究

目的探讨认知灵活性在新兵知觉压力与生活满意度中的关系,构建正念认知干预方案,研究该方案对新兵认知灵活性和生活满意度的影响作用。方法采用整群抽样法对某部965名新兵进行问卷调查。评估工具包括中文版知觉压力量表(Chinese Perceived Stress Scale,CPSS)、认知灵活性量表(Cognitive flexibility Inventory,CFI)和生活满意度量表(Satisfaction Life Scale,SWLS)。其中61名新兵,以排为单位分为训练组(n=31)和对照组(n=30),训练组接受6周正念认知干预,对照组每周仅接受心理健康教育。采用问卷以及行为学实验(线索任务转换范式)对训练效果进行评估。结果①知觉压力和认知灵活性、生活满意度均呈显著负相关(r=-0.78,P<0.01;r=-0.64,P<0.01),认知灵活性和生活满意度呈显著正相关(r=0.59,P<0.01);②认知灵活性在新兵知觉压力影响生活满意度之间起着中介作用,效应量为-0.12,占总效应的29.27%;③正念认知干预后,2组新兵在认知灵活性、生活满意度和线索任务转换范式上具有显著差异,训练组的认知灵活性、生活满意度及线索任务转换范式中的正确率和反应时均显著优于对照组(P<0.05);与前测结果比较,训练组后测的认知灵活性和生活满意度、线索任务转换范式均显著提高(P<0.05),而对照组前、后测结果差异无统计学意义。结论正念认知干预能有效提升新兵认知灵活性水平,提升新兵的生活满意度水平。

一种双极性输出的高增益变换器

随着分布式能源高渗透率接入电网,双极性直流微电网固有优势愈发突出。针对光伏电池投入到双极性直流微电网运行时,对于高增益双极性变换器的需求,提出一种组合式且可提供双极性输出的高增益变换器。在传统Sepic变换器的基础上加入一个二极管和电容,通过开关管控制电容、电感能量的交替传递,从而提升变压器增益;其次,基于元件复用的方法将开关电容单元和Boost电路进行组合,实现正负极电压均衡的双极性输出。此外,详细阐述了所提变换器的工作原理,开关器件的电流和电压应力、电路参数设计。为验证所提拓扑结构的可行性,搭建了一台24 V/336 V(±168 V)、112 W的实验样机,实测变换器增益可达14倍。实验结果表明,所提变换器具有增益高、器件电压应力低、输入电流连续的特点。

高压开关柜内异形母线伸缩节的研制

分析了造成10kV高压开关柜内电缆接头产生应力的原因,对研制异形母线伸缩节的设计思路进行了阐述,详细介绍了异形母线伸缩节的研制过程,用此异形母线伸缩节可以有效克服电缆接头的应力,对防止开关柜事故隐患提供了解决办法。

一种两级式宽范围输入的高位取能电源设计

介绍了一种用于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的宽范围输入高位取能电源设计方法,根据电源高电压、宽范围输入和多路小功率输出的特点,电源采用两级式结构。第一级源变换器采用输入串联输出并联(Input-Series Output-Parallel,ISOP)的反激拓扑,主要实现降压功能;第二级负载变换器采用三路单独的反激电路,保证精准调压。在此基础上,设计了一台输入电压DC 400~3 500 V、输出电压DC 15 V/15 V/400 V的高位取能电源样机。通过最高输入电压下开关管源漏极电压波形和不同负载下输出电压波形,证明了该设计方案可在宽输入范围内可靠运行,有效地减小了单个开关管所承受的电压应力并且具有优良的带载性能。

面向撞击载荷的疲劳寿命分析及验证

针对宇航用波导开关在反复切换撞击工况下的寿命指标要求,开展疲劳寿命设计与验证。在实际工况应力谱难以获得的情况下,基于数值计算方法,采用两种不同方法获取应力谱后开展疲劳寿命分析并进行了试验验证,验证结果表明:基于瞬态动力学的疲劳分析有较高的准确性,在此基础上,优化改进产品结构,使产品切换寿命满足指标要求。

改进型高增益耦合电感Boost-Sepic变换器

针对光伏电池输出电压等级低、稳定性差的问题,本文将Boost-Sepic变换器进行改进,并加入耦合电感与开关电容两种增益单元,提出一种高增益耦合电感组合Boost-Sepic变换器。首先将组合后的Boost-Sepic变换器中输入电感替换为耦合电感原边,保证输入侧电流连续并钳位开关管电压;同时将耦合电感倍压单元与开关电容进行串联以提高电压增益。采用无源钳位吸收回路回收耦合电感漏感的能量,抑制开关管两端产生的电压尖峰。详细分析了Boost-Sepic变换器的工作模态、电压增益、开关器件电压/电流应力及器件参数的选择,并与其他高增益变换器对比。最后,通过200 W实验样机验证了变换器的可行性与正确性。

双有源桥变换器的最小电流应力变频控制

为了提高双有源桥DAB(dual-active-bridge)变换器的效率,提出1种变开关频率控制下的最小电流应力控制策略。首先,分析电压在宽范围变化时的最小电流应力优化控制方法,建立变换器在轻载条件下的导通损耗和开关损耗表达式,并对不同开关频率下的导通损耗和开关损耗进行比较;其次,详细介绍闭环控制的实现方法及各模式下的功率传输范围,轻载条件下所提方法可显著降低电流应力,从而提高DAB变换器的效率;最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的优越性。

新型电压自均衡开关电容多电平逆变器

为了使用更少的器件实现更多的输出电平,同时解决传统多电平逆变器开关器件在高电压下工作时,其电压应力较大,容易损坏的问题,提出一种新型单电源开关电容多电平逆变器拓扑。该开关电容逆变器拓扑通过研究开关电容技术与级联H桥逆变器的结合,采用脉宽调制的方式经过逻辑组合进行调制,实现了高效的电压增益和电平输出。在保证电容电压自均衡的前提下,仅使用单个直流电源输入,产生三倍电压增益的七电平输出。然后,为了进一步拓展该逆变器的应用范围,介绍所提逆变器的扩展结构,并简要分析其工作模式。同时与其他类似拓扑进行对比,证明该拓扑优势。最后为了验证理论分析的正确性,设计了仿真和实验样机,对逆变器的性能进行了详细测试。

基于质量控制方法的电子驻车制动系统开关开裂的问题研究

电子驻车制动系统开关外壳一般通过注塑成型制得,是电子驻车制动系统的触发接口。针对某车型售后开关开裂问题,通过采用质量控制方法探究开关外壳开裂的原因,对各个末端因素进行了逐个确认,最终明确失效的直接原因是退火的工序执行不到位,并据此制定了改进策略,从而有效改善了开关外壳质量,为类似塑料制品开裂问题提供了参考。