低压Si MOSFETs对SiC/Si级联器件短路特性的影响

由低压硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Silicon Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, Si MOSFET)和碳化硅结型场效应晶体管(Silicon Carbon Junction Field-Effect Transistor, SiC JFET)构成的SiC/Si级联(Cascode)器件,兼具了低压Si MOSFET易于驱动、SiC JFET高耐压低损耗等优点。该文采用实验和数值模拟的方式研究了低压Si MOSFET对SiC/Si级联器件短路特性的影响,结果表明,在短路过程中SiC/Si级联器件中的SiC JFET最高温度比单独的SiC JFET短路时的最高温度低,SiC/Si级联器件的短路失效时间得到了延长,并且随着Si MOSFET额定电压的增加,SiC/Si级联器件短路失效延长的时间也在增加。

某电机印制板组件用三防胶选用不当案例分析

三防胶质量的好坏直接影响印刷电路板组件的防护效果和产品的可靠性,因此,科学有效地选用合适的三防胶就显得尤为重要。从失效案例入手,首先,通过外观观察和SEM&EDS分析对三防胶的外观及元素成分进行了分析;随后,通过FT-IR分析、TGA分析和DSC分析对三防胶的材质进行了分析;最后,通过离子色谱分析测试了三防胶的离子含量,深入分析了某产品印制板组件因三防胶引起短路打火导致电机失效的问题,并对电路板上三防胶的失效原因和机理进行了详细的阐述,同时提出了切实可行的解决方法与改善建议,对于三防胶的合理选用具有一定的参考意义。

压接型IGBT器件短路失效管壳爆炸特性及防护方法

压接型绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为现有柔性直流输电设备的核心部件,在实际应用中,由于承受高电压、大电流的工作环境,容易发生短路过流失效,进而造成的结构爆炸现象。为研究这一爆炸现象的破坏效应及其防护,该文结合多组模拟模块化多电平工况实验,得到IGBT器件短路过流失效爆炸后外壳结构的变形特征。结合电气能量特性的分析和实际爆炸失效形貌特点,建立该IGBT器件结构的数值仿真模型,初步确定实际爆炸过程中的等效TNT爆炸当量。在此基础上,从提高结构自身抗爆能力、增加能量外泄通道、替换结构材料等角度开展IGBT器件的结构优化设计,并进行相关试验验证。结果表明,将管壳的陶瓷材料替换为纤维增强复合材料可有效提高结构的防爆性能,降低器件的破坏程度。

SiC JFET的短路失效模型及其失效机理研究

以SiC JFET作为短路失效研究的器件,基于Matlab/Simulink仿真软件,建立SiC JFET的短路失效模型,同时添加迁移率模型和沟道泄露电流,其中,迁移率模型考虑了场强和温度变化,泄露电流考虑了Ith、Idiff、Iav三种电流分量,使短路失效模型更优于以往JFET失效模型。使用TCAD半导体器件仿真软件拟合了在短路失效时SiC JFET内部沟道电流的比重分布和走向路径等情况。结果表明:SiC JFET短路失效的主要原因是温度的迸发式增长,产生大量热集中于漏源极沟道处,从而产生泄露电流。最后,在此基础上,探究了SiC JFET的重复应力短路退化现象,以此进一步研究JFET器件的短路失效机理。

芯片短路失效分析注意点

对芯片内部短路失效,可以使用EMMI和OBIRCH测试进行定位,但又不能完全采用常规的失效分析方法,本文就芯片内部短路失效注意点进行详细剖析。

核电站降低火灾导致热短路误动作的电路设计研究

针对核电站在火灾概率安全分析中热短路导致电路误动作的问题,通过研究火灾概率安全分析评估的电路失效分析方法、核电厂电气电路设计功能及电缆在火灾中的失效模式,结合工程设计实践,提出核电站电气电路设计降低热短路导致误动作的电路设计方法,并给出在核电站设计中应用的实施办法,以及通过该方法完成的电路设计优化实践案例。

支撑失效对变压器绕组短路动力学特性的影响

本文中作者以110kV电力变压器为例,结合理论分析和有限元方法对考虑局部支撑失效影响的变压器绕组短路动力学特性进行了数值仿真研究,建立了短路条件下的变压器绕组电磁-结构耦合动力学分析模型,并利用三维有限元方法计算了短路电流作用下漏磁场与电磁力分布。对不同垫块、撑条支撑失效情况进行了模拟,比较分析了局部支撑失效对绕组幅向和轴向振动位移特性。结果表明:支撑失效后的绕组局部线饼位移都出现了剧烈显著变化,相比正常绕组的最大振动位移增加168%,将为研究真实工况下的电力变压器绕组变形以及短路动力学关联特征提供重要参考。

DP船舶直流闭环母排短路压降穿越FMEA分析

短路压降穿越能力是衡量带有DPS-2或DPS-3附加标志的海洋工程船舶电力系统在合排或闭环操作时是否满足冗余要求的一个重要指标,也是动力定位FMEA分析和船级社考察的重点。具有优良短路压降穿越能力的电力系统对海洋工程船舶的安全作业有着重要的意义。本文以某型风电安装船为例,介绍了直流公共母排系统在动力定位(DP)船舶上的应用,简要分析了由于直流母排短路而产生的压降对全船动力定位的影响及其相比传统交流系统的优势,并指明了动力定位FMEA分析时应当注意的事项。

含分布式电源配电网短路保护研究综述

含分布式电源配电网保护是新型配电系统安全稳定运行的关键技术。随着大规模分布式新能源接入配电网,传统的重合闸与电流三段式保护难以满足安全运行的需求,亟待研究适合新型配电网的继电保护技术。然而,现阶段配电网短路保护研究尚缺乏系统的总结与归纳,因此,针对含分布式电源配电网结构及保护要求,开展新型配电网短路保护研究综述。首先,介绍配电网短路保护配置,分析分布式电源在不同工作方式、不同接入位置及容量、不同类型电源等场景下,对配电网短路保护的影响。其次,基于现阶段国内外含分布式电源配电网短路保护与控制研究,对保护技术加以分析、归纳、总结。最后,结合配电网短路保护研究现状与分布式新能源接入需求,探讨分布式电源高渗透率下的新型配电网短路保护研究方向。

基于多层级模拟的压接型IGBT器件短路失效机理分析

压接型绝缘栅双极晶体管(press pack insulated gate bipolar transistor,PP-IGBT)器件具有功率密度高、短路失效等优势,已被广泛应用于柔性直流输电换流阀中。现有压接型IGBT器件短路失效研究主要基于宏观测试结果,难以揭示由微观材料失效诱发器件短路失效的机理,该文基于圧接型IGBT器件短路测试结果,提出压接型IGBT器件短路失效机理的多层级模拟方法。首先,搭建短路冲击实验平台,基于短路实验获取失效发生条件与失效芯片;其次,建立压接型IGBT宏观器件——介观元胞模型,研究圧接型IGBT器件短路失效时器件–元胞复合应力变化规律;最后,建立微观元胞铝–硅界面分子动力学模型,分析短路失效发生条件,揭示短路失效机理,并提出芯片失效部位相对概率分布。结果表明,短路工况下芯片靠近栅极的有源区边角是最容易发生失效的薄弱区域,铝、硅材料失效是导致压接型IGBT器件短路失效的直接原因。

计及保护动作与换相失败的逆变侧阀短路故障定位

鉴于现有阀短路故障定位方法依赖桥臂电流信息,而目前工程实际中存在桥臂电流不易获取、定位精度不高的问题,提出了一种无需桥臂电流的逆变侧阀短路故障定位方法。考虑控保系统对不同位置阀短路故障响应特性以及逆变侧阀短路故障引起的换相失败对故障特征的影响,分析了不同时刻发生逆变侧区内4种典型阀短路故障的故障特征。结合逆变侧保护动作情况和系统电气量特征,设计了不同位置阀短路故障识别判据,进而实现逆变侧换流器区不同位置阀短路故障定位。基于RTDS与实际控保系统的数模混合仿真验证了所提故障定位方法的有效性。

基于深度学习的高压输电线双极短路故障检测

高压输电线路通常比较长且所处环境复杂,检测输电故障时易受到其他电气设备的电磁信号干扰,引起误判。为了提升高压输电线线路运行的稳定性,提出一种基于深度学习的高压输电线双极短路故障检测方法。将母线的电压幅值以及相角作为故障检测的输入项,实现故障数据的归一化和降维,获取全新的故障数据时间序列。基于此,采用改进的ITD分解提取特征值,经过特征选择后将融合的特征矩阵输入深度神经网络中训练,对故障完成精准分类,实现高压输电线双极短路故障的检测。实验测试结果表明,采用所提方法可以获取较高的高压输电线双极短路故障检测精度,同时还可以有效提升故障检测效率,有效保障了高压输电线线路的平稳运行。

喷油器电磁阀结构及对地短路的分析与研究

电控喷油器是整个电控高压共轨燃油系统中最为核心的零部件,加工难度和复杂度最大,从电控喷油器内部结构及工作原理着手,分析电控喷油器工作过程。喷油器电磁阀是电控共轨喷油器中最为重要部件之一,分析电磁阀关键参数对喷油器响应速度的影响,喷油器驱动电流的控制与ECU的驱动电路密切相关,得出喷油器对地短路的故障机理,通过模拟试验,得出ECU报错的边界条件。排查某发动机工作过程中频繁报出喷油器对地短路问题,发现电磁阀结构和包裹的橡胶护套存在绝缘性不足问题,最后通过设计优化,问题得以彻底解决,为以后出现类似的问题提供解决思路。

电气试验技术在变压器故障分析中的应用

阐述变压器的故障与原因,探讨电气试验技术在变压器故障分析中的应用策略,包括绝缘油试验、直流电阻试验、短路试验、绝缘电阻与泄漏电流试验、故障定位和检修计划实施。

IGBT失效能量传导及能量冲击影响研究

IGBT作为功率开关器件,具有载流密度大、饱和压降低等许多优点,广泛应用于各类电力工程领域,但其也是功率变流器系统最主要的失效部分。当IGBT模块发生短路时,短路电流急剧增大,使得IGBT芯片发热剧烈,当短路能量足够高时,将会引发芯片失效,从而产生大量高温高压的爆生气体。爆生气体经过初始膨胀后将以冲击波能和气体能的形式作用于管壳,当模块管壳无法束缚失效能量时,将会造成模块管壳炸损。如何评估失效能量冲击,文章提出了5种评估方法,即管壳损坏程度评估法、高速摄影法、冲击传感器测量法、电参数测试法、电容能量释放法。通过试验验证发现,管壳损坏程度评估法较为有效,可以使短路能量对管壳的影响变成一个可以定量计算的问题,从而指导管壳结构优化、评价管壳材料强度、限制失效能量对其他子系统的次生伤害。

锂离子电池内部短路失效的反应机理研究

应用电池挤压试验机研究了锂离子电池内部短路失效过程,并由DSC、GC/MS和XRD分析了电池内部的正极、负极和电解液之间在不同温度下的反应机理.实验表明,正极Li0.5CoO2与电解液的反应是导致电池内部短路失效的根本原因.电池因内部短路发热,一旦温度达到正极Li0.5CoO2的分解温度时,正极瞬时分解,并释放出O2.后者与电解液瞬间发生剧烈反应,同时放出大量CO2气体,冲破电池壳体,造成电池发生爆炸.其中SEI膜自身的分解反应以及负极与电解液在初期的反应都为正极与电解液反应起了积累热量的作用.

多馈入短路比及多馈入交互作用因子与换相失败的关系

将传统的两端直流系统短路比延伸到多馈入直流系统,建立了多馈入短路比(multi-infeed short circuit ratio,MSCR)表达式。基于CIGRE模型建立了三馈入直流输电模型,分析了与MSCR相关的变量,并结合换相失败免疫因子得出结论:增大多馈入短路比能够降低发生当地换相失败的风险。同时从多馈入交互作用因子的角度分析了发生同时换相失败的规律:减小交互作用因子能够降低同时换相失败的风险。

SiC MOSFET短路保护技术综述

随着电力电子技术的飞速发展,SiC MOSFET以优异的材料特性在高频、高压、高温电力电子应用中展现了显著的优势。然而,SiC MOSFET较高的开关速度与较弱的短路承受能力对短路保护技术带来了新的挑战。该文首先介绍SiC MOSFET不同短路类型以及短路测试方法;其次对SiC MOSFET短路失效模式及失效机理进行分析;然后详细梳理现有SiC MOSFET短路检测与短路关断技术的原理与优缺点,讨论现有SiC MOSFET短路保护技术在应用中存在的问题与挑战;最后对SiC MOSFET短路保护技术的发展趋势进行展望。

从波音787电池事故分析大型动力电池组的安全性

日本航空公司的JA829J次航班的蓄电池燃烧事故,是一起典型的由内短路引发的锂离子蓄电池热失控在电池模块内部的单体电池之间相互传递从而导致连锁反应的安全事故。本文通过对这起热失控引发的安全事故进行案例分析来揭示热失控的典型特征以及关键性的影响因素,针对这起事故暴露出的问题提出改善大型锂离子动力蓄电池模块安全性的相关建议。

抑制多馈入直流输电系统相继换相失败的协调恢复控制策略

针对多馈入直流系统容易出现的相继换相失败的问题,提出一种渐进恢复控制策略。为了确定各直流系统的恢复顺序,提出多馈入无功运行有效短路比(QMOESCR)指标,用来衡量直流系统受端电网强度和直流系统之间耦合程度的大小,并以此作为协调安排各直流系统故障后功率恢复速率的依据。然后,从改善交直流互联系统故障恢复特性的角度出发,对多回直流系统进行有序恢复,降低多回直流系统恢复过程中的无功需求,从而避免多回直流系统出现的相继换相失败,保证系统的安全稳定运行。分别对简单三馈入直流系统的电磁暂态仿真和南方电网机电暂态仿真的结果表明所提出的渐进协调恢复策略是有效的、可行的。