碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散...碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散参数的综合作用,易引发严重的器件电压、电流过冲和振荡,增加开关损耗,制约器件功率处理能力。准确定量评估开关瞬态行为,对变换器的精细设计、运行调控、安全保护、EMI抑制、寿命预测等都至关重要。为此,该文在厘清SiC 3L-ANPC变换器瞬态换流机理的基础上,提出一种SiC 3L-ANPC电路开关瞬态解析建模方法,所建模型仅需计算数个特定时刻的电路状态就能准确预测SiC 3L-ANPC变换器的开关瞬态行为,大大减小了计算时间与计算量,且每个特定时刻均具有明确的物理意义,具有普适性。实验结果证明了提出的建模方法的有效性,瞬态过冲最大计算误差小于6%,且计算速度比电路建模仿真方法提高上百倍。基于该文研究成果,为SiC 3L-ANPC逆变器的过电压抑制提供了电路参数设计指导意见。展开更多
提出一种改进的基于人体静电冲击模型(Human Body Model,HBM)应力的瞬态功率模型。利用HSPICE仿真软件,模拟MOS管遭受的HBM应力,得到对应的等效直流电压。HBM电路的预充电电压与MOS管对应的等效直流电压值的散点图表明,两者保持线性关系...提出一种改进的基于人体静电冲击模型(Human Body Model,HBM)应力的瞬态功率模型。利用HSPICE仿真软件,模拟MOS管遭受的HBM应力,得到对应的等效直流电压。HBM电路的预充电电压与MOS管对应的等效直流电压值的散点图表明,两者保持线性关系,并通过拉普拉斯变化得到证明。与现有的瞬态功率模型相比,改进后的模型降低了在HBM应力作用下的计算复杂度,可以更加简便地从统计学上预测MOS管栅氧击穿的发生,给HBM冲击作用下MOS管栅氧化层可靠性的评估提供参考。展开更多
在铁磁管道环境下,同频窄带噪声中的微弱瞬态极低频信号的估计与检测问题是管道机器人跟踪定位中最为重要的科学问题之一。为实现窄带噪声中的微弱瞬态信号的有效检测,分析了接收线圈在不同空间姿态下的信号特点,针对信号与窄带噪声相...在铁磁管道环境下,同频窄带噪声中的微弱瞬态极低频信号的估计与检测问题是管道机器人跟踪定位中最为重要的科学问题之一。为实现窄带噪声中的微弱瞬态信号的有效检测,分析了接收线圈在不同空间姿态下的信号特点,针对信号与窄带噪声相位上的区别以及信号包络的形态,建立了相位反相的双峰指数函数数学模型;应用非线性最小二乘估计,实现了该数学模型和真实信号之间的拟合;通过仿真和实验验证了该数学模型与真实信号的高度匹配性,并应用蒙特卡洛仿真分析了该模型参数估计的性能;使用所建立的数学模型,构建了平均功率检测器和瞬时最大功率检测器,通过分析比较极低频发射机在不同移动速度和接收信噪比条件下的检测性能,得出了两种检测器的特点和适用范围,并指出在现有工程背景下平均功率检测器的优势。实验证明,相位反相信息对同频窄带噪声中的信号检测非常重要,平均功率检测器在低信噪比条件下的检测性能良好。在信噪比为0.05 d B、虚警概率设为1%时,该检测器的检测概率达98.8%。展开更多
提出一种应用于单相有源滤波器(active power filter,APF)的SiC功率器件的开关损耗模型。该模型考虑了封装和印制电路板(printed circuit board,PCB)的寄生参数与器件结电容的非线性。详细阐述四种单相APF工作状态下的建模原理,并给出...提出一种应用于单相有源滤波器(active power filter,APF)的SiC功率器件的开关损耗模型。该模型考虑了封装和印制电路板(printed circuit board,PCB)的寄生参数与器件结电容的非线性。详细阐述四种单相APF工作状态下的建模原理,并给出了各工作状态下各时间段的开关过程分析与损耗计算方程。基于影响APF谐波补偿性能的关键因素的分析,结合APF的工作特点,提出SiC器件高开关频率兼容驱动方式与封装及电路布局优化方案。搭建基于单相APF的SiC功率器件测试实验样机,在不同电压点和电流点下进行测试,并将测试结果与估算结果进行比较。比较结果高度吻合,功率损耗误差在10%以内,验证了提出的开关损耗模型的准确性和有效性。展开更多
文摘碳化硅三电平有源中点箝位(silicon carbide three level active neutral point clamped,SiC 3L-ANPC)变换器在中压大容量应用中具有突出优势,但与传统两电平变换器相比,其杂散参数相对较多,高速开关瞬态中较高的du/dt、di/dt与多杂散参数的综合作用,易引发严重的器件电压、电流过冲和振荡,增加开关损耗,制约器件功率处理能力。准确定量评估开关瞬态行为,对变换器的精细设计、运行调控、安全保护、EMI抑制、寿命预测等都至关重要。为此,该文在厘清SiC 3L-ANPC变换器瞬态换流机理的基础上,提出一种SiC 3L-ANPC电路开关瞬态解析建模方法,所建模型仅需计算数个特定时刻的电路状态就能准确预测SiC 3L-ANPC变换器的开关瞬态行为,大大减小了计算时间与计算量,且每个特定时刻均具有明确的物理意义,具有普适性。实验结果证明了提出的建模方法的有效性,瞬态过冲最大计算误差小于6%,且计算速度比电路建模仿真方法提高上百倍。基于该文研究成果,为SiC 3L-ANPC逆变器的过电压抑制提供了电路参数设计指导意见。
文摘提出一种改进的基于人体静电冲击模型(Human Body Model,HBM)应力的瞬态功率模型。利用HSPICE仿真软件,模拟MOS管遭受的HBM应力,得到对应的等效直流电压。HBM电路的预充电电压与MOS管对应的等效直流电压值的散点图表明,两者保持线性关系,并通过拉普拉斯变化得到证明。与现有的瞬态功率模型相比,改进后的模型降低了在HBM应力作用下的计算复杂度,可以更加简便地从统计学上预测MOS管栅氧击穿的发生,给HBM冲击作用下MOS管栅氧化层可靠性的评估提供参考。
文摘在铁磁管道环境下,同频窄带噪声中的微弱瞬态极低频信号的估计与检测问题是管道机器人跟踪定位中最为重要的科学问题之一。为实现窄带噪声中的微弱瞬态信号的有效检测,分析了接收线圈在不同空间姿态下的信号特点,针对信号与窄带噪声相位上的区别以及信号包络的形态,建立了相位反相的双峰指数函数数学模型;应用非线性最小二乘估计,实现了该数学模型和真实信号之间的拟合;通过仿真和实验验证了该数学模型与真实信号的高度匹配性,并应用蒙特卡洛仿真分析了该模型参数估计的性能;使用所建立的数学模型,构建了平均功率检测器和瞬时最大功率检测器,通过分析比较极低频发射机在不同移动速度和接收信噪比条件下的检测性能,得出了两种检测器的特点和适用范围,并指出在现有工程背景下平均功率检测器的优势。实验证明,相位反相信息对同频窄带噪声中的信号检测非常重要,平均功率检测器在低信噪比条件下的检测性能良好。在信噪比为0.05 d B、虚警概率设为1%时,该检测器的检测概率达98.8%。
文摘提出一种应用于单相有源滤波器(active power filter,APF)的SiC功率器件的开关损耗模型。该模型考虑了封装和印制电路板(printed circuit board,PCB)的寄生参数与器件结电容的非线性。详细阐述四种单相APF工作状态下的建模原理,并给出了各工作状态下各时间段的开关过程分析与损耗计算方程。基于影响APF谐波补偿性能的关键因素的分析,结合APF的工作特点,提出SiC器件高开关频率兼容驱动方式与封装及电路布局优化方案。搭建基于单相APF的SiC功率器件测试实验样机,在不同电压点和电流点下进行测试,并将测试结果与估算结果进行比较。比较结果高度吻合,功率损耗误差在10%以内,验证了提出的开关损耗模型的准确性和有效性。
