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关键词： IGBT   键合线   焊料层   热参数   结温自适应  

摘要： 绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）是电动汽车和电力机车等中大功率机电系统动力来源的核心器件，其可靠状态直接关乎系统安全，准确的状态信息获取是提高系统可靠性的重要前提。为解决当前状态信息获取方法相对单一，且手段繁琐，需要反复迭代修正的问题。提出一种准在线自适应获取IGBT模块键合线和焊料层老化状态的方法。利用米勒电压的老化不变性，修正结温估算误差，以实现高精度的导通电压和热阻测量。该方法只需进行一次简单的器件的初始状态测量，在实际应用时即可自适应计算出器件的两种老化状态参数，无需人为校正。使用时仅需将测量电路嵌入驱动器，并在散热基板上预埋热电偶即可，其他数据均可来自现有传感器。提出的一种准在线监测策略，使得以上状态信息以开机自检程序的形式，应用于通用的逆变器回路中，无需拆卸或改装驱动系统。测量实验结果表明：该方法测量的指示参数具有极高的精度和较好的可重复性，不同的负载电流下多次测量结果误差不超过1%，表明该方法可灵活应用于多种条件下。加速老化试验结果表明：该方法所测量的状态指示参数随着器件老化而单调变化，状态指示参数与器件老化程度存在明确的映射关系。研究结果为进一步优化电力机车和动车组列车动力系统的可靠性和修程制定提供参考。

关键词： 双面散热IGBT模块   功率循环寿命   影响机理   有限元模型   环氧树脂塑封  

摘要： 双面散热IGBT模块以其热阻小、功率密度高、寄生电感小等优势逐渐成为电动汽车功率器件的首要选择，其封装可靠性也受到广泛关注。虽然不少厂商和学者针对模块内部各材料进行功率循环研究，但作为与芯片、三层焊料直接接触的环氧树脂是否对双面散热IGBT模块的功率循环寿命有影响尚且未知。本文对环氧树脂塑封的双面散热IGBT模块和无环氧树脂的双面散热IGBT模块开展相同条件下的功率循环试验，试验结果表明环氧树脂能提高双面散热IGBT模块的焊料寿命，从而提高其功率循环寿命，但会引起芯片失效。通过试验前后超声波扫描以及功率循环仿真解释了环氧树脂对双面散热IGBT模块的影响机理。该研究成果可为半导体器件厂商设计和制造双面散热IGBT模块提供参考。

关键词： 逆变器   IGBT模块   结温   热物性   焊料层空洞   Cauer热网络模型  

摘要： 在严苛工况下,应用于光伏发电和风电系统逆变器中的IGBT模块极易老化,进而在焊料层中形成空洞,而芯片材料的热物性也会因高温而发生变化,两者结合将大幅影响耦合模型的预测精度。基于此,在热耦合效应下,对焊料层空洞和芯片热效应对芯片结温的影响进行分析,建立同时考虑IGBT芯片焊料层空洞损伤和芯片材料热效应的改进双支耦合Cauer模型。通过有限元方法研究不同空洞率对IGBT模块热特性的影响,并给出含有空洞时焊料层热阻的计算方法。在此基础上,进一步考虑IGBT模块芯片热参数对温度的依赖关系,建立芯片热阻-温度的函数模型。最终,通过实验验证所提改进模型的准确性和有效性,提高了IGBT模块的结温预测精度,增强了光伏发电和风电系统中逆变器的可靠性。

关键词： 永磁同步电机   BP神经网络   智能PID   滑模观测器   无位置传感器控制  

摘要： 针对永磁同步电机(PMSM)转速超调量大、转子位置检测精度低等问题,提出一种BP神经网络智能PID滑模观测器控制策略,将BP神经网络与传统PID控制相结合,利用BP神经网络实现对PID增益的在线调节,实现对永磁同步电机启动、突加负载干扰时稳定控制。采用无位置传感器控制,在永磁同步电机数学模型α-β坐标系中建立了滑模观测器结构,并且在Matlab/Simulink仿真系统中建立了仿真模型进行了仿真分析;从PID参数、电机转速等方面对BP神经网络智能PID控制的有效性进行了评估和仿真验证。通过仿真分析,采用滑模观测器检测转子实际位置与预期位置之间的误差小于7%,在0.3 s之后转子实际位置与预期位置完全重合。采用BP神经网络智能PID控制的永磁同步电机在启动时转速超调量减少了10.6%,在突加负载干扰时减少了1.4%。相比起传统PI控制,提出的BP神经网络智能PID控制能够有效提高PMSM的自适应性及抗干扰能力,并且显著减少了电机在启动及突加负载时超调量。

关键词： 可编程逻辑器件   直接访问   大数据   自适应跟踪   同步信号  

摘要： 用户访问可编程逻辑器件时,由于无法直接访问系统数据,导致器件数据与用户数据之间出现冲突,为此设计了可编程逻辑器件间的大数据自适应跟踪系统。构建自适应跟踪总体结构,同步本地参考信号和外部输入信号。配置时钟电路,计算时钟上升和下降过渡时间,避免电路供电杂波干扰。系统采用非侵入式设计自适应跟踪机制,结合Mean Shift跟踪算法计算跟踪矢量,确定可编程逻辑器件间数据的匹配位置。利用Kalman滤波器对数据进行滤波处理,获取大数据自适应跟踪结果。由实验结果可知,该系统噪声信号变化范围是40~100 dB,与实际变化范围一致。同步信号变化范围是35~100 dB,其中,在5~8 s时同步信号变化范围与实际变化范围不一致,其余均一致,具有精准跟踪效果。

关键词： S120变频器   CU320   接口板   项目升级  

摘要： 首钢长治钢铁有限公司轧钢厂棒材生产线1—18号轧机均采用西门子S120变频器驱动,随着西门子S120变频器CU320控制单元和接口板CIB的停产,导致备件无法采购,只能将其升级为最新版本的CU320-2控制单元和接口板CIM+IPD,重点对硬件升级和项目升级过程进行介绍。

关键词： 矢量变频器   TX8M2260   硬件加速单元   FOC控制算法  

摘要： 针对传统矢量变频器成本高、结构复杂等问题,设计了一种基于TX8M2260微控制器的矢量变频器设计方案,该方案充分利用了TX8M2260的高性能低功耗特性以及其特有的硬件加速单元(MDU),并且采用了一种结构紧凑、成本效益高且高度集成化的硬件架构。通过对基于FOC理论的控制算法的实施和对硬件设计的优化,提出的矢量变频器在TX8M2260平台上进行了实现和实验验证。实验结果表明,所设计的矢量变频器成功实现了要求的各项功能,并具有良好的动态性能和稳定性,这进一步证实了这种矢量变频方案的方便有效。

关键词： 子午线轮胎   密炼机   轮胎生产   轮胎厂   炼胶   硫化剂   能量消耗   生产用电  

摘要： 随着全球汽车业的快速发展,作为汽车中主要配件的轮胎也是得到了迅猛发展。在轮胎为代表的橡胶生产企业里,炼胶是最主要的能量消耗和排放不洁物的工序。炼胶是指在轮胎生产中通过密炼机将橡胶、炭黑、油类、硫化剂和其他辅料充分混合,以便生成一个具有特定性能的橡胶混合物。橡胶在机械、热、化学等作用下暂时失去弹性,可塑性增大,以满足在制造过程中的各项工艺要求。以子午线轮胎生产为例:一家年消耗生胶6万吨的企业,年用电量可达1.3亿KW.H,其中胶料生产用电占1/3,大部分是密炼机消耗。所以降低密炼机设备的能耗,成为了每个轮胎厂的重中之重。那么,如何实现密炼机的节能降耗呢?可以通过优化变频器、电机的方式实现。

关键词： p-Laplace方程   解的存在唯一性   边界控制  

摘要： 本文研究了一类具有非局部项的p-Laplace方程的边界最优控制问题,通过对成本泛函的极小化序列取极限给出p-Laplace方程初边值问题最优控制函数的存在性。首先利用能量估计方法研究该问题解的存在唯一性,其次利用紧性估计和紧嵌入定理分析成本泛函极小化序列的收敛性,最后由成本泛函的弱下半连续性证明最优控制函数的存在性。In this paper, we study the boundary optimal control problem of a class of p-Laplace equations with non-local terms, and the existence of the optimal control function of the initial boundary value problem of the p-Laplace equation is given by taking the limit of the minimization sequence of the cost function. Firstly, the energy estimation method is used to study the existence uniqueness of the solution of the problem, then the tightness estimation and the tight embedding theorem are used to analyze the convergence of the cost functional minimization sequence, and finally the existence of the optimal control function is proved by the weak lower semi-continuity of the cost function.

关键词： 海洋平台   长电缆   潜油电机   中压变频器  

摘要： 海洋平台一般采用人工举升的方式,即潜油电机加变频控制,进行海洋平台的采油作业。由于海上油田潜油电机,中压远距离控制的工况下,变频器与潜油电机的距离较远,长距离负载作用下,在变频器侧,可能出现输出端过流跳闸的情况;而在潜油电机端,则可能造成潜油电机发热、潜油电机绝缘破坏等问题;此外,由于中压逆变方式通常采用PWM逆变器来实现,虽然其调速性能优秀,但产生的脉冲电压,会对整个系统造成不良影响。基于此,文章通过对海洋平台工况下长电缆传输对中压变频器驱动潜油电机的影响进行研究,保证中压变频长电缆传输系统在海上油田的可靠性。