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关键词： control strategies   field-circuit couplingjoint simulation with Simulink/COMSOLpower lossesvoltage source inverter  

摘要： Power losses in semiconductor devices present a significant impediment to advancing power electronics systems for achieving higher frequencies, improved efficiency, and greater integration. A major challenge lies in directly coupling power losses with various control strategies, considering the variations in manufacturers, packaging, and process structures within the power electronics field. This paper introduces a field-circuit coupling simulation methodology of the insulated gate bipolar transistor (IGBT) within the Simulink/COMSOL environment, using a conventional three-phase six-switch voltage source inverter (VSI) IGBT module as a case study. A composite transfer function interconnects the electrical and thermal aspects, enabling bidirectional coupling between IGBT temperature and losses. This study aims to comprehensively compare the effects of various control strategies, namely, single-vector, dual-vector, and three-vector current model predictive control (CMPC) and space vector pulse width modulation (SVPWM), on the losses and temperature of IGBT power modules. The findings emphasize that losses are significantly influenced by the selection of weighting factor coefficients and power factor settings under the same CMPC control strategy with a fixed switching frequency. Additionally, the selection of control strategies, such as CMPC and SVPWM, substantially impacts power losses in power electronic devices. A major challenge lies in directly coupling power losses with various control strategies, considering the variations in manufacturers, packaging, and process structures within the power electronics field. This paper introduces a field-circuit coupling simulation methodology of the insulated gate bipolar transistor (IGBT) within the Simulink/COMSOL environment, using a conventional three-phase six-switch voltage source inverter (VSI) IGBT module as a case study. A composite transfer function interconnects the electrical and thermal aspects, enabling bidirecti

关键词： 混合式直流断路器   绝缘栅双极型晶体管   缓冲电路   均流   过电压抑制   暂态换流   电磁耦合  

摘要： 与压接式绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相比,模块式IGBT具有成本低、不需要单独压装结构、安装方便、故障后呈开路等特点,是750 V/1500 V混合式直流断路器中的核心元件。然而,受限于单个模块式IGBT器件的标称开断能力,多个模块式IGBT的并联均流技术是实现10 kA级直流开断的关键。文中从理论上分析了IGBT器件、缓冲电路和快速真空开关的空间排布位置对换流速度、动态均流、关断过电压等性能的影响。分析表明,从减少换流难度角度考虑,快速真空开关应与IGBT就近并联;从降低关断过电压角度考虑,各并联IGBT应采用分布式缓冲电路结构。进一步,考虑空间磁场耦合作用,建立了并联IGBT的动态开断电路模型,分析了并联IGBT动态开断性能的影响因素,发现增大子模块支路杂散电感、降低避雷器残压可有效提高并联IGBT的动态均流性能;子模块间负耦合电感可有效抑制IGBT关断过电压。最后,为兼顾换流速度、动态均流、关断过电压抑制等,提出了缓冲电路、IGBT、快速真空开关就近并联构成子模块,子模块再经电感并联的混合式直流断路器拓扑方案,并进行了仿真验证和1.5 kV/3 kA试验验证。

关键词： H-IGBT/diode   Lifetime (Bx)   PV inverter   Reliability   Silicon   Silicon carbide  

摘要： Technological advancements have made it possible to harness the power of renewable energy sources. The efficiency of power electronic devices has increased to almost 98%. In order to reduce the risks of failure and maintain the operation of photovoltaic (PV)-based energy converters, reliable devices are needed. Due to the increasing number of wide-bandgap silicon in electronic converters, the need for more efficient and reliable devices has become more prevalent. However, the cost of these devices is a major issue. Hence, in this work extensive analysis of hybrid silicon (Si)-IGBT and silicon carbide (SiC) antiparallel Diode (H-IGBT/Diode) based PV inverter is proposed to improve the lifetime (Bx). A reliability oriented lifetime assessment is performed on a test case of single stage three kilowatt photovoltaic inverter with 600 V/30 A hybrid switch. Long term mission profile for one year is considered for evaluation at B. V. Raju Institute of Technology (BVRIT), Telangana, India. Finally, B10 lifetime is calculated, comparison analysis is presented between conventional Si-IGBT and proposed Si-SiC H-IGBT/Diode. The results of the study revealed that the H-IGBT exhibited a significant increase in PV inverter reliability. © 2024 Institute of Advanced Engineering and Science. All rights reserved.

关键词： 永磁同步电机   直接转矩控制   功率器件   键合线   老化监测   磁链相图  

摘要： 在闭环控制系统中,基于电参数的功率器件老化监测方法是电力电子可靠性领域的难点之一。以永磁同步电机直接转矩控制系统为例,研究基于磁链相图和电流的功率逆变器中功率器件老化状态的在线监测方法。首先,分析功率器件老化的特征,得到键合线老化引起通态电阻增加的结论;其次,研究得到功率器件键合线老化与磁链相图、直轴电流和三相电流峰值变化的关系,进而提出功率器件键合线老化的监测方法;最后,通过多组仿真实验验证了基于磁链相图和电流的在线监测方法均可实现功率逆变器中功率器件键合线老化状态的在线监测。其中,基于磁链相图的在线监测方法需要系统磁链出现一些波动时才易观测,此时功率器件处于失效状态,该方法并不可取;而基于三相电流的监测方法能够更为精确地监测功率器件老化状况,效果更为优越。

关键词： 循环水泵   变频技术   变频器  

摘要： 以某电厂循环水泵改造工程为例,通过对循环水泵运行方式的了解,提出变频调速控制方案以及变频技术的优化应用策略,为循环水泵电机增设变频器,改善电厂的循环水系统运行方式,实现软启动,保障循环水泵运行稳定性。实践表明,基于变频技术的循环水泵改造方案具有良好的技术可行性和经济效益性,有效提高了火电机组的运行水平。

关键词： IGBT   微沟槽绝缘栅二极管   沟槽栅   关断损耗   注入增强  

摘要： 介绍了关于IGBT的注入增强原理,以及使用Sentaurus TCAD软件对不同Mesa宽度以及不同沟槽栅长度的器件进行了仿真优化。根据仿真结果以及第三代FS Trench设计平台,设计了一款650 V MPT-IGBT(Micro-Pattern Trench IGBT)。根据流片样品的测试结果表明,相比于传统的元胞节距(pitch)为4.5μm IGBT,本文的器件可以在降低39%正向压降的同时,关断损耗降低50.6%,实现相对于传统IGBT性能的提升。且该器件结构完全兼容现有的制造工艺,不需要额外进行制造工艺的研发。

关键词： RSLinx   DriveExecutive   DeviceLogix   软件调试   配置向导   自整定  

摘要： 文章介绍了使用AB变频器调试工具DriveExecutive软件调试Powerflex755变频器的过程。其中包括恢复出厂设置、电极参数、软件控制、自整定、通讯控制等功能。

关键词： 变频器   煤矿机械设备   应用  

摘要： 在我国,变频器在煤矿生产过程中的应用已经取得了显著进展,成为提升煤矿生产效率和优化能源利用的重要技术手段。当前,变频器广泛应用于煤矿提升设备、通风系统、排水系统和传送带等关键环节,通过调节电动机的速度和扭矩,实现了对设备的精确控制和高效运行。随着智能化和自动化技术的不断发展,变频器在煤矿生产过程的应用不仅提高了设备的运行效率和可靠性,还显著减少了能源消耗和运行成本。同时,变频器的软启动和软停止功能有效降低了启动冲击,延长了设备使用寿命,增强了系统的稳定性。此外,变频器的远程监控和管理功能,通过实时数据传输和智能分析,为煤矿安全生产和设备维护提供了有力支持。然而,我国在变频器技术的自主创新和高端产品的开发方面仍需进一步努力,以满足不断增长的煤矿机械自动化和智能化需求。

关键词： 能源安全   高压变频器   燃机   黑启动  

摘要： 在燃机黑启动中,高压变频器的应用效果显著。文章分析了华能南京燃机发电有限公司的燃机电厂#5机组厂内黑启动试验情况,发现高压变频器在燃机黑启动中起到了关键作用。高压变频器通过变频调速和变频调压,实现了电机平稳启动和功率因数的提高,有效解决了传统启动方式中存在的问题。

关键词： 双电机驱动   激振器   变频器   轴承  

摘要： 浙江浙能兰溪发电有限责任公司卸煤系统振动料机共有10台(A、B卸煤系统各有5台),主要用于0-500mm粒级的煤炭输送给料。振动给料机是输煤系统中的重要设备,它的正常稳定运行确保了翻车机的翻卸效率及燃煤库存。激振器是振动给料机的关键部件,是给料机的振动源。激振器的两根轴上装有相同质量的重块和齿轮副,由电动机通过弹性联轴器带动主传动轴,再由主动轴上的齿轮传给被动轴,使两根轴同时反向旋转,而使槽体振动。以浙江浙能兰溪发电有限责任公司双电机驱动振动给料机近年来出现的故障为例,分析故障发生的原因,提出了具体的消除方法及预防措施。