功率模块铜线键合工艺参数优化设计

为了提高功率模块铜线键合性能，采用6因素5水平的正交试验方法，结合BP (Back Propagation)神经网络与遗传算法，提出了一种铜线键合工艺参数优化设计方案。首先，对选定样品进行正交试验并将结果进行极差分析，得到工艺参数对键合质量的影响权重排序。其次，运用BP神经网络构建了铜线键合性能预测模型，并通过遗传算法对BP神经网络适应度函数求解，得到了工艺参数的最优值。将BP-遗传算法与传统优化方法的优化结果进行对比，发现经BP-遗传算法优化后的铜线键合工艺稳定性提升更加明显。最后，对功率模块进行了功率循环试验，结果表明经BP-遗传算法优化后的模块功率循环能力得到显著提升。     

基于Wiener过程的城市轨道交通车辆轮对可靠性评估

为探究城市轨道交通（简称：城轨）车辆轮对的轮径值退化规律,有效评估轮对可靠性,提出基于Wiener过程的城轨车辆轮对可靠性评估方法。选取轮径值作为性能退化指标,建立基于Wiener过程的城轨车辆轮对退化模型。通过计算轮对剩余寿命,选择精度最高的退化模型进行可靠性评估。针对退化模型参数后验分布计算公式较为复杂的问题,采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC,Markov Chain Monte Carlo）方法进行求解。基于广州地铁8号线列车轮对实测数据进行实例验证,结果表明,城轨车辆应保证轮对可靠度不低于0.9,且在镟修后运行至27.51万km时,应检查轮对退化情况,以保障车辆的运行安全。     

宽禁带功率器件键合缓冲技术的可靠性分析

在电力电子应用中,性能优于硅功率器件的宽禁带功率器件得到广泛关注。然而,传统功率器件封装中的芯片顶部的电气互连结构现在已成为限制宽禁带功率器件寿命的主要因素。因此,有必要通过使用键合缓冲技术将铜键合线、焊带和引线框架来代替铝键合线作为芯片顶部的电气互联以满足宽禁带功率器件在高温工作条件下的要求。文章回顾了不同键合缓冲技术和金属键合材料在功率循环测试中的可靠性表现。其中,因瓦合金键合缓冲材料与铜键合线的结合在众多键合材料中显示出最强大的功率循环测试能力。失效分析显示,宽禁带功率器件封装的薄弱点已经从芯片顶部的键合材料变为氧化铝陶瓷衬底或芯片上表面的铝金属层。     

大功率IGBT模块封装中的超声引线键合技术

从超声引线键合的机理入手,对大功率IGBT模块引线的材料和键合界面特性进行了分析,探讨了键合参数对键合强度的影响。最后介绍了几种用于检测键合点强度的方法,利用检测结果对键合参数进行进一步的调整,以实现引线键合工艺最佳化。     

铁道车辆空气弹簧动力学键合图建模及仿真

研究空气弹簧键合图建模方法,建立空气弹簧的功率键合图模型,使用20-sim软件进行动态仿真,得到系统压力和位移的动态响应曲线,研究不同负载和节流孔直径对空气弹簧性能的影响规律;通过建立系统的Simulink模型,进行对比仿真分析,验证空气弹簧键合图模型的正确性与仿真结果的可靠性.研究工作为空气弹簧的动力学建模及仿真提供...     

上海地铁三号线模拟驾驶器逻辑控制系统的建模

介绍上海地铁三号线模拟驾驶器逻辑控制部分的建模.采用面向对象方法对地铁三号线列车的内部控制电路进行分析,阐述列车内部控制模块电路的关系,对列车内部电路的继承性和多态性进行分析,并对整个电路进行了封装,建立稳定高效的控制系统.该系统目前已经用于实际的列车仿真器中,运行稳定,控制精度高.     

一种新型基于模型的动车组牵引逆变器开路故障诊断方法

针对CRH3型动车组牵引逆变器绝缘栅双极型晶体管开路问题,提出一种新型基于模型的动车组牵引逆变器开路故障诊断方法。利用键合图对非线性的牵引逆变器进行建模;依据键合图模型,推导出符合能量守恒的系统行为约束方程;基于系统行为约束方程,利用最小二乘法对系统当前行为进行辨识;通过比较系统的实际行为以及预期行为,产生故障识别向量,从而对开路IGBT进行识别和定位。仿真试验表明,本文所提方法能够对单个IGBT开路以及两个IGBT同时开路故障情况进行准确、实时地检测和定位。     

基于控制器匹配的高速列车广义预测控制方法

针对普通广义预测控制器在列车控制过程中不能修改控制器参数,以至列车运行中遇到未知干扰时影响控制精度和稳定性。本文采用基于控制器匹配的广义预测控制调优方法,以达到经过调优的GPC与H!输出反馈控制器(最优控制器)具有相同的控制效果,并获取GPC调优参数,实现高速列车速度跟踪运行过程的自动控制。该控制器通过最优控制器控制律的函数获得GPC增益,使GPC与最优控制器匹配;在获得GPC增益的基础上,将目标函数转化为凸优化问题,求得GPC的调优参数;GPC自适应建模参数与H!控制器模型匹配,避免模型参数失配,保证控制器模型的稳定性。仿真实验结果表明GPC和H!控制器能够较好地匹配,且基于控制器匹配的高速列车广义预测控制系统具有较好的速度和位移跟踪性能。     

基于非参数贝叶斯模型的列车卫星定位方法

基于卫星导航的列车测速定位是当前新型列车控制技术领域的研究热点。针对现场运行环境中卫星定位观测特性的不确定性对动态定位解算性能的不利影响,在卫星定位估计解算过程中引入基于Dirichlet过程的非参数贝叶斯模型,在导航卫星观测特性不定且存在性能退化风险的条件下,提出了基于Dirichlet过程混合模型驱动的高斯分布混合更新策略,给出了多滤波器动态联合状态估计计算方案。分别采用仿真数据及现场实测数据进行计算的结果表明,在常规定位估计解算中引入Dirichlet过程混合模型,能够对未知不确定的导航卫星观测特性实现有效适应,提升定位性能对观测条件的容忍能力,降低单一观测分布假设的模型失配和性能劣化风险。     

基于多用户无线仿真器系统的研究

针对仿真器无法满足密封箱体、无人机及多人并行使用同一仿真器系统进行不同软件仿真调试等问题,从硬件、软件及关联设置等方面入手展开基于多用户无线仿真器系统的技术研究,并详细阐述了无线仿真器系统的模型、硬件设计、软件配置及应用步骤等。该研究方案已在新一代列车运行监控系统（LKJ）软件仿真测试系统中成功试用,实现了在LKJ集成机箱内并行对多插件软件远程联调仿真调试的功能。     

不对称高压脉冲轨道电路的计算机仿真模型研究

不对称高压脉冲轨道电路是为解决分路不良而兴起的一种新型轨道电路,其信号形式为周期性的高压脉冲,为建立准确的脉冲信号仿真模型,提出一种基于矢量匹配法的宽频建模方法。首先分别利用扫频法和有限元分析法获得变压器和钢轨两个关键设备的频变参数,然后利用矢量匹配拟合和电路综合理论得到对应的电路模型,并分别验证设备模型的正确性,最后搭建系统仿真模型并与现场实测数据进行对比,表明基于矢量匹配法所建立的宽频模型可以用于脉冲轨道电路的仿真计算和应用分析,文末利用此仿真模型分析道床电阻、补偿电容等现场环境的变化对轨道电路传输特性的影响。     

基于Buck斩波电路的充电机模块的设计

设计了一种基于Buck斩波电路的充电机模块,对电路进行分析及计算,确定了充电机模块各电力电子器件关键参数和器件选型。采用Matlab/Simulink仿真平台构建仿真模型,对各关键参数进行仿真分析。结果表明该模块性能完全达到设计要求,具有较高的实用价值。     

基于铜夹互连的双芯片功率器件的热力机械性能研究

传统的功率半导体器件封装结构通常会采用铝（Al）线键合，这就导致了器件电路寄生电感大和可靠性问题，限制了碳化硅（SiC）功率器件的发展。有研究人员提出了一种新型的铜夹互连工艺，可实现双面散热和提高器件的功率密度，但目前的研究主要集中在其热性能和可靠性方面，缺少对结构设计的优化研究。因此，有必要对多芯片铜夹互连的结构优化设计开展进一步研究。文章针对铜夹功率器件重要的结构参数对芯片应力集中的影响进行了仿真研究。结果表明，铜夹厚度对芯片应力集中影响最大，而铜夹跨度影响最小。对比采用焊料层应力最小的结构参数建立铜夹器件模型与对应的引线模块，可发现在功率循环下，铜夹器件的铜夹和焊料层的疲劳寿命相比于引线模块提升了10倍以上，并且卸荷槽对提升铜夹器件疲劳寿命有显著影响。     

键合层厚度对功率型LED器件热学性能的影响

分析了功率型LED热阻系统的构成,通过Flotherm软件对不同厚度的芯片键合层的功率型LED进行热分析,结果表明:芯片键合层厚度越小,器件的热阻越小,散热性能越好。因此,选用芯片键合层厚度对功率LED器件的热性能有着重大的影响。     

LKJ2000型列车运行监控系统仿真研究

针对LKJ2000型列车监控记录装置各功能模块的交换信号,如机车工况信号、机车压力传感器信号,研制了基于单片机的模拟接口电路,可产生相应匹配的交换信号,用于LKJ2000型列车监控记录装置的脱机检测;同时以VS2010为开发工具,利用MFC开发包设计了以Windows为平台的上位机人机控制界面,并借助串口通信协议实现其与单片机模拟接口电路的双向通信,构成了一套人机交互的仿真系统。该系统既可以应用于列车驾驶仿真器,也可以用于LKJ2000装置的教学培训。     

键合层厚度对功率型LED器件热学性能的影响

分析了功率型LED热阻系统的构成，通过Flotherm软件对不同厚度的芯片键合层的功率型LED进行热分析，结果表明：芯片键合层厚度越小，器件的热阻越小，散热性能越好。因此，选用芯片键合层厚度对功率LED器件的热性能有着重大的影响。     

HX_D2C型电力机车辅助变流系统实时仿真研究

以HXD2C型电力机车辅助变流系统为研究对象,采用输入-输出描述方法研究了包括三相电压型逆变器、输出滤波电路及充电机电路等功率主电路的实时仿真模型,并对实时仿真模型的离散化方法进行了分析研究。采用dSPACE实时仿真器构建实时仿真平台,模拟辅助控制单元的外部工作环境,采用DS5203 FPGA板卡构成多仿真步长实时仿真系统,有效解决电力电子系统实时仿真的"抖动"问题。仿真结果表明,系统可以有效分析辅助变流系统中各部件对系统性能的影响,有利于ACU高性能控制策略的开发。     

蓄电池式装载机双电机驱动系统参数匹配优化

为提高蓄电池式装载机整机能量利用率,在满足各项性能指标的基础上,以某蓄电池式装载机为研究对象,通过分析电机参数对蓄电池式装载机动力性能和经济性能的影响机理,提出用2台电机分别为蓄电池式装载机的液压系统和行走系统提供动力的双电机动力驱动方案。在兼顾蓄电池式装载机的动力性和高效性的基础上,对行走系统主要元件进行参数匹配,包括电机参数匹配、电池参数匹配等。基于拟合循环工况,从爬坡能力、加速能力以及插入堆料能力等方面考虑电机的峰值工作特性,采用概率统计法精确匹配电机额定功率和电机参数,从而满足蓄电池式装载机的动力需求,降低蓄电池式装载机的功率。构建蓄电池式装载机驱动系统优化模型,以单次循环耗电量为优化目标,基于蓄电池式装载机的驱动作业特性利用粒子群算法对蓄电池式装载机驱动电机运行工况、传动比参数进行了优化。研究结果表明：优化后整机模型单次循环能耗降低了2.7%,动力电池SOH健康状态下循环次数增加了2.7%,可为蓄电池式装载机参数匹配优化研究提供参考。     

计及电热参数更新的高速列车牵引整流器IGBT模块寿命评估

绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为列车变流器的关键部件,其寿命受老化过程中参数变化的影响,为此提出了一种计及电热参数更新的IGBT模块寿命预测方法。首先,利用实车采集到的外部电压、电流数据结合变流器调制策略推导IGBT的驱动信号,进而获得单个IGBT的电压电流;其次,基于数据手册建立Foster热网络模型获取IGBT的结温;之后考虑到实际中IGBT的老化过程,提出一种IGBT结温计算过程中热阻和导通压降的更新策略;最后通过寿命模型对IGBT进行损伤度估算,并通过蒙特卡洛（Monte-Carlo）模拟评估器件寿命计算过程中的不确定性,取得可靠性变化曲线。     

基于自助抽样法与少量试验数据的边坡可靠性分析

针对岩土参数数据有限导致边坡可靠度分析结果不准确这一问题,本文提出利用自助抽样法量化小样本数据导致的参数估计不确定性,并结合蒙特卡洛方法量化岩土参数小样本数据下边坡可靠度评估的准确性。结果表明,当岩土参数试验数据大于等于5个时,所提方法可以有效解决上述问题。