基于晶闸管的脉冲功率开关热模型研究

晶闸管作为脉冲功率开关器件时,其短时导通电流往往数倍于它的通态平均电流,短时积聚的损耗会使晶闸管结区累积大量热量,造成其结温瞬间陡升,试验表明极易使得晶闸管因结区过温而击穿。因此如何优化设计晶闸管脉冲功率开关阀体结构、最大限度快速散热、降低结区温升,具有重要意义。介绍了基于ABB的5STP 52U5200型晶闸管所构建的脉冲功率开关阀体结构及其柯尔热阻抗模型,并利用Matlab的SimuLink构建脉冲功率开关阀体的热网络仿真模型,获取晶闸管耗散功率与其最高结温、晶闸管耗散功率与其壳温的可视化关系曲线,归纳了脉冲功率开关导电极的热阻与热容对晶闸管最高结温的影响规律,为晶闸管脉冲功率开关阀体结构的优化设计提供了依据,并得到了试验验证。     

一种高压绝缘型远距离测温系统

鉴于晶闸管充当脉冲功率开关时极易造成热量累积和温度陡升,因而快速、可靠和准确地获取脉冲功率开关组件的温度并实现过温报警,对于开关组件的安全运行至关重要.介绍集成温度传感器AD590的工作原理,采用绝缘型结构,将ARM 微处理器作为嵌入式网络系统的核心,通过硬件与软件两方面的设计,利用AD590实现了对脉冲功率开关阀体温度的远距离在线监测与实时数据上传,可确保脉冲功率开关健康运行.     

一种基于MOSFET开关的直流快速接触器驱动电路分析与计算

本文介绍了基于MOSFET开关的直流快速接触器驱动电路，通过Matlab对不同拓扑结构的MOSFET开关导通时序和线圈电流进行仿真，提出了一种具有导通MOSFET开关管和续流MOSFET开关管双管拓扑结构的接触器线圈驱动电路，仿真分析表明该驱动电路可降低接触器线圈续流时间，提高接触器开断速度。     

IGBT结温与饱和压降耦合机理研究

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）结温是影响变流器系统寿命、评估其可靠性的重要参数,而集-射极饱和压降是实现结温在线监测的关键热敏电参数。为深入研究IGBT结温与集-射极饱和压降间的耦合关系,本文从物理结构层面构建了IGBT饱和压降温度特性模型,分析了不同电流面密度下饱和压降与结温的关系机理,通过搭建IGBT静态特性测试平台,进一步探究了饱和压降与结温之间存在近似线性关系,进而基于动态特性测试平台,验证了理论分析的正确性。实验结果表明,在一定集电极电流条件下,IGBT饱和压降与结温呈现近似线性关系。在此基础上,对IGBT结温在线监测方法提出了建议。     

脉冲大电流工况下晶闸管反向恢复过程建模研究

为了探究脉冲大电流工况下,晶闸管的反向恢复特性并建立能够准确反映晶闸管反向恢复过程的数学模型,首先搭建试验回路,依次探究了正向电流峰值IF、关断电流变化率di/dt对晶闸管反向恢复过程中电流变化的影响.结果表明,当正向导通电流峰值IF达到一定值后,载流子的存储趋于饱和,对反向恢复过程中电流的变化无明显影响,关断电流变化...     

大功率晶闸管开关驱动电路状态监测设计

利用晶闸管构建功率开关工作在温度湿度较恶劣的环境条件下,为了确保其可靠触发,论文提出根据晶闸管工作环境温度提供相应功率的触发信号,对影响绝缘性能的湿度因素进行监测预警。设计了晶闸管温度监测电路和驱动湿度监测电路,并根据获得的温度值对湿度进行了校准计算。为了改善驱动电路工作效率低和热损耗过大的问题,提出根据晶闸管的开关状态及时产生和拆除触发信号,设计晶闸管开关状态监测电路实现这一功能,提高了驱动电路工作效率。该文详细给出了以上监测电路的设计原理图和计算参数,工业环境实际应用表明设计具备工程化应用可行性。     

船用交流电机基于DSP的软启动控制系统研究

交流电机在船舶上的应用非常广泛,但其启动冲击电流比较大,对电网和电机的冲击比较大,因此对电机启动控制的研究非常重要。本文分析介绍了软启动器的特点、用途和其在船舶上的应用,并根据软启动器的原理,利用DSP和晶闸管,设计了一个基于DSP控制的调速系统。通过控制晶闸管的导通角度和导通时间,来实现电机的平滑启动,以降低启动对电网和电机的冲击。最后对电机的软启动控制系统进行了分析。     

一种混合型直流断路器中晶闸管关断过电压抑制方法研究

混合型直流断路器由高速斥力开关和固态开关并联组成。本文对一种混合型直流断路器中晶闸管关断时过电压抑制问题开展了研究,对影响晶闸管关断过电压的因素进行了分析,提出了在电感两端并联续流二极管和在晶闸管两端并联缓冲电路的解决方案。开展了有无缓冲电路和续流二极管、不同缓冲电路方案的对比试验,从而确定了缓冲电路的结构和参数,并进行了优化设计后的直流断路器样机短路分断试验,验证了所提过电压抑制方案的有效性。     

突加大脉冲电流条件下晶闸管关断时间计算

晶闸管作为一种大功率开关器件可应用于新型直流断路器装置,在该类装置中晶闸管的关断是通过注入一个负脉冲电流来实现的,该反向电流的脉冲的宽度由晶闸管关断时间决定.本文分析晶闸管在突加大脉冲电流条件下与稳态通流条件下存储电荷的关系,推导出解析计算式,得到晶闸管在脉冲电流下关断时间计算方法.设计1000 A/2500V快速晶闸管在突加大脉冲电流条件下关断时间测试实验得到其关断时间,与计算值进行对比.     

大功率IGCT并联关断过程分析及其试验验证

新型大功率半导体器件集成门极换流晶闸管IGCT具有极短的关断时间和较低的通态损耗,是固态断路器中半导体器件的理想选择.本文详细分析了固态断路器中并联IGCT的关断过程,对影响并联IGCT关断过程电流分配的因素进行了总结,通过试验对理论分析进行了验证.     

方形锂离子电池热失控情况下的热管理研究

为了研究某种方形锂离子电池中单个电芯发生热失控事故时电池的整体性能,本文利用ANSYS软件进行热仿真分析,同时通过实验对电池中单个电芯进行过充强制其发生热失控分析热失控。模拟过程中根据电池箱中电芯和冷却装置的结构特性对电池三维模型进行简化,通过设置均匀热流密度内热源来模拟电池发热过程。热失控实验时对单个电芯进行强制性的过充使电芯发生热失控至电芯过压保护。结合模拟仿真和热失控实验中电池系统的温度分布情况,模拟结果和实验结果十分接近从而验证了仿真模型的准确性。根据热失控仿真结果中的电池系统温度分布云图,该型电池的冷却装置能够保证在单个电芯发生热失控的情况下整个电池的安全性。     

锂离子动力电池热管理方法研究进展

动力电池组是电动车船的关键部件,电池温度过高造成的电池性能下降乃至热失控会使整车面临严重的安全风险。本文从传统热管理方法(空气冷却、液体冷却)和新型热管理方法(相变材料冷却、热管冷却、喷雾冷却和液态金属冷却)等几个方面对电池热管理方法进行综述,给出目前电池热管理方法的研究进展,为后续的研究方向提供参考。     

基于高温超导材料的场控和流控式断路开关研究

在说明了采用热、磁场、电流和激光脉冲等不同控制方法的超导断路开关特点之后,着重对磁场和电流两种控制类型的超导断路开关及其应用电路进行了工作原理分析和实验研究.在相同的脉冲电源电路中采用两种开关进行了脉冲产生试验,对比了脉冲形态、重复频率等指标.研究结果表明,在缩短断路时间方面,电流控制方式优于磁场控制方式,在功率脉冲电源的应用中有较好的发展前景.     

水平深置高效热管的传热特性试验研究

为了解决除铁器的散热问题,本文根据其具体结构,在原有的紫铜管基础上设计并制作了新型的水平深置高效热管。通过搭建实验台,进行热管的传热特性实验研究,并以热阻为基础,分析了不同充液率和功率下热管的传热性能,确定了热管的最佳充液率为蒸发段容积的25%~30%,在实际应用中可进一步降低除铁器的温升。     

船舶主机缸套冷却水温度前馈-反馈控制的研究

根据传热学的相关理论,对船舶主机缸套冷却水系统的传热进行分析,给出了系统的热力动态数学模型.针对目前船舶主柴油机缸套冷却水系统惯性较大,缸套冷却水出口温度经常超调的特点,可以在现有的传统PID反馈控制的基础上,引入以船舶主柴油机输出功率作为反映缸套冷却水热负荷扰动的信号的前馈控制,以减小缸套冷却水出口温度的动态偏差,并利用MATLAB仿真进行了验证.结果表明,前馈-反馈复合控制能有效减小最大超调量和缩短调整时间,改善控制效果.     

高速陀螺减摇装置热态特性数值仿真分析

针对减摇陀螺装置内部的热特性问题,考虑陀螺内部真空状态的影响和环槽齿片式散热器的散热作用,基于内部稀薄空气状态的雷诺应力模型,根据具体工况条件建立整个陀螺系统的热态特性分析模型,进而研究陀螺内部的温度场和热通量等热状态性能。结果表明:在一定的真空气压和环槽齿片式散热器的几何条件下,散热器内部的稀薄空气适用于连续性假设,利于热量的散发;装置内部支承轴承高速生热以及内装驱动电机发热的叠加效应使得靠近电机部位的下轴承温度较高,需要改进下端散热器的几何参数等,以加强散热效果、改善工况条件。     

基于功率的缸套冷却水出口温度控制系统的研究

利用传热学的有关理论，对船舶主柴油机缸套冷却水系统的传热机理进行了分析，给出了船舶主柴油机缸套冷却水系统的动态热力数学模型。针对目前船舶主柴油机缸套冷却水系统惯性较大，缸套冷却水出口温度经常超调的特点，提出了在现有的PID反馈控制的基础上，引入以船舶主柴油机输出“功率”作为反映缸套冷却水热负荷扰动的信号的前馈控制，以减小缸套冷却水出口温度的动态偏差。并利用MATLAB仿真进行了验证。     

三维移动式钢板高频感应加热成形电磁-热-力全耦合有限元建模研究

文章基于ANSYS-APDL语言,建立了三维移动式钢板高频感应加热成形电磁—热—力多物理场耦合有限元模型,并使用线圈单元选取法实现了感应线圈热源模型的移动。文中采用此模型研究了Q345钢板在不同加热功率下的变形情况,得到如下结论：钢板加热时受热不均匀,加热区上下表面温差很大最后阶段出现端部效应;随着加热功率的增大,钢板表面瞬时最高温度也增大;加热过程中钢板最大压应力出现在上表面加热区前端,最大拉应力出现在钢板上表面加热区的前方;冷却后钢板最大压应力出现在加热线末端,最大拉应力出现在加热线中段区域;开始时加热区上翘,已加热区冷却下凹,当热源接近末端时,已加热变形区上翘,钢板经过冷却后,整体下凹;随着加热功率的增大,加热区域Y方向变形 Uy越大,钢板弯曲角度线性增大,曲率半径先减小后趋于定值;改进后模型的模拟结果与相同实验参数下的实验结果基本吻合,与传统模拟方法相比更接近实验结果。     

抗恶劣环境换热装置的研究与设计

介绍了电子设备热设计的基本要求、目的、传热的基本原则及热量传递的基本方式.详细介绍了抗恶劣环境换热装置的工作原理、设计方案,并与强迫风冷散热方式进行对比,得出抗恶劣环境换热装置的优越性.