碳化硅MOSFET的Matlab/Simulink建模及其温度特性评估

为了更好地评估碳化硅(Silicon carbide,SiC)MOSFET在功率变换装置中的性能,需要建立精确的SiC MOSFET模型。针对传统的SiC MOSFET的建模方法的不足,在Matlab/Simulink环境中提出了一种基于先进迁移率模型的SiC MOSFET模型。利用Matlab/Simulink强大的数学处理能力和丰富的模块功能,该模型考虑了实际SiC/SiO_2界面特性的影响。利用SiC MOSFET的产品手册中的实测曲线和所搭建的实验电路的测试结果验证了所建立模型的准确性。基于所建立的模型,研究了SiC/SiO_2非常重要的界面参数——界面陷阱电荷对SiC MOSFET温度特性的影响;从模型和实验上对比了SiC MOSFET与Si MOSFET在开关电路中瞬态温度的变化,结果显示碳化硅功率器件具有非常优秀的温度特性。     

上谐振型并联谐振DC／DC变换器的分析与设计

系统地分析了高于谐振频率工作的并联谐振DC/DC变换器的工作原理，讨论了无损电容C1和C2以及MOSFET寄生二极管D1和D2对MOSFET零电压开关特性的影响。文中根据电路工作中电压和电流的相对关系，把谐振逆变器的工作状态分解成A，B两种工作模式，利用恒流模型和状态空间分析法导出电路的稳态解，研究了电路在稳态状态下状态变量初值I0和Uc0的确定方法和主要功率器件的工作区间长度，文中还给出了确定谐振变换器中MOSFET的平均电流^-Isw、电脉电流有效值Ir等主要参数额定值的表达式及其设计曲线。最后给出一个输出为160W/28V、谐振频率为100kHz和变换效率达89.9%的并联谐振变换器的设计实例和实验波形。     

SiC MOSFET短路特性

为确保碳化硅(SiC)功率器件在过载、短路等工况下能安全可靠地工作,必须充分认识SiC器件的短路机理。首先对SiC MOSFET硬开关短路故障下短路电流原理进行了分析,在此基础上对不同电路参数对SiC MOSFET短路特性的影响进行了对比分析,揭示了短路特性的关键影响因素,并对Si与SiC MOSFET短路能力和器件恶化机理进行了对比分析,从而为设计SiC MOSFET短路保护电路提供一定的指导。     

一种适用于SiC基变换器的桥臂串扰抑制方法

在对碳化硅基变换器中的桥臂串扰产生机理进行深入分析的基础上,提出一种新型有源箝位桥臂串扰抑制方法,并构成适用于碳化硅(Silicon carbide,SiC)基桥臂电路的串扰抑制驱动电路。给出其等效电路模态分析,讨论了关键参数的设计方法。设计制作了串扰抑制驱动电路模块板,并在1kW永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动实验平台上进行了验证。实验结果表明,该方法能够有效抑制SiC基变换器中的桥臂串扰。     

寄生电感对SiC MOSFET开关特性的影响

随着开关频率的增大,寄生电感对碳化硅(SiC)器件动态开关过程的影响程度也越来越大,无法充分发挥其高速开关下低开关损耗的性能优势。本文采用理论定性分析与实验定量研究相结合的方法,考虑相关寄生电感,对SiC MOSFET基本开关电路建立数学模型,确立影响开关特性的主要因素,然后通过SiC器件高速电路双脉冲测试平台,对各部分寄生电感对SiC器件开关性能的影响进行系统研究,揭示寄生电感对SiC MOSFET开关特性的影响规律。在此基础之上,根据SiC高速开关电路实际布局的限制,在布局紧凑程度或回路走线总长度相对不变的情况下,对各部分寄生电感的匹配关系进行研究,归纳出SiC器件开关过程受寄生参数影响的特性规律,从而指导SiC基高速开关电路的优化布局设计。     

LIPS-300离子推力器栅极热变形特点实验分析

为探究LIPS-300离子推力器在工作过程中栅极热变形的规律与特点，设计了大气环境下离子推力器双栅极热变形实验，以一环形加热器模拟实际工作时的等离子体热源。实验研究发现:球面栅极在加热过程中急剧变形，同时屏栅变形量大于加速栅，导致栅极间距减小；在冷却过程中，双栅迅速回复变形，栅极间距同步回复。其次,研究发现栅极中心位移在加热过程中的峰值回落现象，与在冷却过程中的负位移现象，同时发现冷却速率对负位移的大小有着不容忽视的影响。为研究上述现象的起因，对栅极组件的径向位移进行了采集，发现栅极安装环的变形是其根本原因。在结构与温度的综合影响下，栅极安装环的变形相较球面栅极更为缓慢，而其受热膨胀会拉伸球面栅极，导致球面栅极中心拱高减小，中心位移峰值回落。     

具有指数衰减振荡型概率密度变化规律的产品寿命分布模型

传统的机械产品可靠性模型大多忽略了周期性故障引起的概率密度的振荡特征,从而影响了模型的精度。在传统寿命模型的基础上,构建指数衰减振荡分布的可靠性模型及相应的可靠度、失效率以及平均寿命计算模型,并研究衰减系数、振荡幅值和振荡角频率等参数对概率分布特征的影响。运用建立的概率分布模型对某型叉车搭载的液力自动变速箱故障时间数据进行拟合,并与指数分布模型、三参数威布尔模型和"浴盆曲线"模型拟合结果进行对比。对比结果表明,建立的指数衰减振荡分布模型能够较好地描述该液力变速箱的无故障工作时间概率分布特征,并且采用该模型可以获得较小的拟合均方根误差。     

小型杆式超声电机及其驱动电源的研究

开发了一种驱动仪表指针用的新型小型杆式超声电机,分析了电机定子等效电路参数的测量方法.为了缩小驱动电源的尺寸,根据谐振升压原理,研制了与该杆式超声电机相匹配的小型无变压器驱动电路.理论分析证明,当选择基波频率驱动、开关信号占空比为0.65时,驱动电路的工作效率最高.实验结果表明,电机的最高空载转速为520 r/min,最大输出扭矩为4.5×10-3N·m,故验证了样机及驱动电源设计方案的正确性.     

射流撞击折板的实验研究

从二维射流边界层流动撞击折板为简化模型，利用声压和脉动流速测量，实验研究了低速回流开口风洞试验段常会出现的射流边界与喷口，收集段相互作用引起射流整体振荡致声现象，除给出振荡频率，强度随撞击长度和射流流速的变化规律外，本文还给出折板几何参数（折转角，折转长度）和板面条件对振荡致声现象的影响，结果表明，折转角在30－60度，折转长度与射流不稳定波波长相当的实壁折板，或内侧面胶贴海绵的平板，能明显削弱振荡，同时考虑几何参数和板面条件时，折转角起主导作用。     

基于特征的模具参数化设计方法

提出了一种基于特征的模具参数化设计方法。装配关系和模具零件由特征描述，特征间的相互联系则由父子关系结构来描述。通过设计参数来修改特征形状和定位，并采用专家系统驱动满足给定约束条件的特征几何形状。该方法提供了一种更加自然和方便的表示模具参数化模型的途径。     

一种带有变压器辅助绕组的推挽正激软开关电路

在原有推挽正激软开关电路的基础上．提出了一种新颖的软开关电路拓扑，使主管开关实现了零电流关断。减小了开关管的关断损耗；谐振网络不处于主功率回路中，谐振回路环流能量小；同时通过改变变压器辅助绕组的匝比，使主管电流应力和副边整流管电压应力在实现ZCS的前提下尽可能低，提高了变换器的可靠性。文中具体说明了该变换器的工作原理，谐振网络参数的设计准则，并给出了时比实验波形和详细的分析过程。通过样机实验，验证了该方案的优．点与可行性。     

Power Supply of Macro-Micro Driven Linear Piezoelectric Motor

To investigate a novel macro and micro driven linear piezoelectric motor composed of an ultrasonic motor with macro movement and a piezoelectric actuator with micro movement,a digital signal processing(DSP)based macro and micro power supply is designed,which fits the new linear piezoelectric motor.The power supply comprises a control circuit,a voltage conversion circuit,an amplifier circuit,a half-bridge module,an optical isolatorsdrive circuit,etc,where the DSP of TMS320F28335 is used as the controller.When the linear piezoelectric motor working in a macro driven state,the power supply outputs alternating currents with high frequency and high voltage,which drives the linear piezoelectric motor dynamically at an ultrasonic frequency;while working in the micro driven state,the power supply outputs direct currents with high voltage,which drives the linear piezoelectric motor in micro driven statically.Here a prototype of the macro-micro power supply is designed.After a series of experiments on the power supply with and without loads,the results show that the power supply can drive and control the macro micro driven linear piezoelectric motor,and realizes quick and seamless switch between macro and micro drive.In addition,the power supply can drive and control the ultrasonic motor or piezoelectric ceramic micro actuator individually.The power supply achieves the multiple parameters of output signals adjustable simultaneously and exhibits good control characteristics.     

Characterization of Self-driven Cascode-Configuration Synchronous Rectifiers

This paper presents a cascode configuration synchronous rectifier device based on silicon MOSFET and Schottky diode,which can replace traditional power diode directly. This structure has self-driven ability with simple external circuit,and the conduction characteristic is preferable to a power diode. Static characterization and switching behavior analysis of proposed structure are conducted in this paper. The switching process is illustrated in detail using real model which considers the parasitic inductances and the nonlinearity of junction capacitors. The real time internal voltage and current value during switching transition are deduced with the equivalent circuit. To validate the analysis,two voltage specification rectifiers are built. Finally,double-pulse test results and the practical design example verify the performance advantages of proposed structure.     

一种具有互锁功能的比例驱动电路的分析研究

介绍一种应用于双极型功率晶体管的比例驱动电路，它具有优良的驱动特性，能有效地减小功率开关管的开关损耗及存储时间，电路设置互锁功能防止桥臂上下两功率管的共同导通，保证逆变桥功率管可靠工作及减小驱动电路对输出波形的影响，尤其适用于ＳＰＷＭ桥式逆变器中，该电路已获得成功的应用，文中对该驱动电路及驱动变压器铁芯的磁化状态作了深入的分析和研究。     

一种新型热线热膜流速计

在剖析传统热线热膜风速计存在问题的基础上,提出了解决这些问题的思路、方案和具体的线路模型,形成了预移相型热线热膜流速计的构思.首先对传统热线风速计的物理模型进行改进,用数学方程加以描述并求出其解析解提出一系列设计公式,进而选择适当的线路环节,编制相应的软件,实现上述物理模型、数学方程和设计公式的要求,形成了具有6大特色的"IFV900A型智能热线热膜流速计".     

谐波传动齿啮式输出啮合参数的优化设计

根据谐波传动齿啮式输出刚柔轮齿的啮合特点，建立了一种同时考虑啮合侧隙和啮合效率的齿啮式输出啮合参数优化设计的数学模型。该模型有７个变量、２个目标函数、３个等式约束条件和７个不等式约束条件，优化方法采用罚函数法。文中对优化实例的结果进行了分析，得出了通过适当提高径向变位系数和他齿高可改善轮齿啮合性能的结论。文中提出的理论和方法为齿啮输出式谐波传动的啮合参数设计提供了依据。