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基于对偶原理的IGBT并联均流技术研究

基于对偶原理的IGBT并联均流技术研究

作者：王嘉智中南大学

学位级别：硕士

能源供需矛盾带来的能源危机成为各国共同面对的一个问题,而大力发展电能转化技术、提高电能传输效率对于解决能源问题具有重要的现实意义。在高压直流输电、储能系统等大功率应用场合中,单个的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipol... 详细信息

能源供需矛盾带来的能源危机成为各国共同面对的一个问题,而大力发展电能转化技术、提高电能传输效率对于解决能源问题具有重要的现实意义。在高压直流输电、储能系统等大功率应用场合中,单个的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)无法满足其电压或电流要求,因此需要将多个串联或并联起来应用。但由于参数的不一致和布局的不对称,不同IGBT的电压或电流会存在差异,导致部分IGBT因过压或过流而损坏,甚至降低整个系统的稳定性。因此必须对其进行串联均压和并联均流。第一,本文介绍了对偶原理的基本概念,以及在电路理论、电磁学、电磁路分析和电力电子方面的应用,并且分析了对偶变换的三种方法。然后,提出了三端口元件在应用对偶原理时出现的两个问题,对其原因进行了研究和分析,最后给出了可行的解决方案。第二,利用对偶原理对已有的IGBT串联均压缓冲电路进行了变换,从而得到了对应的并联均流缓冲电路。在此基础上,对比分析了各种拓扑结构的工作原理,根据其优缺点选择最佳的拓扑,并且针对不足之处进行改进。然后进一步拓展,将其应用到3个和4个并联IGBT上,并总结规律,推导出了应用于任意个并联IGBT的缓冲电路拓扑结构。同时研究了缓冲电路的参数设计方法。最后通过仿真验证了所提出方法的有效性。第三,对现有的栅极电阻控制法进行了改进。一方面,将电流幅值和斜率结合作为判断条件,来决定是否需要调节栅极电阻;另一方面,采用降低栅极电阻的方式而非增大,从而提高了IGBT在瞬态的电流变化率,避免了降低开关频率。此外,设计了两条控制策略分别对应开通瞬态和关断瞬态,并且详细地说明了拓扑结构的设计过程。然后将该方法应用于IGBT串联均压,进一步发挥了对偶原理的实用性。最后,利用仿真结果验证了改进的栅极电阻控制法的均流和均压效果。第四,分别搭建了缓冲电路和栅极电阻控制的实验平台,并且详细介绍了系统的软硬件设计流程。完成了2到6个并联IGBT的实验,并对结果进行了分析和对比。实验结果表明所提出的方法可有效抑制电流不平衡和降低过电流,并且兼具动静态均流效果,同时不受并联IGBT数量的限制。图150幅,表14个,参考文献79篇

关键词：绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT) 串联均压并联均流对偶原理缓冲电路栅极电阻控制

基于对偶原理的IGBT并联均流缓冲电路研究

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中国电机工程学报 2023年第10期43卷 3962-3971页

作者：王嘉智吴小涛刘福临刘乾易邹润民中南大学自动化学院湖南省长沙市410083 中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所湖北省宜昌市443003

多个绝缘栅双极型晶体管(insulategatebipolar transistor,IGBT)并联是大功率电力电子应用领域提高设备电流等级的一条重要途径,而实现IGBT之间的并联均流则是保证其安全稳定运行的关键。文章在对IGBT串联均压缓冲机理研究的基础上,从在... 详细信息

多个绝缘栅双极型晶体管(insulategatebipolar transistor,IGBT)并联是大功率电力电子应用领域提高设备电流等级的一条重要途径,而实现IGBT之间的并联均流则是保证其安全稳定运行的关键。文章在对IGBT串联均压缓冲机理研究的基础上,从在IGBT两端并联电容可降低电压变化率的原理出发,推断出可通过串联电感来抑制IGBT电流的变化,进而应用对偶原理构建出一类基于串联电感的并联均流缓冲电路及其改进型拓扑。结合模态图从理论上分析新型缓冲电路工作原理,发现所提出IGBT并联均流缓冲电路具备结构简单、易于实现的优点,还兼具静态和动态均流效果。仿真和实验表明所提出方法可以有效抑制过电流,降低电流不均衡度。

关键词：绝缘栅双极型晶体管并联串联电感对偶原理均流缓冲电路

嵌入式相位传感的多功能Stokes-Mueller偏振仪

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光学学报 2023年第2期43卷 90-97页

作者：钟慧李艳秋刘克王嘉智李员赫吴劲贤北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

Mueller矩阵因可以定量地提供组织样品的完整偏振信息,已被广泛地应用于癌症的病理诊断中。现有的Mueller成像偏振检测仪器丢失了样品的绝对相位信息,而相对的相位信息不能反映待测相位的变化规律,故需要开发嵌入式偏振光波前绝对相位... 详细信息

Mueller矩阵因可以定量地提供组织样品的完整偏振信息,已被广泛地应用于癌症的病理诊断中。现有的Mueller成像偏振检测仪器丢失了样品的绝对相位信息,而相对的相位信息不能反映待测相位的变化规律,故需要开发嵌入式偏振光波前绝对相位检测仪器。搭建了一款嵌入式相位传感的Stokes-Mueller偏振仪,将研发的四波横向剪切干涉仪集成在偏振仪中,不仅实现了生物样品偏振信息的提取,还实现了样品相位信息和折射率的实时测量。以肺癌组织切片为研究对象,通过对退偏参数和折射率值的比较准确地实现了对正常区域和癌变区域的识别。所提技术丰富了偏振仪的测量功能,通过测量绝对相位实现了样品折射率的测量,进而能够为癌症诊断领域提供一种更全面的辅助手段。

关键词：测量偏振 Mueller矩阵相位测量折射率定量

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穆勒成像偏振仪在病理诊断中的可靠性研究

光学学报 2022年第15期42卷 63-71页

作者：王文爱马紫瑜李佳蓓刘爱军李艳秋王嘉智周国栋李员赫北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 北京理工大学医工融合研究院北京100081 中国人民解放军总医院第七医学中心病理科北京100700

可靠性是衡量光学仪器检测有效性的一项重要指标,直接关系到设备的实用性。研究穆勒成像偏振仪在病理诊断中的可靠性,对推进其临床应用至关重要。利用实验室自主研制的穆勒成像偏振仪检测155例黑色素瘤、色素痣和正常皮肤组织切片,得到... 详细信息

可靠性是衡量光学仪器检测有效性的一项重要指标,直接关系到设备的实用性。研究穆勒成像偏振仪在病理诊断中的可靠性,对推进其临床应用至关重要。利用实验室自主研制的穆勒成像偏振仪检测155例黑色素瘤、色素痣和正常皮肤组织切片,得到退偏、相位延迟、双向衰减等极分解参数。通过受试者工作特征(ROC)曲线分析得出:正常皮肤和黑色素瘤的退偏、相位延迟及双向衰减诊断可靠性分别为100%、100%和90%;正常皮肤和色素痣的退偏、相位延迟及双向衰减诊断可靠性分别为99%、88%和75%;色素痣和黑色素瘤的退偏、相位延迟及双向衰减诊断可靠性分别为96%、97%和78%。本研究证明了自主研制穆勒成像偏振仪在皮肤组织切片检测中的可靠性和有效性,有望成为一项辅助医生进行病理诊断的有力工具。

关键词：测量偏振穆勒矩阵受试者工作特征曲线黑色素瘤色素痣

基于容积闭环控制的颗粒农产品加料定量方法研究

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农业机械学报 2024年第8期55卷 410-417页

作者：王嘉恩厦门大学嘉庚学院机电工程与自动化学院漳州363105

针对颗粒农产品定量加料精度低、自动化程度不高等问题,分析了常见颗粒农产品的物理特性,采用了以体积估计质量的定量方法,并在控制系统中引入闭环控制方案,设计了一种颗粒农产品的动态定量加料设备。该设备主要由具有可变容积量杯结构... 详细信息

针对颗粒农产品定量加料精度低、自动化程度不高等问题,分析了常见颗粒农产品的物理特性,采用了以体积估计质量的定量方法,并在控制系统中引入闭环控制方案,设计了一种颗粒农产品的动态定量加料设备。该设备主要由具有可变容积量杯结构的定量装置、传送与分流机构以及复检称重秤等部分组成,在阐述机械本体结构和工作原理的基础上,提出了一种基于历史离散数据拟合预测误差的闭环控制算法,当复检工序检测到加料质量与目标质量存在差值时,可通过闭环控制系统补偿修正定量加料工序的量杯容积,从而减小定量加料的误差。实验结果表明,该设备可实现颗粒农产品的高精度动态定量加料,具有抗扰动和自适应能力。以大米、黄豆、芸豆为实验对象,在旋转盘转速为4 r/min的工作条件下,经过3组闭环反馈调节,加料质量误差可稳定控制在1%以内。

关键词：农产品颗粒料定量加料闭环控制最小二乘法丝杠螺母副

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铀矿储层改造裂隙网络渗流模型参数优化研究

岩石力学与工程学报 2024年

作者：王奇智王嘉纬王伟袁维牛庆合王文张春会河北科技大学建筑工程学院河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 石家庄铁道大学土木工程学院

铀矿储层改造过程中，爆破是提高低渗透铀矿储层渗透率的有效手段之一，爆破参数设计优化是影响爆破效果的关键因素。因此，本文首先设计了三因素五水平的正交数值试验，基于模拟结果确定了储层改造中与岩层参数相适应的微差爆破参数，... 详细信息

铀矿储层改造过程中，爆破是提高低渗透铀矿储层渗透率的有效手段之一，爆破参数设计优化是影响爆破效果的关键因素。因此，本文首先设计了三因素五水平的正交数值试验，基于模拟结果确定了储层改造中与岩层参数相适应的微差爆破参数，研究了不同爆破方式对储层改造裂隙网络生成效果的影响规律，综合多角度评判储层改造裂隙网络的优劣。随后进行不同注液压力模拟试验，量化了储层中溶浸液流量随时间的变化规律。结果表明，在微差时间为5 ms、爆破荷载峰值压力为5 GPa、压力上升时间为150μs的爆破参数组合下，所研究储层渗透流量改造效果最优。本文拓展了对铀矿储层改造的认识，为未来相关研究提供了重要参考。

关键词：采矿工程储层改造微差爆破裂隙网络渗流数值模拟

肌少症各期老年人功能性体适能与血清炎症差异及风险因素的研究

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肌少症各期老年人功能性体适能与血清炎症差异及风险因素的研究

作者：王嘉智天津体育学院

学位级别：硕士

研究目的:肌少症（Sarcopenia）是一种以肌肉质量、肌肉力量和身体功能丧失为特征的衰老综合征,增加了老年人活动受限、日常生活活动能力受损、跌倒、骨折、残疾、独立性丧失和死亡风险。肌少症作为一种与老年人身体活动能力密切相关的... 详细信息

研究目的:肌少症（Sarcopenia）是一种以肌肉质量、肌肉力量和身体功能丧失为特征的衰老综合征,增加了老年人活动受限、日常生活活动能力受损、跌倒、骨折、残疾、独立性丧失和死亡风险。肌少症作为一种与老年人身体活动能力密切相关的疾病,应尽早加以预防以防止老年人出现功能障碍、失能和衰弱等不良后果。关于肌少症的最新研究中,“可能肌少症”替代了“肌少症前期”作为早期发现和预防肌少症的新概念,此概念的更新与老年人不良预后有关,且此次变化不仅关系到肌少症的发生发展机制问题,也直接关系到肌少症的预防策略制订,但新的可能肌少症概念用以预防肌少症发生并没有多少循证依据支持,需要进一步深入研究。同时,可能肌少症和肌少症的定义和诊断标准已经更新,分析可能肌少症和肌少症的危险因素可进一步为防治肌少症提供依据。为此,本研究目的是（1）以社区老年人及青年人为受试对象,通过功能性体适能和血清炎症水平测量,分析可能肌少症和肌少症前期老年人功能性体适能及血清炎症水平的差异,比较不同定义的肌少症“早期”对老年人的危害,为“可能肌少症”定义的更新以及早期预防肌少症提供依据;观察可能肌少症老年人功能性体适能的性别差异,分析可能原因,为研究肌少症发生发展机制以及干预方法提供实验依据。（2）研究社区老年人“可能肌少症”和“肌少症”发生的危险因素,以便为早期筛查、发现和防治肌少症提供有效策略。研究方法:以天津市社区老年人为研究对象,共募集和检测830例老年受试者,并同步采集14例健康青年受试者血液样本以便比较老年人血清炎症因子水平。老年受试者填写调查问卷、采集血液样本、进行身体形态和体成分测试,并采用老年功能性体适能测试方案（Senior Fitness Test,SFT）进行各项指标测试。按照欧洲肌少症工作组（European Working Group on Sarcopenia in Older People,EWGSOP）的概念和亚洲肌少症工作组2019（Asian Working Group for Sarcopenia 2019,AWGS2019）的诊断标准分为非肌少症组、肌少症前期组、可能肌少症组和肌少症组,比较为非肌少症组、肌少症前期组和可能肌少症组功能性体适能和血清炎症因子水平的差异。运用多元逐步logistic回归方法分析可能肌少症和肌少症患病的危险因素。研究结果:1、可能肌少症的患病率为11.11%（男性8.33%,女性12.47%）,肌少症前期的患病率为6.45%（男性7.50%,女性5.93%）,肌少症的患病率为10.28%（男性9.17%,女性10.84%）,与AWGS2019发布的结果相似。可能肌少症与肌少症前期的老年男性和女性年龄无显著性差异（P＞0.05）。2、男性可能肌少症组6min步行测试距离明显低于肌少症前期组,差异具有显著性（P＜0.05）;女性可能肌少症组30s屈臂测试、30s座椅起坐测试、TUG测试和6min步行测试成绩均显著差于肌少症前期组,差异具有显著性（P＜0.01）,双侧抓背测试、反应时测试结果均显著差于肌少症前期组,差异具有显著性（P＜0.05）。3、各组老年人血清白细胞介素6（interleukin6,IL-6）、C反应蛋白（Creactive protein,CRP）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor,TNF-α）均无显著性差异（P＞0.05）。青年组IL-6水平显著低于肌少症前期（P＜0.05）,青年组CRP水平显著低于非肌少症组、肌少症前期组、可能肌少症组和肌少症组（P＜0.01）。4、根据非肌少症组、可能肌少症组、肌少症组的单因素分析结果并结合前人的研究,将年龄、BMI、体脂百分比、糖尿病、关节炎、患病总数、简明精神状态测试（Mini-mental State Examination,MMSE）总分、饮酒史、体力活动水平9个因素纳入危险因素分析。增龄和低体力活动水平是可能肌少症的危险因素,年龄越高,患可能肌少症的风险越大,差异具有显著性意义（P＜0.05）（OR=1.047,95%CI[1.005,1.090]）,而BMI、体脂百分比、糖尿病、关节炎、患病总数、MMSE总分、饮酒史对可能肌少症无显著性影响（P＞0.05）;增龄、低BMI、高体脂百分比、MMSE总分较低和体力活动水平较低是肌少症的危险因素。年龄越高,患肌少症的风险越大,差异具有显著性意义（P＜0.01）（OR=1.187,95%CI[1.124,1.253]）;BMI越高,患肌少症的风险越低,差异具有显著性意义（P＜0.01）（OR=0.424,95%CI[0.346,0.519]）;体脂百分比越高,患肌少症的风险越高,差异具有显著性意义（P＜0.01）（OR=1.225,95%CI[1.140,1.317]）;M

关键词：肌少症肌少症前期可能肌少症功能性体适能血清炎症因子水平危险因素

健康中国战略下社区老年人外周动脉疾病相关影响因素的分析

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天津体育学院学报 2023年第6期38卷 717-722页

作者：刘畅格黄力平曹龙军王嘉智王磊刘宁天津体育学院运动健康学院天津301617 天津市运动生理学与运动医学重点实验室天津301617

目的:慢性病预防是健康中国战略视域下的重要命题,健康普查社区无外周动脉疾病(PAD)症状老年人踝臂指数(ABI),探究其与老年人身体功能表现和精神状态等因素的相关性,实现以预防和健康为中心的战略转移。方法:招募60岁以上324名社区无PA... 详细信息

目的:慢性病预防是健康中国战略视域下的重要命题,健康普查社区无外周动脉疾病(PAD)症状老年人踝臂指数(ABI),探究其与老年人身体功能表现和精神状态等因素的相关性,实现以预防和健康为中心的战略转移。方法:招募60岁以上324名社区无PAD临床躯体症状老年人为研究对象,其中ABI正常组248名(男性64人,女性184人),ABI临界组49名(男性13人,女性36人),ABI异常组27名(男性11人,女性16人)。各组连续型数据采用单因素方差分析进行比较,分类数据采用卡方检验和似然比卡方检验进行分析。运用多元逐步logistic回归分析ABI异常的影响因素。结果:社区无PAD临床躯体症状老年人ABI异常的发生率为8.3%,临界异常的发生率15.1%;三组间单因素方差分析显示体重、BMI、腰臀比、体脂百分比、睡眠指数和双侧上肢柔韧性具有显著性差异(P<0.01)。多元逐步logistic回归分析显示,ABI临界异常与BMI(P<0.01)(OR=1.193,95%CI[1.085,1.311])和睡眠指数(P<0.05)(OR=1.088,95%CI[1.013,1.170])有相关性;ABI异常与BMI(P<0.05)(OR=1.164,95%CI[1.031,1.314])、睡眠指数(P<0.01)(OR=1.252,95%CI[1.144,1.371])和右侧上肢柔韧性(P<0.05)(OR=0.965,95%CI[0.938,0.993])有相关性。结论:BMI增高、睡眠指数增加以及机体柔韧性降低与社区无PAD临床躯体症状老年人ABI异常程度存在相关性。提示积极进行身体锻炼控制体重、改善睡眠质量和机体柔韧性可能是降低ABI异常,减低PAD发生风险的预防靶点。

关键词：健康中国战略外周动脉疾病踝臂指数睡眠指数功能性体适能

国有商业银行推行全员责任成本目标管理的构想

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武汉金融 1997年第2期 26-27页

作者：王嘉智刘先刚中国农业银行咸宁市分行

国有商业银行推行全员责任成本目标管理的构想王嘉智刘先刚在专业银行向商业银行转轨的初始阶段，借鉴邯钢“模拟市场核算、实行成本否决”的经验，推行全员责任成本目标管理具有十分重要的现实意义。现就国有商业银行如何构建全员责任... 详细信息

国有商业银行推行全员责任成本目标管理的构想王嘉智刘先刚在专业银行向商业银行转轨的初始阶段，借鉴邯钢“模拟市场核算、实行成本否决”的经验，推行全员责任成本目标管理具有十分重要的现实意义。现就国有商业银行如何构建全员责任成本目标管理运作模式作一初步探讨。...

关键词：责任成本国有商业银行目标管理责任目标责任单位目标成本责任会计控制额成本控制分解为