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直流断路器供能系统内共模–差模干扰的产生机理分析与抑制

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中国电机工程学报 2020年第5期40卷 1722-1731页

作者：李盈崔翔张升张晓青刘远东野忠昊齐磊新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市昌平区102209

供能系统是混合式直流断路器的重要组成部分,对于确保直流断路器中电力电子开关和机械开关的正常工作具有极其重要的作用。该文对混合式直流断路器供能系统的共模干扰(common-mode interference,CMI)及其在不平衡电路结构下转化的差模干... 详细信息

供能系统是混合式直流断路器的重要组成部分,对于确保直流断路器中电力电子开关和机械开关的正常工作具有极其重要的作用。该文对混合式直流断路器供能系统的共模干扰(common-mode interference,CMI)及其在不平衡电路结构下转化的差模干扰(differential-mode interference,DMI)进行系统研究。揭示共模干扰的产生机理及其转化为差模干扰的机理,建立供能系统的宽频等效电路模型,计算供能系统在断路器过电压工况下由3种不平衡因素产生的差模干扰水平,并针对3种不平衡电路结构分别提出有效的抑制措施。

关键词：直流断路器供能系统共模–差模转换宽频电路仿真抑制措施

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直流断路器用IGBT正向恢复特性实验建模

中国电力 2021年第1期54卷 54-61页

作者：沈弘仝翠芝东野忠昊齐磊王谦新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 国网北京电力科学研究院北京100075

直流断路器是柔性直流电网故障清除的主流手段。混合式直流断路器动作前,转移支路IGBT处在正栅极电压的零电压零电流状态,当转移支路电流开始上升时,由IGBT正向恢复过程产生的集-射极电压过冲一旦满足IGBT过流监测判据,将会引起保护误... 详细信息

直流断路器是柔性直流电网故障清除的主流手段。混合式直流断路器动作前,转移支路IGBT处在正栅极电压的零电压零电流状态,当转移支路电流开始上升时,由IGBT正向恢复过程产生的集-射极电压过冲一旦满足IGBT过流监测判据,将会引起保护误动进而降低装备运行可靠性。针对直流断路器工况下IGBT出现的正向恢复现象,通过建立的IGBT大电流开通实验平台获取了不同电流上升过程中IGBT集-射极电压波形,基于分阶段数学表征建立了能够反映IGBT正向恢复特性的I-U映射关系。与实测结果相比,该模型计算所得的集-射极电压峰值相对误差小于10%,高于过流监测阈值电压的持续时间相对误差小于15%,可支撑直流断路器所用IGBT的过流监测判据的合理制定。

关键词：直流断路器正向恢复行为模型 IGBT 过流监测

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直流断路器半导体组件关断暂态杂散电感研究

中国电机工程学报 2019年第19期39卷 5732-5740页

作者：赵锡正魏晓光齐磊喻湄霁周万迪东野忠昊新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市昌平区102209

母排杂散电感是影响绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)工作可靠性的关键因素之一。为得到杂散电感对直流断路器半导体组件的影响机理,进而提出降低杂散电感的优化设计方法,该文首先分析混合式直流断路器半导... 详细信息

母排杂散电感是影响绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)工作可靠性的关键因素之一。为得到杂散电感对直流断路器半导体组件的影响机理,进而提出降低杂散电感的优化设计方法,该文首先分析混合式直流断路器半导体组件关断暂态过程,建立包含杂散电感在内的二极管全桥组件关断暂态等效电路,在此基础上通过理论分析、仿真计算和试验相结合的方法,深入研究二极管全桥组件内部杂散电感对IGBT关断电压过冲的影响。提出以量化分析杂散电感对IGBT关断电压影响的灵敏度系数,并据此提出二极管全桥组件杂散电感的设计原则。以此原则设计搭建二极管全桥组件试验验证平台。仿真与试验结果吻合良好,验证了杂散电感影响分析的准确性,以及杂散电感优化方案的有效性。

关键词：混合级联直流断路器半导体组件杂散电感耦合系数灵敏度分析

基于任务剖面的牵引变流器IGBT模块焊料层疲劳应力与剩余使用寿命的映射方法

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中国电机工程学报 2022年第S1期42卷 269-278页

作者：王磊周明超郭梦雪沙妍蓓刁利军东野忠昊姜学东徐春梅北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044

牵引变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor,IGBT)模块的可靠性与列车的安全可靠运行息息相关。针对列车在运行过程中具有牵引、制动、惰行等多任务剖面,使得IGBT模块焊料层承受着变化的热应力而发生老化,进而影... 详细信息

牵引变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor,IGBT)模块的可靠性与列车的安全可靠运行息息相关。针对列车在运行过程中具有牵引、制动、惰行等多任务剖面,使得IGBT模块焊料层承受着变化的热应力而发生老化,进而影响IGBT模块的可靠性的问题,提出一种基于任务剖面的焊料层应力与剩余使用寿命映射的模型。首先,分析牵引变流器的功率损耗,依据牵引特性曲线并结合双机对拖模型建立IGBT和续流二极管的功率损耗数据空间,进而分析不同牵引特性区间的损耗–转矩–转速规律。然后,建立IGBT模块的有限元模型,以限速为80km/h任务剖面的平均损耗为输入条件,分析全新、25%、50%等3种不同老化程度焊料层的温度场和热应力场,讨论直接覆铜板(directbondedcopper,DBC)焊料层和芯片焊料层的热应力与温度、老化程度的关系。最后,引入优化后的疲劳寿命模型,通过求解不同老化程度下DBC焊料层所受热应力对应的弹性应变,拟合得到DBC焊料层热应力和剩余使用寿命的映射关系模型,得到的寿命趋势与分析相吻合。研究内容可为牵引变流器中IGBT模块焊料层的寿命评价提供一定指导意义。

关键词：牵引变流器绝缘栅双极型晶体管任务剖面焊料层应力剩余使用寿命

基于ADDIE模型的电力电子电路与系统课程思政建设探讨与教学改革

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中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2022年第10期 95-99页

作者：王磊李金燕刁利军周明超东野忠昊北京交通大学电气工程学院北京100044

本文以ADDIE教学模型为基础,从“分析”“设计”“开发”“实施”和“评估”这五个方面出发,融入思政元素进行电力电子电路与系统课程的教学改革,引入国产化芯片CH32V307主控的IGBT动、静态参数检测平台作为新的教学设备,实施多种育人... 详细信息

本文以ADDIE教学模型为基础,从“分析”“设计”“开发”“实施”和“评估”这五个方面出发,融入思政元素进行电力电子电路与系统课程的教学改革,引入国产化芯片CH32V307主控的IGBT动、静态参数检测平台作为新的教学设备,实施多种育人方式并行的全方位教学模式,落实知识传授第一课堂、动手实验第二课堂和技术前沿第三课堂,注重从多方面多角度对学生进行评价与鼓励。在教学过程中培养学生的爱国情怀、责任意识、工科思维以及团队合作精神等。结合ADDIE教学模型的五个阶段,全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,阐述在专业课程设置和研究生培养过程中的思政建设上采取的新措施、运用的新理念、探索的新规律与取得的新成果。

关键词： ADDIE教学模型国产化芯片课程思政电力电子电路与系统

计及[火用]效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法

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电网技术 2024年第7期48卷 2715-2722,I0010,I0011,I0012页

作者：刘帅东韩松荣娜代青昊贵州大学电气工程学院贵州省贵阳市550025 贵州电网有限责任公司铜仁供电局贵州省铜仁市554300

为解决综合能源系统(integrated energy systems,IES)难以量质协同运行,且求解时间较长的问题,该文提出了一种计及[火用]效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法。首先,该文构建了IES模型,结合热力学第一、二定律,推导了该IES不... 详细信息

为解决综合能源系统(integrated energy systems,IES)难以量质协同运行,且求解时间较长的问题,该文提出了一种计及[火用]效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法。首先,该文构建了IES模型,结合热力学第一、二定律,推导了该IES不同能源网络的源侧和负荷侧的[火用]方程以及[火用]效率等表达式;其次,为降低求解时间,提出了一个基于线性权重法的多目标函数求解与决策方法;最后,通过算例分析,验证了所提模型与方法的有效性。分析结果表明,相比于传统IES的优化问题,模型中考虑[火用]效率的多目标函数保证了能源品质的传输,促进了IES的量质协同运行,且该文所提求解方法的求解时间相比于遍历权重法降低了90.22%。

关键词：综合能源系统多目标优化 [火用]效率求解时间

综合考虑材料热各向异性与多种传热方式的磁性元件热阻网络精准模型

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1806-1817页

作者：郭轩肖云昊李驰郑泽东电力系统及大型发电设备安全控制与仿真国家重点实验室(清华大学) 北京100084

磁性元件正在向高频化、小型化、高功率密度的方向发展,随着功率密度的提高,散热已成为影响器件可靠运行的关键因素,因此对磁性元件的热分析提出更高的要求。传统的热分析模型存在运算时间长、传热方式单一等问题,该文引入已有研究中提... 详细信息

磁性元件正在向高频化、小型化、高功率密度的方向发展,随着功率密度的提高,散热已成为影响器件可靠运行的关键因素,因此对磁性元件的热分析提出更高的要求。传统的热分析模型存在运算时间长、传热方式单一等问题,该文引入已有研究中提出的三轴九热阻网络模型,在此基础上添加热对流与热辐射两种传热方式,综合考虑材料热各向异性与热传导、热对流、热辐射。并通过精细划分元件温度计算子区域、实际器件损耗场分析、热电耦合迭代提高模型的计算精度,提出一种更加完善的三轴十五热阻网络模型,基于该模型对实际磁性器件建模,验证了该模型的准确性,并于最后提出一种通用的针对EE、EI、UU等典型磁心构成的磁性元件的热阻网络建模方法。

关键词：磁性元件材料热各向异性多种传热方式实际损耗分布集总参数热阻网络

具有UCST行为和UV/温度诱导多色荧光的水凝胶用于协同编码和加密（英文）

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Science China Materials 2024年第11期67卷 3710-3718页

作者：刘川郝康安俞润昊李蓉黄安荣吴翀郑凯杨吟野左晓玲 College of Physics and Mechatronic Engineering Guizhou Minzu University College of Materials Science and Engineering Guizhou Minzu University National Engineering Research Center for Compounding and Modification of Polymeric Materials College of Pharmacy Guizhou University of Traditional Chinese Medicine School of Materials and Energy Engineering Guizhou Institute of Technology

开发能够发射多色荧光的水凝胶为解决信息泄漏和敏感数据失真等问题提供了一条有希望的途径.将多因素诱导可调荧光与水凝胶中独特的上临界溶液温度(UCST)行为相结合,有助于开发既能动态显示信息,又能提供高水平信息安全与保护的多维和... 详细信息

开发能够发射多色荧光的水凝胶为解决信息泄漏和敏感数据失真等问题提供了一条有希望的途径.将多因素诱导可调荧光与水凝胶中独特的上临界溶液温度(UCST)行为相结合,有助于开发既能动态显示信息,又能提供高水平信息安全与保护的多维和多级信息存储材料.然而,将这些优势特性融合到水凝胶中,并用于信息存储和显示仍然是一个相当大的挑战.在此背景下,我们通过光固化3D打印技术一一种可持续的和高效的材料制造方法,制备了一种新型三维荧光编码水凝胶阵列.该阵列结合了上述特性,并且需要两个不同步骤依次解密隐藏的信息,也即:ⅰ)温度诱导的相变,以及ⅱ)紫外光和温度在特定条件下(即特定的紫外光照射时长、加热时长和辐照波长)触发的多色荧光.这些水凝胶具有可逆透明性和可编程荧光发射特性,有望显著增强信息加密和防伪过程.这一进步有望为信息安全领域带来革命性变化.

关键词： fluorescent hydrogels multicolor fluorescence UCST effects information encryption 3D printing

计及(火用)效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法

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电网技术 2024年第7期 2715-2722页

作者：刘帅东韩松荣娜代青昊贵州大学电气工程学院贵州电网有限责任公司铜仁供电局

为解决综合能源系统(integrated energy systems,IES)难以量质协同运行，且求解时间较长的问题，该文提出了一种计及(火用)效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法。首先，该文构建了IES模型，结合热力学第一、二定律，推导了该... 详细信息

为解决综合能源系统(integrated energy systems,IES)难以量质协同运行，且求解时间较长的问题，该文提出了一种计及(火用)效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法。首先，该文构建了IES模型，结合热力学第一、二定律，推导了该IES不同能源网络的源侧和负荷侧的(火用)方程以及(火用)效率等表达式；其次，为降低求解时间，提出了一个基于线性权重法的多目标函数求解与决策方法；最后，通过算例分析，验证了所提模型与方法的有效性。分析结果表明，相比于传统IES的优化问题，模型中考虑(火用)效率的多目标函数保证了能源品质的传输，促进了IES的量质协同运行，且该文所提求解方法的求解时间相比于遍历权重法降低了90.22%。

关键词：综合能源系统多目标优化 (火用)效率求解时间