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湿度对功率半导体器件芯片焊料热阻的影响机理

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3691-3704页

作者：王延浩邓二平王作艺李道会黄永章新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 上海蔚来汽车有限公司上海201800

近年来,湿度对功率器件热特性的影响成已为热点话题。然而,功率器件芯片焊料热阻受湿度的影响尚未被试验证实,且影响机理仍不明确。该文基于试验测试、算例、仿真模型,首次提出湿度对功率器件芯片焊料热阻的影响机理。结果表明,湿度能... 详细信息

近年来,湿度对功率器件热特性的影响成已为热点话题。然而,功率器件芯片焊料热阻受湿度的影响尚未被试验证实,且影响机理仍不明确。该文基于试验测试、算例、仿真模型,首次提出湿度对功率器件芯片焊料热阻的影响机理。结果表明,湿度能入侵器件,并在两方面影响器件结-散热器瞬态热阻抗:(1)芯片焊料;(2)器件壳表面接触热阻。进一步地,探究芯片焊料的热容、密度、热导率受湿度影响机理,并结合算例可知,若水汽含量占芯片焊料层内物质总量的0.1%,芯片焊料的热容、密度、热导率将变化为原来的101.9%、100.0135%、91.4%。已校准热特性的仿真模型表明,焊料层热容的增大会导致焊料层热阻下降(整体热阻不变),焊料层热导率的减小会导致整个器件热阻上升,两种情况共同作用,影响实际户外应用工况下功率器件的工作寿命。

关键词：湿度芯片焊料热阻瞬态热阻抗寿命实际户外应用工况

短切纤维特性对间位芳纶纸电气绝缘性能的影响

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绝缘材料 2024年第2期57卷 19-28页

作者：阮浩鸥律方成孙凯旋宋景萱常小斌樊思迪新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 赣州龙邦材料科技有限公司江西赣州341999

本文研究了短切纤维特性对间位芳纶纸击穿强度、电导率、陷阱特性和力学相关性能的影响。结果表明,在参照样品(直径为25μm、长度为6 mm、结晶温度为300℃、沉析纤维与短切纤维的配比为7∶3)的基础上,纤维直径增加至45μm会降低沉析对... 详细信息

本文研究了短切纤维特性对间位芳纶纸击穿强度、电导率、陷阱特性和力学相关性能的影响。结果表明,在参照样品(直径为25μm、长度为6 mm、结晶温度为300℃、沉析纤维与短切纤维的配比为7∶3)的基础上,纤维直径增加至45μm会降低沉析对短切纤维的包覆程度,诱发界面孔隙,芳纶纸的击穿强度和拉伸强度降幅可达16%和24%;纤维长度增加至18 mm,会造成短切纤维翘曲并形成“硬质”界面,击穿强度降幅可达63%,拉伸强度则无明显变化;结晶温度降低至230℃,会降低短切纤维结构稳定性,导致其热压熔融,击穿强度和拉伸强度降幅可达36%和50%;当短切纤维配比增加时,芳纶纸的击穿强度随致密度呈先升后降趋势,拉伸强度则随短切纤维含量的增加单调递增,体现了短切纤维对芳纶纸稳定成型的必要性和过量短切纤维对绝缘的削弱作用。此外,低击穿强度芳纶纸会呈现电导率提高和电荷陷阱浅化的现象,可作为芳纶纸绝缘性能判别的参考指标。

关键词：间位芳纶纸短切纤维击穿强度电荷陷阱

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海上风电机组支撑结构一体化设计方法

太阳能学报 2024年第6期45卷 646-651页

作者：张承婉龙凯陆飞宇张锦华陶涛新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 北京工业大学材料与制造学部北京100124 南方电网电力科技股份有限公司广州510080

受设计工作范围分工和责任的制约,风电机组设备厂商和风电场建设单位分别设计塔筒和导管架,这种分离式设计通过塔筒底部载荷传递并反复迭代确定结构型式及尺寸。此外,现有的海上风电机组导管架设计参考海洋石油平台等规范,忽略了海上风... 详细信息

受设计工作范围分工和责任的制约,风电机组设备厂商和风电场建设单位分别设计塔筒和导管架,这种分离式设计通过塔筒底部载荷传递并反复迭代确定结构型式及尺寸。此外,现有的海上风电机组导管架设计参考海洋石油平台等规范,忽略了海上风电机组的受力特点。上述两层原因较大程度上制约了支撑结构的力学性能,且设计迭代次数较多,并无法准确获取整体结构的动态响应。为解决上述问题,提出基于拓扑优化的导管架结构设计方法,并通过改变塔筒和导管架分界面位置,即扩大拓扑优化设计空间进一步提高结构性能。选取NREL 5 MW海上风电机组为研究对象,分别对比参考结构、拓扑优化结构和一体化设计结构的固有频率和不同极限工况下的最大变形。结果证明了所提出支撑结构一体化设计方法的有效性和优越性。

关键词：海上风电机组导管架塔筒结构优化拓扑优化一体化设计

极不均匀电场中叠层间位芳纶纸和纤维素纸的局部放电特性对比分析

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华北电力大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 35-44页

作者：律方成杨瑞宋景萱吴雨舟王双双王胜辉新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北秦皇岛066000

间位芳纶纸具有优异的绝缘强度和耐热性,是纤维素纸的理想替代品。为研究干式工况下间位芳纶纸对纤维素纸的可替代性,对比了叠层间位芳纶纸和纤维素纸在极不均匀电场中的击穿强度,并对叠层间位芳纶纸与纤维素纸开展了阶梯升压和恒定电... 详细信息

间位芳纶纸具有优异的绝缘强度和耐热性,是纤维素纸的理想替代品。为研究干式工况下间位芳纶纸对纤维素纸的可替代性,对比了叠层间位芳纶纸和纤维素纸在极不均匀电场中的击穿强度,并对叠层间位芳纶纸与纤维素纸开展了阶梯升压和恒定电压下的局部放电测试。结果表明,极不均匀电场中间位芳纶纸的干式击穿电压约为纤维素纸的2倍,且随着叠层数的增长,二者的击穿强度差异性变小;升压局放中,在电场强度低于两种绝缘纸各自击穿强度的50%时,两种绝缘纸的放电特征相近,进一步提高电场强度后,间位芳纶纸出现了更剧烈的沿面放电,放电量约纤维素纸的6倍;恒压局放中,间位芳纶纸在放电起始阶段放电更为剧烈,最大放电量在6500~43000 pC之间变化,而后在6500 pC上下小幅度波动,临近击穿时最大放电量剧增到49966.9 pC。局放使间位芳纶纸呈现更加严重的纸张缺陷,这源于击穿对短切纤维与浆粕界面的破坏导致浆粕脱落及损伤。

关键词：间位芳纶纸纤维素纸击穿局部放电

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共享储能关键技术与应用

上海交通大学学报 2024年第5期58卷 585-599页

作者：宋梦林固静蒙璟高赐威陈涛夏世威班明飞东南大学电气工程学院南京210096 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

在“双碳”目标推动下,可再生能源渗透率不断提高,但其固有的波动性、间歇性和不确定性给电力系统安全稳定运行带来了极大挑战.共享储能作为共享经济在储能领域的典型应用,通过储能资源的“所有权”和“使用权”分离,实现储能资源的最... 详细信息

在“双碳”目标推动下,可再生能源渗透率不断提高,但其固有的波动性、间歇性和不确定性给电力系统安全稳定运行带来了极大挑战.共享储能作为共享经济在储能领域的典型应用,通过储能资源的“所有权”和“使用权”分离,实现储能资源的最大化使用,为可再生能源大规模并网引发的供需失衡问题提供了新的解决方案,展现出广阔的发展前景.从价值定位、成本模型、及盈利模式3个维度总结了共享储能的商业模式,并对其交易品种、运行架构、工程应用进行详细分析和总结,最终对共享储能的未来趋势进行讨论与前瞻.

关键词：可再生能源共享经济共享储能电力系统

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电动汽车-无人机联合救援系统协调调度模型

上海交通大学学报 2024年第9期58卷 1443-1453页

作者：白文超班明飞宋梦夏世威李知艺宋文龙东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040 东南大学电气工程学院南京210096 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 浙江大学电气工程学院杭州310027

电动汽车(EV)和无人机(UAV)的迅速发展为紧急状态下的人员搜救与物资配送提供了新的技术手段.提出一种电动汽车-无人机(EV-UAV)联合救援系统.其中,无人机以电动汽车作为充电和维护基站,为待救援对象提供紧急救援服务,而电动汽车能够利... 详细信息

电动汽车(EV)和无人机(UAV)的迅速发展为紧急状态下的人员搜救与物资配送提供了新的技术手段.提出一种电动汽车-无人机(EV-UAV)联合救援系统.其中,无人机以电动汽车作为充电和维护基站,为待救援对象提供紧急救援服务,而电动汽车能够利用各类分布式电源获得多元化的电能补充,从而提高EV-UAV系统在紧急状态下的适应能力及续航水平.以混合整数线性规划形式建立该EV-UAV联合救援系统的协调调度模型,综合考虑电动汽车和无人机的电能消耗、电能补充、装载容量、配送路径以及配送时窗等因素.算例仿真验证了所建立模型的有效性,对比了EV-UAV型与地面车辆(GV)-UAV型联合救援系统,显示了EV-UAV联合救援系统在紧急求援中的技术特性和应用潜力.

关键词：电动汽车无人机分布式电源路径规划紧急救援混合整数线性规划

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基于预期动态方程的含高比例可再生能源孤岛运行微电网负荷频率控制

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上海交通大学学报 2024年第6期58卷 954-964,I0009页

作者：吴振龙刘艳红薛亚丽李东海 CHEN Yangquan 郑州大学电气与信息工程学院郑州450001 清华大学能源与动力工程系北京100084 加州大学默塞德分校工程学院美国默塞德CA 95343

针对高比例可再生能源并入微电网带来的负荷频率控制问题,提出基于预期动态方程的比例-积分-微分(PID)控制策略.在分析微电网负荷频率控制模型和控制难点的基础上,设计基于预期动态方程的PID控制策略,采用单一变量法分析控制器参数对控... 详细信息

针对高比例可再生能源并入微电网带来的负荷频率控制问题,提出基于预期动态方程的比例-积分-微分(PID)控制策略.在分析微电网负荷频率控制模型和控制难点的基础上,设计基于预期动态方程的PID控制策略,采用单一变量法分析控制器参数对控制效果的影响,总结了简单、实用的参数整定流程,并在微电网负荷频率控制系统中应用.在不同工况下与多种控制器进行仿真对比,结果表明:所提控制策略能够在保证鲁棒性的前提下取得最佳控制效果,展现出很高的工程应用价值.

关键词：微电网负荷频率控制预期动态方程比例-积分-微分参数整定

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新型圆筒式电涡流阻尼器性能优化及试验研究

机械设计与制造 2024年第9期403卷 350-355页

作者：姜岚皮柯洋程若恒唐波三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 三峡大学湖北省输电线路工程技术研究中心湖北宜昌443002

为了有效抑制输电铁塔钢管构件的涡激振动问题,设计了一种基于电涡流原理被动抑制的新型径向充磁圆筒式电涡流阻尼器。首先,提出了四种磁路的设计方案,分析了静态磁场的气隙密度分布,并采用瞬态分析方法,讨论了不同方案对阻尼器阻尼系... 详细信息

为了有效抑制输电铁塔钢管构件的涡激振动问题,设计了一种基于电涡流原理被动抑制的新型径向充磁圆筒式电涡流阻尼器。首先,提出了四种磁路的设计方案,分析了静态磁场的气隙密度分布,并采用瞬态分析方法,讨论了不同方案对阻尼器阻尼系数的影响;最后提出了四种导体的设计构型,并对导体构型进行优化。针对最优构型的阻尼器,搭建了新型径向充磁圆筒式电涡流阻尼器在简谐载荷激励下的试验模型,通过试验与仿真的对比,验证了仿真结果的可靠性,且随着振动频率的增大,阻尼系数有减小的趋势。以期新型径向充磁圆筒式电涡流阻尼器能为输电钢管塔涡激减振提供初步参考。

关键词：输电钢管塔涡激振动电磁阻尼器阻尼系数

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水轮机位置对Spar式风-流系统动力响应的影响

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热能动力工程 2024年第5期39卷 160-167页

作者：傅键斌杨阳李春房方宁波大学海运学院浙江宁波315211 上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京100096

为研究水轮机安装位置对Spar式风-流互补系统耦合动力学特性的影响,基于开源软件OpenFAST和商用软件AQWA建立了Spar式风-流互补系统气动-水动-伺服-弹性全耦合仿真模型。运用叶素动量理论、模态法和辐射绕射理论分别计算了水轮机安装于... 详细信息

为研究水轮机安装位置对Spar式风-流互补系统耦合动力学特性的影响,基于开源软件OpenFAST和商用软件AQWA建立了Spar式风-流互补系统气动-水动-伺服-弹性全耦合仿真模型。运用叶素动量理论、模态法和辐射绕射理论分别计算了水轮机安装于水平面以下-70,-80,-90,-100和-110 m处的平台运动、系统输出功率及系泊张力,并与无水轮机时的计算结果进行对比分析。结果表明:当水轮机安装于水平面-110 m时,与无水轮机时相比平台纵摇平均值降低了11.57%,系统输出功率增加10.15%,说明Spar式风-流互补系统在提升功率的同时还可以增强系统运动稳定性。

关键词：风-流互补系统 Spar式平台风力机水轮机