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基于换流–短路双回路解耦的SiC MOSFET功率器件抗短路封装构型设计

中国电机工程学报 2023年第7期43卷 2781-2789页

作者：罗皓泽高洪艺朱安康金昱廷李武华何湘宁浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

由于栅极氧化层可靠性差、短路电流密度大以及短路结温上升速率高,SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力较弱,制约着其在电能变换领域的广泛应用。在此背景下,为了提升SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力,文中基于换流–短路双回路解耦的思... 详细信息

由于栅极氧化层可靠性差、短路电流密度大以及短路结温上升速率高,SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力较弱,制约着其在电能变换领域的广泛应用。在此背景下,为了提升SiC MOSFET功率器件的短路耐受能力,文中基于换流–短路双回路解耦的思想,设计出具有抗短路能力的SiC MOSFET功率器件封装构型。该构型将半桥中的两个换流回路在功率器件内部解耦,两换流回路的中点各自连接一个交流功率端子(AC+、AC-)。与现有半桥封装构型相比,抗短路构型功率器件的换流电流路径和换流电感Lσ不变,而当发生桥臂直通短路故障时,短路电流因需要额外流经AC+和AC-交流功率端子而延长了短路路径,同时DC功率端子与AC功率端子之间的互感进一步增大了短路回路电感Lsc。基于34mm封装构型设计制造具有抗短路极限工况能力的650V/162A SiC MOSFET功率器件,其短路故障回路电感达到了115nH,是正常换流回路电感的3.6倍;并且,通过短路实验验证所设计的构型相比于现有设计,短路电流峰值降低了20.07%,发热功率降低了21.41%,短路过程中的总发热量降低了30.04%,验证了所设计封装构型具有一定的抗短路性能。

关键词：换流–短路路径解耦短路电感短路抑制

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旋转电弧传感角焊缝信号滤波研究

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热加工工艺 2021年第3期50卷 120-124页

作者：毛志伟曾雷周少玲南昌大学机电工程学院江西南昌330031 江西工业职业技术学院江西南昌330095

针对含短路抑制的旋转电弧信号,为提高电流信号信噪比,提出了一种组合滤波方法。首先,在电流信号中运用差分法确定短路抑制位置;再将短路抑制特性与差分特点相结合,确定短路抑制的起点和终点位置,对抑制段信号进行线性修复。然后,采用... 详细信息

针对含短路抑制的旋转电弧信号,为提高电流信号信噪比,提出了一种组合滤波方法。首先,在电流信号中运用差分法确定短路抑制位置;再将短路抑制特性与差分特点相结合,确定短路抑制的起点和终点位置,对抑制段信号进行线性修复。然后,采用中值滤波、均值滤波以及平滑滤波等对电流信号滤波。最后,通过滤波后信号与基于实际熔池的理论模型电流信号分析对比及预设固定偏差的试验,证明组合滤波的有效性。

关键词：理论模型短路抑制旋转电弧组合滤波

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基于旋转电弧理论模型信号处理和焊缝跟踪研究

基于旋转电弧理论模型信号处理和焊缝跟踪研究

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作者：曾雷南昌大学

学位级别：硕士

在焊接领域中,焊接自动化越来越受到重视。在焊接自动化中,焊缝跟踪是关键技术,偏差提取的精度和稳定性是焊缝跟踪的基础。在研究旋转电弧焊接过程中,建立的旋转电弧数学理论模型是研究旋转电弧焊接的基础。参照理论模型中的电流和电弧... 详细信息

在焊接领域中,焊接自动化越来越受到重视。在焊接自动化中,焊缝跟踪是关键技术,偏差提取的精度和稳定性是焊缝跟踪的基础。在研究旋转电弧焊接过程中,建立的旋转电弧数学理论模型是研究旋转电弧焊接的基础。参照理论模型中的电流和电弧数据对电流信号处理和偏差提取过程做指导,从而达到提高偏差精度和稳定性的目的。对采集的电流数据进行分析,找出信号中的主要噪声特点。本文中采用的焊接稳压电源具有短路抑制的功能,依照理论模型中电流数据变化的趋势,对电流中短路抑制这类噪声信号进行局部处理;然后对信号中各种噪声进行整体处理,从而确定信号处理所用的方法。根据信号的特点,确定滤波方法的先后顺序,得到组合滤波的方法,根据与理论模型的电流对比,对滤波结果的合理性进行分析。把一个焊接周期分为四个区域,用理论模型中的电流、电弧数据,对应焊接时的四个区域位置,根据电弧转换公式后的结果,与理论模型中弧长四个区域进行比对,验证其变化趋势的正确性,参照理论模型中的电弧信号进行修正,得到电流转换后的弧长数据。为解决周期内电弧点数不确定的问题,提出了动态分周期的方法进行电弧周期的划分,然后进行电弧动态空间三维化,利用平面拟合,得到焊接时的偏差值。通过焊接试验,提取偏差,验证其结果的稳定,并提高了偏差提取的精度;预设固定偏差,验证偏差结果的正确性;最后通过直线角焊缝跟踪试验,证明焊接跟踪的实用性和实时性。

关键词：焊缝偏差信号处理旋转电弧传感理论模型短路抑制动态分周期焊缝跟踪

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