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GaAs IC中肖特基二极管的模拟模型

微纳电子技术 1986年第6期 17-22页

作者： B.Donald 宋东波

给出了肖特基势垒二极管的电路模拟模型,该模型能够精确地复制二极管的正向I-V特性。这是通过将通常在乎面肖特基势垒二极管中观察到的非线性(与电流有关)串联电阻包括进去而得到的。这种二极管模型是以大信号瞬态和需要精确解的Dc偏压... 详细信息

给出了肖特基势垒二极管的电路模拟模型,该模型能够精确地复制二极管的正向I-V特性。这是通过将通常在乎面肖特基势垒二极管中观察到的非线性(与电流有关)串联电阻包括进去而得到的。这种二极管模型是以大信号瞬态和需要精确解的Dc偏压分析为主要目的的,模型的显著特点是:(a)有来自直接测量或是几何及工艺参数的一套容易确定的参数,(b)在恒定电阻二极管模型上仅需要一个附加节点,(c)可适用于各种各样尺寸的二极管。最后,给出一个例子表明模型的精度。

关键词：二极管模型电路模拟串联电阻肖特基二极管硅二极管肖特基势垒二极管薄层电阻正向电流接触电阻模拟模型 IC

一种计算太阳电池反向饱和电流密度和理想因子的新方法

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太阳能学报 2018年第5期39卷 1291-1296页

作者：孟祥达刘文柱刘正新中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源中心上海201800 中国科学院大学北京100049

介绍一种计算太阳电池的反向饱和电流密度J0和理想因子n的新的实验方法。该方法以二极管模型为基础,通过改变光强作为变量,测量电池的J-V曲线。通过对不同光强下的J-V测试进行综合分析,对不同条件下电流密度Jsc与开路电压Voc的变化趋势... 详细信息

介绍一种计算太阳电池的反向饱和电流密度J0和理想因子n的新的实验方法。该方法以二极管模型为基础,通过改变光强作为变量,测量电池的J-V曲线。通过对不同光强下的J-V测试进行综合分析,对不同条件下电流密度Jsc与开路电压Voc的变化趋势进行拟合,得出J0和n的计算结果,同时对不同工作温度下的J0和n进行推广。数据分析表明,该方法与传统暗特性方法相比,可很大程度上减小电阻对两者带来的影响,且得到的结果更具有参考价值。

关键词：反向饱和电流密度J0 理想因子n 二极管模型聚光暗特性

几何设计对球硅太阳电池性能影响的有限元仿真

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半导体光电 2021年第1期42卷 57-60,115页

作者：张家辉刘文柱吴卓鹏时强刘正新中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源中心上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

基于COMSOL软件的光学模块和半导体模块,从球缺比例、直径、正电极接触面积三个几何设计方面对球硅电池进行了仿真分析;通过对比反向饱和电流密度和理想因子,发现球硅半径越小、球缺比例越小、正电极相对接触面积越大,电池的电学特性越... 详细信息

基于COMSOL软件的光学模块和半导体模块,从球缺比例、直径、正电极接触面积三个几何设计方面对球硅电池进行了仿真分析;通过对比反向饱和电流密度和理想因子,发现球硅半径越小、球缺比例越小、正电极相对接触面积越大,电池的电学特性越好;分析了不同直径球硅电池的几何特征与其光电参数之间的关联性,发现其与传统平面硅太阳电池存在显著差异。研究结果可为制作高效率低成本柔性球硅太阳电池提供理论指导。

关键词：球硅太阳电池几何设计二极管模型能量转换效率 COMSOL

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脉冲功率电源中浪涌电流与电压的分析及抑制

电路与系统学报 2012年第4期17卷 53-57页

作者：杨玉东王建新薛文淮阴工学院电子与电气工程学院江苏淮安223001 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

针对功率脉冲电路放电过程中存在的电流和电压冲击问题,建立了电路的分布参数模型和二极管的PSPICE模型。分析了放电过程中的浪涌电流和电压的产生的机理,采用PSPICE软件对电路放电的瞬态过程进行了仿真,提出了抑制浪涌电流和电压冲击... 详细信息

针对功率脉冲电路放电过程中存在的电流和电压冲击问题,建立了电路的分布参数模型和二极管的PSPICE模型。分析了放电过程中的浪涌电流和电压的产生的机理,采用PSPICE软件对电路放电的瞬态过程进行了仿真,提出了抑制浪涌电流和电压冲击的方法。仿真结果表明:适当增加二极管回路的阻尼电阻,可以降低或消除浪涌电流;在二极管两端并上适当的电阻,可以降低浪涌电压。

关键词：脉冲功率电源二极管模型浪涌电流浪涌电压

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改进型文氏桥混沌振荡器的建模分析与实验

电子器件 2018年第6期41卷 1493-1497页

作者：陆海空蒋涛包伯成常州信息职业技术学院电子与电气工程学院江苏常州213164 常州大学信息科学与工程学院江苏常州213164

通过引入二极管—电感并联网络实现了一种改进型文氏桥混沌振荡器。借助于二极管含寄生电容的分段线性模型,有效解决了该混沌电路的动力学建模问题。基于系统模型,研究了系统的平衡点及其稳定性,利用数值仿真和硬件实验手段,揭示并验证... 详细信息

通过引入二极管—电感并联网络实现了一种改进型文氏桥混沌振荡器。借助于二极管含寄生电容的分段线性模型,有效解决了该混沌电路的动力学建模问题。基于系统模型,研究了系统的平衡点及其稳定性,利用数值仿真和硬件实验手段,揭示并验证了随系统参数变化的动力学行为。结果表明,新提出的改进型文氏桥混沌振荡器有着简单的电路结构,存在混沌和周期等非线性动力学行为。

关键词：文氏桥振荡器二极管模型混沌吸引子硬件实验

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光伏电池多条件参数求解与输出特性建模研究

光伏电池多条件参数求解与输出特性建模研究

作者：卢浩山东大学

学位级别：硕士

近年来,因为人类社会化石燃料短缺,能源匮乏的现状愈发严重,可再生能源得到迅速发展,以应对传统能源枯竭等关键问题。在目前流行的可再生能源中,如太阳能、风能、核能、潮汐能和地热能,光伏发电由于其相对的通用性、绝对的安全性、足够... 详细信息

近年来,因为人类社会化石燃料短缺,能源匮乏的现状愈发严重,可再生能源得到迅速发展,以应对传统能源枯竭等关键问题。在目前流行的可再生能源中,如太阳能、风能、核能、潮汐能和地热能,光伏发电由于其相对的通用性、绝对的安全性、足够的清洁性、资源的充足性和潜在的经济性,在长期的能源战略中具有重要地位。为了改善光伏发电的充分利用和有效控制,对其输出特性建立准确的数学模型尤为重要。然而,由于光伏组件的物理参数在很大程度上取决于环境条件,如太阳辐照度和温度,建立准确可靠的物理参数与环境条件关系的模型是一个巨大的挑战。相比于传统发电技术,光伏电池的输出特性与辐照度和温度密切相关,建立模型参数与辐照度和温度的关系至关重要。然而,目前在工作条件下光伏电池模型参数的求解主要通过一组转换方程,将参考条件的模型参数转换为任意工作条件,从而获得该工作条件下的参数值。参考条件下模型参数是否与转换方程适配,是影响其他条件模型准确与否的重要因素。此外,用于转换电能的辐照度与辐照度传感器所测得的值不同,电池板内部温度也不能由温度传感器直接测量得到。因此,亟需开展测量辐照度与温度矫正方法的研究。本文针对上述两个问题,从测量光照温度矫正以及多条件参数求解两方面开展研究,具体研究内容如下:(1)本文提出一种测量辐照度与电池板背面温度的矫正方法。辐照度传感器与光伏电池对光谱的响应范围不同,将导致辐照度测量值与转换为电能的辐照度不对应。首先对太阳光谱日变化和年变化过程进行分析,以建立有效辐照度与各光谱影响因素的映射关系。其次建立光伏板内部温度与电池板背面温度之间的关系,主要与辐照度有关。然后利用寻优算法提取矫正公式中的参数。最后利用实验数据验证矫正公式的有效性。本文提出的矫正方法可用于任意光伏模型,以提高建模过程的准确性,降低由于测量问题导致的误差。(2)本文提出了一种基于粒子群算法提取参考条件下的物理参数的新方法。在提出的方法中,参考条件下的模型参数值使用其他条件的测量曲线进行修正,以提高参考条件参数对转换方程的适配性。讨论了参考条件下I-V特征曲线的最大允许误差,作为参考条件误差的不等式约束。此外,还提出了新的算法来提取参考条件的修正值。由于所提出的方法充分考虑了其他工作条件,在通过转换方程获得其他工作条件的参数时,它仍然具有很高的准确性。提出的方法在单、双二极管模型中都得到了验证。在短期和长期的输出功率预测中都验证了其准确性和有效性。因此,提出的方法被认为是光伏模型参数提取的一个有效的替代方法。(3)本文提出了一种基于形状参数模型(PLM)的新方法来预测光伏组件在不同工作条件下的I-V特性和输出功率。PLM中的参数和制造商的数据表信息之间的关系已经建立。获得了 PLM中形状参数的辐照度和温度依赖性,并进行了深入研究。由于PLM固有的简单性和明确的表达方式,所提出的方法无需使用任何迭代过程就能预测I-V特性和输出功率,从而降低了计算的复杂性。此外本文进一步对PLM中的形状参数对辐照度和温度的映射关系进行深入研究,通过修改一组新的转换方程,消除了参考条件选择的影响。新转换方程的参数可以通过优化算法从实验数据中提取。由于PLM的优势,所提出的方法适用于任何类型的光伏组件,并且I-V特性可以明确表达,不需要Lambert W函数或迭代求解。提出的方法的有效性和准确性在三个地方的18个光伏电池的大型数据集上得到了验证和测试。与现有方法相比,所提出的方法在不同天气条件下对I-V特性和最大功率的估计显示出更高的准确性和更好的性能。

关键词：光伏电池二极管模型形状参数参数求解

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基于元启发式算法的光伏系统参数辨识

基于元启发式算法的光伏系统参数辨识

作者：范毅温州大学

学位级别：硕士

现代世界已经与化石燃料密不可分。但全球气候变暖、空气污染、物种灭绝等一系列环境问题的出现,让人们意识到化石燃料的过度使用可能是造成这种局面的根本原因。为了在保护环境的前提下继续满足人们的能源需求,将太阳能转化为电能的光... 详细信息

现代世界已经与化石燃料密不可分。但全球气候变暖、空气污染、物种灭绝等一系列环境问题的出现,让人们意识到化石燃料的过度使用可能是造成这种局面的根本原因。为了在保护环境的前提下继续满足人们的能源需求,将太阳能转化为电能的光伏系统受到了广泛的关注。设计准确的数学模型是研究和优化光伏系统性能的重要手段。其中,单二极管模型和双二极管模型是实际应用中最广泛的两种模型。由于两种模型都是隐式超越方程,因此提出一种能够准确辨识模型参数的方法成为研究的热点。具体工作如下:（1）提出改进型堆优化器对光伏模型参数的辨识。堆优化器是一种利用堆数据结构将搜索代理映射在人类企业等级层的新元启发式算法。为进一步增强算法的优化能力,做出如下改进:删除员工自我贡献的更新机制,将轮盘由原先的三部分修改为两部分,修改同事之间交流的更新机制。与堆优化器、乌鸦搜索算法、球形演变算法等不同元启发式算法相比较的实验结果表明,改进型堆优化器具有收敛速度快和收敛精度高的优化性能,能够实现对光伏模型参数的有效辨识,并在不同温度或光照强度的特殊条件也表现出较强的优化稳定性。（2）提出混合算法对光伏模型参数的辨识。粒子群算法在开发局部空间方面具有优势,而布谷鸟搜索算法在探索全局空间方面表现突出。因此,在粒子群算法的基础上,通过引入布谷鸟搜索算法的随机重选寄生巢策略,提出混合算法并在光伏系统参数辨识问题应用。结果表明,所提出的混合算法比粒子群算法、布谷鸟搜索算法等不同元启发式算法具有更高的收敛精度和更好的辨识结果,并在不同温度或光照强度的特殊条件也表现出较强的优化稳定性。（3）提出改进型洗牌蛙跳算法对光伏模型参数的辨识。记忆进化机制与混合选择策略为洗牌蛙跳算法解决非线性、多模态问题提供了保障。为提高洗牌蛙跳算法精确辨识光伏模型参数的能力,提出一种具有延迟动态步长机制的改进型洗牌蛙跳算法。与洗牌蛙跳算法、改进型JAYA算法等不同元启发式算法相比较的结果表明,改进型洗牌蛙跳算法具有更快的收敛速度和更高的收敛精度,并在不同温度或光照强度的特殊条件也表现出较强的优化稳定性。改进型堆优化器、混合算法和改进型洗牌蛙跳算法之间比较的结果表明,改进型堆优化器的收敛速度最快,但收敛精度不高;混合算法的收敛精度最高,但收敛速度没有优势;改进型洗牌蛙跳算法以增加算法复杂度为代价,使其收敛表现接近改进型堆优化器的收敛速度以及混合算法的收敛精度。三种算法各有其优势与缺点,针对不同的具体要求可分别实现光伏模型参数的更有效辨识。

关键词：光伏系统二极管模型元启发式算法参数辨识收敛性

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三电平变频器系统建模、仿真和设计

三电平变频器系统建模、仿真和设计

作者：杨志清华大学

学位级别：硕士

随着电力驱动节能和运动精确控制受到越来越普遍的重视,交流电机变频调速技术的发展已成为工业生产水平进一步提升的要求和必然。可靠性和成本等因素在某种程度上已经成为了电力电子技术发展的重点研究对象。因此,在变频调速系统的设计... 详细信息

随着电力驱动节能和运动精确控制受到越来越普遍的重视,交流电机变频调速技术的发展已成为工业生产水平进一步提升的要求和必然。可靠性和成本等因素在某种程度上已经成为了电力电子技术发展的重点研究对象。因此,在变频调速系统的设计过程中,对系统中各组成器件的运行工况、器件选型、保护等问题的研究也尤为重要。论文主要对三电平(中点箝位式)技术进行分析,采用PSIM(Powersim )软件包对系统进行仿真,结合仿真结果以及理论推导,对基于三电平逆变技术的变频调速系统主回路参数进行设计,同时,对设计好的样机进行实验,将理论分析和实验结果进行比较分析。主要内容包括:(1)构建了基于PSIM软件包的IGBT、二极管模型;(2)构建了基于PSIM的三电平变频调速系统模型;(3)对系统中各个支路的电参数进行了仿真和实验,给出了系统的一般设计方法;(4)设计了一套适用于三电平逆变桥的IGBT驱动电路。主要的结论有:(1)所建的模型及其仿真结果与试验结果基本吻合,能够满足仿真分析的需要;(2)驱动保护电路的参数选择对器件的运行性能影响很大,并且给出了参数选择的一般方法;(3)给出的一套适合于三电平变频器的主回路的设计方法,经过实验证明了其有效性。上述结论对于该系统的系列化、产品化设计提供了理论和实践基础,同时也对中压变频调速系统的设计、实验起到重要的参考作用。

关键词：三电平 IGBT模型二极管模型 IGBT驱动保护电路

基于谐波混频结构的Ku/Ka双频段混频器设计

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基于谐波混频结构的Ku/Ka双频段混频器设计

作者：许辉达南京理工大学

学位级别：硕士

为了进一步提高弹载探测系统的抗干扰能力,探测系统应当具备大频差的多频段工作能力,本文就针对大频差的双频段探测系统中高性能射频电路设计的问题,对Ku/Ka双频段混频器展开如下研究工作:(1)针对双频段混频器两个频段频差较大的问题,... 详细信息

为了进一步提高弹载探测系统的抗干扰能力,探测系统应当具备大频差的多频段工作能力,本文就针对大频差的双频段探测系统中高性能射频电路设计的问题,对Ku/Ka双频段混频器展开如下研究工作:(1)针对双频段混频器两个频段频差较大的问题,拟采用谐波混频的方式实现双频段混频的功能;基于二极管分析双频段谐波混频器的可行性,进而对反向并联二极管对(APDP)结构的谐波混频原理进行分析,并基于该结构设计Ku/Ka双频段混频器的技术方案。(2)针对混频器方案中变频损耗、端口隔离和灵活性等方面存在不足的问题,分别从闲频回收、电路匹配、杂散抑制和频段控制四个方面进行分析比较,通过引入紧凑微带谐振单元(CMRC)和设计匹配电路减小变频损耗;采用基于SIR结构的微带滤波器和高选择性波导滤波器提高端口隔离和杂散抑制;设计开关电路实现两个工作频段自由切换的功能。(3)针对混频器各电路模块不同的性能要求,采用场路结合的方法解决毫米波频段下混频二极管精确模型建立的问题;使用新型的螺旋紧凑型微带谐振单元(SCMRC)设计小型化的信号反射单元和宽阻带中频低通滤波器;基于SIR耦合环结构设计具有快速滚降特性和高带外抑制性能的本振和射频带通滤波器;设计E面电感膜片波导滤波器实现射频滤波的高选择性要求。(4)联合所有电路模块进行仿真和参数优化,并研制了一套混频器。经测试,本文设计的Ku/Ka双频段谐波混频器在工作频段16.3～17.15GHz和32.4～33GHz内,接通状态下变频损耗分别为11～13.8dB和12.8～15.26dB,断开状态下变频损耗分别大于26.6dB和27.2dB。分析Ku/Ka双频段谐波混频器的测试结果,可知采用谐波混频的方法设计大频差的双频段混频器是切实可行的。

关键词：双频段混频器 APDP谐波混频二极管模型滤波器 CMRC SIR