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多脉冲飞秒激光烧蚀硅的热累积效应

光电子技术 2018年第4期38卷 224-230页

作者：张明鑫李志明聂劲松谢运涛国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室

利用分子动力学模型模拟出单个脉冲作用后的热传导过程,并得到了在下个脉冲辐照前硅材料表面的温度变化情况,深入探究了非辐射复合及表面浮雕结构对硅表面温度的影响,并根据分子动力学方程数值模拟了多脉冲飞秒激光烧蚀硅材料的超快热响... 详细信息

利用分子动力学模型模拟出单个脉冲作用后的热传导过程,并得到了在下个脉冲辐照前硅材料表面的温度变化情况,深入探究了非辐射复合及表面浮雕结构对硅表面温度的影响,并根据分子动力学方程数值模拟了多脉冲飞秒激光烧蚀硅材料的超快热响应,分析了电子与晶格的瞬态热平衡和硅表面最大温度随俄歇复合的变化。针对硅材料加工领域中高频多脉冲持续扫描硅表面的情况,建立了宏观加热机制,以减轻加工过程中的热累积效应。当采用较高重频脉冲时,宏观热模型计算结果表明多脉冲扫描硅表面时,温度的热积累不仅与光源本身入射通量和重频有关,也与扫描速度有关。实验中运用通量为1～2J/cm2、重频为10Hz～1kHz的飞秒激光光源烧蚀硅靶,发现低频脉冲下表面熔融、氧化等现象不利于产生光滑孔状形貌。

关键词：飞秒激光分子动力学热累积效应数值模拟宏观热模型光滑孔状形貌硅材料加工

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计及热累积效应的电力变压器抗短路能力研究

计及热累积效应的电力变压器抗短路能力研究

作者：王俊阳沈阳工业大学

学位级别：硕士

老旧变压器由于短路故障发生损坏,从而影响电力系统可靠运行。电力变压器作为输配电环节中必不可少的电力设备,其在长期运行下,绕组、铁心等持续散发热量。在热累积效应的作用下,变压器各部件机械性能下降,导致长期运行的电力变压器抗... 详细信息

老旧变压器由于短路故障发生损坏,从而影响电力系统可靠运行。电力变压器作为输配电环节中必不可少的电力设备,其在长期运行下,绕组、铁心等持续散发热量。在热累积效应的作用下,变压器各部件机械性能下降,导致长期运行的电力变压器抗短路能力下降。同时,短路故障作为变压器中最常见的一种故障形式,老旧变压器遇到短路故障而发生损坏的现象频发,故对计及热累积效应的电力变压器抗短路能力研究具有重要意义。本文首先对电力变压器温度、油流特性以及短路电磁特性进行分析。基于油浸式电力变压器的流体及热场理论,给出变压器损耗计算方法及变压器油流控制方程。以一台40000k VA/110k V型油浸式电力变压器为例,通过建立三维等效物理模型,利用温度-流体场耦合仿真,获取变压器运行温度及油流分布情况,重点分析了绕组区域温度特性及油流规律。通过有限元仿真软件对三相短路工况电磁场进行求解,获得绕组短路电流及磁场分布,重点对主空道区域漏磁进行分析。其次,针对变压器抗短路能力进行分析评估。对油浸式电力变压器短路电磁力进行分析,分别通过解析公式及数值分析两种方法获取变压器短路后最大辐向力并进行比验,通过数值分析获取中压绕组端部线饼短路后轴向力分布。建立中压绕组三维模型,对电力变压器短路后的结构场进行有限元仿真分析,获取中压绕组最大应力及位移曲线,对变压器短路强度进行校核。最后,本文对计及热累积效应的电力变压器短路强度进行分析。对热累积效应作用机理进行分析,分别从变压器长期运行产生的热量对绕组短路强度的影响及发生短路故障引起温度升高对绕组短路强度的影响两方面进行分析,对变压器短路后流体-温度场进行仿真,获得绕组短路后温度分布。获取变压器绝缘纸板在120℃下加速老化后的弹性模量随温度变化曲线,计及热累积效应对变压器中压绕组短路后最大位移进行分析,获取不同热累积效应下绕组短路9ms后位移云图及短路一周期内绕组最大位移曲线,给出绕组最大位移及最大位移增加比随加速老化时间的变化趋势。

关键词：电力变压器短路故障热累积效应抗短路能力

射频功率LDMOSFET中的热累积效应研究

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射频功率LDMOSFET中的热累积效应研究

作者：任振上海交通大学

学位级别：硕士

摘要随着射频集成电路的迅速发展,射频功率器件在个人消费类电子、移动通讯设备、乃至军用雷达上的需求都在与日俱增。由于现有的射频功率器件大都存在工艺复杂,造价昂贵的特点,所以迫切需要一种工艺简单,造价低廉且易于集成的功率器件... 详细信息

摘要随着射频集成电路的迅速发展,射频功率器件在个人消费类电子、移动通讯设备、乃至军用雷达上的需求都在与日俱增。由于现有的射频功率器件大都存在工艺复杂,造价昂贵的特点,所以迫切需要一种工艺简单,造价低廉且易于集成的功率器件来满足市场的需求。由于横向双扩散金属氧化物场效应晶体管（LDMOSFET）具有良好的电学特性和射频表现,并且可以与标准CMOS工艺完全兼容,因而在射频集成电路中得到了越来越广泛的应用[1]-[5]。然而,作为功率器件,器件自身的热效应越来越成为影响器件正常工作的重要因素。在某些情况下,半导体器件或电路必须工作在电磁脉冲（EMP）干扰之下。特别地,当一个高功率电磁脉冲（HEMP）突然注入器件时,会导致器件内部电场强度过大或温度升高超过正常工作阈值温度,从而产生电击穿或热击穿。为了确定EMP参数对半导体器件的干扰及损伤程度,通常情况下可以采用试验测试和理论研究的方法。但是由于受到器件、系统的复杂性和电磁环境诸多因素的限制,准确的试验非常困难,因此有必要从理论上研究电磁脉冲对电子系统的破坏机理,而电子系统的基本组成部分是半导体器件,所以首先要对半导体器件进行研究。本文将运用理论研究的方法分析LDMOSFET在电磁脉冲影响下的热效应。通过有限元方法对典型LDMOSFET进行瞬态电-热建模仿真,获得电磁脉冲影响下LDMOSFET器件的热效应,以分析不同参数电磁脉冲对器件的干扰和损伤程度。本文的主要研究内容如下: 第二章将分析LDMOSFET的基本结构及特点。对典型的LDMOSFET进行器件结构建模。第三章将介绍半导体器件二维仿真的理论基础,包括器件参数和模型建立所需的基本方程和边界条件;建立二维稳态和瞬态模型下半导体器件所满足的刚性、耦合、非线性偏微分方程组,并对边界条件及参数的确定进行讨论。第四章将介绍利用时域有限元方法进行器件数值模拟的步骤,建立基于时域有限元方法的二维稳态和瞬态的半导体器件数值模拟矩阵,然后运用FORTRAN语言对方程组进行数值计算。第五章将对单个电磁脉冲作用下LDMOSFET的热效应进行讨论,比较不同脉冲参数情况下器件温度升高的不同情况,并定义热击穿区域（Thermal Breakdown Zone）以衡量不同电磁脉冲对器件的损伤程度。第六章将对周期电磁脉冲作用下LDMOSFET的热累积效应进行分析,比较不同周期情况下器件热累积效应的严重程度。第七章将对本文的研究工作进行系统总结。

关键词：热累积效应热击穿区域 LDMOSFET 电磁脉冲周期脉冲时域有限元

负荷预测中温度热累积效应分析模型及处理方法研究

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负荷预测中温度热累积效应分析模型及处理方法研究

带长连续电流多重回击作用下500kV避雷器温升特性分析

中南七省（区）电力系统专业委员会第二十二届联合学术年会

作者：张凯姚建刚李伟贺辉院晓涛湖南大学电气与信息工程学院湖北省电力调度通信中心湖南省电力调度通信中心

从气象学的角度来讲,温度为综合指标,反映了多种气象要素.由于温度具有热累积效应,持续高温日负荷的变化规律与普通气象条件下的变化规律有明显的区别.针对温度与电力负荷的关系,本文剖析夏季温度及其热累积效应对负荷的影响,提出了基... 详细信息

从气象学的角度来讲,温度为综合指标,反映了多种气象要素.由于温度具有热累积效应,持续高温日负荷的变化规律与普通气象条件下的变化规律有明显的区别.针对温度与电力负荷的关系,本文剖析夏季温度及其热累积效应对负荷的影响,提出了基于模糊理论的温度热累积效应与负荷关系的模型和处理方法.在实际应用中采用该模型和处理方法的分析结果对持续高温日负荷预测结果进行修正,表明该模型能有效地反映热累积效应和负荷之间的变化规律.

关键词：温度热累积效应模糊理论负荷预测

来源： cnki会议评论

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电工技术学报 2020年第S02期35卷 603-611页

作者：黎鹏肖盼屈莹莹王宇普子恒吴田三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学) 宜昌443002 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 电网雷击风险预防湖北省重点实验室武汉430074

针对带长连续电流多重回击作用下金属氧化物避雷器(MOA)故障失效的问题,该文基于场-路耦合计算方法,研究了雷电绕击500kV直流输电线路时,长连续电流、回击幅值、回击次数和间隔时间对MOA温升特性的影响,并分析了考虑热累积效应和侧面闪... 详细信息

针对带长连续电流多重回击作用下金属氧化物避雷器(MOA)故障失效的问题,该文基于场-路耦合计算方法,研究了雷电绕击500kV直流输电线路时,长连续电流、回击幅值、回击次数和间隔时间对MOA温升特性的影响,并分析了考虑热累积效应和侧面闪络后,带长连续电流多重回击作用下MOA的温升变化。结果表明:长连续电流及多重回击间隔时间对MOA温升的影响较小,10次回击作用下MOA的最大温升可达到150.7℃,考虑热累积效应后,最大温升增大了6.6℃左右;多重回击作用下,当MOA出现单节侧闪故障时,长连续电流会使故障处电弧难以熄灭,从而导致MOA温度迅速升高,更易出现热崩溃。

关键词：多重回击长连续电流金属氧化物避雷器热累积效应温升

灼热桥丝式电火工品脉冲电流激励发火规律分析

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含能材料 2023年第6期31卷 589-597页

作者：吕旭旭魏光辉杜雪卢新福孙江宁陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家重点实验室河北石家庄050003

为研究灼热桥丝式电火工品的脉冲激励安全性,建立了灼热桥丝式电火工品的温升数理模型,研究了灼热桥丝式电火工品的发火判据,设计了灼热桥丝式电火工品临界发火电流的计算流程,揭示了单脉冲和脉冲串电流的激励参数对灼热桥丝式电火工品... 详细信息

为研究灼热桥丝式电火工品的脉冲激励安全性,建立了灼热桥丝式电火工品的温升数理模型,研究了灼热桥丝式电火工品的发火判据,设计了灼热桥丝式电火工品临界发火电流的计算流程,揭示了单脉冲和脉冲串电流的激励参数对灼热桥丝式电火工品临界发火电流的影响规律。结果表明,在单脉冲激励下,当脉冲宽度小于5μs时,灼热桥丝式电火工品的临界发火能量固定,即桥药系统处于绝热状态,灼热桥丝式电火工品是否发火与桥丝输入的能量有关;而当脉冲宽度大于15 ms时,灼热桥丝式电火工品临界发火电流固定,其发火状态与桥丝的电功率有关。在窄脉冲串电流激励下,临界发火电流随重复周期变化曲线的时间常数与脉宽无关,且当重复周期大于1.25 ms时,桥药系统无热累积效应,其临界发火电流与单脉冲电流作用情况一致;而当重复周期小于1.25 ms时,桥药系统出现热累积效应,该效应导致临界发火电流随重复周期降低而迅速衰减。

关键词：灼热桥丝电火工品数理模型脉冲激励热累积效应

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气象因素对京津唐电网夏季负荷特性影响分析

电力自动化设备 2013年第12期33卷 140-144页

作者：张贲史沛然蒋超国家电网公司华北分部.北京100053 北京清软创新科技有限公司.北京to0085

京津唐电网作为一个独立的电网控制区,用电负荷呈现日趋明显的城市负荷特性。在梳理大量京津唐电网负荷数据的基础上,总结了京津唐电网不同天气条件下的夏季负荷特性,探讨了气象因素与电网负荷特性之间的关系,辨识出京津唐电网夏季负荷... 详细信息

京津唐电网作为一个独立的电网控制区,用电负荷呈现日趋明显的城市负荷特性。在梳理大量京津唐电网负荷数据的基础上,总结了京津唐电网不同天气条件下的夏季负荷特性,探讨了气象因素与电网负荷特性之间的关系,辨识出京津唐电网夏季负荷主导因素,采用多项式曲线回归方法分析了温度、湿度对京津唐电网负荷的灵敏度关系,给出了京津唐电网夏季考虑热累积效应后的修正最高温度公式,并对提高负荷预测准确度的应用效果进行初步分析。

关键词：负荷特性气象因素热累积效应京津唐电网灵敏度分析负荷预测

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负荷分布对地源热泵系统长期运行特性的影响

南京理工大学学报 2011年第2期35卷 155-159页

作者：余延顺马娟南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为研究地源热泵系统(GSHPs)在不同负荷分布下的长周期运行特性,建立了考虑地下水渗流的地下埋管换热系统的传热模型,并对北京、哈尔滨、上海三典型负荷分布地区某宾馆建筑地源热泵系统连续10年的长周期运行特性进行了计算与分析。结果表... 详细信息

为研究地源热泵系统(GSHPs)在不同负荷分布下的长周期运行特性,建立了考虑地下水渗流的地下埋管换热系统的传热模型,并对北京、哈尔滨、上海三典型负荷分布地区某宾馆建筑地源热泵系统连续10年的长周期运行特性进行了计算与分析。结果表明,在北京负荷平衡地区热累积效应较小,而在哈尔滨(负荷比6.6∶1)地区盘管最高及最低出水温度10年降低了3.8℃,年均降幅为0.38℃/a;上海(负荷比1∶3.6)地区,盘管最高与最低出水温度上升了约5.6℃,年均升幅0.56℃/a。

关键词：地源热泵系统负荷分布热累积效应长周期运行特性

飞秒激光扫描去除CFRP复合材料的热累积分析

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应用激光 2021年第5期41卷 1004-1010页

作者：邱一刘壮李元成张晓兵南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 中国航空制造技术研究院北京100024

飞秒激光加工具有脉冲作用时间短、峰值功率高、热影响区小的特点,但在材料去除过程中仍然存在热累积效应。脉冲间的热累积效应对加工质量及热影响区均有直接影响。采用飞秒脉冲激光对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)进行扫描刻蚀试验,... 详细信息

飞秒激光加工具有脉冲作用时间短、峰值功率高、热影响区小的特点,但在材料去除过程中仍然存在热累积效应。脉冲间的热累积效应对加工质量及热影响区均有直接影响。采用飞秒脉冲激光对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)进行扫描刻蚀试验,运用三维传热模型对脉冲光斑作用区域温度场进行研究,进而对飞秒激光的热累积效应进行探讨。结果表明:脉冲能量及重复频率对热累积的影响较为显著;三维传热模型的计算结果与试验结果基本吻合,对飞秒激光加工CFRP材料中的热累积效应控制具有指导意义。

关键词：飞秒激光 CFRP复材材料去除热累积效应