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换流阀水路冷却系统电极反应的等效电路建模

高电压技术 2016年第7期42卷 2199-2206页

作者：卢斌先葛东阳周建辉王航华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206 国网北京市电力公司检修分公司北京100054 全球能源互联网研究院直流输电技术研究所北京102209

高压直流换流阀水路冷却系统中存在的腐蚀与沉积问题给换流阀系统的安全可靠运行带来极大隐患。为研究换流阀冷却水路中铝合金散热器和均压电极的腐蚀与沉积问题,通常采用电化学测量方法,但此方法耗时长、效率低,为此提出了一种适用于... 详细信息

高压直流换流阀水路冷却系统中存在的腐蚀与沉积问题给换流阀系统的安全可靠运行带来极大隐患。为研究换流阀冷却水路中铝合金散热器和均压电极的腐蚀与沉积问题,通常采用电化学测量方法,但此方法耗时长、效率低,为此提出了一种适用于换流阀冷却水路电极反应的等效电路建模方法。应用有限元法,考虑电极动力学边界条件,分析了实际物理模型的电流分布,提取等效参数,建立了等效电路分析模型,并对比了采用线性电极电解质边界条件的有限元法与采用基于线性电阻、电容器件的等效电路的仿真结果。考虑电极反应电路模型中等效电阻、电容的非线性特性,建立了非线性等效电路模型,基于该模型讨论了不同类型的外加激励对电极反应的影响,得到交流激励腐蚀危害远小于直流激励腐蚀危害的仿真结果,获得了不同外加激励作用下反应电流与泄漏电流之间的比例关系。选取与实际工程波形较为类似的半波整流波形为激励源波形,得到:无论激励幅值大小,反应电流与泄漏电流的比值均约为63.75%。结合对半波整流电压激励波形的幅频分析可知:影响电极反应电流的主要因素是外加电压激励中的直流分量。反应电流与泄漏电流比例关系的确定可为电极腐蚀速率、沉积量的计算提供帮助。

关键词：高压直流阀冷系统电路建模反应电流泄漏电流腐蚀沉积

三维集成电路中差分传输通道的电路建模与优化设计

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三维集成电路中差分传输通道的电路建模与优化设计

作者：傅楷杭州电子科技大学

学位级别：硕士

基于硅通孔的三维集成电路不仅具有更高的集成度、更短的互连线长度、更好的噪声抑制能力、更低的功率损耗和更快的数据传输速率等诸多优势。然而,随着芯片工作频率的上升,三维集成电路中各组件之间的噪声耦合带来严重的电磁干扰和信号... 详细信息

基于硅通孔的三维集成电路不仅具有更高的集成度、更短的互连线长度、更好的噪声抑制能力、更低的功率损耗和更快的数据传输速率等诸多优势。然而,随着芯片工作频率的上升,三维集成电路中各组件之间的噪声耦合带来严重的电磁干扰和信号完整性问题。因此,本文将针对三维集成电路中差分传输通道的信号完整性问题展开深入研究,相关工作分为以下三部分:本文的第一部分内容主要针对三维集成电路中的差分传输通道开展电路建模和性能分析。本文将分别针对上述地-信号-信号-地（GSSG）型硅通孔和水平方向上的片上差分互连线以及两者共同组成的整个差分传输通道进行电路建模和特性分析。在第二部分中,本文将基于先前提出的简化电路模型,针对三种差分传输通道开展无源均衡器设计。针对不同类型的差分传输通道,本文分别提出了基于系统传递函数和基于码间串扰消除算法的无源均衡器设计方法。第三部分主要致力于研究和解决传统差分传输通道中的串扰问题。本文提出了屏蔽差分环形硅通孔结构,借助多物理场仿真软件研究了屏蔽差分环形硅通孔的热力学特性。之后,本文研究了屏蔽差分环形硅通孔中存在的浮硅效应,精确提取了浮硅效应导致的非线性MOS电容,传输结构的时域和频域特性。最后,本文针对屏蔽差分传输结构开展了无源均衡器设计方法,以进一步提升高速数字信号传输质量。综上所述,本文从三维集成电路中差分传输通道的电路模型和优化设计展开研究,建立了各传输通道的等效电路模型,并针对不同通道开展了无源均衡器的设计。本文研究的内容具有现实意义和实用价值,不仅为相关研究领域提供了基础的科研资料,更针对三维集成电路在实际应用中存在的信号完整性问题提出了可行的解决方案。

关键词：三维集成电路硅通孔信号完整性分析差分信号电路建模热应力无源均衡器系统传递函数码间串扰消除算法

新能源发电系统的电路建模及储能容量优化配置研究

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新能源发电系统的电路建模及储能容量优化配置研究

作者：张浩杰四川大学

学位级别：硕士

伴随当前蓬勃发展的工业化进程和经济的快速增长,中国已逐步成长为世界能源消耗大国,但在国内,电力需求缺口分布不均,环境保护与经济发展的矛盾日益尖锐。我们终将替换掉长期以往的用高耗能作为代价的发电方式,火力集中发电后再进行远... 详细信息

伴随当前蓬勃发展的工业化进程和经济的快速增长,中国已逐步成长为世界能源消耗大国,但在国内,电力需求缺口分布不均,环境保护与经济发展的矛盾日益尖锐。我们终将替换掉长期以往的用高耗能作为代价的发电方式,火力集中发电后再进行远距离传输导致污染严重和用电成本高等问题亟需解决。非可再生能源越来越短缺,环境污染日益严重,逐渐人们开始关注清洁能源,它们的特点就是清洁、可再生、零污染,但是,例如风能和太阳能,本身受环境影响较大,具有很强的波动性与不稳定性,这是我们在发展中不得不面对的难题。本文详细地对比介绍了各储能设备的分类和特性,总结其优缺点,重点分析蓄电池和超级电容器互补的储能特性与它们在新能源发电系统中的应用。对风力发电和光伏发电进行电路建模并分析其原理,对混合发电系统的结构进行研究,本文创新点:针对新能源发电的波动性和不稳定性研究出一种动态控制策略,对变换器内部的电压电流进行合理控制分配,使系统能平抑突变的功率波动。并基于扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filter,EKF)来估算蓄电池SOC值,从而使其在一个安全取值范围内,避免过充过放,保证蓄电池持续可靠运行,通过仿真试验验证了该控制策略的正确性。针对风光互补的新能源发电系统,对其储能容量进行优化设计,运用全生命周期费用理论,建立包括投入成本、经营成本、清理成本、维修成本的混合储能容量优化配置目标函数,以电量缺失比、储能设备最低供电量等作为约束条件,结合算例,利用改进的粒子群算法进行求解,将算例结果进行分析、对比,验证了结论:该储能容量配置方法能满足新能源发电系统多储少补的供电可靠性和经济性。

关键词：新能源发电电路建模动态控制策略储能容量优化配置

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角度调制与幅度调制的统一矢量合成电路建模

科技创新导报 2008年第4期5卷 149-150页

作者：孙秋冬上海第二工业大学电子与电气工程学院上海201209

角度调制与幅度调制是高频电子线路或通信电子线路中的两个重要调制方式。矢量合成法是在介绍角度调制时引入的,即用矢量合成的方法描述载波的角度是如何受到信号波调制的。一般教材将该方法用于介绍阿姆斯特朗调相,有的也用于介绍双调... 详细信息

角度调制与幅度调制是高频电子线路或通信电子线路中的两个重要调制方式。矢量合成法是在介绍角度调制时引入的,即用矢量合成的方法描述载波的角度是如何受到信号波调制的。一般教材将该方法用于介绍阿姆斯特朗调相,有的也用于介绍双调幅矢量合成调相。本文在仔细分析调幅、双边带调制、阿姆斯特朗调相和双调幅矢量合成调相中矢量合成异同点的基础上,证明了阿姆斯特朗调相和双调幅矢量合成调相的等效性,并为这些调制电路建立一个统一的矢量合成电路模型,大大提高了电路的共用性,节约了电路实现的成本,也便于对各种调制信号进行归纳分析和比较。

关键词：角度调制幅度调制矢量合成电路建模

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一种升流型电流/电压转换电路的建模与分析

舰船电子工程 2023年第11期43卷 202-206页

作者：王彦凯赵宏强孙婧海军航空大学青岛校区青岛266041

为了减小水下直流恒流供电中的功率限制,论文对一种能够使输出电流大于输入电流的新型电流/电压转换电路进行了建模和分析。由稳态关系知该电路能够通过调节控制脉冲占空比使输出电流大于输入电流。通过分析其传递函数可知该电路能够在... 详细信息

为了减小水下直流恒流供电中的功率限制,论文对一种能够使输出电流大于输入电流的新型电流/电压转换电路进行了建模和分析。由稳态关系知该电路能够通过调节控制脉冲占空比使输出电流大于输入电流。通过分析其传递函数可知该电路能够在物理上实现,且在输入电流或占空比受到扰动的情况下能够在较短的时间内达到稳定。

关键词：直流恒流升流电路建模传递函数

面向直流微网的磁耦合双向Z源固态断路器建模与设计

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电力系统自动化 2023年第20期47卷 143-153页

作者：周中正费玉清王雨峰濮凡刘雨阳李伟林西北工业大学自动化学院陕西省西安市710129

直流微网以其效率高、控制简单、电能质量优等特点受到日益广泛的关注。为保障直流微网安全运行,提出了一种新型磁耦合双向Z源断路器(BZSCB)及其基于模型的优化设计方法。该新型BZSCB具有源荷共地、便于配置故障保护阈值等特点。文中详... 详细信息

直流微网以其效率高、控制简单、电能质量优等特点受到日益广泛的关注。为保障直流微网安全运行,提出了一种新型磁耦合双向Z源断路器(BZSCB)及其基于模型的优化设计方法。该新型BZSCB具有源荷共地、便于配置故障保护阈值等特点。文中详细阐述了新型BZSCB的工作原理,并提出了一种考虑晶闸管反向恢复需求的全故障暂态精确建模方法,可为断路器元件选型及优化设计提供有效指导。此外,在新型BZSCB中集成了辅助关断支路以实现全域保护及负荷投切功能,并分析了线路寄生电感对断路器性能的影响。最后,通过仿真与270 V/1.5 kW实验样机验证了所提拓扑的有效性及建模方法的准确性。

关键词：直流微网固态断路器 Z源断路器短路保护耦合电感晶闸管电路建模

折叠内插A/D转换器中分布式T/H电路的建模分析

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微电子学 2007年第2期37卷 194-198,203页

作者：姚炳昆林俪李宁叶凡徐俊任俊彦复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室上海201203

分析了折叠内插A/D转换器中前置放大器和分布式采样保持电路的失真和对系统动态性能的影响,利用Hspice和Matlab进行了电路行为级的建模,分别对带宽受限、输入失调电压、时钟抖动和偏移等进行了仿真。最后,对数据进行了分析综合。所述结... 详细信息

分析了折叠内插A/D转换器中前置放大器和分布式采样保持电路的失真和对系统动态性能的影响,利用Hspice和Matlab进行了电路行为级的建模,分别对带宽受限、输入失调电压、时钟抖动和偏移等进行了仿真。最后,对数据进行了分析综合。所述结论可用来估计折叠内插A/D转换器中的失真,作为设计参考。

关键词： A/D转换器电路建模折叠内插分布式采样保持电路

分数阶RL_(α)C_(β)电路的多变量域综合方法研究

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电测与仪表 2023年第10期60卷 61-65,72页

作者：梁贵书周安东华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

电路的无源综合方法对电气设备的建模具有重要的应用。针对RL_(α)C_(β)分数阶元件电路的无源综合问题,文中介绍了其多变量域的综合方法。通过变量代换将频域形式的电路策动点阻抗函数转换到多变量域;进一步推导了其多变量域的Foster... 详细信息

电路的无源综合方法对电气设备的建模具有重要的应用。针对RL_(α)C_(β)分数阶元件电路的无源综合问题,文中介绍了其多变量域的综合方法。通过变量代换将频域形式的电路策动点阻抗函数转换到多变量域;进一步推导了其多变量域的Foster综合方法以及Cauer综合方法,并给出与综合方法相对应的电路模型。通过实例的仿真与分析,验证了所提出的综合方法理论的可行性,克服了以往综合方法使用多口变压器的缺点,对于电气设备的分数阶电路建模具有重要的应用价值。

关键词：无源综合分数阶多变量域电路建模

先进封装系统中互连结构建模与GaN HEMT热分析方法研究

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先进封装系统中互连结构建模与GaN HEMT热分析方法研究

作者：张宗烽杭州电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着先进封装技术的不断发展,以芯粒(Chiplet)异质异构集成为核心的先进封装技术已然成为集成电路发展的关键路径和突破口。在先进封装系统中,微波毫米波异质集成技术通过异质组件与异质互连将高性能Ⅲ-Ⅴ族化合物电路与硅基电... 详细信息

近年来,随着先进封装技术的不断发展,以芯粒(Chiplet)异质异构集成为核心的先进封装技术已然成为集成电路发展的关键路径和突破口。在先进封装系统中,微波毫米波异质集成技术通过异质组件与异质互连将高性能Ⅲ-Ⅴ族化合物电路与硅基电路进行集成,突破了单一半导体材料的局限性,是集成电路在“后摩尔时代”的重要发展方向。其中,以GaN为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物,具有高电子迁移率、高电子饱和速率、宽禁带(约3.4e V)、高击穿电场等特点,使得GaN HEMT器件在半导体领域具有广泛的应用前景。因此,本文致力于探索先进封装系统中异质集成工艺下的器件模型,针对高密度异质集成环境下的互连技术以及GaN HEMT器件封装等相关问题进行了一系列研究。具体工作如下:本论文针对异质集成工艺下互连结构的去嵌技术、信号传输特性以及宽带电路模型构建展开了研究。主要包括对互连结构中的去嵌技术进行分析,对比不同去嵌技术下的精确度,并通过异质工艺下水平与垂直互连结构的建模仿真结果与测试数据对比,验证了微波毫米波频段(0.1GHz-50GHz)下,互连结构中THRU-L与L-2L去嵌技术的准确性,并说明了不同方法下的优缺点及适用范围;对异质集成互连结构进行信号传输特性分析,包括衬底损耗以及不同结构尺寸下传输性能分析,说明了互连结构在高速射频信号传输过程中的完整性;对互连结构进行宽带等效电路模型搭建、仿真、元件参数提取以及测试数据对比,验证了微波毫米波下高精度等效电路模型的准确性,实现了硅基异质III-V族化合物集成下互连技术电学特性的快速评估。本论文针对GaN HEMT器件及其封装进行了热特性研究。主要包括针对GaN HEMT器件进行热建模、热仿真、热分析,分析不同功率密度与不同栅间距下的热效应,完成器件热特性的初始评估,另外通过对温度敏感材料进行热研究,完成器件热特性的精确评估,为实现GaN HEMT器件可靠性以及稳定性分析提供了坚实依据;针对GaN HEMT器件进行热子网络分析,采用物理基分析法对GaN HEMT器件热阻热容公式进行解析、推导、提取、仿真验证,最终实现了器件热特性的快速精确表征;此外,针对器件封装结构热管理问题进行了分析,采用两种不同的管壳封装形式(TO-220FL和TO-220)对功率器件进行热仿真分析,对比器件在不同封装下的热分布,最终完成了器件封装热管理评估及其优化设计。本论文针对高功率GaN HEMT器件封装管壳进行了非线性电路建模研究。通过设计一种金属陶瓷封装管壳,进行模型搭建、热分析、电磁分析;同时构建宽带电路模型、提取寄生因素;根据温度对材料本身性质的影响,分析温度对射频特性影响的非线性差异,通过优化电路元件参数,最终实现了高效、快速、精确的热-电磁耦合非线性电路。综上所述,本论文基于先进封装系统中的异质集成工艺,对互连结构以及GaN HEMT器件封装进行了一系列建模研究,对先进封装与异质集成领域有着较高的理论意义和工程应用价值。

关键词：先进封装异质集成互连技术电学特性 GaN HEMT 热管理电路建模