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锂金属电池研究中对称电池的短路现象

物理化学学报 2021年第2期37卷 136-141页

作者：康丹苗 Noam Hart 肖沐野 John PLemmon 北京低碳清洁能源研究院北京102209 NICE北美中心山景城CA94043 帝国理工学院伦敦SW72AZ

锂金属是具有高能量密度的负极材料,是下一代高能量密度电池研究的重点。在锂金属负极的改性研究中,锂对称电池是最常用的测试对象,但判断其短路的依据尚未统一,因此存在部分对短路数据的解析错误。本文利用原位电池对锂沉积过程中由于... 详细信息

锂金属是具有高能量密度的负极材料,是下一代高能量密度电池研究的重点。在锂金属负极的改性研究中,锂对称电池是最常用的测试对象,但判断其短路的依据尚未统一,因此存在部分对短路数据的解析错误。本文利用原位电池对锂沉积过程中由于枝晶生长导致的短路现象进行了描述,对锂金属对称电池在充放电过程中的短路现象进行了分类和讨论。通过区分硬短路、软短路及电池活化过程,提出了判断锂对称电池中枝晶生长及电池短路的依据,为判定锂金属负极改性方法的有效性提供参考。

关键词：锂金属负极短路原位电池枝晶诊断

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基于平均-差异模型的电池组短路电流估计

汽车工程 2021年第11期43卷 1702-1709页

作者：张莉高兴奇张健豪大连理工大学电气工程学院大连116000

鉴于电池的内短路是触发热失控的关键环节和快速而有效检测短路的困难,本文提出一种适合不同短路阻值的基于平均-差异模型的串联电池组短路电流估计方法。首先分析了短路电池平均-差异模型的适用性和参数校正方法,并利用迭代最小二乘和... 详细信息

鉴于电池的内短路是触发热失控的关键环节和快速而有效检测短路的困难,本文提出一种适合不同短路阻值的基于平均-差异模型的串联电池组短路电流估计方法。首先分析了短路电池平均-差异模型的适用性和参数校正方法,并利用迭代最小二乘和卡尔曼滤波对模型参数进行在线辨识。然后推导基于模型参数和电池端电压的短路电流估计表达式和瞬时压降与短路阻值之间的关系,并根据是否有明显瞬时压降将短路电流估计方法分为长时和短时两种。最后实验验证结果表明,该方法可以较精准地对短路电流进行估计,适用于不同阻值的短路检测。

关键词：锂离子电池短路故障诊断短路电流估计

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SiC超结MOSFET的短路特性研究

电源学报 2023年第1期21卷 208-212页

作者：刘佳维陆江白云成国栋左欣欣刘新宇中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学微电子学院北京100029

SiC超结MOSFET设计基于N/P柱的电荷补偿效应,在保证耐压的同时具有较低的导通损耗和更快的开关速度,因此对SiC超结MOSFET可靠性的分析研究有助于深入理解器件工作机理,为更好地应用提供必要的理论支撑。基于TCAD Sentaurus模拟软件,对12... 详细信息

SiC超结MOSFET设计基于N/P柱的电荷补偿效应,在保证耐压的同时具有较低的导通损耗和更快的开关速度,因此对SiC超结MOSFET可靠性的分析研究有助于深入理解器件工作机理,为更好地应用提供必要的理论支撑。基于TCAD Sentaurus模拟软件,对1200 V电压等级的传统SiC MOSFET结构和SiC超结MOSFET结构进行建模。首先对比了2种器件的基本电学参数,然后重点分析了短路特性差异,在相同短路条件下对器件内部的物理机理进行了分析。结果表明SiC超结MOSFET可以有效地提高器件的击穿电压和导通电阻,同时表现出更好的短路可靠性。进一步分析了不同的偏置电压下SiC超结MOSFET的短路特性,结果表明,随着外部施加偏置电压增加,器件的短路耐受时间减小,同时短路饱和电流也会相应增大。

关键词： SiC 超结MOSFET 击穿电压导通电阻短路

采用VSIC-MTPA的五相内嵌式永磁容错电机短路容错控制

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中国电机工程学报 2020年第21期40卷 7087-7093页

作者：陈前顾理成赵文祥刘国海江苏省电动车辆驱动与智能控制重点实验室(江苏大学电气信息工程学院) 江苏省镇江市212013

五相内嵌式永磁容错电机(five-phase interior permanent magnet fault-tolerant motor,IPMFTM)发生短路故障后,现有id=0容错控制策略不能利用电机内的磁阻转矩,无法维持容错运行的高转矩输出能力。为此,该文提出一种基于虚拟信号注入... 详细信息

五相内嵌式永磁容错电机(five-phase interior permanent magnet fault-tolerant motor,IPMFTM)发生短路故障后,现有id=0容错控制策略不能利用电机内的磁阻转矩,无法维持容错运行的高转矩输出能力。为此,该文提出一种基于虚拟信号注入最大转矩电流比(virtual signal injection control-maximum torque per ampere,VSIC-MTPA)的短路容错控制。首先根据故障前后基波磁动势不变原则推导出基波降阶矩阵,构建故障下基波解耦模型;其次采用短路相电流与其反电势的关系求取抑制短路电流负面影响的补偿电压;最后通过注入虚拟高频信号获取容错控制下的MTPA因子,使电机运行于最大转矩点。通过实测20槽/14极IPMFTM故障运行下的动、静态特性,验证理论分析的正确性和可行性。

关键词：五相内嵌式永磁电机短路磁阻转矩虚拟信号注入最大转矩电流比

Si/SiC超结LDMOSFET的短路和温度特性

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半导体技术 2023年第12期48卷 1071-1076页

作者：阳治雄曾荣周吴振珲廖淋圆李中启湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007

Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K... 详细信息

Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K上升到400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度均低于Si SJ-LDMOSFET,表现出良好的抑制自热效应的能力;Si/SiC SJ-LDMOSFET的击穿电压基本保持不变,且饱和电流退化率较低。发生短路时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度上升率要明显小于Si SJ-LDMOSFET。在环境温度为300 K和400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路维持时间相对于Si SJ-LDMOSFET分别增加了230%和266.7%。研究结果显示Si/SiC SJ-LDMOSFET在高温下具有更好的温度稳定性和抗短路能力,适用于高温、高压和高短路可靠性要求的环境中。

关键词：超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET) Si/SiC异质结击穿短路温度稳定性

SiC JFET与SiC MOSFET失效模型及其短路特性对比

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电子学报 2019年第3期47卷 726-733页

作者：周郁明刘航志杨婷婷陈兆权安徽工业大学电力电子与运动控制安徽省重点实验室安徽马鞍山243002

建立了两种碳化硅(SiC)器件JFET和MOSFET的失效模型.失效模型是在传统的电路模型的基础上引入了额外附加的泄漏电流,其中,SiC JFET是在漏源极引入了泄漏电流,SiC MOSFET是在漏源极和栅极引入了泄漏电流;同时,为了体现温度和电场强度与... 详细信息

建立了两种碳化硅(SiC)器件JFET和MOSFET的失效模型.失效模型是在传统的电路模型的基础上引入了额外附加的泄漏电流,其中,SiC JFET是在漏源极引入了泄漏电流,SiC MOSFET是在漏源极和栅极引入了泄漏电流;同时,为了体现温度和电场强度与失效的关系,用与温度和电场强度相关的沟道载流子迁移率代替了传统电路模型所采用的常数迁移率.有关文献的实验结果和半导体器件的计算机模拟(Technology Computer Aided Design,TCAD)验证了两种SiC器件失效模型的准确性.所建立的失效模型能够对比SiC JFET和SiC MOSFET的短路特性.

关键词： SiC JFET SiC MOSFET 失效迁移率泄漏电流短路

基于改进模拟退火算法的电网脆弱线路短路潮流计算方法

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电网与清洁能源 2022年第1期38卷 24-30页

作者：王超公维帅施浩波电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东济南250061 国网青岛供电公司山东青岛266002 中国电力科学研究院有限公司北京100192

以分析电网运行中线路的运行状态为出发点,提出基于改进模拟退火算法的电网脆弱线路短路潮流计算方法,提升潮流计算速度、降低线路损耗。通过分析电网脆弱线路短路潮流计算模型可知,潮流计算模型的非线性特点,导致其在计算时数值解法无... 详细信息

以分析电网运行中线路的运行状态为出发点,提出基于改进模拟退火算法的电网脆弱线路短路潮流计算方法,提升潮流计算速度、降低线路损耗。通过分析电网脆弱线路短路潮流计算模型可知,潮流计算模型的非线性特点,导致其在计算时数值解法无法保证最佳收敛获取最优解,通过将Metropolis准则融入遗传退火算法中,利用改进的遗传退火算法判断初始牵引负荷矩阵样本的控制结果,并结合"等温状态"下粗调节和"等温状态"下细调节,获取扰动后的最佳新解,获取最佳牵引负荷样本矩阵用于潮流计算,完成优化。测试结果表明:改进后算法在迭代次数为20次,计算短路线路有功功率的概率密度与实际的短路线路有功功率的概率密度拟合度极高,可降低线路损耗以及发电费用,应用性良好。

关键词：模拟退火算法电网脆弱线路短路潮流计算牵引负荷

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高压IGBT短路热点研究和性能改进

半导体技术 2022年第3期47卷 192-198页

作者：周东海张大华叶枫叶高东岳晁武杰南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司南京211106 南瑞联研半导体有限责任公司南京211100 国网福建省电力有限公司电力科学研究院福州350007

为提升高压IGBT的抗短路能力,进一步改善短路与通态压降的矛盾关系,研究了IGBT背面工艺对抗短路能力的影响。通过TCAD仿真,在IGBT处于负载短路工作期间,针对场终止(FS)层n型注入剂量和集电区硼注入剂量对IGBT芯片内部热点位置变化的影... 详细信息

为提升高压IGBT的抗短路能力,进一步改善短路与通态压降的矛盾关系,研究了IGBT背面工艺对抗短路能力的影响。通过TCAD仿真,在IGBT处于负载短路工作期间,针对场终止(FS)层n型注入剂量和集电区硼注入剂量对IGBT芯片内部热点位置变化的影响进行了研究。仿真结果表明,提高FS层n型注入剂量可将热点由元胞沟道转移到FS/n^(-)结附近,有利于IGBT抗短路能力的提升;通过对FS层和集电区注入剂量的优化,通态压降在常温和高温下的差值进一步减小,有利于芯片并联应用。开发3300 V/62.5 A IGBT芯片,并封装成1500 A电流规格成品,其通态压降为2.43 V,常温和高温下的通态压降差值降低0.11 V,通过了20 V栅压13 kA(8.7倍额定电流)的短路电流和3000 A大电流关断能力的测试。

关键词：高压IGBT 短路场终止(FS)层通态压降芯片热点

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大功率IGBT的短路故障检测

电工技术学报 2018年第11期33卷 2592-2603页

作者：胡亮灯孙驰陈玉林肖明恺艾胜舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 武汉430033

电力电子装置核心器件IGBT模块发生短路故障后若不能及时进行保护,则装置可能损坏和损毁,甚至造成重大安全事故和经济损失,尤其对于可靠性要求极高的军事领域。IGBT模块短路后一般依靠其配套的驱动器进行检测及保护,然而目前的驱动器对... 详细信息

电力电子装置核心器件IGBT模块发生短路故障后若不能及时进行保护,则装置可能损坏和损毁,甚至造成重大安全事故和经济损失,尤其对于可靠性要求极高的军事领域。IGBT模块短路后一般依靠其配套的驱动器进行检测及保护,然而目前的驱动器对于IGBT模块短路检测存在盲区。基于此,该文针对IGBT模块硬短路、软短路、过电流等故障现象,通过理论分析及实验测试IGBT短路故障时的电量信号特征,并对比各种IGBT短路故障检测方案的优缺点,提出了一种基于驱动器利用简单运放电路等进行IGBT集电极电流在线估计的方案,实现了IGBT模块较为完善的短路故障(硬短路、软短路、过电流)检测。

关键词： IGBT 短路驱动器集电极电流在线检测