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基于老化参数的IGBT健康状态评估及剩余寿命预测

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基于老化参数的IGBT健康状态评估及剩余寿命预测

作者：陈国龙河北工业大学

学位级别：硕士

IGBT是轨道交通、电动汽车驱动等系统中电能转换的关键器件。然而,IGBT在工作过程中会产生疲劳损伤现象,其疲劳损伤累积会加速IGBT老化。IGBT老化不仅会降低其工作性能,甚至会诱发IGBT所在系统的安全问题,而老化参数可以准确反映IGBT的... 详细信息

IGBT是轨道交通、电动汽车驱动等系统中电能转换的关键器件。然而,IGBT在工作过程中会产生疲劳损伤现象,其疲劳损伤累积会加速IGBT老化。IGBT老化不仅会降低其工作性能,甚至会诱发IGBT所在系统的安全问题,而老化参数可以准确反映IGBT的老化状态,因此研究IGBT老化参数有助于评估IGBT的健康状态及预测其剩余寿命。依据精准的IGBT健康状态评估及剩余寿命预测结果及时更换IGBT,可显著提高IGBT所在系统的运行可靠性。为此,论文围绕IGBT健康状态评估及其剩余寿命预测等方面开展研究。具体研究内容如下:(1)分析了IGBT的工作特性、失效机理和老化过程,并选取了用于IGBT健康状态评估的老化参数,含结壳热阻、结温T、饱和压降Vce(sat))和集电极电流I,以及用于IGBT剩余寿命预测的老化参数,即饱和压降。(2)为分析IGBT老化参数与其健康状态的相关性,建立了IGBT老化参数集(T,Vce(sat)),I)与健康状态等级之间的映射关系。首先,通过IGBT加速老化试验,获取IGBT老化参数试验数据。其次,基于老化试验数据分析,发现老化循环次数可由老化参数集(T,Vce(sat)),I)表示;老化循环次数与结壳热阻值呈现指数的关系。随后,以结壳热阻的退化程度表征IGBT的健康状态,并将IGBT健康状态划分为“健康”、“亚健康”和“失效”三个等级。最后,基于老化参数集、老化循环次数、结壳热阻和IGBT健康状态等级四者的关系,建立了IGBT的老化参数集与其健康状态等级间的映射。(3)为了合理评估IGBT的健康状态,构建了一种利用改进型径流流向算法(IFDA)优化极限学习机(ELM)的模型,即IFDA-ELM模型,该模型以IGBT老化参数集为输入,以老化循环次数cycle为输出,并借助cycle建立IGBT老化参数集与健康状态等级间的关联。在模型构建过程中,提出一种改进型径流流向算法(IFDA),并将其用于优化ELM的随机权值和阈值。首先,采用佳点集法则、莱维飞行策略等对径流流向算法(FDA)进行改进,据此得到了IFDA。其次,通过IFDA优选ELM的随机参数,以提高ELM对IGBT健康状态的评估效果。最后,基于先前获取的老化试验数据,采用提出的IFDA-ELM模型对IGBT健康状态进行评估。结果表明,IFDA-ELM的决定系数R为0.9728,优于对比模型,验证了所提评估模型的有效性。(4)针对IGBT剩余寿命预测问题,将饱和压降作为表征IGBT剩余寿命的参量,并利用提出的IFDA-ELM模型来预测IGBT的剩余寿命。首先,基于加速老化试验获取的饱和压降数据,利用小波降噪对数据进行预处理,以消除饱和压降序列中的噪声信号,进而降低序列的波动性。其次,利用IFDA-ELM并以饱和压降为输入来获得IGBT的剩余寿命预测值。最后,在三个案例中将获得的预测值与实际值比较。结果显示,相比于其他模型,IFDA-ELM模型获得的预测值与实际值的拟合程度较高,在算例1和算例2中决定系数R均达到了0.99以上,验证了IFDA-ELM模型在IGBT剩余寿命预测方面的有效性及稳定性。

关键词： IGBT 健康状态评估剩余寿命预测老化参数极限学习机改进型径流流向算法

用多参数回归关联方法分析变压器油纸绝缘老化特性

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高电压技术 2010年第12期36卷 2937-2941页

作者：韩慧慧杨道武王溯李哲文李海如任卓长沙理工大学化学与生物工程学院长沙410114 湖南省超高压输变电公司长沙410100

变压器油纸的绝缘体积电阻率ρV、酸值、CO2与CO体积分数比值φ(CO2)/φ(CO)、水的质量浓度ρH2O、运动粘度v等特征参数受各种因素的影响,相互之间存在一定的相关性,建立其相关模型可以评估绝缘纸的绝缘老化特性。为此,对#25克拉玛依变... 详细信息

变压器油纸的绝缘体积电阻率ρV、酸值、CO2与CO体积分数比值φ(CO2)/φ(CO)、水的质量浓度ρH2O、运动粘度v等特征参数受各种因素的影响,相互之间存在一定的相关性,建立其相关模型可以评估绝缘纸的绝缘老化特性。为此,对#25克拉玛依变压器油和#45大庆变压器油和绝缘纸组成的绝缘试品在120°C和100°C下开展热老化实验,测量并记录了老化过程中的老化特征参数及变化规律,对各参数变化规律进行了分析,并用多元线性回归方法分别建立了聚合度(DP)Dp和糠醛的质量浓度ρC5H4O2与ρV、酸值、φ(CO2)/φ(CO)、ρH2O、v、时间的函数回归模型。结果表明:ρH2O和φ(CO2)/φ(CO)随老化时间的延长都呈现呈现先上升后下降的趋势,常规参数与Dp和ρC5H4O2存在多元线性关系。多元线性回归模型的建立,有助于通过常规实验发现固体绝缘老化的趋势,对于变压器实际故障检测具有重要意义。

关键词：变压器油纸热老化老化参数聚合度糠醛多元线性回归

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基于三参数的光伏组件老化程度诊断

中国电机工程学报 2022年第9期42卷 3327-3337页

作者：李智华马浩强吴春华汪飞俞薛颖上海市电站自动化技术重点实验室(上海大学) 上海市宝山区200444

为了对光伏组件老化程度进行有效评估与诊断,提出基于三参数的光伏组件老化指标来定量判断老化程度的方法。依据光伏组件的输出I-V特性,通过一种改进的量子粒子群算法来辨识光伏组件老化三参数,即光生电流、串联电阻与并联电阻;再将辨... 详细信息

为了对光伏组件老化程度进行有效评估与诊断,提出基于三参数的光伏组件老化指标来定量判断老化程度的方法。依据光伏组件的输出I-V特性,通过一种改进的量子粒子群算法来辨识光伏组件老化三参数,即光生电流、串联电阻与并联电阻;再将辨识参数映射至标况参数;最后使用概率神经网络进行组件老化指标计算,获得老化程度的量化值。仿真和实验表明,该方法可以对不同环境条件下的光伏组件的老化程度进行有效诊断,可以为光伏组件故障预警及寿命预测提供参考。

关键词：光伏组件老化参数老化指标老化程度诊断量子粒子群概率神经网络

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文献老化的回归分析与预测

情报杂志 2006年第6期25卷 68-69页

作者：王筠辽宁师范大学管理学院大连116029

利用回归分析的方法,对未来文献老化的规律进行预测,是文献老化研究的一种定量预测方法,可为图书情报工作人员及科技工作者提供参考。

关键词：文献老化回归分析老化参数图书情报工作定量预测

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文献老化B-K方程机理分析

情报杂志 2005年第4期24卷 14-15,13页

作者：韦秀先五邑大学图书馆江门529020

通过对文献老化机理的分析,建立数学摸型,得到B -K方程,并对方程中出现的参数给出了合理的意义,实际情况也证实了这些解释。据此还提出了一些文献老化的新认识,其中有的观点与他人的观点不同。

关键词：文献老化数学模型 Burton-Kebler方程老化率老化参数

220kV信垅变电站硅橡胶伞裙老化检测研究

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220kV信垅变电站硅橡胶伞裙老化检测研究

作者：梁伟民华南理工大学

学位级别：硕士

本文基于硅橡胶伞裙老化的多种检测方法,对东莞供电局220kV信垅变电站硅橡胶伞裙的老化状况进行了检测分析,总结出该变电站硅橡胶伞裙的老化参数,以及老化参数与老化程度的表征关系,并对修复材料、修复工艺进行了研究与实施。硅橡胶伞... 详细信息

本文基于硅橡胶伞裙老化的多种检测方法,对东莞供电局220kV信垅变电站硅橡胶伞裙的老化状况进行了检测分析,总结出该变电站硅橡胶伞裙的老化参数,以及老化参数与老化程度的表征关系,并对修复材料、修复工艺进行了研究与实施。硅橡胶伞裙老化的检测方法有许多,归结起来包括物理检测、化学检测、电气检测及微观检测四大类别,其中,每种类别又包含多种具体的检测方法。本文突破了变电站硅橡胶伞裙常见的、单一的老化程度检测方法,运用了包括憎水性、硬度、光泽度、裂纹、有机溶胀度、耐漏电起痕、绝缘电阻、扫描电镜观测、X光电子能谱分析和X射线衍射分析共10种方法进行综合检测与研究。通过对检测结果的特征分析,总结出适合于表征该变电站硅橡胶伞裙老化的参数,并建立老化参数与老化程度的量化逻辑关系。本文首先介绍了硅橡胶材料的特点、在电力行业里的应用情况、老化研究的现状,然后分类介绍了多种老化检测方法及其特点,运用这些检测方法,对该变电站里的三种典型样品进行老化检测,接着对检测数据进行了规律分析与差异比较,结合硅橡胶伞裙的老化机理、老化因素研究,总结出能够较好地反映硅橡胶伞裙老化的老化参数,基于检测方法、东莞供电局当前对硅橡胶伞裙修复的经验与水平,从宏观与微观两个角度建立起该变电站硅橡胶伞裙老化参数与老化程度的量化表征关系,随后,研究了改进型修复材料,以及标准化的修复工艺,最后对该变电站两个间隔的硅橡胶伞裙进行修复,并通过验收,取得了一定的成效,对电力行业内变电站硅橡胶伞裙老化检测研究具有一定的借鉴意义。

关键词：硅橡胶伞裙老化检测方法老化参数修复材料

基于Labview的IGBT老化数据采集与处理系统设计与实现

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基于Labview的IGBT老化数据采集与处理系统设计与实现

作者：徐舒豪电子科技大学

学位级别：硕士

当前绝缘栅双极型晶体管（IGBT）由于性能优越,被广泛应用与新能源汽车、清洁能源发电、工业加热以及家用电器变频等领域。然而IGBT常常工作在高压、大电流以及高频率条件下,功率波动剧烈,IGBT要承受较高的不平衡热应力。从而产生键合... 详细信息

当前绝缘栅双极型晶体管（IGBT）由于性能优越,被广泛应用与新能源汽车、清洁能源发电、工业加热以及家用电器变频等领域。然而IGBT常常工作在高压、大电流以及高频率条件下,功率波动剧烈,IGBT要承受较高的不平衡热应力。从而产生键合线脱落或焊料层疲劳,最终导致器件因老化而失效。为提高其可靠性,常要研究其参数和老化的关系。传统测量老化参数的方法,存在测量精度不高、测量速度慢、不具备自动计算功能等缺点。针对这些问题,本文借助LabVIEW软件,旨在研究和设计一套IGBT老化参数采集与处理的虚拟设备。该设备能够采集多路数据,并运用这些数据快速地计算所需的老化参数。本文首先探讨了国内外对IGBT老化机理的研究,得出参数测量是研究老化的关键性工作。然后调查了国内参数测量系统的科研现状和商业化使用情况,通过调查研究,大多数设备价格昂贵。从成本方面考虑不适宜在实验室使用。接下来,本文由IGBT的老化机理分析,最终选择了IGBT的门极电容和寄生电感作为测量和计算的目标参数,并介绍了其计算的原理。随后,本文详细地介绍了整个系统的总体设计以及各个部分的设计结构和设计方法。最后,本文搭建了实验电路,并用该系统测量了IGBT的门极电容和寄生电感。通过多次反复测量,验证了系统的稳定性。本文还通过在相同条件下测量未老化和已经老化的IGBT模块,定性地得出IGBT老化过程中参数的变化趋势。

关键词：测量系统绝缘栅双极型晶体管老化参数 LabVIEW

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直条米粉干燥工艺研究及热风机组设计

直条米粉干燥工艺研究及热风机组设计

作者：李林林中国农业机械化科学研究院

学位级别：硕士

我国目前米粉的干燥基本采用传统的自然干燥方式和室内风干、隧道式烘房热风干燥等技术,而传统的米粉干燥工艺存在温湿度环境不稳定,产品合格率低,卫生质量差等诸多弊端。因此,合理的米粉干燥技术和自动化生产设备可以提高米粉的生产率... 详细信息

我国目前米粉的干燥基本采用传统的自然干燥方式和室内风干、隧道式烘房热风干燥等技术,而传统的米粉干燥工艺存在温湿度环境不稳定,产品合格率低,卫生质量差等诸多弊端。因此,合理的米粉干燥技术和自动化生产设备可以提高米粉的生产率,扩大直条米粉市场,增加早籼米的利用途径,提高早籼米的利用率,而且对推动我国农业经济发展具有重大意义。通过查阅相关文献,分析研究我国米粉行业的发展现状,总结直条米粉的干燥技术,对比分析选用高温高湿作为设备的干燥方式,了解直条米粉生产设备的国内外发展现状。探究了直条米粉的最佳老化环境。设计五组老化温度分别为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃五组单因素试验,以直条米粉的含水率、复水率和吐浆率三个数据作为评价指标,通过测定数据,分别绘制相应的曲线图和柱状图,对试验结果进行对比分析。试验表明,在直条米粉的老化过程中,40℃、高湿的老化条件做出的米粉含水率保持稳定、吐浆率低、复水率较高、老化程度好、品质最好。优化了直条米粉干燥的最佳参数。设计L9(3～4)正交试验,测定含水率、吐浆率、断条率三个指标,绘制米粉干燥含水率变化曲线,并以吐浆率和断条率作为评价指标进行正交试验数据分析,通过计算数据方差判断各干燥条件的显著性。试验表明,干燥湿度对直条米粉品质的影响高度显著,干燥温度对直条米粉品质的影响显著,干燥风速对直条米粉品质的影响不显著;干燥温度为50℃、干燥湿度为80%、干燥风速为6.0m/s是直条米粉干燥较优试验方案。设计干燥室结构。绘制50℃、80%、6.0m/s含水率变化曲线,分析干燥过程并将其分为4个阶段:物料升温阶段,加速干燥阶段,降速干燥阶段,降温缓苏阶段。根据4个阶段的干燥时间和干燥参数将直条米粉干燥设备分为四个干燥室,并设计了其干燥室结构。通过风机的风量、风压计算,确定热风机组风机及配套动力传动设备的选型;分析蒸汽盘管、加湿器等关键部件的工作原理,研究设计其结构,并对主要部件进行三维建模设计。

关键词：直条米粉老化参数干燥参数热风机组

橡胶粉掺量对Sasobit温拌橡胶沥青抗短期老化性能影响

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路基工程 2019年第4期 96-99,115页

作者：杨国良谢礼焕黄祥鹏陈志豪黄征李伟健蓝涛广州大学土木工程学院广州510006 广州广大工程检测咨询有限公司广州510006

为了分析基质沥青中橡胶粉掺量对Sasobit温拌橡胶沥青短期老化性能影响,进行了老化前后25℃针入度、软化点、180℃旋转黏度以及25℃弹性恢复试验,并计算其25℃残留针入度比、软化点增量、180℃旋转黏度比以及25℃弹性恢复比。研究结果表... 详细信息

为了分析基质沥青中橡胶粉掺量对Sasobit温拌橡胶沥青短期老化性能影响,进行了老化前后25℃针入度、软化点、180℃旋转黏度以及25℃弹性恢复试验,并计算其25℃残留针入度比、软化点增量、180℃旋转黏度比以及25℃弹性恢复比。研究结果表明:在基质沥青中掺入橡胶粉,有助于提高Sasobit温拌橡胶沥青的抗短期老化性能;短期老化使得橡胶粉进一步溶胀;当橡胶粉掺量多于20%时,Sasobit温拌橡胶沥青流动性变差,老化后黏度快速增大,黏度比增大较快,抗短期老化能力略有降低。

关键词：温拌橡胶沥青橡胶粉掺量 Sasobit温拌剂抗短期老化老化参数