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基于阵列波导光栅的IGBT功率模块结温监测

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电工技术学报 2024年

作者：高礼玉栾洪洲李天琦黄欣欣张锦龙河南大学物理与电子学院中电普瑞电力工程有限公司

高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件，而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因，因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正... 详细信息

高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件，而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因，因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正常运行的重要手段。该文提出一种基于阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating， AWG)的IGBT温度监测系统，首先进行IGBT模块热仿真，根据仿真结果得到的IGBT模块运行时的温度分布规律来探究传感器部署位置。其次利用AWG通道的波分特性对传感器反射波长进行解调，多通道、高精度的AWG解调可以大幅度降低IGBT结温监测成本，提高系统精度，利用波导布拉格光栅传感器(WBG)反射波长与被测芯片表面之间的温度关系推导出芯片的结温信息。最后通过对照实验验证系统了可靠性。实验数据表明，该结温在线监测方法能准确获取IGBT内部芯片的动态结温，且温度动态波动幅度小于0.6%。

关键词： IGBT模块结温监测硅基布拉格波导光栅阵列波导光栅

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柔性直流换流阀等效运行试验方法研究综述

电网技术 2024年第1期48卷 443-455页

作者：孙宝奎王江涌周剑波王克峰闻福岳中电普瑞电力工程有限公司北京市昌平区102200 国网电力科学研究院有限公司江苏省南京市211111

柔性直流换流阀在出厂前,均需开展等效运行试验以保证其工程运行可靠性。而研制更高电压等级、更大容量的柔性直流换流阀,需要有合适的等效试验方法支撑。首先追溯了直流输电技术的发展进程,分析了开展柔性直流换流阀等效运行试验方法... 详细信息

柔性直流换流阀在出厂前,均需开展等效运行试验以保证其工程运行可靠性。而研制更高电压等级、更大容量的柔性直流换流阀,需要有合适的等效试验方法支撑。首先追溯了直流输电技术的发展进程,分析了开展柔性直流换流阀等效运行试验方法研究的重要意义。其次探讨了运行试验遵循的等效性原则,分析了柔直阀运行试验内容及方法在常规直流阀试验上的借鉴及发展。然后,在此基础上总结了国内外对柔直阀运行试验装置的研究成果,根据关键性指标的对比,对等效运行试验方法的优化方向及关键技术进行了展望。

关键词：柔性直流换流阀等效运行试验试验方法大容量

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动态无功补偿装置电压调节增益自动优化研究

电网与清洁能源 2024年第5期40卷 42-51页

作者：赵欣洋刘红恩陆洪建尹琦云高宁国网宁夏超高压公司宁夏银川750002 中电普瑞科技有限公司北京102200

针对动态无功补偿装置电压调节器的参数仅能在一定的短路容量范围内保持快速稳定的响应,当应用于短路容量变化范围较大的新能源汇集系统时,响应可能会变得非常慢或出现振荡。提出一种动态无功补偿装置电压调节增益自动优化方法,对应用... 详细信息

针对动态无功补偿装置电压调节器的参数仅能在一定的短路容量范围内保持快速稳定的响应,当应用于短路容量变化范围较大的新能源汇集系统时,响应可能会变得非常慢或出现振荡。提出一种动态无功补偿装置电压调节增益自动优化方法,对应用于实际工程时电压波形畸变、电流波形畸变、其他自动电压补偿装置对短路容量计算结果的影响进行了研究并提出解决方案。在RTDS中对提出的增益自动优化方法进行了仿真研究,结果表明所设计的电压调节增益自动优化方法可以根据系统需求自动调整和优化增益。

关键词：动态无功补偿装置新能源汇集电压调节器增益监视增益优化短路容量

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基于单目视觉与改进势场法的避障算法

激光与红外 2024年第6期54卷 980-990页

作者：纪宇航蔡文靖刘鑫王礼贺中电科光电科技有限公司北京100015

针对无人平台在未知环境缺乏全局障碍物位置信息难以进行实时避障的问题,提出一种融合深度神经网络和改进人工势场的动态避障方法。首先利用YOLOv5s轻量目标检测网络和轻量化深度估计网络构建障碍感知模块,探测障碍物位置和深度;其次使... 详细信息

针对无人平台在未知环境缺乏全局障碍物位置信息难以进行实时避障的问题,提出一种融合深度神经网络和改进人工势场的动态避障方法。首先利用YOLOv5s轻量目标检测网络和轻量化深度估计网络构建障碍感知模块,探测障碍物位置和深度;其次使用目标框和等效深度描述周围障碍物的三维信息;然后将自身平台投影到图像平面形成核心区,并根据障碍物的等效深度网格与核心区的位置关系计算核心区在像平面虚拟势场受力方向、所需要的偏航角和线速度;最后控制系统接收到信号后引导无人平台转向或制动,使核心区内部深度大于设定的安全距离完成动态避障。实验基于单目可见光和红外进行避障测试,结果表明视觉感知模块可以准确探测常见障碍物的位置和深度,核心区能够直观地反映无人平台与障碍物的位置关系,方法仅依赖单目传感器便可实现有效避障,相比于传统方法成本低廉、部署灵活,为无人平台在日间、夜间的未知环境进行避障提供了新思路。

关键词：深度学习动态避障人工势场

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基于卷积神经网络的目标检测与识别技术

激光与红外 2024年第8期54卷 1309-1315页

作者：周宽耿宇飞金旭刘纪洲任静中电科光电科技有限公司北京100015

为解决传统的目标检测与识别方法在复杂战场环境中的限制,本文提出了一种基于深度卷积神经网络(CNN)的方法,用于提取图像特征和定位目标。该方法综合考虑了传统的形状和纹理特征以及红外图像中的热点信息,通过大规模标注数据集的训练和... 详细信息

为解决传统的目标检测与识别方法在复杂战场环境中的限制,本文提出了一种基于深度卷积神经网络(CNN)的方法,用于提取图像特征和定位目标。该方法综合考虑了传统的形状和纹理特征以及红外图像中的热点信息,通过大规模标注数据集的训练和反向传播算法的优化,提高了目标检测和识别的准确性。相比于传统方法,该方法能够自动学习图像中的特征表示,无需依赖手工设计的特征和分类器。为了验证算法的有效性,本文选用海思Hi3559AV100作为核心处理芯片设计硬件平台,通过将算法移植到该平台上,对收集到的数据样本进行分析测试,实验结果表明,该系统在复杂的背景环境中表现出相对稳定的性能,能够可靠地进行目标检测和识别。

关键词：深度学习目标检测卷积神经网络红外图像

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智能化红外焦平面应用前景与发展现状

激光与红外 2024年第1期54卷 3-9页

作者：袁媛于艳李敬国中电科光电科技有限公司北京100015

智能化红外焦平面探测器的出现,依赖于先进的红外材料、器件技术和工艺水平以及集成电路技术和工艺的飞速发展;其能够针对不同的场景对探测器的工作状态进行自适应调整,而且在探测器上能够实现部分信号处理功能。智能化红外探测器的出现... 详细信息

智能化红外焦平面探测器的出现,依赖于先进的红外材料、器件技术和工艺水平以及集成电路技术和工艺的飞速发展;其能够针对不同的场景对探测器的工作状态进行自适应调整,而且在探测器上能够实现部分信号处理功能。智能化红外探测器的出现,大大提高了红外系统的灵活性,同时为日益复杂的探测场景提供了更加精准的探测能力。本文从智能化红外探测器应用的背景需求作为切入点,阐明发展智能化探测器的必要性;最后介绍了智能化红外探测器发展状况及未来发展趋势。

关键词：红外焦平面数字化智能化

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基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法

激光与红外 2024年第9期54卷 1477-1484页

作者：耿宇飞周宽刘纪洲李红中电科光电科技有限公司北京100015

为解决红外热像仪在战场环境多变、背景复杂、目标运动速度过快等情况下难以对目标进行识别与跟踪的问题,本文提出了一种基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法。该算法主要分为移动目标的检测和跟踪两部分。首先采用高斯背景建模方... 详细信息

为解决红外热像仪在战场环境多变、背景复杂、目标运动速度过快等情况下难以对目标进行识别与跟踪的问题,本文提出了一种基于红外图像处理的移动目标识别跟踪算法。该算法主要分为移动目标的检测和跟踪两部分。首先采用高斯背景建模方法来提取运动目标,其次应用Kalman滤波来进行运动目标的定位与跟踪,最后通过匈牙利算法来判定目标点的归属。实验结果表明,在MOT基准挑战中的评价指标上,本文算法相比于Sort跟踪器将MOTA提升了1.4%,MT提升了11.9%,ML降低了6.5%,IDs降低了33.3%,FN降低了13.6%,提高了跟踪准确性,成功实现了对多个移动目标的跟踪。本文算法在军事领域具有广泛的应用前景。

关键词：红外图像目标检测识别跟踪 Kalman滤波匈牙利算法

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Te掺杂的GaSb材料载流子特性研究

激光与红外 2024年第4期54卷 561-568页

作者：金姝沛胡雨农刘铭孙浩王成刚中电科光电科技有限公司北京100015

非故意掺杂的GaSb材料呈现p型导电,限制了GaSb材料在InAs/GaSb超晶格红外探测器等领域的应用。探究N型GaSb薄膜电学特性对估算超晶格载流子浓度以及制备超晶格衬底、缓冲层、电极接触层等提供了一定的理论依据。Te掺杂能够以抑制GaSb本... 详细信息

非故意掺杂的GaSb材料呈现p型导电,限制了GaSb材料在InAs/GaSb超晶格红外探测器等领域的应用。探究N型GaSb薄膜电学特性对估算超晶格载流子浓度以及制备超晶格衬底、缓冲层、电极接触层等提供了一定的理论依据。Te掺杂能够以抑制GaSb本征缺陷的方式实现N型GaSb薄膜的制备,利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术,设置GaTe源温分别为420℃、450℃、480℃,分别在GaSb衬底与GaAs衬底上生长不同GaTe源温度下掺杂的GaSb薄膜,通过霍尔测试探究GaSb薄膜的电学特性。在77 K的霍尔测试中,发现在GaAs衬底上生长的GaSb薄膜均显示为N型半导体,载流子浓度随源温升高而增加。与非故意掺杂的GaSb相比,源温为420℃、450℃时由于载流子浓度增加而导致的杂质散射,迁移率大幅提高,且随温度升高而增加,但在480℃时,由于缺陷密度减小,迁移率大大减小。在GaSb衬底上生长7000ABe掺杂的GaSb缓冲层,再生长5000ATe掺杂的GaSb薄膜。结果发现,由于P型缓冲层的存在,当源温为420℃时,薄膜显示为P型半导体,空穴载流子的存在导致薄膜整体载流子浓度增加,且空穴和电子的补偿作用使迁移率大幅降低。源温为450℃、480℃时,薄膜仍为N型半导体,载流子浓度随温度增加,且为GaAs衬底上生长的GaSb薄膜载流子浓度的2~3倍;迁移率在450℃时最高,480℃时减小。设置GaTe源温为450℃时GaSb薄膜的载流子浓度较高且迁移率较高,参与超晶格材料的制备能够使整个材料的效果最佳。

关键词： GaTe掺杂 GaSb 载流子浓度霍尔测试

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连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究

激光与红外 2024年第3期54卷 404-410页

作者：石彰贺媛潘栋中电科光电科技有限公司北京100015

本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试... 详细信息

本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试验。检测和试验验证结果表明各项关键机械性能指标优良,证明该红外热像仪的整机系统结构设计满足工程化应用需求。

关键词：红外热像仪连续变焦装调工艺