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功率器件封装结构热设计综述

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2748-2773,I0020页

作者：王磊魏晓光唐新灵林仲康赵志斌李学宝北京智慧能源研究院北京市昌平区102209 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

半导体技术的进步使得芯片的尺寸得以不断缩小,倒逼着封装技术的发展和进步,也由此产生了各种各样的封装形式。当前功率器件的设计和发展具有低电感、高散热和高绝缘能力的属性特征,器件封装上呈现出模块化、多功能化和体积紧凑化的发... 详细信息

半导体技术的进步使得芯片的尺寸得以不断缩小,倒逼着封装技术的发展和进步,也由此产生了各种各样的封装形式。当前功率器件的设计和发展具有低电感、高散热和高绝缘能力的属性特征,器件封装上呈现出模块化、多功能化和体积紧凑化的发展趋势。为实现封装器件低电感设计,器件封装结构更加紧凑,而芯片电压等级和封装模块的功率密度持续提高,给封装绝缘和器件散热带来挑战。在有限的封装空间内,如何把芯片的耗散热及时高效地释放到外界环境中以降低芯片结温及器件内部各封装材料的工作温度,已成为当前功率器件封装设计阶段需要考虑的重要问题之一。该文聚焦于功率器件封装结构的散热方面,针对功率半导体器件在散热路径方面的结构设计进行归纳总结。通过对国内外功率器件封装结构设计的综述,梳理功率器件封装结构设计过程中在散热方面的考虑及封装散热特点,并根据功率器件散热特点对功率器件封装结构类型进行分类。最后,基于降低封装结构散热热阻、提高器件散热能力的目的,从高导热封装材料和连接工艺、芯片面接触连接、增加散热路径以及缩短散热路程4个方面对功率器件封装结构设计在散热方面未来的发展趋势进行展望。

关键词：功率器件封装结构散热路径

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宽禁带半导体器件开关振荡研究综述

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2386-2407,I0026页

作者：孙帅林仲康唐新灵魏晓光赵志斌北京智慧能源研究院北京市昌平区102209 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

宽禁带半导体器件具有高频、高效率、高功率密度等优点。然而,低寄生电容、低阈值电压和快速开关等特性也使它们更容易受到开关振荡的影响。该文综述开关振荡的类型、产生机理、敏感参数以及抑制方法。首先,依据波形特征将振荡分为阻尼... 详细信息

宽禁带半导体器件具有高频、高效率、高功率密度等优点。然而,低寄生电容、低阈值电压和快速开关等特性也使它们更容易受到开关振荡的影响。该文综述开关振荡的类型、产生机理、敏感参数以及抑制方法。首先,依据波形特征将振荡分为阻尼振荡及自持振荡两类;其次,建立开关振荡分析模型,包括器件模型和开关电路模型,依托该模型研究两种振荡的机理、敏感参数以及各敏感参数对振荡特性的影响规律;再次,分析两类开关振荡的差异性和关联性;最后,总结抑制开关振荡的主要方法,并对各种方法的优缺点进行比较分析。对前人研究成果进行总结和延伸,期望帮助研究人员更好地将宽禁带器件应用于高频高功率变换工况。

关键词：宽禁带半导体振荡阻尼振荡自持振荡反馈负电阻

考虑风光出力不确定性的新能源基地直流外送随机规划方法研究

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电网技术 2024年第7期48卷 2795-2803,I0049页

作者：李晖刘栋秦继朔韩晓男赵鹏飞孙一丁孙英云国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209 华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

加快推进沙漠、戈壁、荒漠地区大型风电太阳能发电基地规划与建设,是我国实现“双碳”目标的重要举措。大规模新能源基地电力外送呈现强随机性、波动性特征,跨区送电特性与传统直流相比发生较大变化,亟需研究适用于不确定性环境的直流... 详细信息

加快推进沙漠、戈壁、荒漠地区大型风电太阳能发电基地规划与建设,是我国实现“双碳”目标的重要举措。大规模新能源基地电力外送呈现强随机性、波动性特征,跨区送电特性与传统直流相比发生较大变化,亟需研究适用于不确定性环境的直流外送输电曲线规划方法。考虑了新能源基地风电、光伏出力不确定性对电力外送的影响,针对新能源基地、直流通道和受端电网的运行特性分别建模,提出了基于场景分析法的新能源基地直流外送随机规划方法。算例结果表明,该方法得到的直流输电曲线可应对不同新能源出力场景下的直流外送需求,验证了所提方法的有效性。

关键词：随机规划新能源基地直流外送不确定性输电曲线

具备短路电流限制能力的新能源直流汇集双极直流变换器

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电网技术 2024年第1期48卷 162-170页

作者：索之闻王智冬蒋维勇王菲国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209

直流汇集和外送为未来沙漠戈壁荒漠大规模新能源消纳提供了一种可行解决方案,直流变换器是新能源直流汇集系统的关键设备。谐振直流变换器具有在全负载范围内损耗较小,波形质量好等优点,在新能源纯直流汇集场景具有应用前景,然而因其呈... 详细信息

直流汇集和外送为未来沙漠戈壁荒漠大规模新能源消纳提供了一种可行解决方案,直流变换器是新能源直流汇集系统的关键设备。谐振直流变换器具有在全负载范围内损耗较小,波形质量好等优点,在新能源纯直流汇集场景具有应用前景,然而因其呈现低阻抗、短路故障电流上升速度快的特征,必须对短路电流进行限制。该文提出了一种具备短路限流能力的双极直流变换器,首先分析了拓扑运行原理及其参数设计方法,然后分析了所提直流变换器的故障限流机理,设计了其短路电流控制方法,最后通过Matlab/Simulink仿真和实验样机验证了所提电路和故障限流方法的可行性。结果表明,所提直流变换器能够实现直流短路电流限制,能够在一极故障时维持另一极正常运行,提高了供电可靠性。相关研究成果将为新能源直流汇集系统的构建和工程实施提供技术参考。

关键词：新型电力系统大规模新能源直流汇集系统谐振直流变换器直流短路电流限制

基于改进域对抗网络的新能源基地风光时序功率曲线生成方法

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电网技术 2024年第8期48卷 3409-3417,I0119,I0120页

作者：任佳星孙英云秦继朔刘栋郭国栋张柯欣华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 国网经济技术研究院有限公司北京市昌平区102209

准确刻画风光时序功率曲线对于加快推动新能源大规模并网、指导联合发电系统规划运行具有重要意义。针对我国沙漠、戈壁、荒漠等地区新建大型风电光伏发电基地无历史功率数据可利用的现状,该文提出基于改进域对抗网络(improved domain a... 详细信息

准确刻画风光时序功率曲线对于加快推动新能源大规模并网、指导联合发电系统规划运行具有重要意义。针对我国沙漠、戈壁、荒漠等地区新建大型风电光伏发电基地无历史功率数据可利用的现状,该文提出基于改进域对抗网络(improved domain adversarial neural networks,IDANN)的新能源基地风光时序功率曲线生成方法。以历史气象和功率数据充足的新能源场站作为源域,仅有气象数据的新建基地作为目标域。将源域上学习的输入气象信息到输出风光功率的非线性映射知识迁移到目标域,并添加最大均值差异(maximum mean discrepancy,MMD)作为度量域间特征分布相似性的损失函数以降低目标域泛化误差。最后采用实际风光场站算例验证所提方法的有效性,并进一步表明该方法的实用价值和意义。

关键词：风光时序功率改进域对抗网络沙戈荒迁移学习

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应用图论建模输电网的电力现货市场出清模型

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3429-3439,I0007页

作者：王进张粒子丛野陈皓轩华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 华北电力大学现代电力研究院北京市昌平区102206

电力现货市场优化出清模型的难点是考虑安全约束的机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)模型。构建一个好的SCUC模型以提升求解速度是长期以来的研究热点。随着省电力系统规模的不断发展,以及国内省间电力现货市场的运... 详细信息

电力现货市场优化出清模型的难点是考虑安全约束的机组组合(security constrained unit commitment,SCUC)模型。构建一个好的SCUC模型以提升求解速度是长期以来的研究热点。随着省电力系统规模的不断发展,以及国内省间电力现货市场的运行,现货市场对于出清模型的求解效率需求更为突出。该文对机组组合模型的研究历程进行详细综述,总结提出机组运行出力约束、出力上限约束、爬坡约束强化建模的机组运行模型;基于图论在线性最优潮流计算中的应用,构建输电网的环流潮流计算模型并引入SCUC模型,最终构建了一套可进一步提升求解效率的电力现货市场出清模型。最后通过多个大规模算例的计算分析表明,所提模型在保证不损失求解精度的同时,可有效提升求解效率,且对于阻塞频发的电力系统,优越性更为明显。

关键词：机组组合图论环流潮流计算模型求解效率

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换流变压器阀侧套管局部放电电磁波传播规律的仿真研究

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5398-5408,I0032页

作者：邵梦雨齐波郑书生马闯刘伟麟黄辉李成榕新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网智能电网研究院有限公司北京市昌平区102211

换流变压器阀侧套管的主绝缘一般采用多层金属缠绕且内部填充环氧浸纸结构,其内部电磁波的传播路径以及衰减规律尚不清晰,严重制约了阀侧套管非接触式在线监测技术的发展。目前以射频、特高频法为代表的非接触式局部放电检测方法可通过... 详细信息

换流变压器阀侧套管的主绝缘一般采用多层金属缠绕且内部填充环氧浸纸结构,其内部电磁波的传播路径以及衰减规律尚不清晰,严重制约了阀侧套管非接触式在线监测技术的发展。目前以射频、特高频法为代表的非接触式局部放电检测方法可通过研究设备内部电磁波的传播衰减规律,从而实现对设备绝缘状态的有效监测。为研究电磁波在阀侧套管内部的传播衰减规律,该文构建实际±800kV换流变压器阀侧套管时域有限差分三维模型,对局放激发的电磁波在阀侧套管内部和外部的传播路径及规律进行仿真分析。结果表明:(1)阀侧套管的外部空间中电磁波的频带范围为1.5~2.5GHz,电磁波首波出现在法兰处,并已结合实验证明此范围;(2)电磁波在阀侧套管内部的传播路径为电容屏间的环氧浸纸和外侧的SF6填充区域,电磁波在电容屏间独立传播,传出电容芯子后相互叠加,频带分布于0.75~2.5GHz;(3)电磁波在阀侧套管外部的时空分布特性具体表现为电磁波的电场强度随着时间和距离增加呈现衰减趋势,具体衰减规律与距离成非线性关系,电磁波经过电容芯子后的衰减范围为14.11~47.47dB/m,在外部空间中的衰减范围为2.74~13.07dB/m。结果可为换流变压器阀侧套管局部放电的监测与诊断提供一定技术基础。

关键词：阀侧套管局部放电电磁波时域有限差分法传播规律

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交直流输电管道绝缘运行安全关键技术

中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1629-1648,I0032页

作者：李庆民薛乃凡王媛魏来杨睿成王健李玄王昌柱耿秋钰新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 北京市高电压与电磁兼容重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

交直流输电管道具有电压等级高、电磁辐射小、敷设灵活性强等优势,在超特高压输电领域弥补了架空线路和电缆铺设的局限性,具有广泛应用前景。影响输电管道运行安全的首要因素是绝缘故障,而其中两大重要诱因是内部微粒的荷电运动和气固... 详细信息

交直流输电管道具有电压等级高、电磁辐射小、敷设灵活性强等优势,在超特高压输电领域弥补了架空线路和电缆铺设的局限性,具有广泛应用前景。影响输电管道运行安全的首要因素是绝缘故障,而其中两大重要诱因是内部微粒的荷电运动和气固界面的电荷积聚。该文系统化梳理国内外相关研究,包括微粒运动与电荷积聚的时空交互、微粒与电荷积聚耦合下的放电物理机制、绝缘子性能增强设计方法、微粒抑制技术等。在此基础上总结出亟待解决的两个关键难题以及需要攻克的技术瓶颈。针对荷电微纳粉尘随机动力学特性与其诱发微弱放电的物理机制,在测量基础上须突破粉尘可视化探测瓶颈,并发展粉尘动力学行为仿真方法,以及基于飞秒瞬态光谱特征的放电检测技术。针对基于电荷调控机制的主动式微粒活性抑制理论,须开发新型涂层材料的精准制备与稳定涂覆工艺,提出主动式微粒协同抑制方法,探索智能输电管道全生命周期数字孪生技术。上述问题的有效解决,可为提升交直流输电管道绝缘安全运行水平提供理论基础和技术支撑。

关键词：输电管道金属/非金属微粒电荷积聚界面绝缘增强设计微粒协同抑制

基于“宛陈则除之”理论探讨瘀血型腰痛的病机及治疗

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中华中医药杂志 2024年第3期39卷 1352-1354页

作者：石斐周令尧北京小汤山医院北京102211 北京市昌平区医院北京102202

“宛陈则除之”源自《黄帝内经》,指凡是有血结不通表现的“宛陈”病,都可以考虑“除”之。笔者认为瘀血型腰痛主因风寒湿等邪气侵袭人体日久产生瘀血,进而痹阻气血运行,常见络脉瘀滞之处,病机主要是久病入络,本虚标实,气血不通;治当以... 详细信息

“宛陈则除之”源自《黄帝内经》,指凡是有血结不通表现的“宛陈”病,都可以考虑“除”之。笔者认为瘀血型腰痛主因风寒湿等邪气侵袭人体日久产生瘀血,进而痹阻气血运行,常见络脉瘀滞之处,病机主要是久病入络,本虚标实,气血不通;治当以通调气血,既要考虑风、寒、湿等病理因素,又要益气活血化瘀,可以采用刺络放血的方法,将瘀血祛除体外,加强通络之力,使气血畅通,通则不痛。文章基于瘀血与络脉之间的联系,探讨瘀血型腰痛的病因病机及治疗,从而为“宛陈则除之”理论在瘀血型腰痛中的应用提供理论依据。

关键词：宛陈则除之瘀血型腰痛病机治疗