检索结果-内蒙古大学图书馆

电工技术学报 2024年第12期39卷 3732-3745页

作者：陈润田李楚杉姚文熙李武华何湘宁浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

基于SiC串联器件的双有源桥变换器因具有开关损耗小、功率密度高、能量控制简单等优势,有望成为中压变换场景中实现高频隔离的优选方案。为保证SiC串联器件的可靠均压,各器件上并联大容值缓冲电容,然而该设计使变换器在传输功率较低时... 详细信息

基于SiC串联器件的双有源桥变换器因具有开关损耗小、功率密度高、能量控制简单等优势,有望成为中压变换场景中实现高频隔离的优选方案。为保证SiC串联器件的可靠均压,各器件上并联大容值缓冲电容,然而该设计使变换器在传输功率较低时难以实现零电压开通,严重影响变换器的整体效率和串联器件的可靠运行。该文通过构建SiC串联器件型中压双有源桥变换器多模态运行模型并深入分析其运行特性,提出一种基于等效励磁电感的无源软开关技术。所提技术可通过优化外接传输电感位置的方式实现中压侧等效励磁电感参数调节,从而在无额外控制前提下实现SiC串联器件的软开关范围扩展。最后,设计了4 kV/1 kV实验样机,实现了100 kW下运行。实验结果显示,所提出的软开关技术能显著地扩展变换器中SiC串联器件的软开关范围,在保证SiC串联器件均压稳定性的同时能够大幅降低变换器在轻载运行时的功耗。

关键词：电力电子变压器双有源桥变换器 SiC MOSFET 串联器件软开关

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用于IGBT模块温度观测的3-D降阶混合型热模型

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电工技术学报 2024年第16期39卷 5104-5120页

作者：田野卜凯阳李楚杉李武华何湘宁浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依... 详细信息

IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依赖性和功率损耗计算误差等不确定因素对温度估计造成的影响。然而现有热模型无法同时兼顾系统可观性和建模准确性,且阶数相对较高,难以应用于温度观测器的在线运行。因此,该文提出了一种适用于风冷散热多芯片IGBT模块3-D温度观测器,同时满足可观性、准确性和实时性要求的混合型降阶热模型。首先,分析了热阻模型的拓扑结构及其参数辨识的方法,并探究了模型的状态空间生成规律;然后,基于非线性优化算法对该模型的参数进行修正,以减小因计算流体力学(CFD)仿真模型参数与实际参数不一致所引入的热阻模型与实验物理对象间的误差;随后,使用平衡截断法对热阻模型降阶,相对于现有集总参数热阻模型,进一步提高了实时求解效率;最后,通过仿真和实验验证了所提模型的准确性。

关键词： IGBT模块温度监测热网络模型温度观测器

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低能等离子体轰击对单晶硅表面性能的影响

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真空科学与技术学报 2025年第2期45卷 89-97页

作者：余天翔薛转转武鹏远 Oleksiy Penkov 浙江大学浙江大学-伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

为了研究低能等离子体轰击对单晶硅表面物理性能的影响。通过控制刻蚀时间和真空腔内气体压强等因素,使用低能等离子体对单面抛光单晶硅(100)进行刻蚀。通过测量刻蚀后硅片的刻蚀深度、硅片表面粗糙度、拉曼光谱以及接触角,研究硅片表... 详细信息

为了研究低能等离子体轰击对单晶硅表面物理性能的影响。通过控制刻蚀时间和真空腔内气体压强等因素,使用低能等离子体对单面抛光单晶硅(100)进行刻蚀。通过测量刻蚀后硅片的刻蚀深度、硅片表面粗糙度、拉曼光谱以及接触角,研究硅片表面物理性能的变化。实验结果表明,随着刻蚀时间的增加,硅片刻蚀深度基本不变,而随着刻蚀压力的增加,硅片刻蚀深度先减小后增加。当刻蚀电流为0.1 A,气体压力为2 mTorr时,硅片表面粗糙度在刻蚀时间为40 s时达到极小值。对刻蚀后硅片的拉曼光谱进行测量,发现拉曼二阶峰在总体上随刻蚀时间的增加而略微降低。分别使用氩离子和氮离子对硅片进行刻蚀,发现两者在空气中保存一段时间后水滴角均会有不同程度的增加。将刻蚀后的硅片分别置于氩气、氮气和空气环境中保存,硅片表面水滴角变化趋势几乎完全一致。证明低温等离子体轰击在较短的刻蚀时间内对硅片厚度没有明显影响,对硅片表面的粗糙度有一定的提高效果,对硅片表面的润湿性也起到了一定的减小作用,其中氩离子轰击处理的硅片更是在保存一段时间后发生了由亲水性到疏水性的转变。

关键词：单晶硅等离子体轰击刻蚀深度表面粗糙度拉曼光谱接触角

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基于平面磁元件的LLC变换器相关参数的整体优化设计方法

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4820-4829,4895页

作者：周子航高祎韩刘懿静张欣马皓浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心杭州310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

平面磁心和印制电路板(PCB)绕组的可定制化设计和可重复性制造,为进一步提高LLC变换器的效率和功率密度提供条件。对于工作频率、谐振腔参数、平面磁元件尺寸等数量多、连续性强、对变换器整体效率影响存在耦合关系的设计参数,采用传统... 详细信息

平面磁心和印制电路板(PCB)绕组的可定制化设计和可重复性制造,为进一步提高LLC变换器的效率和功率密度提供条件。对于工作频率、谐振腔参数、平面磁元件尺寸等数量多、连续性强、对变换器整体效率影响存在耦合关系的设计参数,采用传统的分步优化设计方法难以实现变换器最高整体效率。为此该文提出一种基于平面磁元件的LLC变换器工作频率、谐振腔参数和平面磁元件尺寸的整体优化设计方法,在满足实际工程要求的前提下,以实现理论最高峰值效率为目标,可进一步得到全局最优的设计参数。基于此方法设计一台3 kW高效率、高密度LLC变换器,并进行了实验验证。实验结果表明:变换器功率密度510 W/in^(3)(1in3=1.63871×10^(-5) m^(3)),峰值效率99.0%,满载效率98.3%,与所提出的设计方法得到的理论结果接近,证明了该设计方法的正确性和有效性。

关键词： LLC变换器平面磁元件参数设计高效率

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双有源桥串联欠谐振变换器的最小回流电流控制

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4480-4494页

作者：高祎韩周子航张欣马皓浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心杭州310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁311200

该文采用时域分析法对双有源桥串联欠谐振电路进行了分析,得到电感电流在稳态时的表达式并推导所有开关管实现软开关的条件。由于电压增益偏离1时仅采用移相控制难以实现所有开关管的软开关,因此,该文在传统移相控制的基础上,引入额外... 详细信息

该文采用时域分析法对双有源桥串联欠谐振电路进行了分析,得到电感电流在稳态时的表达式并推导所有开关管实现软开关的条件。由于电压增益偏离1时仅采用移相控制难以实现所有开关管的软开关,因此,该文在传统移相控制的基础上,引入额外的变频控制策略,使得电路在不同的电压增益和负载条件下都能有较好的软开关性能。然而,软开关的实现会增加电路的回流电流,影响电路的传输效率。该文对所提出的变频移相控制进行了进一步的优化,使其可以在确保电路实现软开关的同时产生最小的回流电流和电感电流有效值。所提出的控制策略在一台2 kW的样机中进行了验证。

关键词：双有源桥串联欠谐振变换器软开关最小回流电流控制变频控制

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正交胶合竹木(CLBT)研究进展

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建筑结构学报 2022年第11期43卷 126-139页

作者：肖岩王睿闻婕李智孔佑博宏王俊松浙江大学浙大-伊利诺伊大学联合学院浙江海宁314400 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 广东省建筑设计研究院广东广州510010

正交胶合木(CLT)结构因其具有施工便捷、结构性能优良和易于维护保养等优点在欧洲和北美等地获得了广泛关注,并越来越普遍地应用于多层甚至高层建筑之中。我国有丰富的竹资源,同时竹材具有良好的力学性能、可加工性和耐久性。在可工业... 详细信息

正交胶合木(CLT)结构因其具有施工便捷、结构性能优良和易于维护保养等优点在欧洲和北美等地获得了广泛关注,并越来越普遍地应用于多层甚至高层建筑之中。我国有丰富的竹资源,同时竹材具有良好的力学性能、可加工性和耐久性。在可工业化生产的结构用胶合竹(Glubam)基础上,作者借鉴CLT的概念进一步提出了正交或交错胶合竹木(简称CLBT或CLTB)。在综述国内外学者在正交胶合木结构的力学性能、连接方式和抗震性能等方面的研究成果基础上,介绍正交胶合竹木的力学与物理性能试验结果,包括正交胶合竹木板梁的弯曲试验、柱的轴心受压试验以及墙体的热学和声学性能试验等,提出基于高阶剪切变形理论的解析模型用以估算CLBT梁、柱在相应荷载作用下的变形量,并通过试验验证该模型的准确性。相关初步研究结果表明:正交胶合竹木CLBT有良好的力学性能和与正交胶合木相当的保温隔热及隔声性能;采用国产速生杨木与Glubam胶合竹组坯制备的正交胶合竹木梁板的力学性能不逊于采用进口木材的同类竹木梁板。因此,正交胶合竹木的研发与应用将有助于进一步合理利用我国的速生林资源和丰富的竹资源;竹木等生物质材料在建筑中的应用对于实现碳中和具有重要的促进意义。

关键词：正交胶合木(CLT) 正交胶合竹木(CLBT) 力学性能保温隔热隔声

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单点冲击荷载下快速贝叶斯FFT模态参数识别

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振动与冲击 2025年第10期44卷 1-9页

作者：李宾宾刘亚飞王佩祥郭善知浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院浙江海宁314400 浙江大学建筑工程学院杭州310058 澳门大学科技学院及粤港澳智慧城市联合实验室中国澳门999078

冲击振动测试因其使用方便、成本低,且单次冲击能同时激发多阶模态等特点,被广泛应用于模态分析中。为实现冲击振动测试中模态参数识别的高效求解和不确定性分析,提出一种快速贝叶斯快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)模态参... 详细信息

冲击振动测试因其使用方便、成本低,且单次冲击能同时激发多阶模态等特点,被广泛应用于模态分析中。为实现冲击振动测试中模态参数识别的高效求解和不确定性分析,提出一种快速贝叶斯快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)模态参数识别方法。该研究从频域结构振动方程入手,构建似然函数,基于拉普拉斯逼近算法以高斯概率分布形式近似求解模态参数的后验概率分布。首先,求得各模态参数的梯度并利用坐标下降法最小化负对数似然函数(negative log likelihood function,NLLF),此时得到的模态参数值即为后验均值;然后,基于矩阵代数手段,求得NLLF在后验均值处的二阶导数矩阵,其逆矩阵给出模态参数的后验协方差矩阵;最后,通过数值模拟和实验室测试数据验证该算法的准确性和高效性,以及相对于基于环境激振测试和自由振动测试的优越性。

关键词：冲击振动测试贝叶斯方法试验模态分析模态参数识别不确定性量化

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细胞刚度测试的技术与应用

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物理学进展 2025年第2期45卷 55-70页

作者：薛转转胡欢 Oleksiy Penkov 浙江大学浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

细胞刚度的测量在生物学、医学和材料科学等多个领域具有重要意义。为理解细胞的生物力学性质及其功能,本文首先探讨了测量细胞刚度的重要应用领域,包括组织工程、软骨病诊断、癌症诊断以及药物的开发,其次详细介绍了五种主要的测量技术... 详细信息

细胞刚度的测量在生物学、医学和材料科学等多个领域具有重要意义。为理解细胞的生物力学性质及其功能,本文首先探讨了测量细胞刚度的重要应用领域,包括组织工程、软骨病诊断、癌症诊断以及药物的开发,其次详细介绍了五种主要的测量技术:微柱阵列(MTFM)法、光镊(OT)法、磁镊(MT)法、原子力显微镜(AFM)测量法、生物膜力探针(BFP)测量法,并展望了这五种技术在现实应用中的潜力及挑战。AFM以其纳米级的空间分辨率和皮牛顿级别的力分辨率,已成为细胞力学测量领域中一个强大和独特的工具。因此,本综述重点介绍了AFM技术及其相关计算模型–微球–细胞接触的赫兹模型在此领域的应用及其重要性,并进一步详细阐述了各类现有AFM仪器的种类与特点,以及它们在细胞力学测量中的应用性能。

关键词：细胞刚度测量疾病诊断微柱阵列法光镊法磁镊法原子力显微镜测量法生物膜力探针测量法

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植筋工程竹梁延性提升试验与分析

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自然灾害学报 2025年第2期34卷 188-197页

作者：潘弘毅 ADEL M 肖岩浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院浙江海宁314400 浙江大学(宁海)生物质材料与碳中和建设联合研究中心浙江宁波315636

与工程木结构类似,工程竹也是弹脆性材料,相对于刚度,强度具有较大的冗余度,因此其结构设计往往是弹性变形来控制的。在结构的极限设计中,诸如超载及地震等极端荷载下,通常需要结构具有良好的延性以保障结构的安全性,因此,如何通过采用... 详细信息

与工程木结构类似,工程竹也是弹脆性材料,相对于刚度,强度具有较大的冗余度,因此其结构设计往往是弹性变形来控制的。在结构的极限设计中,诸如超载及地震等极端荷载下,通常需要结构具有良好的延性以保障结构的安全性,因此,如何通过采用金属连接件的方式提高竹木结构的变形能力是现代竹木结构的一个重要课题。文中借鉴钢筋混凝土梁的设计原理,通过在薄篾格鲁班胶合竹(glubam)工程竹梁中植入狗骨式钢筋,并在梁下部预制裂缝的方式,试图在满足强度与挠度设计的同时增加工程竹梁的延性。通过12根工程竹梁试件四点弯曲加载试验,对比了有无狗骨式植筋,狗骨式植筋的削弱曲屈服段长度以及预设裂缝等变量的影响,并通过数值模拟方法与有限元模型对试验结果进行模拟。结果表明,植筋薄篾glubam梁试件具备良好的延性,同时可以保证弹性段刚度和满足挠度控制的设计要求,对诸如超载及地震等极端荷载下设计有较强的借鉴意义。从模拟结果来看,提出的数值模拟方法与有限元模型可以较好地拟合试验结果,可以在未来设计中参考使用。

关键词：工程竹格鲁斑胶合竹(glubam) 延性植筋抗弯性能极端荷载有限元分析

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三电平单元电力电子变压器容错运行技术

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电力系统自动化 2023年第11期47卷 144-154页

作者：祝琳李楚杉卢倚平杨欢李武华浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院浙江省海宁市314400

基于三电平单元的电力电子变压器具有功率模块少、功率密度高等优点,在数据中心不间断电源、铁路配电系统、超级充电站等场景中应用前景广阔。然而,电力电子变压器中开关器件多,器件故障引发的故障模块切除动作将导致系统容量损失,易引... 详细信息

基于三电平单元的电力电子变压器具有功率模块少、功率密度高等优点,在数据中心不间断电源、铁路配电系统、超级充电站等场景中应用前景广阔。然而,电力电子变压器中开关器件多,器件故障引发的故障模块切除动作将导致系统容量损失,易引发系统失稳、故障越界等问题。针对该问题,文中提出了一种基于故障模块、故障相与非故障相协同的三电平容错运行技术。首先,采用开关组合列举法分析了不同故障类型下三电平单元H桥的共性故障结果,并基于部分器件旁路实现了故障模块重构和容错运行。其次,提出了相内协同控制策略,实现了故障模块电容电压的稳定与均压控制,并通过相间协同控制实现线电压平衡,共同保障电路正常运行。最后,针对不同故障结果提出具体的容错控制方法,并通过仿真验证了所提容错方法的有效性。仿真结果证明了容错控制下电力电子变压器能稳定运行。

关键词：电力电子变压器三电平变换器级联型H桥容错控制协同控制故障模块重构

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