基于SOPC的IGBT开关特性实时仿真系统设计

在电力电子装置的仿真研究中,大功率高速开关器件,如IGBT、IGCT等,因开关速度快且电磁特性复杂,多被当作理想器件处理。尽管理想化后,其作为开关器件的功能并未丧失,但在高频电路中,器件的开关特性对系统影响已不容忽视,这种理想的处理方式忽略了器件开通和关断本身的电磁响应,必然导致仿真的可信度降低。为此,分析了IGBT实时仿真的必要性和难点,提出以单周期时延法为基础的优化实时仿真算法,并基于SOPC技术设计了IGBT实时仿真系统。仿真实验结果表明:该系统能够满足IGBT实时仿真的需要。     

永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻优化设计

针对开关磁阻电机低功率密度和低材料利用率的问题,为了进一步优化电机的转矩特性,将永磁体应用在开关磁阻电机之中,设计了一台三相12/10极永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻电机。在分析该电机结构和工作原理的基础上,采用电机设计理论对该电机进行结构设计,并且采用有限元软件进行仿真。在瞬态场条件下验证了该模型的正确性,在稳态场条件下仿真得到电感特性曲线、磁链特性曲线和转矩特性曲线,建立了精确的非线性模型。仿真结果表明该电机的转矩特性得到了明显提高。最后,采用遗传算法对电机主要结构参数进行了多目标优化设计,进一步提高了该电机的平均转矩并降低其转矩脉动。     

软开关技术对双边LCCL谐振结构的 ICPT系统的影响

为研究软开关技术的应用对双边LCCL谐振结构的ICPT系统特性的影响,首先分析了双边LCCL谐振结构的工作原理,推导出了该结构下逆变器开关管关断电流的完整数学模型;然后,基于该模型设计了一种基于双边LCCL谐振结构的软开关实现方法,该方法通过对初级侧补偿电容的取值进行优化,可分别实现零电流关断(ZCS)或零电压开通(ZVS)两种类型的软开关;最后,仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性,并从功率因数、开关管通态损耗、元件应力和输出电流稳定性的角度对比了两种软开关参数下系统的特性。     

基于MEMS传感器与惯性开关的目标识别技术研究

运用ABAQUS仿真平台建立导弹撞击不同硬度目标模型以及MEMS惯性开关模型,分析了导弹撞击目标过程中的惯性过载情况、惯性开关在撞击惯性力情况下的闭合情况,结合导弹弹道过载特性及目标识别解算准则,设计了MEMS惯性触发电路和惯性开关;结果表明:MEMS惯性触发电路可以对防空导弹弹道过载进行准确的测量,当冲击过载超过30...     

单级磁阻型线圈发射器放电模型仿真分析

给出了采用电容器作为能源的3种单级磁阻型线圈发射器放电模型,利用电磁场有限元仿真软件Ansoft进行仿真,分析了3种放电模型的优缺点:SCR放电模型简单,但放电结束不可控,能量转换效率较低,速度存在一个回落的过程,出口速度较低;IGBT半桥式放电模型充分利用了电能,能量转换效率高,出口速度最大,但结构较为复杂,相对占用体积最大;IGBT衰减式结构简单,能量转换效率较高,出口速度也较高.结果表明:IGBT衰减式放电模型具有较好的优势.分析结果为今后线圈发射器的设计提供了参考依据.     

大功率IGBT器件及其组合多时间尺度动力学表征研究综述

在提出电力电子器件及其组合多时间尺度动力学表征需求的前提下,以目前常用的全控型电力电子器件——绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)为例,系统分析并归纳了目前在IGBT及其组合多时间尺度动力学表征研究方面的进展和成果,包括作为基础的大功率IGBT及其组合多时间尺度电热瞬态建模方法、基于模型的大功率IGBT模块失效量化表征方法以及用于辅助分析的IGBT组合多速率仿真方法。此外,介绍了基于IGBT多时间尺度模型的装置应用设计案例。从建模方法、可靠性评估、仿真手段以及应用设计四个方面系统全面地阐述了大功率IGBT及其组合多时间尺度的动力学表征方法,可为电力电子混杂系统的精确设计提供电力电子器件层面的理论和技术支撑。     

计及开关抖动特性的低压复合开关仿真分析

为了改进复合开关特性,准确评估复合开关中电力电子器件的发热水平,以低压复合开关为研究对象,建立了开关的抖动仿真模型,并在此基础上分析了负载条件下复合开关中双向可控硅本身及其考虑底板散热影响后的温升特性.通过加入散热片,大大减少了复合开关的发热量.研究结果为可靠地控制复合开关、延长其寿命提供了条件,并为进一步开发多路集成...     

H桥NPC三电平逆变器的输出电压谐波分析

逆变器输出电压的谐波分析为输出滤波器的设计提供了基本的理论依据.针对大容量H桥NPC三电平逆变器,结合PWM技术的基本思想,推导出逆变器中各开关管的开关函数.基于开关函数,得到了输出电压解析表达式,并分析了输出电压的谐波频谱特性.仿真与实验进一步证明了输出电压解析表达式的正确性.该分析方法推导过程简单明了、物理意义清晰...     

功率循环下IGBT模块电热参数变化规律分析

为了分析IGBT模块老化过程中电热参数的变化规律,对IGBT模块进行了功率循环加速老化试验,并基于单脉冲测试方法在加速老化试验进程中每间隔1 000次功率循环,测取一次IGBT的结温、集电极电流与饱和压降三维关系曲面、开关能耗、热阻抗以及瞬态热阻抗曲线。IGBT模块老化失效时,其饱和压降、开通能耗、关断能耗以及热阻较其初始值分别增大了3.92%、12.05%、18.87%和22.65%,试验结果表明随着IGBT模块功率循环次数的增多,相同工作条件下IGBT饱和压降的增幅逐渐加大,而饱和压降、结温和集电极电流三者间的内在关系没有明显变化;IGBT瞬态热阻抗曲线暂态部分几乎不变,稳态部分向上移动的幅度逐渐加大;测取的IGBT模块电热参数中饱和压降增幅最小,开关能耗增幅较大,模块热阻的增幅最为明显。     

基于单元体设计的装甲装备弹目交会建模方法

为了提高作战仿真效果的可信度,提出了一种基于单元体的解决思路,并通过弹头终点弹道特性、装备几何特征、弹头与目标的关系分析,建立了陆军作战仿真的弹目交会模型。试验测试结果表明:该模型能够仿真作战过程中的弹头命中点坐标,满足作战仿真系统的准确性、实时性要求。     

水下制氢反应室动态过程数值分析

为研究水下制氢反应室的动态过程规律,基于化学反应动力学和单液滴运动学得到合金/水反应转化率,并在最小自由能法计算得到生成物各组分摩尔数的基础上利用质量守恒方程得到室内各物质质量变化规律。在建立非线性移动边界螺旋管动态模型的前提下,利用能量守恒方程得到室内热力参数变化规律,进而完成制氢反应室动态过程详尽模型的建立。利用该模型编写计算程序,完成某水下制氢反应室动态过程仿真。结果表明,各仿真曲线较好地反映了对应参数的动态变化规律,验证了模型建立与仿真的正确性;合金/水反应转化率决定了反应室的物质质量变化规律及其能量释放特性。该模型可以作为制氢反应室动态特性分析及其过程控制研究的基础模型。     

基于ADAMS的某型高射机枪虚拟样机建模与仿真

在分析某型高射机枪射击过程中各构件的运动以及相互作用的基础上,利用Pro/E和ADAMS软件建立该高射机枪的虚拟样机模型,并对其自动机运动特性进行仿真校核,证明虚拟样机建立的可信性,为该枪进一步的仿真研究奠定基础。     

基于Matlab/Simulink的无人机自主着陆过程仿真

为了研究无人机自主着陆过程中高度、速度和飞行轨迹角的变化特性,以提高无人机自主着陆的安全性和精确性,需要对无人机着陆过程进行数学建模。采用模块化设计思想,根据无人机非线性动力学和运动学方程,在Matlab/Simulink环境下建立了无人机着陆仿真系统及其分系统模型。通过仿真分析,该模型能够比较真实地描述无人机着陆过程的特性,为更深入地无人机仿真研究打下基础。     

超压气球上升过程温度与动力学特性仿真分析

针对带加强筋的超压气球,分析上升过程热环境及受力状态,建立热力学与动力学模型并分析其耦合关系。基于MATLAB开发仿真程序,对超压气球进行仿真分析。分析了气球上升过程中高度、速度、温度变化特性,数据表明上升过程中的热力学环境和动力学特性都对球内气体温度有重要影响,气球上升速度和球内气体温度相互耦合并与自由浮力系数存在相关性。飞行试验实测数据验证了仿真结果的准确性。理论分析结果和仿真模型可为后续超压气球设计和飞行试验提供指导。     

杂散参数对T型逆变器IGBT关断电压的影响与叠层母线设计

对T型逆变器的拓扑结构和工作模态进行了分析,得到了逆变器的杂散电感分布和换流回路。通过仿真实验,分析了各分布杂散电感对IGBT关断电压的负面影响和解决办法。根据逆变器母线电容组和功率模块的实际结构,对其叠层母线进行了分组设计,在接口处进行了一体化的优化处理,并采用电磁场软件进行了仿真分析,结果表明:所设计的叠层母线极大地减小了逆变器换流回路的杂散电感。最后搭建了一台基于RB-IGBT的T型三电平逆变器样机,试验结果表明:采用该叠层母线的T型逆变器,开关器件关断电压过冲得到了有效抑制。     

直升机工作特性建模与飞行性能仿真

以涡轮轴发动机工作特性建模为中心,对某系列直升机飞行性能进行仿真研究,力争实现对直升机实施"基于状态的维修"。讨论了直升机飞行性能和涡轮轴发动机特性的表述方法,建立了涡轮轴发动机的数学模型,并讨论了其解法与应用。基于发动机台架性能仿真程序对该模型进行简化,得到涡轮轴发动机工作过程的热力学模型。对发动机性能进行计算完成飞行性能仿真,应用结果表明该方法是可信、高效的。     

液动冲压发射系统发射过程仿真分析

为了研究液动冲压发射系统的工作特点,分别建立了该发射系统的主要组件如蓄压器、发射阀、冲压器的数学模型。在此基础上,进行了整个液动冲压发射系统发射过程的仿真计算,并对仿真结果进行了分析。结果表明:所建立的数学模型正确,基本反映了发射过程中的各主要部件的动态特性。这些模型不仅可用于分析液动冲压发射系统的工作特性,还可为该系统的总体论证与关键部件的设计提供理论依据。     

基于模型驱动体系的方案分析型仿真系统建模

从模型驱动体系(MDA)的特性出发,根据某方案分析型仿真系统的研究成果,探讨了基于MDA体系的方案分析型仿真系统模型的结构,并从建模的过程入手,分析了基于MDA的仿真系统开发方法.     

水下制氧反应室动态过程数值分析

为研究水下制氧反应室动态过程规律,基于喷管原理得到氧气流出反应室的质量流量,利用质量守恒定律和能量守恒定律推导出室内物质质量、温度变化所满足的方程式,利用SHBWR状态方程考虑室内压力变化,建立了该反应室动态过程数学模型,并利用该模型编写计算程序,进行了不同制氧方案、不同制氧剂的反应室动态过程仿真。结果表明:各仿真曲线能够较好反映对应参数的动态变化规律,验证了所建立模型与仿真的正确性;与LiClO4相比,NaClO3更适合无冷却环节的水下异室制氧。该模型可以作为制氧反应室动态特性分析及其过程控制研究的基础模型。     

雷达信号仿真中箔条干扰回波模型研究

雷达信号仿真是抗干扰算法研究和验证的有效措施。针对箔条干扰随机信号模型难以满足高精度仿真的需要,本文在分析和总结箔条干扰散射特性和运动特性的基础上,对箔条干扰回波模型进行了更深入和精细化的研究。在Matlab平台上通过编程优化克服了复杂计算的问题,并获得了较好的模拟效果。仿真实验表明,该模型可为精确研究箔条干扰提供数据支持。