高压大功率晶闸管的研制

高压大功率晶闸管的研制

一、高压大功率晶闸管的研制(论文文献综述)

钱照明,张军明,盛况[1](2014)在《电力电子器件及其应用的现状和发展》文中指出电力电子是现代科学、工业和国防的重要支撑技术,功率器件是电力电子技术的核心和基础,其应用是电力电子技术发展的驱动力。该文对现代电力电子器件,特别是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件及当前电力电子应用装置/系统的诸多热点问题(绿色能源应用、电动汽车、LED照明)的现状和发展前景进行简要的综述。

刘天立[2](2019)在《高压大功率电源控制系统研制》文中指出电弧加热器系统是模拟再入式飞行器经过大气层时的高焓高压环境的关键设备,对于航天事业的发展具有极其重要的意义。随着电弧加热器系统供给电源功率等级的不断增加,对控制系统提出了更高的设计需求。本文针对电弧加热器的叠桥相移晶闸管整流电路拓扑,展开高压大功率电源控制系统的关键技术研究。本文基于叠桥相移电路拓扑的工作原理,对电源控制系统进行设计,提出相应的控制策略,并搭建MATLAB仿真电路在不同工作模式下进行测试验证。针对提出的控制策略,对系统的控制与触发进行了分析,完成了系统的控制拓扑设计。硬件设计方面,针对复杂控制算法下具备多路控制信号输出的叠桥相移电路拓扑控制系统需求,采用DSP+FPGA组合控制方案,并完成了相应的硬件选型与调试工作。基于控制系统的设计需求,完成了控制系统的触发硬件电路设计,此外对同步调理电路和控制欠压保护电路进行了分析设计。软件设计方面,采用CCS开发软件设计控制系统DSP相关程序,主要包括PI调节算法、AD采样处理以及CAN通信等程序。设计FPGA程序,将DSP给定参数转换为多相开关的触发信号,完成了多相移相控制。最后搭建小功率实验平台,进行了闭环启动测试、电流调节动态响应测试。电源系统在各工作模式下具备较好的恒流输出特性,控制系统运行状态良好,验证了本文控制系统设计的正确性及有效性。

徐殿国,张书鑫,李彬彬[3](2018)在《电力系统柔性一次设备及其关键技术:应用与展望》文中研究指明随着电力系统对一次设备可控性和灵活性要求的提高以及电力电子技术的快速发展,电力电子设备在电力系统中的诸多领域应用不断加强。文中将电力系统中基于电力电子技术的一次设备归纳统称为"柔性一次设备",并以此角度评述了柔性交流输电、柔性直流输电、可再生能源发电、电力储能以及主动配电系统与微电网等领域中的柔性一次设备的国内外最新研究进展和工程应用情况,分析了其共性关键技术,并对其未来技术发展进行展望。

章雪亮[4](2019)在《CFETR N-NBI样机加速器高压电源设计与关键技术研究》文中指出大功率负离子源中性束系统(Negative-ion-based Neutral Beam Injectors,N-NBI)是未来聚变装置必须的辅助加热系统。但是目前我国尚无大功率N-NBI系统的研制经验,为了发展用于中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)的N-NBI相关技术,国家重点研发计划项目资助研制一套200keV的N-NBI工程样机。其中,加速器高压电源是中性束能量的主要来源,是N-NBI系统的关键组件之一。CFETR N-NBI样机需要一台200kV/25A的直流高压电源为其加速器供电,该电源决定采用与ITER N-NBI加速器高压电源类似的逆变型直流高压电源方案,而我国没有此类高压电源的研制经验。作为国内首套用于聚变辅助加热领域的逆变型直流高压电源,本文根据CFETR N-NBI样机的需求,完成了电源的整体方案设计,对关键部件中点箝位型(Neutral Point Calmped,NPC)三电平逆变器和隔离升压变压器进行了工程设计和研究,并对输出电压纹波和逆变器输出直流分量等运行特性进行了分析研究。通过调研对比决定采用单级逆变型直流高压电源方案作为加速器高压电源的整体方案,主要包括:12脉波晶闸管整流器、直流母线、三相三电平逆变器、隔离升压变压器、高压不控整流器和高压滤波器;分析影响电源性能的参数,研究确定了低压侧直流母线电压和逆变频率这两个关键参数分别为Vdc=5000V、finv=150Hz;对电源各组成环节进行了研究,通过理论分析和数值计算,确定了各环节的方案和基本参数;利用Simulink软件搭建了电路仿真模型,对电源不同工况进行了仿真分析和研究,验证了电源方案设计的合理性。以相桥臂单元为重点,对基于压接型IEGT的大功率NPC三电平逆变器进行了设计和研究。针对三电平应用场合,对IEGT和IGCT进行了大量的单管测试,明确了器件特性;基于单管测试的结果,完成了三电平相桥臂单元的设计工作,通过仿真分析等手段对电、磁、热设计的可靠性进行了研究和验证。研制了一相NPC三电平桥臂,并提出了一种四管动作双脉冲测试法对所设计的相桥臂进行测试,验证了桥臂设计的可靠性。基于本文的研究和设计,样机加速器高压电源的故障关断时间可以降低到100μs内,较ITER同类参数(150μs)有很大的改善。对隔离升压变压器进行了设计和研究。该隔离升压变压器是国内首台非工频的高压大功率方波变压器,本文总结整理了其特殊需求,并给出了针对性的解决方案;以铁芯和绕组为重点,完成了变压器的主体电磁结构设计;利用数值计算和有限元仿真手段对隔离升压变压器的漏磁场及其引起的损耗和温升进行了研究计算,验证隔离升压变压器的热可靠性;通过有限元仿真对隔离升压变压器的主、纵绝缘进行了研究计算,验证了设计的可靠性。对关乎加速器电源性能与安全的输出电压纹波和逆变器输出直流分量进行了研究。通过仿真、理论分析等手段明确了电源的输出电压及其纹波特性,发现了限制输出电压纹波的条件,提出了一种纹波限制措施;研究了逆变器输出直流分量产生的原因、造成的影响和精确提取直流分量的方法,提出了一种适用于CFETR N-NBI样机加速器高压电源的直流分量控制策略;通过电路仿真和小功率原理样机实验分别对输出电压纹波特性的分析和控制以及直流分量的控制进行了验证。本文的设计和研究工作为CFETR N-NBI样机加速器高压电源的研制奠定了坚实的基础,对同类逆变型直流高压电源的设计、研制和运行也具有一定的参考价值。

王凌云[5](2018)在《高压光控脉冲晶闸管设计与实现》文中提出高功率微波、加速器、生物医学等应用对脉冲功率系统提出了高重复频率、长寿命、高可靠性、紧凑等方面的要求,由于固态器件(开关、储能等)在重复频率、寿命、可靠性等方面的优势,并且功率容量也越来越高,所以基于大功率固态电子器件的固态脉冲功率技术已成为脉冲功率技术发展的重要方向。在脉冲功率系统中,开关是其中最为关键的器件,其性能直接决定了系统的输出性能,因此具有高功率容量、高重复频率、长寿命,且稳定可靠的固态开关成为固态脉冲功率技术研究的重点和难点。本论文正是针对上述需求,结合晶闸管电压等级高、通流能力大、可靠性高的优点,以及光导开关体积小、重复频率性能好、响应速度快、触发抖动小、光电隔离的优点,运用多个跨专业软件平台进行协同,设计并实现了一种新型的高压光控脉冲晶闸管。本论文在半导体器件仿真的基础上,结合光学、电磁、电路等仿真计算,采用不同领域的多个软件工具进行协同设计,研究了多个物理参数之间的关系,得到了新器件的优化设计参数,实现了一种基于激光二极管驱动、光纤柔性耦合的高压光控脉冲晶闸管。论文的主要内容为:1.结合晶闸管和光导半导体开关的优点,在软件仿真计算结果的基础上,提出了一种新的多门极、多元胞的高压光控脉冲晶闸管结构,该结构通过多个门极和多个元胞,减小电流的集中效应,提高器件开通速度,从而使器件具备高功率、高di/dt的工作条件。2.采用了多软件协同设计,应用半导体仿真软件、电磁场分析计算软件、电路设计仿真软件、光学设计软件、虚拟仪器等进行与结构计算、参数仿真、工艺设计等,并编写数据处理程序,将高压光控脉冲晶闸管的测试实验数据与仿真数据进行分析对比,最终完成高压光控脉冲晶闸管的设计及结构优化,并实现高压光控脉冲晶闸管器件。3.基于软件平台的光路与电路设计,采用激光二极管堆叠、射频大电流驱动、激光能量柔性传输、微纳光纤分光均布方案,设计并实现了一种小体积、经济、灵活的高压光控脉冲晶闸管触发控制系统。

常雨芳[6](2013)在《高压大功率电动机自耦磁控软起动方法及其关键技术研究》文中指出高压大功率电动机广泛应用于交通、港口、码头、钢铁、建材、石油、化工、冶金、煤矿等行业,是这些行业内风机、水泵、提升机、皮带运输机、起重机、窑磨等大型设备拖动的原动机。随着国民经济的发展,各行业领域使用的高压电动机容量越来越大,从几百千瓦到几万千瓦。目前,高压大功率电动机的数量在几千万台以上,并且逐年递增。高压大功率电动机直接起动时产生的大电流对电网、电动机及拖动设备危害极大,易导致继电保护误动作、自动控制失灵等故障。使用软起动装置,可以避免电动机直接起动所造成的危害及影响。因此,电动机软起动装置工作时间虽短,但作用非常重要、不可或缺。近年来,电动机软起动技术及装置受到越来越多研究者的关注,并且有很多重要成果被报道。这些成果各具特色,不仅具有重要的理论意义,而且对软起动技术及装置的实际应用也具有指导作用。然而这些电动机软起动技术及装置的成果仍有一定的局限性:第一,目前所提出的大部分成果,应用在高压大功率电动机软起动时,产生的起动电流虽然有所减小,但对电网造成的影响仍然较大;第二,目前大部分成果仅关注电动机起动过程中功率因数的变化,忽略起动过程中无功功率的动态补偿;第三,目前大部分成果仅考虑高压大功率电动机软起动时电流幅值限制,没有考虑起动过程中起动电流与起动时间的协调优化控制。基于以上考虑,有必要进一步研究高压大功率电动机软起动方法及关键技术。在本论文中,从综合的观点考虑,针对不同的研究问题,分别引入相应的原理和技术,提出对应的综合设计方法和控制策略,进行深入的研究。本文主要研究内容如下:(1)针对电动机软起动限流问题,提出了自耦磁控软起动方法,构建了自耦磁控软起动器拓扑结构及等效数学模型,进一步减小了电动机起动从电网吸收的电流本文对国内外高压大功率电动机软起动方法进行分析与比较,总结各种方法的优点与不足,立足于课题组多年的研究积累,结合自耦降压与磁控调压软起动技术优势,提出了自耦磁控软起动方法,该方法具有自耦降压与磁控调压双重特性,可进一步降低电动机起动时从电网吸收的电流。运用电磁场理论、电工理论及电机学原理,构建自耦磁控软起动器拓扑结构,建立了自耦磁控软起动器等效数学模型,研究了自耦磁控软起动器限流机理。通过对直接起动、自耦降压起动、白耦磁控起动方法的MATLAB仿真及分析,验证了自耦磁控软起动方法具有良好的限流效果。(2)针对电动机起动过程中功率因数较低问题,提出了软起动与无功功率动态补偿一体化方法。本文在研究电动机起动过程中功率因数变化特性的基础上,分析了电动机起动过程中功率因数较低的原因。针对功率因数较低问题,提出了软起动与无功功率动态补偿一体化方法,研究了软起动过程中无功功率动态补偿方案及实现技术。构建了自耦磁控软起动与无功功率动态补偿一体化拓扑结构、研究了无功功率补偿量的计算方法及无功补偿量最优投切策略。通过MATLAB仿真,验证了在电动机软起动过程中进行无功功率动态补偿,可有效提高软起动过程中的功率因数,降低电网压降,减小电动机起动对电网的影响。(3)针对电动机软起动过程中限流与起动时间的协调控制问题,提出了自耦磁控软起动动态规划优化控制策略。异步电动机起动系统是一个非线性多变量时变系统,通过对其数学模型的分析,阐述起动过程中电流及转矩振荡原因。在软起动控制过程中,常规控制策略往往只关注限制起动电流而忽略起动时间,容易因起动时间过长而引起热故障,造成起动失败。本文在分析电动机起动过程状态方程及电动机理想起动曲线的基础上,针对起动过程明显的时序性,提出了基于动态规划方法的异步电动机起动过程优化控制策略,在满足起动电流限制的前提下实现了起动时间最优控制。通过对软起动斜坡控制、恒流控制及动态规划三种控制方式的MATLAB仿真比较,验证了动态规划控制策略是可行的。(4)高压大功率电动机自耦磁控软起动器研制与试验本文在研究自耦磁控软起动方法理论及技术的基础上,对高压大功率自耦磁控软起动器的方案、结构及原理进行了设计,并研制出21000kW/10kV高压大功率软起动器,通过挂网试验及运行,验证了本文理论及技术研究的正确性。最后对全文进行归纳总结,并讨论将来进一步要做的工作。

张亚舟[7](2018)在《脉冲功率开关在电磁轨道炮电容储能电源中的应用与实验研究》文中提出电磁轨道炮因其全电能的发射方式、超高的炮口初速、广泛的应用前途而成为国内外研究的热点。脉冲功率电源作为轨道炮系统的重要组成部分,用于为发射提供所需的能量,通过电力调节装置对电源放电电流的幅值、脉宽等参数有效的控制,以适应发射器负载的需求,从而达到超越常规火炮的发射速度。基于此,本文对电磁轨道炮电容储能型电源系统中的电力调节装置—脉冲功率开关,进行了如下应用与实验研究:1、真空触发开关脉冲电源系统研究。阐述了真空触发开关(TVS)的结构、触发特性,以及多棒极型真空触发开关(MTVS)的结构、导通特性与触发方式。采用RVU-43型MTVS作为主开关、针对小口径电磁轨道炮研究的需要,研制了一套由17个118kJ模块并联组成的总储能2MJ脉冲电源系统。对元器件的选型进行了分析与讨论,基于电容器直接放电方式设计了开关的触发电路,简述了控制、充电和测试系统,建立了相应的电路模型,通过仿真与实验比较的方式,验证了模型的准确性,确保满足设计的要求。电源系统最大工作电压13kV,单个储能模块最大可输出52.45kA电流,通过时序控制可产生数毫秒脉宽、幅值较大、波形可控可调的放电电流。通过小口径轨道炮发射实验,分析了同步放电条件下,不同充电电压、调波电感值、轨道结构对发射性能的影响,进行了同步放电条件下发射一致性实验。2、反向开关晶体管脉冲电源系统研究。阐述了反向开关晶体管(RSD)的结构、工作原理、换流特性以及预充触发电路。采用RSD开关研制了一套由16个储能64kJ模块组成的总储能1MJ、结构紧凑、集成度高的电容储能型脉冲电源系统。介绍了电源储能模块的组成,采用脉冲变压器升压预充电路设计了开关的预充触发电路,简述了充电、控制以及测试系统,建立了相应的电路模型,通过仿真与实验对比,以确保轨道炮电源满足幅值较高、时序可控、精准放电的波形要求。电源系统最大工作电压16kV,单个模块最大可输出60.02kA电流。充电电压14kV时,系统同步放电最大可输出829.88kA电流。通过小口径轨道炮发射实验,分析了在相同电气参数下,同步放电与时序放电对轨道炮发射性能的影响,研究了放电时序与发射过程的匹配问题,并进行了时序放电条件下的发射一致性实验。3、晶闸管开关脉冲电源系统研究。阐述了晶闸管开关(SCR)的结构与工作原理,串、并联应用时均压保护电路以及触发技术。采用SCR研制了一套由260个50kJ模块组成的总储能13MJ的脉冲电源系统,建立了相应的电路模型,通过仿真与实验对比以确保满足设计要求。电源系统最大工作电压10kV,单个模块最大可输出67.03kA峰值电流。通过对放电波形的观察可快速检验出故障模块,并对模块中元器件故障波形进行了分析。电源系统用于中口径电磁轨道炮发射实验,充电电压8.5kV时,可输出1.29MA,数毫秒脉宽的类平顶波电流,发射实验结果良好。对所应用的TVS、RSD、SCR三种开关,分别从开关的结构与导通机理、触发特性、电流上升率等方面展开对比分析与讨论,得到三种开关均能应用于轨道炮脉冲电源系统,相比较SCR更为适合的结论。同时建立了MJ级电源模块二极管串、并电路模型,根据开关的工作状态将放电过程分为电流增长、换相、衰减三个阶段进行分析,并通过仿真与实验验证了二极管串、并联应用的可行性。4、基于IGBT的小型化充电电源与电压保持技术研究。通过对多种充电方式的比较分析,认为采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的串联谐振高频恒流充电方式最为适合电磁轨道炮脉冲电源系统。为了满足250kJ电源模块高储能密度与短时高连续工作次数的要求,研制了一套小型化充电电源。对采用较大储能电源的发射系统较难满足高发射一致性的原因进行了分析,发现充电完成后金属化膜电容器电压受自身特性与系统杂散参数影响,随着等待发射时间增长而下降是其主要原因之一。当等待时间达到12s时,能量的损耗达总储能的5%以上。采用了一种简便、不额外增加系统体积的电压保持技术对充电系统进行改造,将放电电压的散布维持在1%以内,以达到提高轨道炮发射的一致性的目的。

李国光[8](2020)在《电磁推进脉冲电源功率器件驱动控制研究》文中认为电磁推进技术具有推力大、推进质量范围大、推进效率高、能源清洁简易、成本费用低,工作性能优良、结构多样及可控性好等优点,在未来的国防建设、科学研究、民用工业、航天和交通等领域都具有很好地发展前景。现阶段,能够满足电磁推进技术的高功率脉冲电源的实验研究或是实际应用的脉冲电源其基本要求是瞬态功率能够达到GW级,冲放电周期10ms左右。其主要的发展方向是提高脉冲电源的储能密度、精确可控性和重复频率。本论文以满足电磁推进技术要求的脉冲电源为设计目标,主要研究内容如下:(1)介绍了电容储能式脉冲电源系统的组成和原理,分析了电磁推进脉冲电源充放电部分的基本功能和技术要求。(2)通过对电容的充电过程的理论分析,以及对多种充电方式的对比,采用LC串联谐振充电电路方式作为电磁推进脉冲电源的充电部分。选用绝缘栅双极型晶体管作为功率开关,通过对本次研究的电磁推进脉冲电源各项参数分析使用EXB841产生驱动信号,选用了合适的串联谐振充电电源电路。(3)对电容的放电过程分析从而引出本文所要研究的大功率半导体器件在大容量电容在放电过程中的作用和性能要求。选择串联可控硅作为放电开关,对串联的功率半导体均压驱动方法进行了分析和总结,在此基础上,提出了一种新型的单脉冲驱动方式。使用STM32F系列产生驱动信号。利用单脉动驱动串联晶闸管,设计了一台电磁推进脉冲电源的放电部分。(4)利用Mulitisim软件对前面提出的单脉冲驱动电路在串联开关管中的驱动均压效果进行仿真验证,并对设计的电磁推进脉冲电源进行单模块和多模块的放电模拟分析,验证了电磁推进脉冲电源设计的可行性。根据设计和仿真验证的结果,搭建了一台储能100k J电磁推进脉冲电源放电部分,制作完成的脉冲电源可以达到储能密度0.8k J·kg-1,功率密度8000k W·kg-1,脉宽0.1-0.5μs,储能电压10k V。

汤广福,温家良,贺之渊,查鲲鹏,邱宇峰[9](2008)在《大功率电力电子装置等效试验方法及其在电力系统中的应用》文中进行了进一步梳理大功率电力电子装置核心组件试验的目的是验证其符合设计准则,并确保大功率电力电子装置在正常及故障条件下都能完成预定的工作目标而不至于损坏或影响到所接入的电力系统。随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用,大功率电力电子组件的试验技术已成为电力电子技术发展和工程应用极其重要的组成部分。电力电子装置容量的日益提高使得很难直接在电力系统中进行试验,等效试验成为必然的选择。由于其自身的高度复杂性,大功率电力电子组件等效试验方法的研究通常比传统电力设备更复杂、难度更大。大功率电力电子组件试验等效分析的目的是:首先从机理上保证在一定的试验条件约束下,试验方法及试验装置产生的电流、电压、机械和热应力等应与被试电力电子装置在实际运行中所遇到的各种工况具有等价效果;其次是利用必要的试验条件对试品耐受能力作出合理的评价。文章重点对大功率电力电子装置的等效试验机理、等效试验方法和技术应用进行了全面研究,相关研究成果已成功地推动了灵活交流输电技术和高压直流输电技术的工程化进程,为电力系统电力电子技术在中国电网成功应用奠定了重要的理论基础和实验平台。

张天洋[10](2016)在《高功率脉冲驱动源的初级储能充电系统及其关键技术研究》文中认为高功率脉冲驱动源在民用和军事领域具有广泛的应用价值,初级储能充电系统作为高功率脉冲驱动源的能量存储和供给单元,是高功率脉冲驱动源的核心部分。研究具有高输出电压、高能量效率、可重频运行的紧凑型初级储能充电系统对高功率脉冲驱动源技术的提高和应用具有十分重要的意义。本文对空芯Tesla变压器、主控晶闸管以及LC谐振充电装置等进行了深入的理论和实验研究,并在此基础上成功研制了一台紧凑型初级储能充电系统。论文的主要工作和创新点有:1.采用直接电路法和等效电路法相结合的方法对空芯Tesla变压器的谐振充电和负载放电过程进行了准确的理论分析。基于该方法研制了一台输出电压100kV,能量利用效率大于50%且能够在重复频率5 Hz条件下稳定运行的小型空芯Tesla变压器。2.根据实际工作需求,设计了一套串并联晶闸管组件作为初级储能充电系统的主控开关。对静态均压电阻的设计方法进行了改进,达到了低功率损耗的目的。采用RC吸收回路和反向恢复电荷一致的晶闸管解决了晶闸管组件开通过电压和反向尖峰电压分配不均匀的问题。研制了一套紧凑型触发控制系统,并对触发控制系统和晶闸管组件的输出性能进行了研究。结果表明:该晶闸管组件作为初级储能充电系统的主控开关能够在高电压、大电流条件下安全稳定运行。3.建立了一套可以在能量补充电容工作电压变化的情况下分析LC谐振充电装置的近似分析方法。基于该方法优化设计了一台紧凑型LC谐振充电装置。该装置可以将初级储能电容器连续4次充电至4.5 kV,且能量利用效率大于90%。4.将空芯Tesla变压器、主控晶闸管以及LC谐振充电装置三个关键部分进行组装,研制了一台紧凑型初级储能充电系统。该系统采用继电器隔离的方法解决了气体火花开关强电磁辐射造成的充电晶闸管和回收晶闸管的误触发问题。通过实验测试详细研究了初级储能充电系统的输出特性。结果表明:初级储能充电系统的输出电压为100 kV,重复运行频率为5 Hz,脉冲个数为5个,能量利用效率大于45%,达到了预期设计要求。

二、高压大功率晶闸管的研制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高压大功率晶闸管的研制(论文提纲范文)

(1)电力电子器件及其应用的现状和发展(论文提纲范文)

0 引言
1 电力电子器件现状和发展
    1.1 概述
    1.2 超大功率晶闸管
    1.3 新型GTO器件—集成门极换流晶闸管 (Integrated Gate Commutated Thyristor—IGCT) [7]
    1.4 IGBT及其功率模块
    1.5 电子注入增强栅晶体管 (injection enhanced gate transistor, IEGT) [8]
    1.6 采用超级结技术的功率MOSFET——COOLMOS
    1.7 碳化硅 (Si C) 器件[9]
    1.8 氮化镓 (Ga N) 电力电子器件
    1.9 关于现代电力电子器件发展趋势的几点看法
2 关于一些电力电子应用热点的探讨
    2.1 风力发电
    2.2 太阳能光伏发电
    2.3 电动汽车
    2.4 LED照明
3 结论

(2)高压大功率电源控制系统研制(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外发展概况
    1.3 高压大功率电源方案分析
        1.3.1 饱和电抗器调压电源方案
        1.3.2 有载调压电源方案
        1.3.3 叠桥相移整流电源方案
    1.4 本文研究内容
2 电源控制系统方案设计
    2.1 电源拓扑移相原理分析
    2.2 系统控制策略研究
    2.3 仿真分析
        2.3.1 单组电源仿真测试
        2.3.2 两组电源仿真测试
    2.4 控制系统方案设计
        2.4.1 控制核心方案设计
        2.4.2 触发电路方案设计
    2.5 本章小结
3 控制系统硬件设计
    3.1 数字处理模块设计
        3.1.1 数字处理模块需求分析
        3.1.2 DSP与FPGA组合方案
        3.1.3 硬件选型
    3.2 触发板设计
        3.2.1 触发板电路需求分析
        3.2.2 触发板电路设计
    3.3 辅助电路设计
        3.3.1 同步调理电路设计
        3.3.2 欠压动作电路设计
    3.4 本章小结
4 控制系统软件设计
    4.1 DSP与FPGA方案软件框架
    4.2 DSP软件方案
        4.2.1 通信设计
        4.2.2 DSP软件设计
    4.3 FPGA软件设计
        4.3.1 FPGA触发脉冲方案
        4.3.2 FPGA触发脉冲程序设计
    4.4 本章小结
5 实验验证
    5.1 实验平台搭建
    5.2 电源多脉波整流输出控制分析
        5.2.1 单组电源闭环实验测试
        5.2.2 两组电源闭环实验测试
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本课题的主要工作
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(3)电力系统柔性一次设备及其关键技术:应用与展望(论文提纲范文)

0 引言
1 柔性一次设备在柔性交流输电中的应用
    1.1 基于半控型器件的FACTS设备
    1.2 基于全控型器件的FACTS设备
        1) 静止同步补偿器
        2) 统一潮流控制器
2 柔性一次设备在柔性直流输电中的应用
    2.1 应用于直流电网中的MMC
        1) 具有直流故障清除能力的子模块
        2) 具有直流故障清除能力的改进MMC拓扑
    2.2 高压直流断路器
        1) 机械式直流断路器
        2) 混合式直流断路器
    2.3 高压DC/DC变换器
        1) 隔离型模块化DC/DC变换器
        2) 非隔离型模块化DC/DC变换器
    2.4 直流潮流控制器
3 柔性一次设备在大规模可再生能源发电与电力储能技术中的应用
    3.1 风力发电变流器
        1) 双馈系统变流器
        2) 直驱系统全功率变流器
    3.2 光伏发电变流器
    3.3 柔性一次设备在电力储能技术中的应用
4 柔性一次设备在主动配电系统与微电网中的应用
    4.1 电力电子变压器/电能路由器
    4.2 DFACTS设备
5 柔性一次设备共性关键技术
    5.1 柔性一次设备的建模与控制技术
    5.2 含有大量柔性一次设备的系统仿真技术
    5.3 电力电子器件
    5.4 柔性一次设备可靠性问题
6 结语

(4)CFETR N-NBI样机加速器高压电源设计与关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 NBI系统简介
    1.3 研究现状
    1.4 研究难点与关键技术
    1.5 本文主要研究内容
2 CFETR N-NBI样机加速器高压电源方案设计
    2.1 概述
    2.2 电源关键参数选择
    2.3 电源方案设计
    2.4 电源仿真验证
    2.5 本章小结
3 逆变器设计
    3.1 概述
    3.2 主开关管选择
    3.3 IEGT单管测试
    3.4 逆变器结构设计
    3.5 逆变器热分析
    3.6 桥臂测试
    3.7 本章小结
4 隔离升压变压器设计
    4.1 概述
    4.2 电磁设计
    4.3 漏磁场及温升验证
    4.4 主纵绝缘验证
    4.5 本章小结
5 运行特性分析
    5.1 概述
    5.2 电源输出电压纹波特性分析
    5.3 逆变器输出直流分量分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录 攻读学位期间发表的论文目录

(5)高压光控脉冲晶闸管设计与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 新型高压固态开关的研究意义
        1.1.1 脉冲功率技术的发展
        1.1.2 固态开关在重频脉冲功率中的应用
        1.1.3 高压光控脉冲晶闸管的背景需求
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多种固态开关及其应用
        1.2.2 多种应用于脉冲功率的半导体开关对比
    1.3 本文的研究工作
        1.3.1 研究思路的提出
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 论文的结构安排
第二章 高压光控脉冲晶闸管原理与特性
    2.1 高压光控脉冲晶闸管工作原理
    2.2 器件的高电压特性
    2.3 器件的光控制特性
    2.4 器件的脉冲特性
第三章 高压光控脉冲晶闸管设计
    3.1 半导体芯片仿真设计
        3.1.1 半导体工艺与器件仿真软件
        3.1.2 现有半导体工艺能力
        3.1.3 高压光控脉冲晶闸管静态仿真
        3.1.4 高压光控脉冲晶闸管的动态仿真
        3.1.5 高压光控脉冲晶闸管的电流集中效应
        3.1.6 载流子浓度与器件开启过程
        3.1.7 回路电感与器件开通过程
        3.1.8 激光参数对高压光控脉冲晶闸管的影响
        3.1.9 计算载流子横向扩展速度
        3.1.10 计算元胞宽度
        3.1.11 器件优化设计及网格布局
        3.1.12 高压光控脉冲晶闸管工艺流程
    3.2 器件外壳设计
        3.2.1 三维机械设计软件
        3.2.2 高压大功率器件外壳设计
        3.2.3 高压光控脉冲晶闸管封装工艺
    3.3 器件电场仿真设计
        3.3.1 电场仿真设计软件
        3.3.2 高压器件电场分析计算
        3.3.3 高压光控脉冲晶闸管结构电场优化设计
    3.4 激光触发电路及放电回路设计
        3.4.1 射频功率电子电路设计软件
        3.4.2 激光二极管驱动电路设计
        3.4.3 高压光控脉冲晶闸管主回路设计
    3.5 大功率激光二极管及耦合光路设计
        3.5.1 激光光路设计软件
        3.5.2 现有激光二极管芯片能力
        3.5.3 高功率激光二极管芯片阵列设计
        3.5.4 高功率激光二极管封装技术
        3.5.5 高功率激光耦合光路设计
        3.5.6 微纳光纤及耦合结构
        3.5.7 光强分布与光斑形状测量
第四章 高压光控脉冲晶闸管的测试
    4.1 器件测试与控制平台设计
        4.1.1 功率半导体器件测试平台
        4.1.2 虚拟仪器软件
        4.1.3 基于虚拟仪器的器件测试与控制平台
    4.2 实验数据分析软件设计
        4.2.1 实验数据统计分析软件介绍
        4.2.2 数据分析输入输出参数
        4.2.3 软件设计及运行
第五章 高压光控脉冲晶闸管实验
    5.1 激光触发实验结果
    5.2 激光触发耦合测试结果
    5.3 高压光控脉冲晶闸管测试结果
第六章 结论
    6.1 本文的主要贡献
    6.2 下一步工作的展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果

(6)高压大功率电动机自耦磁控软起动方法及其关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 相关技术国内外研究现状
        1.2.1 高压大功率电动机软起动方法
        1.2.2 软起动方法比较分析
        1.2.3 高压大功率电动机软起动常用控制方法分析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 自耦磁控软起动器拓扑结构及限流机理研究
    2.1 自耦磁控软起动器拓扑结构研究
        2.1.1 自耦降压软起动器拓扑结构
        2.1.2 磁控调压软起动器拓扑结构
        2.1.3 自耦磁控软起动器拓扑结构
    2.2 自耦磁控软起动器限流机理研究
        2.2.1 自耦降压起动电流分析
        2.2.2 磁控调压阻抗变换机理
    2.3 限流软起动仿真分析
        2.3.1 异步电动机参数辨识算法
        2.3.2 异步电动机直接起动仿真
        2.3.3 自耦降压起动仿真
        2.3.4 自耦磁控软起动仿真
        2.3.5 高压大功率电动机起动仿真
    2.4 本章小结
第3章 电动机软起动过程动态无功补偿技术研究
    3.1 电动机起动过程中的功率因数分析
    3.2 电动机起动过程中的无功功率补偿方案
        3.2.1 无功功率补偿原理
        3.2.2 电动机起动过程中无功功率补偿方案确定
    3.3 软起动过程无功功率补偿实现技术
        3.3.1 软起动过程中无功功率补偿拓扑结构
        3.3.2 软起动过程中无功功率补偿容量的确定方法
        3.3.3 软起动过程中无功补偿最优投切方法
    3.4 软起动过程中无功功率补偿效果仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 软起动过程优化控制策略研究
    4.1 三相异步电动机起动过程的数学模型构建
        4.1.1 三相异步电动机起动过程的动态方程建立
        4.1.2 电动机起动过程中电流及转矩振荡特性分析
    4.2 基于动态规划的异步电动机起动过程优化
        4.2.1 电动机起动的理想特性
        4.2.2 基于动态规划的软起动控制系统结构
        4.2.3 电动机起动过程的优化策略
    4.3 三种起动方式的软起动仿真效果比较
    4.4 本章小结
第5章 高压大功率电动机软起动实现技术
    5.1 自耦磁控软起动器整体结构设计
    5.2 自耦磁控软起动器设计及实现
        5.2.1 信号参数检测电路
        5.2.2 阻抗变换器
        5.2.3 控制器
        5.2.4 人机交互单元
        5.2.5 自耦磁控电抗器
    5.3 控制系统软件设计
        5.3.1 系统初始化功能模块
        5.3.2 系统状态检测及控制参数设置
        5.3.3 软起动控制算法模块
        5.3.4 人机交互模块程序设计
    5.4 自耦磁控软起动器挂网试验及运行
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
攻读博士学位参加的科研项目和获得授权专利
附录A 装置照片

(7)脉冲功率开关在电磁轨道炮电容储能电源中的应用与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 电磁轨道炮发展概况
        1.2.2 电磁轨道炮电容储能电源概况
        1.2.3 大功率脉冲开关研究概况
        1.2.4 高频逆变开关充电电源概况
    1.3 本文的主要工作
2 真空触发开关脉冲电源系统研究
    2.1 真空触发开关
        2.1.1 真空触发开关结构及触发特性
        2.1.2 多棒极型真空触发开关
    2.2 真空触发开关脉冲电源系统
        2.2.1 脉冲成形系统
        2.2.2 触发控制系统设计
        2.2.3 充电、测试系统
        2.2.4 电源系统仿真与实验
    2.3 小口径电磁轨道炮发射实验研究
        2.3.1 小口径轨道炮发射系统
        2.3.2 同步放电实验参数对发射性能的影响
        2.3.3 同步放电发射一致性实验
    2.4 本章小结
3 反向开关晶体管脉冲电源系统研究
    3.1 反向开关晶体管
        3.1.1 RSD开关结构与工作原理
        3.1.2 RSD开关的换流特性
        3.1.3 RSD开关预充触发电路
    3.2 反向开关晶体管脉冲电源系统
        3.2.1 脉冲电源模块
        3.2.2 RSD预充触发电路设计
        3.2.3 充电、控制与测试系统
        3.2.4 电源系统仿真与实验
    3.3 小口径轨道炮发射实验研究
        3.3.1 同步与时序放电发射实验研究
        3.3.2 时序放电与发射过程匹配性研究
        3.3.3 时序放电发射一致性实验
    3.4 本章小结
4 晶闸管开关脉冲电源系统研究
    4.1 晶闸管开关
        4.1.1 晶闸管结构与工作原理
        4.1.2 晶闸管的串、并联应用
        4.1.3 晶闸管的触发技术
    4.2 晶闸管开关脉冲电源系统
        4.2.1 脉冲成形网络
        4.2.2 触发与控制系统设计
        4.2.3 充电与测试系统
        4.2.4 系统仿真与性能测试
        4.2.5 电源系统典型故障与分析
    4.3 中口径轨道炮发射实验研究
    4.4 三种大功率开关应用对比分析
    4.5 MJ级模块二极管串并联电路初探
        4.5.1 电流增长期
        4.5.2 电流换相期
        4.5.3 电流衰减期
        4.5.4 电路仿真与实验
    4.6 本章小结
5 基于IGBT的小型化充电电源与电压保持技术研究
    5.1 串联谐振恒流充电电路
        5.1.1 电容器充电电路
        5.1.2 串联谐振充电电路结构
        5.1.3 串联谐振充电工作模式
        5.1.4 串联谐振电流不连续工作电路稳态分析
    5.2 小型化高压电容器充电电源设计
        5.2.1 充电电源主要性能指标
        5.2.2 主要元器件参数与选型
        5.2.3 充电电源仿真与实验
    5.3 充电电源电压保持技术
        5.3.1 电压损失现象
        5.3.2 充电电压保持
        5.3.3 电压保持性能测试
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文的主要结论
    6.2 本文的创新点
    6.3 进一步的工作与展望
致谢
参考文献
附录

(8)电磁推进脉冲电源功率器件驱动控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 电磁推进技术发展现状。
        1.2.2 脉冲电源发展现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 电磁推进脉冲电源理论分析
    2.1 电磁推进技术原理
    2.2 三种典型储能方式
    2.3 脉冲成形网络
    2.4 脉冲成形网络放电分析
    2.5 本章小结
第3章 脉冲电源充电电路驱动控制研究
    3.1 .高压电容器充电要求
    3.2 .高压电容器充电方式分析
    3.3 LC串联谐振逆变器充原理
    3.4 IGBT的驱动控制
    3.5 基于EXB841的IGBT触发电路设计
    3.6 本章小结
第4章 脉冲电源放电电路驱动控制研究
    4.1 电容储能脉冲功率放电主体结构
    4.2 脉冲功率源放电分析
    4.3 晶闸管的驱动控制
    4.4 晶闸管串联均压技术
        4.4.1 晶闸管串联均压技术分析
        4.4.2 新型单信号驱动串联晶闸管
    4.5 基于STM32F系列的晶闸管触发电路设计
        4.5.1 STM32F系列产生PWM软硬件设计
        4.5.2 PWM信号的隔离与放大电路设计
    4.6 本章小结
第5章 脉冲电源仿真验证
    5.1 单脉冲驱动串联功率器件仿真验证
    5.2 电磁推进脉冲电源的制作和仿真验证
第6章 总结和展望
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

(9)大功率电力电子装置等效试验方法及其在电力系统中的应用(论文提纲范文)

0 引言
1 等效试验方法的研究
    1.1 等效试验的一般性原则与数学模型
        1.1.1 等效的原则
        1.1.2 等效机理的数学描述
    1.2 试验等效机理到试验方法的基本思路
    1.3 大功率电力电子组件试验的特点
    1.4 大功率晶闸管阀等效试验的基本方法
        1)高压晶闸管阀的绝缘试验方法研究。
        2)阀的运行试验方法研究。
2 等效试验方法在FACTS阀试验装置研制中的应用
    2.1 成套绝缘试验装置
        1)交、直流耐压试验装置。
        2)冲击电压试验装置。
    2.2 运行试验装置
        1)正常工况下运行试验装置。
        2)故障过电流试验装置。
        3)温升试验装置。
3 等效试验方法在HVDC阀试验装置研制中的应用
    3.1 绝缘试验装置
        1)交、直流耐压试验装置的研制。
        2)冲击电压试验装置。
    3.2 运行试验装置
        1)合成工况运行试验装置。
        2)换流阀低参数运行试验装置。
4 试验能力推动FACTS装置示范工程建设
    4.1 鞍山红一变SVC示范工程
    4.2 甘肃成碧可控串补示范工程
    4.3 上海黄渡分区±50 Mvar STATCOM示范工程
5 HVDC换流阀试验能力建设
6 结论与展望

(10)高功率脉冲驱动源的初级储能充电系统及其关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 紧凑型初级储能充电系统
    1.3 脉冲型初级储能充电系统及其关键元器件发展概况
        1.3.1 Tesla变压器小型紧凑化的研究现状
        1.3.2 大功率晶闸管作为脉冲功率主控开关的研究现状
    1.4 课题主要研究内容
第二章 100kV小型空芯Tesla变压器研究
    2.1 空芯Tesla变压器理论研究
        2.1.1 空芯Tesla变压器理论分析
        2.1.2 空芯Tesla变压器模拟验证
        2.1.3 空芯Tesla变压器工作特性
    2.2 空芯Tesla变压器设计
        2.2.1 空芯Tesla变压器部分参数选择
        2.2.2 空芯Tesla变压器电参数设计
        2.2.3 空芯Tesla变压器结构参数设计
    2.3 空芯Tesla变压器研制
        2.3.1 空芯Tesla变压器关键部件研制
        2.3.2 空芯Tesla变压器装配
    2.4 空芯Tesla变压器电参数测试
        2.4.1 冷测法测量电参数
        2.4.2 低电压测试法测量电参数
        2.4.3 测量结果分析
    2.5 空芯Tesla变压器实验研究
        2.5.1 实验测试平台
        2.5.2 单脉冲实验研究
        2.5.3 重复运行实验研究
    2.6 本章总结
第三章 大功率晶闸管作为初级储能充电系统主控开关研究
    3.1 大功率晶闸管
    3.2 晶闸管开关特性分析
        3.2.1 静态开关特性
        3.2.2 动态开关特性
        3.2.3 小结
    3.3 初级储能充电系统主控开关
        3.3.1 性能要求
        3.3.2 型号选择和串并联设计
    3.4 初级储能充电系统主控开关的保护研究
        3.4.1 静态保护研究
        3.4.2 动态保护研究
        3.4.3 小结
    3.5 初级储能充电系统主控开关的触发控制系统
    3.6 初级储能充电系统主控开关实验研究
    3.7 本章小结
第四章 LC谐振充电装置研究
    4.1 LC谐振充电装置工作原理
    4.2 LC谐振充电装置理论研究
        4.2.1 理论分析
        4.2.2 模拟验证
    4.3 LC谐振充电装置设计
        4.3.1 LC谐振充电装置的电参数设计
        4.3.2 LC谐振充电装置元器件选取
        4.3.3 LC谐振充电装置研制
        4.3.4 小结
    4.4 LC谐振充电装置实验研究
    4.5 本章小结
第五章 初级储能充电系统研究
    5.1 初级储能充电系统
    5.2 初级储能充电系统输出特性研究
        5.2.1 初级储能充电系统测试平台
        5.2.2 初级储能充电系统实验研究
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 课题主要工作及结论
        6.1.1 100kV小型空芯Tesla变压器研究
        6.1.2 大功率晶闸管作为初级储能充电系统主控开关研究
        6.1.3 LC谐振充电装置研究
        6.1.4 初级储能充电系统研究
    6.2 课题主要创新点
    6.3 后续工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

四、高压大功率晶闸管的研制(论文参考文献)

  • [1]电力电子器件及其应用的现状和发展[J]. 钱照明,张军明,盛况. 中国电机工程学报, 2014(29)
  • [2]高压大功率电源控制系统研制[D]. 刘天立. 北京交通大学, 2019(01)
  • [3]电力系统柔性一次设备及其关键技术:应用与展望[J]. 徐殿国,张书鑫,李彬彬. 电力系统自动化, 2018(07)
  • [4]CFETR N-NBI样机加速器高压电源设计与关键技术研究[D]. 章雪亮. 华中科技大学, 2019(01)
  • [5]高压光控脉冲晶闸管设计与实现[D]. 王凌云. 电子科技大学, 2018(01)
  • [6]高压大功率电动机自耦磁控软起动方法及其关键技术研究[D]. 常雨芳. 武汉理工大学, 2013(11)
  • [7]脉冲功率开关在电磁轨道炮电容储能电源中的应用与实验研究[D]. 张亚舟. 南京理工大学, 2018(07)
  • [8]电磁推进脉冲电源功率器件驱动控制研究[D]. 李国光. 长春理工大学, 2020(01)
  • [9]大功率电力电子装置等效试验方法及其在电力系统中的应用[J]. 汤广福,温家良,贺之渊,查鲲鹏,邱宇峰. 中国电机工程学报, 2008(36)
  • [10]高功率脉冲驱动源的初级储能充电系统及其关键技术研究[D]. 张天洋. 国防科学技术大学, 2016(11)

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高压大功率晶闸管的研制
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