孙鹏
- 作品数：11 被引量：90H指数：4
- 供职机构：重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家自然科学基金创新研究群体项目国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：电气工程更多>>
- 虚拟同步发电机多机并联系统的频率小信号稳定性分析研究被引量：47
- 2020年
- 不同于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)单机并网系统,VSG多机并联并网系统中各设备间有着更为复杂的相互作用关系,所以仅利用传统的分析方法很难准确地分析出系统的动态性能。为了分析VSG本体、VSG与VSG之间以及VSG与电网之间的频率特性,该文首先推导VSG多机并联并网系统的通用小信号模型。其次,结合系统特征根主导状态变量的参与因子运动轨迹,详细地分析线路连接阻抗、输出功率大小和有功控制环参数等因素对系统低频特征根的影响关系,以此得出系统参数对VSG本体、VSG与VSG之间以及VSG与电网之间的频率影响规律。最后,在不同工况下通过仿真验证该文所得系统频率稳定性影响规律的正确性.
- 曾德银姚骏张田孙鹏刘凯裴金鑫
- 关键词：虚拟同步发电机频率稳定性小信号模型参与因子
- 基于拓扑优化的车用功率模块Pin-Fin设计方法
- 2023年
- 集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,是车用电机控制器热管理的发展趋势。然而,传统参数设计方法无法定量表征Pin-Fin的形貌结构,设计自由度低、设计效果欠佳,难以实现Pin-Fin的热-流协同设计。基于变密度拓扑优化方法,该文提出一种Pin-Fin形貌结构的设计方法,建立Pin-Fin设计的变密度拓扑优化模型,分析模型参数对优化结果和收敛性的影响规律,形成以结-流热阻和冷却液压降为目标的协同优化方法,探索Pin-Fin结构的热-流耦合规律和强化换热方法,得到最优的Pin-Fin散热器形貌结构,搭建变流器实验平台和车用电机控制器样机,对标商业化圆形Pin-Fin结构,以及三角形、菱形和水滴形等其他形貌结构,计及母线电压、负荷电流和冷却液流量的影响,实验结果验证了所提模型方法的可行性和有效性。实验结果表明:基于拓扑优化方法设计的Pin-Fin结构,与传统结构相比可以降低12%的结-流热阻,消除了多芯片结温差异的80%,为车用功率模块和电机控制器研究提供新的思路。
- 李恺颜曾正孙鹏王亮邹铭锐韩绪冬
- 功率模块封装键合线的通流能力:模型与实证
- 2022年
- 与Si芯片相比,SiC芯片具有更高的电流密度、结-壳热阻和工作结温,以及更少的芯片面积、键合面积和并联键合线,导致键合线的电-热应力急剧增加,对SiC功率模块的安全可靠运行,面临着严峻挑战,因此急需掌握功率模块封装键合线的通流能力极限。从电流密度和工作结温两方面,该文厘清SiC功率模块封装键合线的技术问题,基于键合线的电-热耦合模型,计及持续电流和脉冲电流的运行工况,考虑单根键合线和多根键合线并联的影响,建立定量描述键合线通流能力的数学模型,针对多种常用直径的键合线,采用大量的仿真和实验对比研究,验证了模型及其方法的有效性和正确性,发现并联键合线的电流退额效应,为SiC功率模块的封装键合线设计,提供基础理论和技术方法指导。
- 艾盛祥曾正王亮孙鹏张嘉伟
- 关键词：通流能力
- 基于变电阻驱动的SiC器件开关轨迹协同调控
- 2023年
- 得益于优异的电-热性能,SiC器件在新能源变流器中得到了越来越多的应用。然而,相对于Si器件,SiC器件的开关速度更快、安全裕度更低、电磁干扰更大,制约了其安全可靠运行。基于栅极驱动电阻的动态切换,该文提出一种四阶段变电阻的SiC MOSFET器件开关轨迹调控方法,实现开关速度、损耗、过冲、振荡、串扰、延迟等多项性能的协同优化,建立驱动电阻对SiC器件开关轨迹定量调控的数学模型,发现开关性能量化指标与开关轨迹不同阶段之间的解耦规律,提出分阶段变电阻的驱动方法,实现开关轨迹中多个控制目标之间的协同优化,给出驱动电阻取值的通用设计方法,提出驱动电阻切换的交错时序逻辑,对比传统驱动方法,采用大量实验结果,验证了所提模型方法的有效性。
- 邹铭锐曾正孙鹏王亮王宇雷
- 关键词：SICMOSFET器件
- 高带宽差分电压探头:模型、设计与评测
- 2022年
- SiC和GaN等宽禁带功率器件的开关速度非常快,可以提升功率器件的开关频率及电气装备的功率密度。然而,其开关速度已逼近测量仪器的探测极限,难以准确表征功率器件的开关特性。商业化高性能测试仪器,存在经济性差、透明度低、定制化难等问题,成为制约宽禁带器件大规模应用的一大关键技术难题。高速、高频、高压开关信号具有波的传播特征,无法采用现有集总参数模型与分析方法。此外,差分电压探头面临带宽约束机制不明、高频设计模型缺乏、测试表征方法匮乏等基础问题,给高性能电压探头的设计、研发和应用,带来了严峻挑战,亟待技术突破。基于高频传输线理论,文中揭示差分电压探头的结构–带宽机制,提出基于平行板传输线的高带宽分压器新结构,建立宽频范围适用的分压电路模型,分析分压器尺寸对探头带宽的影响规律,并给出一种最大化探头带宽的回路补偿方法。实验结果表明:多层陶瓷电容的等效串联电感及PCB平面耦合的传输线效应,是制约差分电压探头带宽的瓶颈问题,采用基于平行板传输线的高带宽分压结构、优化承压臂长度、高频回路补偿等新结构和新方法,可突破差分探头的带宽极限到500MHz,为高带宽差分电压探头和宽禁带器件的设计研发、测试表征、标准制定,提供有益的参考。
- 王宇雷曾正孙鹏王亮
- 关键词：高带宽设计理论
- 基于响应面的车用功率模块Pin-Fin优化设计被引量：2
- 2022年
- 集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成本高。基于响应面优化方法,该文提出一种集成Pin-Fin散热器的模型化设计方法,建立集成Pin-Fin形貌结构与阵列排布的数学描述,给出Pin-Fin散热器热-流性能的理论模型,建立Pin-Fin的多目标优化模型,获得Pin-Fin散热器结构的最优设计。为了验证理论模型和优化设计的可行性和有效性,搭建面对面变流器对拖实验平台,对标商业化车用功率模块的Pin-Fin设计,采用大量固定工况,以及实际车用工况实验结果,对比验证优化后的Pin-Fin能降低车用功率模块7.62%的结-流热阻,减小65%的功率模块损伤,提升车用电机控制器寿命1.8倍,为车用功率模块低热阻集成Pin-Fin散热器提供新的研究思路。
- 张嘉伟曾正孙鹏王亮
- 关键词：多目标优化设计
- 基于Markov过程的输变电设备一体化智能监测装置可靠性评估被引量：14
- 2015年
- 输变电设备一体化监测装置是构成输变电设备智能监测传感网络的基本单元。为评估与提高输变电设备一体化智能监测装置可靠性,优化其维修策略,建立了一种基于Markov过程的输变电设备一体化智能监测装置可靠性评估模型。在分析一体化智能监测装置内部结构与各元件功能关系的基础上进行了系统划分,采用Markov模型表征系统的状态转移过程,通过计算系统在平稳状态下的状态概率,量化了一体化智能监测装置的可靠性水平。实例分析表明,提出的可靠性评估模型能够较为准确客观地对一体化智能监测装置的可靠性进行量化评估,有效辨识出装置的薄弱环节,从而为制定合理的运行维护策略,保证输变电设备智能监测传感网络的安全可靠运行提供技术参考。
- 孙鹏李剑张劲薛武
- 关键词：输变电设备MARKOV过程可靠性
- 基于PZT压电陶瓷的SiC MOSFET缓冲吸收电路
- 2023年
- 在高速关断过程中,碳化硅(silicon carbide,SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管器件呈现出严重的电压过冲和振荡,降低器件电压裕量。通常,采用缓冲吸收电路改善SiC器件的关断电压轨迹。然而,现有研究忽略SiC器件与吸收电路的交互规律和工作温度对吸收电路性能的影响,限制缓冲吸收电路的应用。针对这些问题,该文提出一种基于锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)压电陶瓷的缓冲吸收电路,分析PZT的温度特性,通过建立半桥电路与PZT缓冲吸收电路的高精度交互模型,揭示PZT缓冲吸收电路与SiC器件的耦合规律,利用特征方程-根轨迹方法,定量刻画PZT缓冲吸收电路的参数设计域。对比评估工作温度对多种缓冲吸收电路性能的影响。实验结果表明,所提设计方法能很好地抑制关断电压过冲与振荡,验证设计方法的有效性。相较于传统RC缓冲吸收电路,PZT缓冲吸收电路在工作温度发生变动后,仍然具有很好的抑制效果,且抑制效果随工作温度的上升而不断增强。为SiC功率器件的暂态稳定性分析,以及功率模块和缓冲吸收电路的集成设计,提供有益的参考。
- 韩绪冬孙鹏邹铭锐王宇雷牛富丽曾正
- 关键词：温度特性
- 采用信息熵和组合模型的风电机组异常检测方法被引量：22
- 2015年
- 充分利用现有数据采集与监控系统的数据是当前提高风电机组运行可靠性最迅速、有效的方式。首先根据风电场数据采集与监控数据,确定了风电机组状态参数和监测数据的风速范围;其次,建立了分别基于反向传播神经网络和最小二乘支持向量机的单项模型,分析了各单项模型的权重分布,并建立了较优的组合预测模型;最后,引入信息熵的概念对残差数据进行了处理,提出了风电机组状态参数的异常检测方法。验证结果表明,所提方法能准确检测出不同风电机组的发电机轴承温度异常,同时为风电机组的异常识别、故障预警奠定了基础,可为风电场工作人员制定维修策略提供参考信息,具有重要的工程价值。
- 颜永龙李剑李辉孙鹏张晓萌
- 关键词：风电机组数据采集与监控信息熵异常检测
- 双面散热功率模块的热阻建模与测试表征研究被引量：4
- 2022年
- 相对于单面散热(single-sided cooling,SSC)封装,双面散热(double-sided cooling,DSC)封装能有效降低功率模块的结–壳热阻,大幅提升变流器的功率密度,是功率集成的发展趋势。DSC功率模块具有双通道传热的特征,然而现有研究仍然沿用SSC功率模块单通道传热的热阻模型和评测方法。因此,DSC功率模块的热阻研究存在物理意义不明、热路模型缺乏、评测方法空白等基础问题,严重制约DSC功率模块的装备研发、可靠运行和规模应用,亟待技术突破。文中基于等温剖面和温度梯度的概念,揭示功率模块热阻的传热学机理,阐释DSC功率模块热阻的物理意义,建立DSC功率模块的热路模型,分析双通道传热和单通道传热的热阻规律,仿真分析和实验测试的结果,验证模型和方法的可行性和有效性。结果表明:相对于SSC功率模块,DSC功率模块的双通道热阻,从物理上、数学上和表征上,都不是两个单通道热阻的直接并联。此外,DSC功率模块在降低73%尺寸的同时,可以降低65%的结–壳热阻。这些研究发现将为DSC功率模块的研发与应用及制定多通道传热半导体器件的热阻标准,提供有益的参考。
- 余跃曾正孙鹏王亮王金欧开鸿
- 关键词：功率模块
