摘要 — 过去十年,碳化硅 (SiC) 功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的商业化不断扩大。栅极氧化物可靠性是 SiC 功率 MOSFET 的主要问题,因为它决定了器件的使用寿命。在这项工作中,我们研究了商用 1.2 kV SiC 功率 MOSFET 在不同栅极电压下的栅极漏电流。高氧化物电场引发的碰撞电离和/或阳极空穴注入 (AHI) 导致空穴捕获,从而增强了栅极漏电流并降低了器件的阈值电压。由于 Fowler-Nordheim (FN) 隧穿而产生的电子注入和捕获往往会降低栅极漏电流并增加阈值电压。还对商用 MOSFET 进行了恒压时间相关电介质击穿 (TDDB) 测量。栅极漏电流的结果表明,场加速因子的变化是由于高栅极氧化物场下栅极电流/空穴捕获增强所致。因此,建议在低栅极电压下进行 TDDB 测量,以避免在正常工作栅极电压下高估寿命。
A 表面 (m2) A 翅片横截面积 (m2) A 1 圆柱体内表面 (m2) A 1 与冷却空气接触的框架壳体表面 (m2) AF in 翅片表面 (m2) A f 框架壳体有效面积 (m2) 热容 (W x sl°C) C p 恒压比热容 (JIK11°C) 外径 (m) 标量因子 热导纳 (WI°C) [G] 导纳矩阵 对流传热系数 (w/ocm2) h f 框架薄膜系数 (WI°Cm2) 长度 (in) hFi „ 翅片薄膜系数 (W/°Cm2) H Fi„ 散热片轴向长度 (m) 电流 (A) k a 层压轴向热导率 (WI°Cm) k r 层压径向热导率 (WI°Cm) k e 表观热导率 (WI°Cm) k i 热导率槽绝缘的导热系数 (WI°Cm) k 翅片 翅片的热导率 (WI°Cm) k 空气 空气的热导率 (WI°Cm) l g 气隙长度 (m) N pr 普朗特数 A r u 努塞尔特数
A 面积 a 加速度、半长轴长度、声速 B i 原子总数 B 磁感应强度/磁通密度 b 半短轴长度 c 光速[299.792 x 10 6 m/s] c ∗ 特征速度 c D 阻力系数 ck 质量分数 c L α 升力系数 cp 恒压比热容 c T 推力系数 cv 恒容比热容 D 阻力 E 期望 E 电场 E KE 粒子动能 E pot 粒子势能 e 比机械能、比能 F 力、焦点 G 吉布斯自由能 G 万有引力常数[6.674 x 10 − 11 m 3 /(kg s 2 )]、单位体积吉布斯自由能、质量通量 g 比吉布斯自由能 H 焓 H 单位体积焓 h 比角动量、比焓、高度、普朗克常数 [6.626 x 10 − 34 Js] I 冲量、转动惯量、电流 I sp 比冲量 i 倾角 J 2 非球形地球纬向谐波(1.0826 x 10 − 3 ) j 电流密度 K 燃烧表面积与喷嘴喉口面积比 K c 基于浓度的平衡常数 K p 基于分压的平衡常数 KE 动能 k 等效弹簧常数 kb 反向反应速率、玻尔兹曼常数 [1.380 x 10 23 J/K]
里程焦虑和缺乏足够的快速充电途径已被证明是电动汽车 (EV) 普及的重要障碍。虽然已经开发出许多快速充电 EV 电池的技术(基于模型和无模型),但它们都集中在单个锂离子电池上。电池组的扩展很少,通常考虑简化架构(例如串联)以方便建模。计算方面的考虑也将快速充电模拟限制在小型电池组,例如四个电池(串联和并联电池)。因此,在本文中,我们采用基于强化学习 (RL) 的无模型方法来快速充电大型电池组(包含 444 个电池)。每个电池都由等效电路模型和二阶集总热模型表征,以模拟电池行为。在训练底层 RL 之后,开发的模型将易于实现且计算复杂度低。具体来说,我们使用近端策略优化 (PPO) 深度 RL 作为训练算法。 RL 的训练方式是将快速充电造成的容量损失降至最低。电池组的最高电池表面温度与电池组的充电状态一起被视为 RL 状态。最后,在详细的案例研究中,将结果与恒流-恒压 (CC-CV) 方法进行比较,并展示了基于 RL 的方法的卓越性能。我们提出的 PPO 模型可以像具有 5C 恒定阶段的 CC-CV 一样快速地为电池充电,同时将温度保持在与具有 4C 恒定阶段的 CC-CV 一样低的水平。
CW6308 是一款高精度线性充电器 IC,具有电源路径管理功能,适用于使用单节锂离子/锂聚合物电池的可穿戴设备和物联网设备。该设备嵌入充电管理模块并完成完整充电阶段,包括预充电、快速充电恒流 (CC)、快速充电恒压 (CV) 和充电终止。该设备集成了电源路径管理 (PPM),即使电池电量耗尽,设备也可以在为电池充电的同时为系统运行提供电源。它还支持完整系统重置和运输模式。CW6308 通过限制从输入到系统的电流和从电池到系统的电流来提供系统过流保护 (OCP)。当电池电压低于电池欠压锁定 (UVLO) 阈值时,电池到系统的放电路径将被切断。CW6308 可以通过 NTC 引脚(支持 10K 或 100K NTC 热敏电阻)监控电池组温度,并在电池处于热或冷状态时暂停充电。该设备还集成了充电安全定时器和预充电定时器。当其中任何一个定时器到期时,正在进行的充电将被关闭。I 2 C 控制接口允许主机配置充电器参数并获取 IC 状态。充电和放电期间可使用 I 2 C 看门狗。该设备采用微型无铅 0.4mm 间距、1.25mm x 1.25mm、9 球 WLCSP 封装。
1.充电模式 FM5012D 用线性方式对电池进行涓流 / 恒流 / 恒压三段式充电。当电池电压低于 V TRKL 时进行涓流充 电;当电池电压高于 V TRKL 时进行恒流充电;当电池电压接近 V BAT-REG 时进行恒压充电,此时充电电流 开始逐渐减小,当电流减小到 I FULL 时,判断电池已经充饱,芯片终止充电,待电池电压降低到 V RECHG 后进行再次充电 (Recharge) 。 2.充电软启动功能 当开始给电池充电时,芯片会控制充电电流逐渐增大到设定值,避免了瞬间大电流冲击引起的各种 问题。 3.充电电流设定 充电电流由内部电路设定为恒流 600 mA, 涓流充电为 60mA, I FULL 为 90 mA 可编程设置充饱电压为 500 mA, 涓流充电为 50mA , I FULL 为 75 mA 当输入供电不足或芯片温度过高时, I IN-LIM 会下降。 4.充饱电压设定 FM5012D 芯片默认充饱电压值为 4.20V 可编程设置充饱电压值为 4.35V 5.输入过压保护 输入电压过高,超过 V IN-OVP 时,芯片会控制关闭充电和升压输出,防止芯片和负载因为过压而损 坏,输入电压正常后充电恢复,风扇驱动输出 FAN 不恢复。 6.充电限流保护 当芯片 VIN 端口电压低于 4.7V 时,芯片进入 VIN 限流状态,充电电流逐渐减小,直至到零。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
A c 横截面积,[ m 2 ] A s , A h 总传热面积,[ m 2 ] β 表面密度,[ m 2 /m 3 ] 或整体压力梯度,[ Pa/m ] C p 恒压比热,[ J/ ( kgK )] Co 库仑数 d h 水力直径,[ m ] δ 翅片厚度,[ m ] ϵ 热交换器效率或湍流耗散,[ s ] 或翅片间距比 f c 核心摩擦系数 f 扇形 扇形摩擦系数 f 频率,[ Hz ] 或 Forschheimer 摩擦系数 G 质量流速,˙ m/A c , [ kg/ ( m 2 s )] γ 波纹间距比 h 对流膜系数 [ W/ ( m 2 K )] h f 压力损失,[ m ] η 0 , η f二次传热表面的有效性 j 科尔本系数 K c 入口损失系数 K e 出口损失系数 k 湍流动能,[ J/kg ] 或材料的热导率,[ W/ ( mK )] L , l 长度或翅片长度,[ m ] LMTD 对数平均温差,[ K ] M 马赫数 ˙ m 质量流量,[ kg/s ] µ 动态粘度,[ Pa · s ] N st 斯坦顿数 Nu 努塞尔特数 ν 运动粘度,[ m 2 /s ] P 周长,[ m ] 或流体压力,[ Pa ] Pr 普朗特数 Re 雷诺数 ρ 密度,[ kg/m 3 ] Q 或 ˙ Q 传递的热量,[ W ] Q 平衡 热交换器流之间的热平衡 Q 热 热交换器热侧发出的热量,[ W ] Q 冷热交换器的冷侧,[ W ] φ 流动面积与面面积之比或标准偏差 T 温度,[ K ] U 总传热系数 [ W/ ( m 2 K
扬声器应采用双向表面贴装设计,带有内部无源分频器和 60W 低插入损耗 70/100V 变压器,用于恒压分布式线路。 6 英寸矿物填充聚丙烯低音扬声器,带丁基橡胶环绕和 1 英寸 (25 毫米) 钛圆顶,带磁流体冷却钕磁铁系统,应安装在专有注塑 ABS、防紫外线褪色外壳中。外壳的防尘防溅等级应超过 IEC60529 IP-65,防盐防潮等级应超过 Mil STD 810G。内置密封输入面板盖和粉末涂层铝格栅。扬声器颜色应为 RAL 9016(白色)或 RAL 9017(黑色)。设备应附带防滑 U 型支架,该支架的粉末涂层与外壳颜色相同。扬声器应具有可选的滚花球形接头云台安装系统,并带有快速连接/拆卸机制。扬声器应符合以下安全标准:CE。扬声器应满足以下性能规格:轴上系统频率范围应为 57 Hz 至 20 kHz (-10 dB)。在建议使用高通保护的全空间环境中,宽带灵敏度应为 89 dB(1m 处为 2.83 V)SPL。长期功率处理额定值为 EIA-426B 中定义的 80W。最大连续输出应为 108 dB SPL,最大峰值输出应为 114 dB SPL。标称覆盖模式应为 100 度锥形。变压器应具有 60W、30W、15W、7.5W(3.8W 70V)的功率抽头,外加 8 欧姆旁路,可使用机箱背面的滑动开关进行选择。扬声器 Euroblock 输入连接应允许直接连接到 70 伏、100 伏或低阻抗放大器。扬声器外形尺寸为 13.90" x 7.73" x 8.66" (353mm x 196mm x 220mm),单位净重为 12.02lbs (5.45kg),保修期为 5 年。扬声器为 Atlas + Fyne FS-6T 表面安装扬声器。
第 5 学期可再生能源发电系统模块 I:(15 小时)简介:传统能源及其影响、非传统能源 - 季节性变化和可用性、可再生能源 - 来源和特点、分布式能源系统和分散式发电 (DG)。太阳能:太阳过程和太阳辐射的光谱组成。太阳能热系统 - 太阳能集热器、类型和性能特点、应用 - 太阳能热水系统(主动和被动)、太阳能空间加热和冷却系统、太阳能海水淡化系统、太阳能灶。太阳能光伏系统 - 工作原理、光伏电池概念、电池、模块、阵列、太阳能电池损耗、阴影的影响 - 部分和完全阴影、串联和并联连接、电池不匹配、最大功率点跟踪、应用电池充电、泵送、照明、珀尔帖冷却。光伏电池建模。模块 II:(10 小时)风能:风能、风能转换;风能密度、风能转换效率极限、转换器类型、风力转子的空气动力学、风力涡轮机的功率~速度和扭矩速度特性、风力涡轮机控制系统;转换为电能:感应发电机和同步发电机、并网和自激感应发电机运行、电力电子控制单双输出系统的恒压和恒频发电、无功功率补偿、风力发电厂的特性、DFIG 的概念。模块三:(9 小时)生物质能:生物质转化的原理、燃烧和发酵、厌氧消化、沼气池的类型、木材气化器、热解、应用。生物气、木炉、生物柴油、内燃机、应用。模块四:(6 小时)混合系统:混合系统的需求、混合系统的范围和类型、柴油光伏、风能光伏、微型水力光伏、生物质柴油系统、电动和混合电动汽车的案例研究。教科书: [1] Godfrey Boyle“可再生能源——可持续未来的动力”,牛津大学出版社。 [2] BHKhan,“非传统能源”,Tata McGrawHill,2009年。 [3] SN Bhadra、D. Kastha、S. Banerjee,“风电系统”,牛津大学出版社,2005年。 参考书: [1] SA Abbasi、N. Abbasi,“可再生能源及其环境影响”,Prentice Hall of India,新德里,2006年。 数字学习资源: 课程名称:能源资源与技术 课程链接:https://nptel.ac.in/courses/108/105/108105058/ 课程讲师:Prof. S Banerjee,IIT Kharagpur
附图列表 图 (1-1): - 本项目的风能转换系统框图 .............................................................................. 10 图 (3-2):- 水平轴和垂直轴风力涡轮机视图 .............................................................................. 16 图 (3-3): - 上风向三叶片 HAWT 和下风向两叶片 HAWT 示意图 17 图 (3-4): - 直接驱动和齿轮驱动风力涡轮机的内部结构 ............................................................. 18 图 (3-5):- 水平轴风力涡轮机的配置 ............................................................................................. 19 图 (3-6): - 垂直轴风力涡轮机所需的零件和组件 ............................................................................. 20 图 (3-7): - Simulink 中风力涡轮机模型的参数设置 ............................................................................. 22 图 (3-8): - 具有设置涡轮机参数的涡轮机功率特性 ............................................................................. 22 图 (3-9): - 鼠笼感应发电机剖面图 (Wenping Cao,2012 年 3 月) ............................................................................................................................................. 24 图(3-10): - 双馈感应发电机剖面图 (Wenping Cao, March 2012) ............................................................................................................................................. 25 图 (3-11): - 同步发电机剖面图 ............................................................................................................................. 27 图 (3-12): - 永磁同步发电机剖面图 (Wenping Cao, March 2012) ............................................................................................................................. 28 图 (3-13): - Matlab 中永磁同步机的配置 (用于项目) ............................................................................................................................. 31 图 (3-14): - Matlab 中永磁同步机的参数 (用于项目) ............................................................................................................. 32 图 (4-15): - 风能转换系统的电力电子部分框图 ............................................................................................................................. 34 图 (4-16): - 三相桥式整流器的电路图 (Rashid, 2014) ............................................................................................. 35 图 (4-17): - 输入波形和三相桥式整流器的输出电压 (Rashid, 2014) ...................................................................................................................................... 36 图 (4-18):- 降压转换器的电路图 (Rashid, 2014) ...................................................................... 39 图 (4-19): - 模式 1 的降压转换器等效电路图 (Rashid, 2014) ............................................. 40 图 (4-20):- 模式 2 操作的降压转换器等效电路图 (Rashid, 2014) ............................................................................................................................................... 40 图 (4-21):- 电感电流连续流动时降压转换器的输入和输出电压和电流的波形 ............................................................................................. 41 图 (4-22): - 恒压控制图像 ............................................................................................................. 45 图 (4-23): - 恒流控制图像 ............................................................................................................. 46 图 (4-24):- 风能转换系统的电池参数设置 ............................................................................. 47 图 (4-25):- 电池的标称电流放电特性 ............................................................................................. 48 图 (5-26):- 不同桨距角值的风力涡轮机特性 ............................................................................. 50 图 (5-27):- 相间电感相对于转子电角度的变化 ............................................................................. 51 图 (5-28): - 降压转换器的等效电路 ............................................................................................. 52 图 (5-29): - 充电控制示意图 (Her-Terng Yau, 2012) ........................ 54 图(5-30): - Buck 转换器等效电路 .............................................................................. 55