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模块化多电平换流器IGBT 模块失效机理和状态监测研究综述
摘要：作为模块化多电平换流器（MMC）的核心功率器件，绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块的故障机理研究与状态监测技术对于保证运行可靠性具有重要意义。IGBT模块劣化引起的工作参数畸变、内部结构异常将严重影响模块化多电平换流器（MMC）的工作性能。目前，关于IGBT模块状态监测的综述较多，但缺少对MMC中IGBT模块状态监测的相关综述。首先，分析MMC的结构特点和工作原理；然后，针对功率模块型和压装型IGBT的故障机理，对IGBT模块的状态监测技术进行总结，并对MMC子模块中IGBT模块的状态监测方法进行补充分析；最后，针对当前研究中存在的不足，结合目前的研究现状，提出了柔性直流输电系统中IGBT模块状态监测与评估的研究方向。本研究得到湖南省科技厅重点研发计划项目（No. 2021GK2020）资助。关键词：柔性直流输电；MMC；IGBT模块；故障机理；状态监测
一种高效率、高比功率三电平T...
摘要 — 电动飞机的电力推进驱动器需要轻便高效的电源转换器。此外，驱动器的模块化构造方法可确保降低成本、提高可靠性和易于维护。本文首次报道了额定功率为 100 kW、1 kV 直流链路的模块化直流-交流三级 T 型单相桥臂电力电子构建块 (PEBB) 的设计和制造过程。由硅 IGBT 和碳化硅 MOSFET 组成的混合开关被用作有源器件，以实现高功率下的高开关频率。拓扑和半导体选择基于基于模型的设计工具，以实现高转换效率和轻量化。由于没有商用三级 T 型功率模块，设计了基于 PCB 和现成分立半导体的大功率开关用于中性点钳位。此外，还设计了一种非平凡的铝基多层层压母线，以促进所选有源器件和电容器组的低电感互连。测量的电感表明母线中的两个电流换向回路对称，值在 28 - 29 nH 范围内。估计该块的比功率和体积功率密度分别为 27.7 kW/kg 和 308.61 W/in3。证明了该块在 48 kVA 下的连续运行。测量结果显示该区块的效率为 98.2%。
CA9617 电平转换 FM+ I2C 总线中继器
⚫ 2 通道、双向转换器，用于混合模式 I 2 C 应用中 SDA 和 SCL ⚫ 兼容 I 2 C 和 SMBus ⚫ 电压电平转换范围为 0.8V 至 5.5V 和 2.2V 至 5.5V ⚫ 端口 A 工作电源电压范围为 0.8V 至 5.5V（正常电平） ⚫ 端口 B 工作电源电压范围为 2.2V 至 5.5V（静态偏移电平） ⚫ 5V 容限 I 2 C 总线和使能引脚 ⚫ 0Hz 至 1000kHz 时钟频率（由于中继器增加的延迟，最大系统工作频率可能低于 1000kHz） ⚫ 以 V CCB 为参考的高电平有效中继器使能输入 ⚫ 漏极开路输入/输出 ⚫ 无锁存操作 ⚫ 支持跨中继器的仲裁和时钟延长 ⚫可适应标准模式、快速模式和快速模式 Plus I 2 C 总线设备、SMBus（标准和高功率模式）、PMBus 和多个主设备 ⚫ 断电高阻抗 I 2 C 总线引脚
高压直流电网模块化多电平换流器的状态和健康监测
本论文讨论的另一个重要主题是 IGBT 模块的状态监测。为此，开发了一个功率循环测试台。选择 𝑉 𝐶𝐸(𝑜𝑛) 作为跟踪功率器件在整个循环测试过程中退化状态演变的参数。因此，构思并开发了一个在线 𝑉 𝐶𝐸(𝑜𝑛) 测量板。为了获得有关所应用循环协议的更多相关见解，开发了一种在线估计 IGBT 器件结温的策略，该策略基于卡尔曼滤波器的使用。该策略还能够通过分析热敏电参数来估计 IGBT 健康状态的退化程度。
利用电压电平转换实现智能电池储能系统
太阳能是一种可再生能源，可以帮助公司和个人减少对碳氢化合物能源的依赖。然而，要使太阳能成为可靠的能源，就需要以有效的方式储存太阳能。电池储能系统 (ESS) 用于储存太阳能电池板装置产生的能量。电池储能系统需要与其他太阳能系统组件（如智能电表和太阳能电池板逆变器）协调运行。尽管电池储能系统技术已经问世一段时间了，但为了让个人和公司大规模利用它，世界各地的电网需要变得更加智能和高效。智能电池存储技术是成功实施太阳能所必需的功能，例如全天候使用太阳能和减少停机时间。此外，智能电池存储系统使公用事业公司能够提供独特的服务和促销活动，以帮助激励公司和个人投资太阳能发电和存储设备并采取节能使用活动。智能储能系统可以包含许多不同的功能，但它们无线发送和接收信息的能力可以说是最重要的。无线连接使能源存储系统不仅能够向系统用户和公用事业公司发送可用能源数据，而且还使能源存储系统和智能电表能够响应公用事业公司的命令，将一组单独的电池存储系统转变为公用事业公司在高峰需求时可以利用的能源存储阵列。
基于有限元法的模块化多电平换流器金属化聚丙烯电容器寿命分析
摘要 金属化聚丙烯电容器（MPPC）因损耗低、自愈能力强等优点，在高压直流输电系统的模块化多电平换流器（MMC）中得到广泛应用。由于等效串联电阻的增加和电容量的减小，MMC中MPPC的性能随时间推移而劣化，因此MPPC的可靠性分析至关重要。本文提出一种考虑腐蚀失效的有限元法（FEM）来分析MPPC的可靠性。首先，建立MPPC的等效电模型和实际热模型，计算MPPC的损耗和温度分布。其次，利用FEM模型对MPPC的腐蚀失效进行分析和仿真，利用聚丙烯薄膜老化模型建立MPPC的寿命模型，并通过传统腐蚀失效寿命模型和浮充老化试验对模型进行验证。最后，在MMC模型中提取各子模块（SM）的电压，结合FEM模型和寿命模型分析各SM中MPPC的寿命。结果表明，在MMC中，靠近直流线或中间部分的各臂中的SM具有较短的MPPC寿命。
DCM 模式下集成三电平降压变换器的分析、设计和控制
三电平降压(TLB)转换器与连续导通模式(CCM)的降压转换器相比，具有电压转换效率高、电感电流纹波、输出电压纹波和开关管电压应力小等特点。将TLB转换器集成在芯片上，由于电感较小、负载变化较大，无法避免其以非连续导通模式(DCM)工作。本文介绍并讨论一种采用65nm CMOS工艺实现的DCM模式下TLB转换器的分析、设计和控制。晶体管级仿真结果表明，当TLB转换器工作在100MHz、片上电感5nH、输出电容10nF、输出电容10nF时，输入电压为2.4V，输出转换范围为0.7～1.2V，峰值效率为81.5%@120mW。当 I OUT ¼ 10 – 100 mA 时，输出负载瞬态响应为 100 mV，下冲为 101 ns，过冲为 86 mV，上冲为 110 ns。最大输出电压纹波小于 19 mV。
Agilent 8663A 合成信号发生器 100 kHz 至 2.56 ...
2 在远程模式下，可能存在间隔 3 MHz 的微处理器时钟相关杂散信号，其电平通常为 <-80 dBc。3 在 50 Hz 线路频率下，电力线或微音相关杂散信号可能高出 3 dB，并且出现在距载波高达 1 kHz 的偏移处。4 8663A 使用微处理器电平精度增强程序，在 +16 dBm 和 -119.9 dBm 之间的电平范围内实现 ±1 dB 绝对电平精度和平坦度。可以使用特殊功能禁用此增强功能。5 包括平坦度、衰减器误差、检测器误差和测量不确定度。6 在扫描模式下，正常的微处理器电平精度增强程序被禁用。可以使用特殊功能在扫描期间选择电平精度增强，但最小扫描时间通常限制为 10 毫秒/步。
LED 驱动控制专用电路TM1640
微处理器的数据通过两线总线接口和TM1640 通信，在输入数据时当CLK 是高电平时，DIN 上的信号必须 保持不变；只有CLK 上的时钟信号为低电平时，DIN 上的信号才能改变。数据的输入总是低位在前,高位在后 传输.数据输入的开始条件是CLK 为高电平时，DIN 由高变低；结束条件是CLK 为高时，DIN 由低电平变为高 电平。
开发拆卸式铝合金零件的监测系统
将采集到的电信号转换成数字信号，MCU单元STC12LE5616AD对来自模数转换单元的数字信号进行分析处理后发送给系统通信模块，最终完成整个数据采集处理过程。其中，电平转换器TXS0104EPWR用于平衡模数转换单元与MCU单元之间的工作电压，隔离器ADuM120x用于保护关键元器件不烧毁整个电路。通过电平转换器LP2591AC、TPS562200平衡电源后，分别为数据采集单元、模数转换单元、电平转换器、MCU单元供电。系统处理模块工作原理如图3所示。