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关键词： Trench IGBT   Single-event burnout (SEB)   Technology computer-aided design (TCAD)   Heavy ion   Inherent parasitic transistor   POWER   GENERATION   CHANNEL   VOLTAGE  

摘要： In this paper, based on TCAD simulation, a detailed investigation of the SEB failure mechanism of trench IGBTs featuring a deep trench with slanted side-walls structure is conducted for the first time by studying the temporal evolution of electrostatic potential, impact ionization, electric field, current density, and hole concentration distributions. The study reveals that heavy ion irradiation can induce the turning-on of inherent parasitic transistors, leading to the formation of latch-up and consequently SEB. Firstly, the peak electric field transfer leads to high-level impact ionization at the homojunction, injecting ionized electrons into the base-neutral region to turn on the parasitic PNP transistor. Secondly, ionized holes flow through the P-well towards the emitter, diminishing the potential barrier between the P-well and the N+ source region, thus activating the parasitic NPN transistor. Finally, with the parasitic NPN transistor remaining forward-biased, it continuously supplies electron current to the parasitic PNP transistor, thereby sustaining its operation. In summary, the conclusions obtained from the study can provide important references for a deeper understanding of the failure mechanisms of trench IGBT devices in harsh radiation environments.

关键词： Insulated gate bipolar transistors (IGBT)   Heavy copper wires   micro-alloyed   Chlorination   High-temperature oxidation   Power cycling   COPPER   OXIDATION  

摘要： In this study, we introduced trace amounts of silver and nickel into 500 mu m diameter copper wires to form micro-alloyed copper wires used in insulated gate bipolar transistors (IGBT). The addition of silver and nickel enhanced the mechanical properties of the conductors and suppressed the work hardening effect, significantly improving the power cyclic lifetime. Additionally, this study conducted chlorination and high-temperature oxidation test to compare the application characteristics of the heavy micro-alloyed copper wires with pure copper wires, through tensile and bending test, as well as electrical property comparisons. Finally, Cu50Ni (50 ppm Ni) wires were selected and nickel ceramic substrates for wire bonding to evaluate module electrical properties and bonding reliability. In the chloride test, there was no significant pitting corrosion observed in copper wire, and the micro-alloyed copper wire outperformed the pure copper wires in terms of bending lifetime and power cycling performance. In the high-temperature oxidation test, an oxide layer of cuprous oxide formed on the surface of all wires. The pure copper wire exhibited a significant increase in resistance. Notably, the micro-alloyed copper wires had better resistance to oxidation. Regarding wire bonding, the use of Cu50Ni wires and nickel ceramic substrates reduced the diffusion rate of nickel atoms from the substrate to the copper wire, forming a thinner alloy diffusion layer. This prevented electrical degradation and achieved high bonding reliability, especially under higher bonding forces. These findings confirm that micro-alloyed copper wires are suitable for high-power applications.

关键词： 最优控制   竞争种群   污染   极大值原理  

摘要： 本文研究污染环境中生育率和死亡率依赖于加权大小的竞争种群模型的最优控制问题.应用不动点定理得到了上述模型非负解的存在性和唯一性.借助极大值原理验证了最优控制策略的存在性,利用法锥性质获得了针对控制问题的最优条件.

关键词： 永磁同步电机   自抗扰控制,超螺旋滑模控制   矢量控制  

摘要： 为了提高永磁同步电机矢量控制性能，解决传统比例积分（proportional integral，PI）控制超调，抗干扰能力不足的问题，提出了自抗扰速度控制器和改进超螺旋滑模电流控制器。在转速环中引入非线性误差控制率和扩张状态观测器，提升自抗扰响应速度和抗干扰能力；在电流环中引入改进的超螺旋滑模控制，提高了永磁同步电机响应的快速性和电流品质。搭建永磁同步电机自抗扰控制和超螺旋滑模控制相结合的仿真模型，在仿真结果中实现了快速跟踪阶跃信号，电流波动小，系统出现扰动时，电机的转速和转矩波动较小，迅速恢复稳定，提高了系统的鲁棒性和动态性能。

关键词： 故障诊断   IGBT   间歇开路故障   因果卷积   残差神经网络  

摘要： 针对地铁列车牵引逆变器中绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor， IGBT）间歇开路故障的隐蔽性和传播性，提出一种内涵因果分析的Causal-Res故障诊断方法。首先深入挖掘逆变器输出三相电流信号之间的潜在因果关系，利用时间卷积网络（Temporal Convolutional Network， TCN）中的因果卷积机制，构造能够表征IGBT间歇开路故障特性的特征向量，然后结合残差神经网络（Residual Neural Network）特征学习能力对故障特征向量分类实现故障诊断。试验结果表明，提出的方法在IGBT低概率和高概率发生间歇开路故障的场景下，其定位故障IGBT的准确率分别为99.99%和99.95%，对比试验也说明了因果关系的引入能有效提高诊断方法的准确率和稳定性。

关键词： 改进极限学习机   SVG散热风扇   变频控制   模糊控制   蚁狮优化   变频器  

摘要： 为降低变频控制超调量，设计基于改进极限学习机的SVG散热风扇变频控制方法，提升变频控制效果。通过温度传感器实时采集SVG的运行温度，在极限学习机内引进模糊控制理论，改进极限学习机，并通过蚁狮优化算法，优化改进极限学习机的参数，降低变频控制误差;在参数优化后的改进极限学习机内，输入SVG散热风扇实际运行温度与设定运行温度间的温差，以及温差变化率，输出SVG散热风扇变频器的工作频率，实时控制SVG散热风扇转速与排风量，实现SVG散热风扇变频控制。实验证明:该方法可有效变频控制SVG散热风扇转速与排风量，使SVG运行温度稳定在安全范围内，且该方法的变频控制超调量较小，在不同条件下的应用鲁棒性较强。

关键词： 双有源桥   扩展移相   电流应力   回流功率   权重优化   移相比  

摘要： 为提高双有源桥变换器的传输效率，提出一种基于新扩展移相控制的电流应力和回流功率双目标权重优化策略。首先，根据原边侧输出电压高电平的角度和原副边输出电压之间的移相角关重新定义新移相比，简化传输功率数学模型，再由移相比之间的关系划分出3种工作模式并求出对应的电流应力和传输功率数学模型；在此基础上，推导出回流功率数学模型并进行特性分析；然后，优选出两种覆盖全功率的工作模式并建立电流应力和回流功率权重优化函数，根据极差正规化法求解出最优移相比组合并分析其软开关特性；最后结合所求软开关条件下的最优移相比组合设计出简洁快速的闭环控制策略。通过搭建样机进行实验验证，在电流应力、回流功率以及传输效率方面对优化策略与传统策略进行对比分析。实验结果表明双目标优化策略相较于传统扩展移相控制在低功率模式下系统效率提升了20%，在高功率模式下系统效率提升了11%，验证了设计方案的可行性和有效性。

关键词： 最优控制   变步长BDF2格式   稳定性   收敛性  

摘要： 时间变步长的两步向后差分公式（BDF2）具有强稳定性,在刚性问题、多尺度动力学等问题中具有广泛的应用,但在偏微分方程最优控制问题的应用研究相对较少.本文主要研究用变步长方法求解一类反应扩散方程源项控制的最优控制问题,时间方向采用变步长BDF2格式,空间方向采用中心差分方法进行离散.利用离散正交卷积（DOC）核和离散互补卷积（DCC）核的分析工具,证明了最优控制问题的最优解在相邻时间步长比介于1/4.8645和4.8645之间时,所构建的变步长差分格式在离散的L2范数下是无条件稳定的,且在时间与空间方向都具有二阶收敛精度.最后通过数值算例验证了所构造格式的可行性和有效性.

关键词： 无约束椭圆最优控制问题   稳定化混合有限元   低次等阶有限元对   误差估计  

摘要： 采用低次等阶混合元结合局部高斯积分稳定化方法求解无约束椭圆最优控制问题。首先，结合变分原理和最优化理论，将求解椭圆最优控制问题转化为状态方程、对偶方程和最优性条件三者的联立系统。其次，构造椭圆最优控制问题的稳定化混合元格式，并分析该格式的误差估计。最后，通过数值算例验证格式的有效性。

关键词： 脉冲系统   策略迭代   最优控制   自适应动态规划  

摘要： 针对离散时间非线性系统的最优脉冲控制问题,提出了一种基于策略迭代(PI)的自适应动态规划(ADP)算法.首先引入脉冲区间集的约束条件,将系统转换为离散时间非线性脉冲控制系统,并根据哈密顿-雅可比-贝尔曼方程得到脉冲控制下的最优性能指标函数.其次提出了一种基于PI的ADP算法解决了脉冲系统最优控制问题,并给出了脉冲系统的收敛性分析.相比于值迭代(VI)算法,PI在保证系统稳定的同时收敛速度更快.然后提出了一种策略评估算法,放宽了PI算法的初始条件,解决了初始值选取困难的问题.最后通过仿真实例验证了该算法的有效性.