向超群
- 作品数：122 被引量：75H指数：5
- 供职机构：中南大学交通运输工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖南省自然科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程交通运输工程机械工程自动化与计算机技术更多>>
- 基于反射特征辨识的IGBT焊料层老化状态评估
- 2025年
- IGBT(insulated-gate bipolar transistor)作为电气化交通、新能源等领域的核心电气部件,在牵引传动、变流控制和辅助照明供电等系统中发挥着重要作用。焊料层老化是IGBT模块的典型退化形式,而作为老化状态评价指标的空洞、裂纹参数的获取却受限于模块的外部封装。为在保证监测对象完整性的前提下达到其状态评估的目的,基于传输线理论和拓展频谱时域反射(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)法提出IGBT反射信号检测方案,并提出反射波解析拟合算法以实现对混叠采样信号的目标提取与特征辨识。然后在考虑焊料层退化机理的基础上构建模块芯片端等效阻抗解析模型,进而建立“信号−阻抗−焊料层”的映射关联,并以SKM50GB12T4型IGBT为例,通过开展功率循环加速老化实验,明确空洞率随焊料层老化状态的变化趋势。最后,基于信号传输和器件阻抗建模理论对各阶段老化样本开展反射信号特征辨识研究,分析信号特征参数随器件劣化进程的变化规律,为焊料层老化状态评估提供依据。研究结果表明:老化过程中检测端阻抗随空洞增长呈现出先缓慢减小(寄生电容主导),后快速增大的趋势(空洞、芯片主导),进而得到一致的反射信号特征参数变化趋势,与空洞变化规律的阻抗分析结果相符,故可基于特征参数增量属性将服役周期划分为健康、缓慢退化期、快速劣化期和故障损坏4个阶段。相较于空洞统计的评价方法,本方法借助信号反射特性间接刻画了焊料层空洞发展趋势,克服了内部参数监测方案的部分局限性。研究结果为IGBT焊料层老化状态的无损化检测与评估研究提供了新思路。
- 王为介刘畅陈钰洁成庶向超群袁炜钰赵洪利
- 关键词：空洞率
- 牵引变流器五分频多目标优化同步调制策略
- 2024年
- 受限于散热条件,为了防止功率器件产生过大的开关损耗,进而减少服役寿命,轨道交通牵引逆变器开关频率通常低于1 kHz。逆变器运行至中、高频区域时,载波比下降导致其输出谐波增加,造成输出性能下降的同时导致电流峰值增大,使得绝缘栅双极晶体管(Insulated-gate Bipolar Transistor,IGBT)产生较大功率损耗,影响行车安全。针对现有低载波比的调制策略较多考虑输出性能的优化,而对IGBT功率损耗抑制考量较少的问题,文章提出一种针对牵引逆变器在五分频下的多目标优化调制策略,保证逆变器输出加权总谐波畸变较小的同时,降低总功率损耗。首先,根据逆变器负载模型建立输出电压与电流的数值与相位关系,根据器件厂商所提供的数据手册,从功率损耗产生机理出发,建立精确的IGBT功率损耗离散计算模型;其次,以逆变器输出电流谐波和功率损耗为优化目标,保证逆变器输出电压基波幅值与参考一致的前提下对开关角进行求解,实现逆变器多目标优化调制的目的。仿真结果表明,在工作区间内,与传统策略相比,所提优化调制策略显著降低了IGBT的功率损耗并保证了较优的输出性能。
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- 关键词：变流器开关角
- 基于多源信息融合的磁浮列车组合式测速定位方法被引量：4
- 2022年
- 分析了现有常用测速定位方法的不足及缺陷,从联邦卡尔曼滤波原理出发,提出了基于多源信息融合的磁浮列车组合式测速定位方法。该方法有效整合了惯性导航系统、全球卫星导航系统以及多普勒雷达传感器,成功搭建了列车运动模型,并设计、改良了融合算法。基于MATLAB软件仿真平台进行仿真试验,验证了该方法的有效性和可靠性。
- 成庶刘畅宋丽伟向超群李林
- 关键词：磁浮列车测速定位信息融合卡尔曼滤波
- 基于自抗扰的高速列车升力翼攻角驱动系统同步控制被引量：4
- 2023年
- 针对高速列车升力翼中双电机协同控制攻角高精度控制的问题,提出了一种基于改进型自抗扰控制器的新型控制策略。该策略改进位置环,并将交叉耦合结构中的位置误差反馈至电流环,实现高精度控制,从而解决高速列车升力翼系统在实际应用中存在的滞后性以及抗干扰能力弱等问题。通过MATLAB/Simulink仿真验证该方法的快速响应能力、抗干扰能力以及电机同步效果。仿真结果表明,在给予不同负载扰动的情况下,该方法能够极大地提升系统的响应速度,且抗干扰能力与同步效果优异,能够帮助高速列车升力翼实现高精度的攻角变换。
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- 关键词：自抗扰同步控制控制性能
- 一种三相八开关逆变器的共模电压抑制方法
- 本发明公开了一种三相八开关逆变器的共模电压抑制方法，包括如下步骤：确定三相八开关逆变器的空间电压矢量；确定三相八开关逆变器的电流分区，建立每一个电流分区与空间电压矢量的对应关系；获取两相静止坐标系中，三相八开关逆变器在k...
- 张洁向超群成庶于天剑欧阳泽铿
- 一种雾区公路诱导系统
- 本发明公开了一种雾区公路诱导系统，包括一雾区控制中心设置于雾区内，连接至所有公路诱导节点，可监测雾区内的能见度、雾区公路的交通状况控制公路诱导节点的工作状态，并向雾区公路上的行驶车辆发送广播信息；多个公路诱导节点，每个公...
- 向超群成庶陈特放于天剑陈雅婷
- 三电平辅助变流器寿命优化控制被引量：3
- 2024年
- 辅助变流系统是动车组车辆上关键的电气组成部分,主要为空调机组、风机、照明等交流负载提供稳定的三相电源。结温是影响动车组三电平辅助变流器IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)模块寿命的主要因素。为了提高动车组三电平中点钳位(Neutral-Point Clamped,NPC)型辅助变流器寿命,提出一种降低结温的模型预测电流控制(Model Predictive Current Control,MPCC)策略。首先,考虑传统MPCC在每个采样周期需要代入27个电压矢量循环计算,计算量较大,因此将三电平基本电压矢量划分在间隔60°的6个扇区中,通过计算电压矢量在两相静止坐标下的相角,进而判断参考电压矢量所处扇区,将备选矢量数目从27缩减至10,减少了计算量;其次,传统MPCC直接应用于动车组辅助变流器会使IGBT模块的结温较高,老化速度加快,对变流器安全稳定运行产生不可预测的损害,本文对IGBT模块的开关损耗和导通损耗进行近似等效,得到了和集射极电压、集电极电流相关的功率损耗因子。通过预测每相电流的方向,进而预测IGBT模块的开关和导通情况,动态加入功率损耗因子,并在代价函数中约束每相IGBT及其续流二极管(Free Wheeling Diode,FWD)的功率损耗,使得最优电压矢量在降低功率损耗的同时保证一定的控制性能。通过仿真与实验验证,本文所提方法相比传统MPCC策略降低了功率器件的结温,提高了变流器寿命。
- 向超群杜京润孙士杰李佳怡范子寅于天剑
- 关键词：功率损耗损耗因子
- 轨道交通车辆装备通用检测及故障诊断方法及系统
- 本发明公开了一种轨道交通车辆装备通用检测及故障诊断方法及系统。该方法为：将通过数据采集模块采集的信号输入到故障诊断模块中，得到故障诊断结论；所述的故障诊断模块中设有专家系统规则库，专家系统规则库存储有与故障相关的多条规则...
- 成庶丁荣军付强向超群陈雅婷于天剑陈特放李蔚
- 转矩脉动触发的牵引逆变器模型预测控制被引量：2
- 2021年
- 针对高速列车主要运行于高速区域的特点,结合高速区域牵引逆变器电压矢量的作用机理,提出一种由转矩滞环判定后触发的模型预测控制方法。在转矩脉动允许的范围之内,优先使用传统直接转矩控制,减小计算量。当需要提高转矩控制精度时,采用两矢量模型预测控制选择最优电压矢量,减小转矩脉动,通过综合2种控制方法的优点,改善控制性能。仿真和实验均表明本文提出的方法具有良好的稳态和动态性能,能够满足牵引逆变器运行需求。
- 向超群欧阳泽铿成庶
- 关键词：牵引逆变器模型预测控制
- 牵引变流器直流环节有源功率解耦控制策略研究
- 2025年
- 为解决高速列车牵引变流器直流环节LC谐振回路体积大、质量重,造成整体功率密度降低,不利于轻量化等问题,引入有源功率解耦回路代替LC谐振抑制母线电压的二次纹波。为适应大功率低开关频率的轨道交通应用场景,选择Buck斩波有源功率解耦拓扑作为LC谐振回路的替代方案。通过粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法设计基于CR400AF高速动车组的拓扑参数,使解耦电容容值,解耦电感感值和4次脉动幅值尽量接近群体最优值,据此建立多目标优化函数,得到最优参数。针对该解耦电路提出了基于重复控制的功率解耦策略,以解耦电容电压为控制目标,包括二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)二次脉动电流提取、直流分量跟踪、交流分量跟踪以及脉宽调制(pulse width modulation,PWM)4个部分。研究结果表明:Buck斩波有源功率解耦拓扑,相比LC谐振回路减少28.3%,相比增大支撑电容拓扑减少5%,符合直流环节轻量化目标,在直流电压纹波方面,相比LC谐振回路增大约90V,相比增大支撑电容减少35V,约为3.47%,符合少于5%的规定。同时,对比负载变化50%响应时间,Buck斩波有源功率解耦用时最少,比LC谐振回路减少34.8%,说明动态性能得到了提升。Buck斩波有源功率解耦不仅可以有效滤除二次脉动,稳定直流电压输出,使网侧电流波形更加接近于正弦波,并在低带宽条件下实现高精度的指令跟踪,提高动态性能。研究结果可为直流环节轻量化的解耦拓扑选型与控制策略优化提供参考。
- 丁颢曾一鸣李卓鑫向超群成庶范子寅
- 关键词：牵引变流器重复控制
