直流伺服系統(tǒng)是通過改變電壓大小來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置,具有響應(yīng)快、轉(zhuǎn)速高、慣量小等優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械精密加工、火炮控制、導(dǎo)彈飛行控制等平臺(tái)中具有廣泛應(yīng)用。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是應(yīng)用于直流伺服系統(tǒng)中的功率開關(guān)管,通過控制開關(guān)特性來控制直流伺服電機(jī)上的電壓大小。隨著直流伺服系統(tǒng)向小型化、高性能方向發(fā)展,其中的IGBT元件也逐漸趨于高頻化、集成化,從而導(dǎo)致其敏感閾值降低,在服役中易受電磁脈沖干擾,嚴(yán)重制約了其在軍用作戰(zhàn)等強(qiáng)電磁脈沖環(huán)境中的工作性能。然而,目前對(duì)于IGBT的電磁脈沖損傷分析只停留在通過實(shí)驗(yàn)方法來反映其宏觀特性,忽略了其微觀層面的損傷機(jī)理,同時(shí),也忽略了對(duì)不同電磁脈沖作用的異同性分析。本文針對(duì)小型直流伺服系統(tǒng)中IGBT的電磁脈沖損傷問題,采用數(shù)學(xué)建模和仿真分析相結(jié)合的方法分析了電磁脈沖對(duì)IGBT的損傷機(jī)理,并提出了一種基于指標(biāo)體系評(píng)估思想的電磁脈沖等效性評(píng)估方法。首先,針對(duì)階躍脈沖進(jìn)行了IGBT的損傷分析,分別得到了其在兩種狀態(tài)下的瞬態(tài)響應(yīng),并建立了階躍脈沖的主要波形參數(shù)(電壓和上升時(shí)間)對(duì)IGBT燒毀時(shí)間影響的回歸模型,揭示了其損傷機(jī)理。然后,針對(duì)雙指數(shù)脈沖和方波脈沖兩種電磁脈沖進(jìn)行了IGBT的損傷分析,通過仿真分析得到了其主要參數(shù)(幅值、脈寬和上升沿)的損傷影響規(guī)律,進(jìn)而比較了兩者對(duì)IGBT作用的異同性,確立了不同脈沖參數(shù)下波形等效條件,實(shí)現(xiàn)了不同電磁脈沖對(duì)IGBT損傷的等效性分析。最后,針對(duì)電磁脈沖對(duì)器件的損傷機(jī)理,提出了基于指標(biāo)體系評(píng)估思想的電磁脈沖等效性評(píng)估方法,并研制了相應(yīng)的等效性評(píng)估軟件系統(tǒng),提高了評(píng)估效率。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM921.541
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電磁脈沖對(duì)電子系統(tǒng)作用研究現(xiàn)狀
        1.2.2 半導(dǎo)體器件電磁脈沖損傷機(jī)理研究現(xiàn)狀
        1.2.3 電磁脈沖等效性研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 電磁脈沖對(duì)直流伺服系統(tǒng)中IGBT的損傷機(jī)理
    2.1 電磁脈沖對(duì)直流伺服系統(tǒng)中IGBT的作用途徑
        2.1.1 典型直流伺服系統(tǒng)
        2.1.2 電磁脈沖耦合途徑
        2.1.3 直流伺服系統(tǒng)中IGBT的敏感特性
    2.2 IGBT失效機(jī)理
        2.2.1 IGBT結(jié)構(gòu)組成
        2.2.2 失效機(jī)理
    2.3 電磁脈沖特性
        2.3.1 階躍脈沖
        2.3.2 雙指數(shù)脈沖
        2.3.3 方波脈沖
    2.4 本章小結(jié)
第三章 功率開關(guān)管IGBT的階躍脈沖損傷
    3.1 IGBT的二維物理建模
        3.1.1 IGBT建模預(yù)處理
        3.1.2 IGBT模型參數(shù)設(shè)計(jì)
        3.1.3 IGBT建模
    3.2 IGBT的脈沖損傷求解條件
        3.2.1 物理模型設(shè)置
        3.2.2 數(shù)值求解條件
    3.3 柵極關(guān)斷情況下的IGBT損傷機(jī)理
        3.3.1 瞬態(tài)響應(yīng)分析
        3.3.2 損傷影響因素回歸模型
    3.4 柵極開啟情況下的IGBT損傷機(jī)理
        3.4.1 瞬態(tài)響應(yīng)分析
        3.4.2 損傷影響因素回歸模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 功率開關(guān)管IGBT的脈沖損傷等效分析
    4.1 脈沖信號(hào)生成
        4.1.1 雙指數(shù)類脈沖
        4.1.2 方波類脈沖
    4.2 IGBT的雙指數(shù)脈沖損傷
        4.2.1 數(shù)值求解
        4.2.2 脈沖損傷規(guī)律分析
    4.3 IGBT的方波脈沖損傷
        4.3.1 數(shù)值求解
        4.3.2 脈沖損傷規(guī)律分析
    4.4 等效性分析
        4.4.2 幅值對(duì)脈沖作用效應(yīng)影響
        4.4.3 脈寬對(duì)脈沖作用效應(yīng)影響
        4.4.4 上升沿對(duì)脈沖作用效應(yīng)影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 電磁脈沖損傷的等效性評(píng)估
    5.1 電磁脈沖波形簡化的原則與表示
        5.1.1 波形簡化原則
        5.1.2 波形簡化的電磁范數(shù)表示
    5.2 電磁脈沖特征參量提取
        5.2.1 非范數(shù)特征參數(shù)提取
        5.2.2 范數(shù)類特征參數(shù)提取
    5.3 電磁脈沖的等效性評(píng)估
        5.3.1 評(píng)估準(zhǔn)則
        5.3.2 評(píng)估指標(biāo)體系
        5.3.3 評(píng)估模型與策略
    5.4 電磁脈沖損傷評(píng)估軟件
        5.4.1 軟件開發(fā)方案
        5.4.2 軟件對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求
        5.4.3 軟件開發(fā)關(guān)鍵性技術(shù)
        5.4.4 軟件主要功能模塊
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介

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