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集成器件物理与电路动态的PDAE建模电力电子设备混合并行协同仿真框架
Hybrid-Parallel Collaborative Simulation Framework Integrating Device Physics With Circuit Dynamics for PDAE-Modeled Power Electronic Equipment
| 作者 | Qingyuan Shi · Chijie Zhuang · Jiapeng Liu · Bo Lin · Xiyu Peng · Dan Wu · Zhicheng Liu · Rong Zeng |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 技术分类 | 可靠性与测试 |
| 技术标签 | 可靠性分析 多物理场耦合 功率模块 故障诊断 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电力电子设备 多尺度仿真 器件物理 电路动态 PDAE建模 可靠性分析 试验设计 |
语言:
中文摘要
针对电力电子设备(如功率变换器)的高性能优化,本文提出了一种混合并行协同仿真框架。该框架将功率半导体器件的物理特性与电路动态相结合,解决了在实验设计(DoE)、安全工作区定义及器件故障分析中,多尺度仿真计算量大、精度不足的难题,为电力电子系统的设计与可靠性评估提供了高效的仿真手段。
English Abstract
Optimizing high-performance power electronic equipment, such as power converters, requires multiscale simulations that incorporate the physics of power semiconductor devices and the dynamics of other circuit components, especially in conducting design of experiments (DoEs), defining the safe operating area of devices, and analyzing failures related to semiconductor devices. However, current method...
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SunView 深度解读
该仿真框架对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统的研发中,功率模块(IGBT/SiC)的可靠性是核心竞争力。该方法能够实现器件物理层与系统电路层的协同仿真,有助于更精准地评估高功率密度变换器在极端工况下的热应力与电应力,从而优化安全工作区(SOA)设计。建议研发团队将其引入iSolarCloud智能运维平台的故障预测模型中,利用多物理场耦合仿真提升对功率器件早期失效的诊断精度,进一步提升产品全生命周期的可靠性。