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基于FDTD显式时间步进框架的功率器件封装瞬态热力耦合分析
Transient Thermomechanical Coupling Analysis of Power Device Encapsulation Using an FDTD-Based Explicit Time-Stepping Framework
Yan Peng · Huaguang Bao · Tiancheng Zhang · Dazhi Ding 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年8月
为解决封装过程中影响功率器件可靠性的关键热机械耦合难题，本文基于时域有限差分（FDTD）方法建立了瞬态热机械耦合数值模型。通过拓展FDTD的显式时间步进策略，在统一的计算框架内对热传导方程和固体力学方程进行离散和求解。该方法无需生成和求逆隐式算法所固有的大型刚度矩阵，从而显著降低了计算复杂度。采用傅里叶定律结合Yee网格中心差分格式对热场进行离散，并引入实时热膨胀应变张量修正机制，以准确捕捉材料非线性特性，并持续更新结构场中的位移和应力。基于所提出的数值模型，我们对实际回流焊接过程进行了模拟，并...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于FDTD方法的瞬态热-机械耦合分析技术对我们的核心产品具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能系统中，功率器件（如IGBT模块、SiC功率芯片）的封装可靠性直接影响产品的长期稳定性和市场竞争力，尤其在户外极端温度环境和频繁充放电循环工况下，热应力导致的封装失效是系...
通过谐波电流注入降低永磁同步电机噪声的数值建模
Numerical Modeling of PMSM Noise Reduction by Harmonic Current Injection
Federico Soresini · Dario Barri · Federico Ballo · Massimiliano Gobbi · IEEE Access · 2025年1月
本文通过向汽车应用永磁同步电机相电流注入谐波分量改善噪声振动粗糙度性能，提出并验证该现象数值建模方法。策略首先实验应用，随后测量实验电流并用作Flux2D和Abaqus开发数值模型的输入。分析实验电流谐波贡献并采用为电磁模型输入计算力，应用到有限元模型返回电机振动和声发射值随注入策略变化。数值结果与实验数据比较验证。策略作为噪声振动粗糙度对策应用于分析永磁同步电机特定时间阶次，该阶次由空间0模式主导称为呼吸模式。注入电流谐波相位在0到2π间变化，特定相位角达到声发射水平最小值。实验应用策略显示振...
解读: 该电机噪声控制技术对阳光电源新能源汽车电机驱动产品具有重要价值。阳光电机控制器需要优化NVH性能以提升用户体验，该谐波注入策略可集成到阳光电机控制算法中。通过多物理场仿真优化谐波注入相位和幅值，可降低电机噪声振动，提升驾驶舒适性。该技术与阳光SiC器件高频PWM调制技术结合，可实现高效低噪的电机驱动...
低水头应用中对转式水泵水轮机分析：一项实验研究与数值对比
Analysis of a contra-rotating pump–turbine for low-head applications: An experimental study and numerical comparison
J.P.Hoffstaedt · A.Jarquin Lagun · R.Ansorena Ruizb · D.Schürenkamp 等10人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.341
摘要 低水头抽水蓄能技术已被认为是电网级储能及提供辅助服务的有前景的解决方案。与传统的高水头系统相比，低水头系统具有不同的特性，包括更大的相对水头变化范围以及水流柱和水泵水轮机自身惯性的增加。这些差异要求开发新型设计，并对系统的稳态性能和瞬态行为进行详细评估。为此，本文设计并构建了一个50kW的实验装置，其中包含一种新型可逆式水泵水轮机的1:22缩尺模型，该模型具有两个对转叶轮和独立的驱动系统。在水轮机模式和水泵模式下，针对不同叶轮转速比开展了稳态性能测试。利用水头系数和扭矩系数，将实验结果与基...
解读: 该低水头抽水蓄能技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究中的双向运行特性、宽负荷范围控制及动态响应建模方法,可应用于ST系列PCS的双向变流控制优化。对转式双转子独立驱动设计理念,可启发PowerTitan系统的模块化拓扑创新。稳态89-92%高效率及快速暂态响应能力,与阳光电源GFM/VSG控...