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基于反射特征辨识的IGBT焊料层老化状态评估
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作者 王为介 刘畅 +4 位作者 陈钰洁 成庶 向超群 袁炜钰 赵洪利 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期1383-1395,共13页
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... 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。 展开更多
关键词 芯片焊料层 空洞率 老化状态评估 拓展频谱时域反射 信号特征辨识
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双策略耦合优化的含瓦斯煤破裂过程信号辨识
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作者 付华 赵俊程 +2 位作者 刘昊 刘雨竹 卢万杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期40-47,共8页
为解决含瓦斯煤破裂过程信号特征的辨识问题,以双向长短时记忆网络(BiLSTM)为基分类器,提出一种基于AdaBoost算法与哈里斯鹰优化(HHO)算法双策略耦合优化的辨识模型。首先针对AdaBoost算法中错误样本占比随迭代不断增加影响最终强分类... 为解决含瓦斯煤破裂过程信号特征的辨识问题,以双向长短时记忆网络(BiLSTM)为基分类器,提出一种基于AdaBoost算法与哈里斯鹰优化(HHO)算法双策略耦合优化的辨识模型。首先针对AdaBoost算法中错误样本占比随迭代不断增加影响最终强分类器辨识效果的问题,引入权重参数,以改变弱分类器权重,提高辨识精度;然后为确定最优的模型参数,结合HHO,优化辨识参数与权重参数,优化过程中HHO与改进的AdaBoost算法产生耦合作用,使得辨识模型的准确性和稳定性达到最优,平均准确率为91.36%,标准差缩小至0.0174。研究结果表明:双策略耦合优化HHO-AdaBoost-BiLSTM含瓦斯煤体破裂过程信号特征辨识模型准确性更高,稳定性更强。 展开更多
关键词 含瓦斯煤破裂 信号特征辨识 双策略 耦合优化 ADABOOST算法 哈里斯鹰优化(HHO)算法
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