强辐射下核电阀门电控系统的可靠性研究

发布时间：2022-12-17 21:15

　　按照核电阀门电控系统的设计标准,根据项目要求指标设计了用于核电厂风道阀门的电控系统。为了使该电控系统在强核辐射环境下具有较高的可靠性,通过核辐射对电路的损伤效应和机理进行研究,给出了易损器件抗辐射筛选方案以及电控系统的抗辐射加固措施。首先针对该电控系统中最易失效的电子单元,通过仿真研究了MOS器件在辐照后的总剂量效应,分析了辐照效应对器件可靠性的影响。并在此基础上设计了抗辐照反相器单元,通过ISE-TCAD软件模拟总剂量辐照效应对传统反相器以及抗辐照反相器的影响。仿真结果表明,经过加固设计的反相器单元在经受辐照后有很好的抗辐射效果。之后针对本电控系统在辐射中容易失效的稳压模块7805CT进行更换,换为可靠性更高的DC/DC转换器。并从PWM和VDMOS器件辐射退化和DC/DC转换器整体退化之间的定量关系研究入手,设计出了易损器件抗辐射筛选方案。之后引入PHM可靠性工程理念,设计了转换器的整体预兆单元,通过仿真验证其效果,表明该方案有很强的实用性,可以进一步提高电控系统的可靠性。最后针对核电厂辐射环境对电控系统的影响,对其提出了模块级双系统冷备份容错方案。对一些常见粒子效应故障做了总结,... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 研究内容
第2章 核电阀门电控系统设计
    2.1 电控系统标准技术性能
    2.2 电控系统总体方案设计
        2.2.1 电控系统的工作原理
        2.2.2 控制系统总体方案设计
        2.2.3 电控系统功率板设计
        2.2.4 电控系统控制板设计
    2.3 电控系统实现
    2.4 本章小结
第3章 辐照效应对核电阀门电控系统损伤研究
    3.1 核辐射的对电子系统的损害研究
        3.1.1 核辐射的对电子系统的基本效应研究
        3.1.2 辐照产生氧化物陷阱电荷
    3.2 辐照产生界面陷阱电荷
    3.3 总剂量辐射效应对MOS器件造成的影响
    3.4 电路的抗辐照加固设计
    3.5 本章小结
第4章 电控系统易损单元的辐照效应及其加固研究
    4.1 反相器的总剂量辐照效应及仿真研究
        4.1.1 反相器的总剂量辐照效应
        4.1.2 反相器仿真模型
        4.1.3 仿真结果分析与讨论
    4.2 抗辐照反相器设计及仿真
    4.3 DC/DC转换器的选用及辐照分析
        4.3.1 转换器选型及测试方法
        4.3.2 辐照实验结果
    4.4 基于筛选的抗辐射加固方案
        4.4.1 VDMOS器件抗辐射筛选方案
        4.4.2 PWM器件抗辐射筛选方案
        4.4.3 器件筛选对DC/DC转换器抗辐射性能提高的作用
    4.5 基于PHM理念的DC/DC转换器整体预兆单元
        4.5.1 DC/DC转换器预兆单元的设计
        4.5.2 DC/DC转换器预兆单元与PHM系统
    4.6 本章小结
第5章 核电阀门电控系统总体加固技术
    5.1 控制系统容错
        5.1.1 控制单元容错
        5.1.2 电控系统仲裁模块
        5.1.3 存储单元容错设计
    5.2 控制电机容错分析
        5.2.1 控制电机故障分析
        5.2.2 双通道无刷直流电机结构
    5.3 电机控制单元硬件容错设计
        5.3.1 电机控制单元结构
        5.3.2 单粒子锁定防护电路
        5.3.3 其它主要硬件电路
    5.4 系统抗辐射屏蔽
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]辐射效应对模拟电路可靠性的影响分析[J]. 王义元,赵志明,柳征勇.  质量与可靠性. 2013(06)
[2]总剂量辐照效应对窄沟道SOI NMOSFET器件的影响[J]. 宁冰旭,胡志远,张正选,毕大炜,黄辉祥,戴若凡,张彦伟,邹世昌.  物理学报. 2013(07)
[3]栅长对PD SOI NMOS器件总剂量辐照效应影响的实验研究[J]. 彭里,卓青青,刘红侠,蔡惠民.  物理学报. 2012(24)
[4]电磁防护仿生研究的内容、基础与实现规划[J]. 原亮,魏明,褚杰,周永学.  河北科技大学学报. 2011(S1)
[5]半导体器件单粒子效应用标准研究[J]. 周俊,王宝友.  信息技术与标准化. 2009(06)
[6]无刷直流电动机故障分析与实验[J]. 莫育杰,史涔溦,邱建琪.  微电机. 2008(04)
[7]单粒子效应不同模拟源的等效性实验研究初探[J]. 薛玉雄,曹洲,杨世宇,田恺,郭刚,刘建成.  核技术. 2008(02)
[8]电子系统的电磁脉冲效应及防护[J]. 侯民胜,问建.  航天电子对抗. 2007(03)
[9]驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述[J]. 赵文祥,程明,朱孝勇,张建忠,花为.  电工技术学报. 2007(04)
[10]无刷直流电动机伺服系统的容错性能[J]. 董慧芬,周元钧,顾福深.  微特电机. 2005(10)

硕士论文
[1]空间光通信粗瞄控制系统终端容错研究[D]. 李龙飞.哈尔滨工业大学 2012
[2]基于变结构控制策略的转台控制技术研究[D]. 解磊.南京航空航天大学 2006



本文编号：3720649