短路电流作为绝缘栅双极型晶体管模块键合线老化特征量的机理研究 被引量：8

1

作者 孙鹏菊 王海波 +3 位作者 龚灿 杜雄 罗全明 王志远 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第16期4876-4883,共8页

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)是功率变流器中故障率最高的元器件,键合线老化脱落是其中最常见的一种失效形式。文中研究短路电流作为IGBT模块键合线老化特征量的机理。首先简述IGBT模块键合线老化对应... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)是功率变流器中故障率最高的元器件,键合线老化脱落是其中最常见的一种失效形式。文中研究短路电流作为IGBT模块键合线老化特征量的机理。首先简述IGBT模块键合线老化对应的内部寄生参数与短路电流的定性关系,建立包含键合线和铝金属基板的发射极等效电阻网络模型。依据键合线分布情况,分析键合线老化对电阻网络的影响,进而分析对短路电流的影响关系,最后对不同键合线老化状态下的IGBT模块的短路电流进行实验测量和分析。分析结果表明,等效电阻网络模型能很好地反映键合线分布情况与老化特征量之间的对应关系,实验结果与理论分析基本一致,验证了短路电流作为IGBT模块键合线老化特征量机理研究的正确性。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管模块 电阻网络模型 短路电流 老化机理

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轨道交通绝缘栅双极型晶体管模块封装材料的制备技术及其显微组织研究

2

作者 范明保 王永亮 +3 位作者 黄林 肖宇 张力 邢大伟 《城市轨道交通研究》 北大核心 2022年第2期120-122,共3页

作为电气系统组件,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块在轨道交通领域有着广泛应用。封装材料的性能直接影响IGBT模块的使用寿命和稳定性。Al-50%Si合金是IGBT模块较为理想的封装材料。采用粉末冶金结合双向分级热压致密化成型工艺,制备了Al-... 作为电气系统组件,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块在轨道交通领域有着广泛应用。封装材料的性能直接影响IGBT模块的使用寿命和稳定性。Al-50%Si合金是IGBT模块较为理想的封装材料。采用粉末冶金结合双向分级热压致密化成型工艺,制备了Al-50%Si合金材料。使用OM、SEM方法(扫描电子显微镜)分析热压态及热处理态合金的显微组织。结果表明,在烧结温度为720℃且保温50 min后,能够获得Si相尺寸与分布控制较好的合金;在热扩散温度为540℃,扩散处理3.5 h后,能够有效熔断纤维状与细针状共晶硅。 展开更多

关键词 轨道交通 绝缘栅双极型晶体管模块 封装材料 制备技术 显微组织

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基于度电成本的绝缘栅双极型晶体管模块的冗余设计 被引量：2

3

作者 聂伟 王华君 何昌国 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第3期240-246,共7页

在海上风电变流器中,IGBT模块等功率器件是容易失效的部件之一。海上风电场的恶劣环境对风电变流器的可靠性提出了更高的要求。为了提高风电变流器整体的可靠性,提出了风电变流器IGBT模块的3种冗余设计方案和相应的控制策略;并对3种冗... 在海上风电变流器中,IGBT模块等功率器件是容易失效的部件之一。海上风电场的恶劣环境对风电变流器的可靠性提出了更高的要求。为了提高风电变流器整体的可靠性,提出了风电变流器IGBT模块的3种冗余设计方案和相应的控制策略;并对3种冗余设计方案的可靠性进行比较,得出了3种冗余设计方案均可提高风电变流器的运行可靠性的结论;最后使用度电成本的概念,分别计算了应用3种冗余设计方案的海上风电场20 a全寿命周期内的度电成本,得出了第一种冗余设计方案;即冗余一支桥臂,可以使整个海上风电场的度电成本最低的结论。这为以后风电变流器IGBT模块的冗余设计提供了参考。 展开更多

关键词 风电变流器 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块 冗余设计 度电成本

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基于失效演化模拟的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命建模研究 被引量：1

4

作者 赖伟 李涵锐 +4 位作者 李辉 荆海燕 于凯 姚然 陈民铀 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期8189-8200,I0023,共13页

牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系... 牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系统故障率具有重要的战略价值和经济意义。目前采用“里程修”的运维方式,未考虑机车运行线路、工况、负载差异等因素对寿命的影响,导致一些线路过早更换的高昂运维成本和一些线路过晚替换的系统停运风险。因此,在牵引系统IGBT模块故障率高、运行线路间可靠性差异大且采用不合理的“里程修”方式背景下,目前业界普遍关心的问题是各线路基于固定里程修更换的IGBT模块剩余寿命是多少。该文针对电力机车用IGBT模块剩余寿命准确评估的问题,以IGBT模块焊料层不同服役里程空洞尺寸分布规律为基础,建立考虑焊料层空洞空间分布规律的精细化多物理场模型,开展多芯片并联IGBT模块失效演化物理过程模拟,提出以焊料层空洞分布统计规律为老化状态的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命预测模拟,并通过功率循环试验验证改进模型准确性。研究成果丰富功率器件的寿命预测和可靠性评估理论,为系统从“里程修”向“状态修”转变提供科学依据。 展开更多

关键词 电力机车 绝缘栅双极晶体管模块 形态演化模拟 剩余寿命模型

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国产6.5 kV/400 A SiC MOSFET模块研制及电气特性研究 被引量：2

5

作者 魏晓光 吴智慰 +9 位作者 唐新灵 杜玉杰 杨霏 李学宝 赵志斌 吴沛飞 徐云飞 齐磊 李士颜 单云海 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期4012-4025,I0022,共15页

为满足当前新型电力系统中电能变换装备对器件高压、大容量、工作频率高、开关损耗低的需求,文中自主研制一款国内最高功率等级的6.5 kV/400 A碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor... 为满足当前新型电力系统中电能变换装备对器件高压、大容量、工作频率高、开关损耗低的需求,文中自主研制一款国内最高功率等级的6.5 kV/400 A碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)模块,并对其电气特性开展研究。首先,对模块的电路与封装结构进行设计,通过热仿真和阻抗测量手段,对所研制模块的热特性以及回路寄生参数进行分析;其次,对所研制的模块开展常温(25℃)及高温(150℃)下的静态、动态特性测量。测量结果表明,在常温、高温条件下,模块的阻断漏电流与栅源极漏电流微小,且开关损耗维持一致,具备较好的耐高温特性。同时,相较于同电压电流规格的硅绝缘栅双极型晶体管器件,模块开关损耗可降低72%以上。最后,搭建碳化硅器件连续运行工况实验平台,模拟器件在换流装备中的实际运行工况,对模块进行半桥正弦脉宽调制逆变连续运行实验。连续运行实验结果表明,该模块在电压3600 V、器件电流峰值280 A条件下连续运行1h无异常,初步验证模块具备工程应用能力。研究可为高压碳化硅MOSFET的研制及工程应用提供一定支撑。 展开更多

关键词 碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管模块 封装结构设计 静态特性 动态特性 连续运行实验

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基于概率稀疏自注意力的IGBT模块剩余寿命跨工况预测 被引量：2

6

作者 钟智伟 王誉翔 +3 位作者 黄亦翔 肖登宇 夏鹏程 刘成良 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1005-1015,共11页

为提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块跨工况剩余寿命的预测精度以提升其可靠性,针对不同工况下IGBT模块的瞬态热阻特征提出一种基于概率稀疏自注意力机制和迁移学习的剩余使用寿命预测方法.搭建了IGBT模块加速老化试验台,在不同温度区... 为提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块跨工况剩余寿命的预测精度以提升其可靠性,针对不同工况下IGBT模块的瞬态热阻特征提出一种基于概率稀疏自注意力机制和迁移学习的剩余使用寿命预测方法.搭建了IGBT模块加速老化试验台,在不同温度区间进行IGBT模块功率循环实验,采集不同工况下该模块全生命周期状态数据,计算获得IGBT模块衰退过程中的瞬态热阻变化数据,提取并筛选能准确反映IGBT模块老化状态的瞬态热阻特征,并使用所提方法开展跨工况剩余使用寿命预测.实验结果表明,提出的IGBT模块剩余寿命的跨工况预测方法精度明显优于其他对比方法,特别是IGBT模块早期衰退过程中的剩余寿命预测精度得到了显著提升. 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管模块 瞬态热阻 剩余寿命预测 概率稀疏自注意力 迁移学习

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6.5kV高压全SiC功率MOSFET模块研制 被引量：6

7

作者 金晓行 李士颜 +4 位作者 田丽欣 陈允峰 郝凤斌 柏松 潘艳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1753-1758,共6页

该文报道6.5kV、25A及100A两款全碳化硅(silicon carbide,SiC)功率金属场效应晶体管(metal oxide field-effect transistor,MOSFET)模块制备及测试结果。两款模块所采用的6.5kV SiC MOSFET及SiC肖特基二极管芯片均采用自主研制的高压Si... 该文报道6.5kV、25A及100A两款全碳化硅(silicon carbide,SiC)功率金属场效应晶体管(metal oxide field-effect transistor,MOSFET)模块制备及测试结果。两款模块所采用的6.5kV SiC MOSFET及SiC肖特基二极管芯片均采用自主研制的高压SiC芯片,充分显示了在SiC材料外延、器件制备及模块封装领域国产化方面的巨大进展。该文报道6.5kV、25A和100A两款模块动静态性能表征结果,并与国际研究报道水平做对比分析。室温下,两款模块导通能力分别大于25A和100A;栅源短接,在漏极电压6.5kV时,模块漏电流分别为2.0μA和8.77μA。对6.5kV、25A模块动态参数、开关波形进行测试,以表征单管芯MOSFET动态性能特性。在工作电压3.6kV、导通电流25A下,对模块进行动态测试,结果表明,SiC MOSFET具有快速的开关特性,其中开通时间(开通损耗)和关断时间(关断损耗)分别为140ns(12.3m J)和84ns(1.31m J)。测试结果表明,研制的全SiC模块具有优越的动静态性能,相对传统硅6.5kV绝缘栅双极晶体管芯片在开关速度及开关损耗方面具有巨大优势,该款6.5kV SiC功率模块在智能电网、电能转换及配电网络领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 碳化硅 碳化硅功率金属场效应晶体管模块 6.5kV 开关时间 开关损耗

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功率变换器IGBT开关模块的传导电磁干扰预测 被引量：20

8

作者 肖芳 孙力 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第33期157-164,189,共8页

提出一种新的频域模块化建模方法,用于预测功率变换器中传导电磁干扰噪声源。该建模方法以绝缘栅双极晶体管开关模块为基本单元,在一定的开关条件下,建立诺顿等效电路,获得噪声电流源和噪声源阻抗,连同传播路径一起构成功率变换器系统... 提出一种新的频域模块化建模方法,用于预测功率变换器中传导电磁干扰噪声源。该建模方法以绝缘栅双极晶体管开关模块为基本单元,在一定的开关条件下,建立诺顿等效电路,获得噪声电流源和噪声源阻抗,连同传播路径一起构成功率变换器系统的电磁干扰预测模型。搭建一个标准的实验平台,可以方便地控制开关条件以及提取传播路径参数。实验结果表明,该模块化模型可以精确预测整个传导干扰频段内的电磁干扰噪声。最后的非线性分析验证了该方法的有效性和通用性。 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管开关模块 传导电磁干扰 诺顿等效电路 预测

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一种模块化的感应电机系统传导电磁干扰预测模型 被引量：9

9

作者 肖芳 戈宝军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期3930-3938,共9页

深入研究感应电机驱动系统传导电磁干扰机理问题,对于由脉宽调制(pulse width modulation,PWM)功率变换器产生的电磁干扰源,提出将各开关状态分为2种模式,并结合负载电流的各个不同水平,建立各开关状态下的噪声源模型组合,感应电机驱动... 深入研究感应电机驱动系统传导电磁干扰机理问题,对于由脉宽调制(pulse width modulation,PWM)功率变换器产生的电磁干扰源,提出将各开关状态分为2种模式,并结合负载电流的各个不同水平,建立各开关状态下的噪声源模型组合,感应电机驱动系统噪声源可根据这些组合联立获得。针对感应电机驱动系统中长线传输时电压反射现象及其造成的电机端过电压,建立长线电缆的高频传输线模型;分析感应电机绕组的高频特性,根据传输线理论,建立简化的感应电机高频等效模型。根据精确的噪声干扰源模型、长线电缆模型和电机模型,构建感应电机驱动系统“干扰源-传播路径-受扰体”的整体传导电磁干扰预测模型,实现其传导电磁干扰的有效预测。 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管开关模块 传导电磁干扰 感应电机驱动系统 预测模型

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IGBT功率模块状态监测技术研究现状 被引量：6

10

作者 孔梅娟 李志刚 +1 位作者 李雄 王存乐 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期145-152,共8页

介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块键合引线脱落和焊料层疲劳两种主要的失效形式,分析了各自的失效机理。从IGBT功率模块失效发生部位的角度出发,即按照基于封装失效的状态监测技术和基于芯片失效的状态监测技术的分类方法,综述... 介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块键合引线脱落和焊料层疲劳两种主要的失效形式,分析了各自的失效机理。从IGBT功率模块失效发生部位的角度出发,即按照基于封装失效的状态监测技术和基于芯片失效的状态监测技术的分类方法,综述了国内外IGBT状态监测技术,总结了两种主要失效形式的外部特征参量的变化,认为IGBT状态监测技术是进行故障预测及诊断、提高IGBT功率模块可靠性、减少经济损失的重要方法。对各种监测方法的优缺点及可行性进行了分析,探讨了其进一步的发展方向,对如何准确获取状态参量、如何提高状态监测技术的准确性等关键问题进行了展望。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块 可靠性 状态监测 特征参量 故障预测

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车用双面散热IGBT模块随机振动性能分析与应力预测 被引量：4

11

作者 刘东静 李浩 +2 位作者 陈帅阳 王新海 冯青青 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第1期59-65,共7页

针对双面散热绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在车载状态下由不同频率的振动载荷导致的焊料层失效问题,分别从材料和结构两个角度,以直接覆铜(DBC)板陶瓷层材料、陶瓷层厚度以及焊料层厚度为变量,以芯片底面焊料层应力为指标进行随机振动... 针对双面散热绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在车载状态下由不同频率的振动载荷导致的焊料层失效问题,分别从材料和结构两个角度,以直接覆铜(DBC)板陶瓷层材料、陶瓷层厚度以及焊料层厚度为变量,以芯片底面焊料层应力为指标进行随机振动分析优化与应力预测,得到模块结构的最佳参数值组合。3个变量对芯片底面焊料层应力的影响由大到小为:陶瓷层厚度、焊料层厚度、陶瓷层材料。最后提出一种对芯片下焊料层应力的预测模型,相较仿真的准确率为95.61%。该研究结果对车载双面散热IGBT模块的振动性能分析提供参考,同时为模块结构的设计提供理论依据。 展开更多

关键词 双面散热 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块 振动分析 优化设计 应力预测

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用于风电的模块化多电平变流器IGBT的定制化设计 被引量：4

12

作者 何伟冬 王学梅 《电力工程技术》 北大核心 2021年第4期10-17,共8页

模块化多电平换流器(MMC)已广泛应用于风力发电系统中,其中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的设计直接影响着系统的各项性能。而IGBT模块的设计选型缺乏理论指导,存在IGBT模块裕量选取过大造成的成本浪费现象,因此文中提出一种基于双目标... 模块化多电平换流器(MMC)已广泛应用于风力发电系统中,其中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的设计直接影响着系统的各项性能。而IGBT模块的设计选型缺乏理论指导,存在IGBT模块裕量选取过大造成的成本浪费现象,因此文中提出一种基于双目标优化的IGBT的定制化设计方法。首先以损耗和芯片成本作为IGBT定制化设计的指标,结合风力发电的年运行工况,根据风速的概率分布来评估IGBT损耗,通过双目标粒子群算法求得Pareto前沿。最后,分别采用IGBT模块和分立元件2种方法进行定制化设计,结果表明所提设计方法在降低器件成本的同时可以兼顾变流器的损耗和可靠性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器(MMC) 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块 芯片成本 年平均损耗 定制化设计

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一种基于开通栅极电压的新型IGBT键合线老化监测方法

13

作者 柴育恒 葛兴来 +3 位作者 张林林 王惠民 张艺驰 邓清丽 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期244-254,I0020,共12页

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistors,IGBT)的可靠运行是牵引变流器安全和性能的重要保障。键合线老化作为IGBT的一种常见失效模式,对其进行监测具有重要意义。文中提出一种基于开通栅极电压ugem的键合线老化监测方... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistors,IGBT)的可靠运行是牵引变流器安全和性能的重要保障。键合线老化作为IGBT的一种常见失效模式,对其进行监测具有重要意义。文中提出一种基于开通栅极电压ugem的键合线老化监测方法,该方法可有效避免温度和负载电流带来的影响。首先,基于IGBT等效电路模型,系统分析ugem受键合线断裂影响的原因;其次,利用双脉冲测试进行验证,同时对温度和负载电流带来的影响进行分析;在此基础上,考虑到使用ugem局部特征将受到温度和电流的干扰,提出将开通栅极电压整体波形用于键合线老化的监测,并进一步利用有监督的线性判别分析进行数据降维以及采用支持向量机实现键合线断裂根数的检测。最后,通过实验对所提监测方法的有效性进行验证。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管模块 键合线老化 开通栅极电压 状态监测

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小型化高压固态脉冲调制器 被引量：2

14

作者 杨景红 刘志刚 +1 位作者 何秀华 戴广明 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2015年第8期65-67,71,共4页

针对高峰值功率发射机调制器的技术要求,介绍了常用的线型调制器和固态刚管调制器电路拓扑,讨论了不同调制器的特点和适用场合。介绍了小型化高压固态脉冲调制器的电路拓扑,分析了影响调制器性能的主要因素。该调制器基于单个大功率绝... 针对高峰值功率发射机调制器的技术要求,介绍了常用的线型调制器和固态刚管调制器电路拓扑,讨论了不同调制器的特点和适用场合。介绍了小型化高压固态脉冲调制器的电路拓扑,分析了影响调制器性能的主要因素。该调制器基于单个大功率绝缘栅双极型晶体管模块和初级采用多组导线并联绕制的脉冲变压器,并采用能量回馈电路来箝位脉冲变压器的反峰电压。文中给出了调制器的输出脉冲波形,并指出了该调制器的适用场合。 展开更多

关键词 发射机 调制器 小型化 绝缘栅双极型晶体管模块 脉冲变压器

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200kV高压直流开关电源 被引量：3

15

作者 胡素华 余增亮 +3 位作者 王绍虎 叶是杰 连燕国 黄建荣 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期26-28,37,共4页

叙述了 2 0 0keV离子束生物工程装置中的 2 0 0kV高压直流开关电源的主要技术参数、工作原理、主要部件设计的考虑。

关键词 高压直流开关电源 开关电路 晶体管模块

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功率变换器去耦电容参数选择与过电压预测 被引量：4

16

作者 肖芳 戈宝军 陶大军 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期14-22,共9页

功率变换器在高速开通与关断的过程中产生的电磁干扰影响系统的正常运行,提出一种基于绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)开关模块的功率变换器电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)噪声源建模方法,可以... 功率变换器在高速开通与关断的过程中产生的电磁干扰影响系统的正常运行,提出一种基于绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)开关模块的功率变换器电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)噪声源建模方法,可以精确的预测整个传导干扰频段内的EMI噪声。分析去耦电容对电路的影响,基于IGBT模块等效电磁干扰噪声源模型来预测功率变换器产生的过电压,通过对过电压的分析选择去耦电容的参数,整个分析体现如何应用该模型进行参数选择的过程。最后,仿真和实验表明参数选择的正确性。 展开更多

关键词 绝缘栅双极晶体管开关模块 电磁干扰 预测 过电压 去耦电容 参数选择

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基于PFA的IGBT键合线失效机理及寿命预测 被引量：4

17

作者 李志星 张鑫宇 平恩顺 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期681-684,690,共5页

为合理解释电动汽车中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块引线键合失效机理并有效预测其寿命,提出了基于失效物理分析(PFA)的IGBT模块键合引线的快速寿命预测方法。首先,分析了IGBT模块引线键合的失效机理,确定了有效评估失效的参数。其次,... 为合理解释电动汽车中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块引线键合失效机理并有效预测其寿命,提出了基于失效物理分析(PFA)的IGBT模块键合引线的快速寿命预测方法。首先,分析了IGBT模块引线键合的失效机理,确定了有效评估失效的参数。其次,借助热阻抗曲线计算方法得到了IGBT模块内部温度分布,并提出了快速功率循环测试电路的实现方法。最后,对提出的方法进行了失效物理分析并进行了实验验证。实验结果表明,这种方法合理解释了引线键合失效机理,并能对IGBT模块键合引线的寿命进行有效的预测,因此具有可行性和可靠性。 展开更多

关键词 电动汽车 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块 失效物理分析（PFA） 键合引线 寿命预测

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基于任务剖面的牵引逆变器IGBT寿命预测 被引量：7

18

作者 林帅 方晓春 +1 位作者 林飞 杨中平 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第S1期52-57,共6页

为提高牵引变流器的可靠性,进一步节省成本,对牵引变流器的关键部件绝缘栅双极性晶体管(IGBT)进行基于任务剖面的寿命预测。首先,构建城市轨道交通牵引传动系统电热模型,分别采用基于电流开环和单电流闭环弱磁控制2种不同的异步电机全... 为提高牵引变流器的可靠性,进一步节省成本,对牵引变流器的关键部件绝缘栅双极性晶体管(IGBT)进行基于任务剖面的寿命预测。首先,构建城市轨道交通牵引传动系统电热模型,分别采用基于电流开环和单电流闭环弱磁控制2种不同的异步电机全速域控制策略,获取相应控制策略下绝缘栅双极性晶体管的结温;然后,采用雨流计数法提取绝缘栅双极性集体管承受的热循环的结温信息(包括结温波动和结温最大值);最后,采用迈纳线性累积损伤理论计算每个热循环对绝缘栅双极性晶体管造成的损伤,预测2种全速域控制策略下绝缘栅双极性晶体管的寿命。仿真结果表明:基于单电流闭环弱磁控制的全速域控制策略,能够有效提高绝缘栅双极性晶体管的寿命,进而提高牵引变流器的可靠性。 展开更多

关键词 绝缘栅双极性晶体管(IGBT)模块 寿命预测 任务剖面 牵引逆变器 可靠性

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考虑三维横向热传导的光储微网系统接口变换器IGBT结温计算方法

19

作者 徐洋 肖迁 +3 位作者 贾宏杰 金昱 穆云飞 陆文标 《上海交通大学学报》 2025年第10期1533-1545,I0015,I0016,共15页

在光储微网系统中,光储单元接口变换器的输出功率及散热条件常处于变化状态,而现有的绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温计算方法难以评估该类变化对IGBT模块热扩散角的影响,导致结温计算精度受限,给系统热管理带来巨大挑战.针对该问题,提出一... 在光储微网系统中,光储单元接口变换器的输出功率及散热条件常处于变化状态,而现有的绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温计算方法难以评估该类变化对IGBT模块热扩散角的影响,导致结温计算精度受限,给系统热管理带来巨大挑战.针对该问题,提出一种考虑三维横向热传导的光储微网系统接口变换器IGBT结温计算方法.首先,在光储微网系统环境下,考虑多芯片间热耦合作用,建立功率器件物理热模型;然后,根据所建物理模型,进一步提出一种考虑三维横向热传导的结温计算方法,构建考虑三维横向热传导的热网络模型,有效提升了当前状态热参数及功率模块热扩散角的计算精度;最后,在针翅型散热器结构中通过有限元分析验证所提模型的准确性.仿真结果表明:与多种结温计算方法相比,所提方法在稳态和功率突变工况下结温计算误差均最小,分别约为3.11%和3.65%;相较于忽略热扩散角(α=0)的计算方法,精度分别提升11.53%和61.93%.不同散热条件下,所提方法仍能保持较高的结温精度,且误差最小. 展开更多

关键词 光储微网系统 绝缘栅双极晶体管模块 结温计算 三维横向热传导 有限元分析

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