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基于串扰电压峰值的IGBT模块键合线老化监测方法
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作者 张硕 王耕籍 +1 位作者 尹金良 杜明星 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期314-320,共7页
针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对... 针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对串扰电压形成各个阶段的影响,进而通过对串扰电压峰值的测量实现对IGBT模块键合线健康状况的实时监测;仿真和实验结果验证该方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 光伏发电 igbt 串扰 逆变器 键合线 老化
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优化IGBT并联开关特性的差压异步驱动技术
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作者 黄先进 潘嘉琪 +2 位作者 贾静雯 白洪超 禹金标 《电工技术学报》 北大核心 2025年第14期4547-4557,共11页
动态均流是限制多IGBT模块并联应用的关键问题。开通电流时刻,电流上升率和电流峰值等过程变量形式影响多支路IGBT开关过程的一致性。基于并联支路IGBT驱动控制回路的固有参数差异,该文提出并联IGBT差压异步驱动技术,通过调节驱动脉冲... 动态均流是限制多IGBT模块并联应用的关键问题。开通电流时刻,电流上升率和电流峰值等过程变量形式影响多支路IGBT开关过程的一致性。基于并联支路IGBT驱动控制回路的固有参数差异,该文提出并联IGBT差压异步驱动技术,通过调节驱动脉冲异步间隙和改变驱动电压幅值与持续时间,协调控制不同支路的IGBT门极脉冲,驱动各支路IGBT开关过程电流一致。研究开关过程中驱动信号异步间隙、驱动差压与电压调整时间对动态电流斜率不均衡度的影响,分析控制参数耦合关系,优化参数设定方法。基于实际IGBT模块参数,建立器件工作特性数学模型,进行IGBT并联开关仿真分析,开展应用该方法的驱动实际工况测试,结果表明,所选优化设计参数可以明显改善IGBT模块并联开关动态均流特性,验证了差压异步驱动控制优化参数设计方法的可行性。 展开更多
关键词 igbt并联 均流特性 驱动差压 异步间隙
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IGBT相变冷板的设计和数值模拟
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作者 潘子升 周俊屹 +1 位作者 余时帆 胡桂林 《半导体技术》 北大核心 2025年第5期506-513,531,共9页
针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块散热中功率密度高且散热负荷随工况变化的问题,基于制冷剂对流散热和蒸发潜热的微通道沸腾相变散热技术可对IGBT芯片进行有效散热,建立了三维、伪瞬态算法稳态和流体体积(VOF)相变的综合数学模型。研究了... 针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块散热中功率密度高且散热负荷随工况变化的问题,基于制冷剂对流散热和蒸发潜热的微通道沸腾相变散热技术可对IGBT芯片进行有效散热,建立了三维、伪瞬态算法稳态和流体体积(VOF)相变的综合数学模型。研究了R1233zd、R1234ze、R134a三种相变制冷剂在单片IGBT微通道沸腾相变散热器中的散热性能;在单片的基础上进行了多片IGBT串联、并联、串并联三种不同流道设计的微通道沸腾相变散热器性能的数值模拟研究。研究结果表明,R134a在6 L/min流速工况下,较其他两种相变制冷剂散热性能更优;串联流道比并联和串并联流道芯片温升低34.5%,其整体温升低于60℃。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(igbt) 散热器 数值模拟 制冷剂 流体体积(VOF)模型
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基于多策略改进灰狼优化算法优化CNN-LSTM的IGBT寿命预测 被引量:2
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作者 付聪 吴松荣 +2 位作者 柳博 张驰 王少惟 《半导体技术》 北大核心 2025年第2期161-169,共9页
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)长期工作出现的老化失效问题,提出一种多策略改进灰狼优化算法优化卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络组合模型的IGBT寿命预测方法。分析IGBT的失效机理并建立CNN-LSTM组合预测模型。利用灰狼优化算... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)长期工作出现的老化失效问题,提出一种多策略改进灰狼优化算法优化卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络组合模型的IGBT寿命预测方法。分析IGBT的失效机理并建立CNN-LSTM组合预测模型。利用灰狼优化算法优化CNN-LSTM模型中的初始学习率等参数,为解决传统灰狼优化算法容易陷入局部最优解的问题,从最优解扰动、参数调整和搜索机制方面引入三种策略进行改进。最后,基于NASA研究中心提供的IGBT老化数据集对改进模型进行性能验证。仿真结果表明:对比LSTM、CNN-LSTM等模型,多策略改进灰狼优化算法优化的CNN-LSTM模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)三个评价指标均为最优,可以有效应用于IGBT寿命预测。 展开更多
关键词 igbt 长短期记忆网络 改进灰狼优化算法 莱维飞行策略 寿命预测
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面向多元状态的IGBT准在线自适应监测方法 被引量:1
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作者 胡裕松 成庶 +3 位作者 向超群 李卓鑫 刘畅 徐海铭 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2835-2846,共12页
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)是电动汽车和电力机车等中大功率机电系统动力来源的核心器件,其可靠状态直接关乎系统安全,准确的状态信息获取是提高系统可靠性的重要前提。为解决当前状态信息获取方法... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)是电动汽车和电力机车等中大功率机电系统动力来源的核心器件,其可靠状态直接关乎系统安全,准确的状态信息获取是提高系统可靠性的重要前提。为解决当前状态信息获取方法相对单一,且手段繁琐,需要反复迭代修正的问题,提出一种准在线自校正获取IGBT模块键合线和焊料层老化状态的方法。利用米勒电压的老化不变性,修正结温估算误差,以实现高精度的导通电压和热阻测量。该方法只需进行一次简单的器件的初始状态测量,在实际应用时即可自校正计算出器件的2种老化状态参数,无需人为校正。使用时仅需将测量电路嵌入驱动器,并在散热基板上预埋热电偶即可,其他数据均可来自现有传感器。提出的一种准在线监测策略,使得以上状态信息以开机自检程序的形式,应用于通用的逆变器回路中,无需拆卸或改装驱动系统。测量实验结果表明:该方法测量的指示参数具有极高的精度和较好的可重复性,不同的负载电流下多次测量结果误差不超过1%,表明该方法可灵活应用于多种条件下。加速老化试验结果表明:该方法所测量的状态指示参数随着器件老化而单调变化,状态指示参数与器件老化程度存在明确的映射关系。研究结果为进一步优化电力机车和动车组列车动力系统的可靠性和修程制定提供参考。 展开更多
关键词 igbt 键合线 焊料层 热参数 结温自校正
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基于SiIGBT与SiCFET并联的新型混合器件特性解析及对比研究 被引量:1
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作者 朱梓贤 涂春鸣 +3 位作者 肖标 郭祺 肖凡 龙柳 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期251-260,共10页
对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(... 对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(HY_M)在不同额定电流等级下损耗与成本的优劣势。仿真结果表明,当额定电流为较小(15 A)时,HY_M能以较低的成本实现更低的损耗;混合器件在额定电流较大(25 A、40 A)时,HY_F能以更低的成本实现更低的损耗。最后,通过实验验证结论的正确性。 展开更多
关键词 Si/SiC混合器件 SiCMOSFET Siigbt SiCFET 损耗模型
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基于阵列波导光栅的IGBT功率模块结温监测 被引量:2
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作者 高礼玉 栾洪洲 +2 位作者 李天琦 黄欣欣 张锦龙 《电工技术学报》 北大核心 2025年第6期1796-1804,共9页
高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件,而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因,因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正常... 高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件,而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因,因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正常运行的重要手段。该文提出一种基于阵列波导光栅(AWG)的IGBT温度监测系统,首先进行IGBT模块热仿真,根据仿真结果得到的IGBT模块运行时的温度分布规律来探究传感器部署位置。其次利用AWG通道的波分特性对传感器反射波长进行解调,多通道、高精度的AWG解调可以大幅度降低IGBT结温监测成本,提高系统精度,利用波导布拉格光栅(WBG)传感器反射波长与被测芯片表面之间的温度关系推导出芯片的结温信息。最后通过对照实验验证了系统的可靠性。实验数据表明,该结温在线监测方法能准确获取IGBT内部芯片的动态结温,且温度动态波动幅度小于0.6%。 展开更多
关键词 igbt模块 结温监测 波导布拉格光栅 阵列波导光栅
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基于SVMD-BKA-Transformer的IGBT寿命预测模型 被引量:1
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作者 邓阳 柴琳 汪亮 《半导体技术》 北大核心 2025年第7期698-706,共9页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效,引发电力电子装置故障,因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先,以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征,对IGBT进行功率循环加速老化试验;获取... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效,引发电力电子装置故障,因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先,以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征,对IGBT进行功率循环加速老化试验;获取相关参数数据并进行处理;利用逐次变分模态分解(SVMD)技术将退化特征数据分解为多个模态。其次,构建Transformer模型,并采用黑翅鸢算法(BKA)寻找其最优超参数以提升预测精度。最后,通过实际IGBT退化特征数据对所提模型进行性能验证。实验结果表明,SVMD-BKA-Transformer模型提升了预测精度:决定系数(R^(2))达到0.9583,平均绝对误差(MAE)降至0.0295 V,均方根误差(RMSE)减小至0.0365 V,性能优于对比模型。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 寿命预测 模态分解 黑翅鸢算法(BKA) TRANSFORMER
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牵引变流器IGBT失效特性与寿命预测方法研究 被引量:1
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作者 刘海涛 刘兴平 +2 位作者 康力璇 刘文业 向超群 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第6期113-123,共11页
IGBT是牵引系统最关键同时也是失效率较高的部件,如何利用牵引变流器运行工况数据提取IGBT工作特性是一个关键性问题。为了提高牵引变流器在运行期间的可靠性,提出一种针对机车牵引变流器的IGBT应用寿命预测方法,通过采集不同服役年限的... IGBT是牵引系统最关键同时也是失效率较高的部件,如何利用牵引变流器运行工况数据提取IGBT工作特性是一个关键性问题。为了提高牵引变流器在运行期间的可靠性,提出一种针对机车牵引变流器的IGBT应用寿命预测方法,通过采集不同服役年限的IGBT样本进行分析明确其失效模式,并模拟现场工况条件进行牵引变流器组件级加速寿命试验,建立了IGBT寿命模型;然后提出一种牵引变流器在线式损耗、结温计算模型,通过实时采集牵引变流器在线路上运行时的工况及电气数据,在线计算得出IGBT的损耗、结温,利用在线式雨流计数对其热应力进行统计,通过寿命模型对IGBT的预期使用寿命进行评估;最后搭建了牵引变流器IGBT寿命预测装置,在实际运营的线路上进行了工程化应用验证。所提方法计算过程便捷、高效,具有较强的工程应用价值。 展开更多
关键词 牵引变流器 igbt 失效 可靠性 损耗 结温 寿命预测
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不同频段下IGBT自组装非线性绝缘材料介电性能的温度依赖性
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作者 姚欢民 穆海宝 +3 位作者 李鹤 李元 李文栋 张大宁 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期322-335,共14页
为探讨利用介电泳原理构筑的非线性复合绝缘材料在IGBT局部电场优化中的应用。针对IGBT宽频率和温度范围的工作需求,深入研究了复合材料在不同频段下介电性能的温度依赖性。首先,选取碳化硅晶须(SiCw)作为非线性电导填料,在5种不同辅助... 为探讨利用介电泳原理构筑的非线性复合绝缘材料在IGBT局部电场优化中的应用。针对IGBT宽频率和温度范围的工作需求,深入研究了复合材料在不同频段下介电性能的温度依赖性。首先,选取碳化硅晶须(SiCw)作为非线性电导填料,在5种不同辅助场强下制备了复合绝缘材料。在此基础上,通过X射线衍射定量表征了填料在基体中的取向程度。进一步研究了S1(100 Hz<f<5000 Hz)、S2(0.01 Hz<f<100 Hz)、S3(0.001 Hz<f<0.01 Hz)3种频段下温度对复合材料介电性能的影响规律。结果表明:随温度升高,S1频段偶极子极化损耗均不断增大,S2频段界面极化损耗则逐渐减小,S3频段电导损耗呈现先增大后减小的趋势。上述现象在宏观角度上均符合Debye模型的温度依赖性,微观层面则与双势阱弛豫模型中电荷越障概率及跳跃电导模型中载流子浓度变化特性相关。最终,通过有限元仿真证实了这种复合绝缘材料在抑制IGBT局部场强畸变方面的有效性,其能显著降低场强的瞬态值和稳态值,分别达到38.5%和90.2%的降幅。该研究结果为复合材料在IGBT不同工作频段的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 igbt 介电泳 不同频段 不同温度 介电性能
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IGBT动态测试设备的驱动电路设计
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作者 杨熙程 郑永军 +2 位作者 闫晗 郭斌 陆艺 《现代电子技术》 北大核心 2025年第14期17-24,共8页
在现代电力电子技术中,IGBT模块因其优异的开关特性而被广泛应用于各种高功率场合。为确保IGBT模块的可靠性和稳定性,IGBT出厂前需要进行一系列检测,其中包括动态测试。然而,不同生产厂家所生产的IGBT产品及其特性均有差异。为此,IGBT... 在现代电力电子技术中,IGBT模块因其优异的开关特性而被广泛应用于各种高功率场合。为确保IGBT模块的可靠性和稳定性,IGBT出厂前需要进行一系列检测,其中包括动态测试。然而,不同生产厂家所生产的IGBT产品及其特性均有差异。为此,IGBT动态测试设备需要一种适应性强、能够提供有效驱动与保护的驱动电路。文中设计一种新型驱动电路,旨在满足测试设备对多样化IGBT模块测试的需求,确保测试过程的安全性和测试结果的准确性。该电路具有栅极电阻调节、驱动电压调节和多采集通道等特点,能够灵活应对不同的测试条件。通过集成的欠压和过压保护机制能够有效地监测驱动电压,提高电路的可靠性。在460 V母线电压和650 A保护电流的实验条件下,验证了电路在IGBT模块测试中的有效性,提升了IGBT动态测试设备在高功率应用中的性能和稳定性。 展开更多
关键词 igbt 驱动电路 动态测试 测试设备 保护机制 驱动电压
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电力机车IGBT自然循环相变冷却系统建模与性能分析
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作者 胡金润 杜昱静 +4 位作者 陈梅洁 刘斌 周萍 刘俊达 闫红杰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第9期4160-4171,共12页
为解决电力机车核心器件IGBT(绝缘栅双极型晶体管)多热源、高功率的散热需求,提出一种多热源自然循环相变冷却系统。系统为每个IGBT配置了10条冷却通道。采用Python编程,离散蒸发器和冷凝器通道及连接管道,并结合阻力损失模型与两相流... 为解决电力机车核心器件IGBT(绝缘栅双极型晶体管)多热源、高功率的散热需求,提出一种多热源自然循环相变冷却系统。系统为每个IGBT配置了10条冷却通道。采用Python编程,离散蒸发器和冷凝器通道及连接管道,并结合阻力损失模型与两相流传热模型,建立计算系统性能及使用要求的热力模型。按1∶1搭建系统实验台,采用自制热源模拟IGBT发热过程,开展2组不同功率下的冷却实验,对系统冷却性能进行验证。通过对比蒸发器出口工质温度以及热源温度的测量值与计算值,对热力模型进行验证。基于热力模型,计算并分析系统在设计工况下的流动、传热特征,探讨系统在不同循环流量、热源功率下的性能。研究结果表明,所设计的系统在每个热源发热功率为200 W的条件下,热源温度≤51℃,可以满足IGBT壳温≤65℃的要求。对比实验值,本文建立的模型对工质温度预测的误差≤0.06℃,对热源温度预测的误差≤2.64℃,说明模型可以较为准确地预测系统性能。冷却通道内,过冷工质相变较受热存在一段延迟,在该段内换热系数较低,热源可能会在该位置出现局部高温。随循环流量增大,热源温度先迅速降低,随后缓慢升高,存在一个使热源温度最低的理想循环流量(0.80 NL/min)。系统在每个热源功率在250~500 W下可以稳定工作,具有最佳的性价比。研究结果可为电力机车IGBT冷却系统设计及优化提供参考。 展开更多
关键词 电力机车 igbt 多热源 相变冷却 热力模型
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基于开通延时变化的多芯片IGBT模块部分芯片失效监测方法
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作者 罗丹 陈民铀 +2 位作者 赖伟 李涵锐 夏宏鉴 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第3期14-26,共13页
多芯片绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块被广泛应用于大功率变换器中,对其进行状态监测可以有效提高电力设备可靠性。文中提出了一种基于开通延时变化的多芯片IGBT模块部分芯片故障检测方法,分析了芯... 多芯片绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块被广泛应用于大功率变换器中,对其进行状态监测可以有效提高电力设备可靠性。文中提出了一种基于开通延时变化的多芯片IGBT模块部分芯片故障检测方法,分析了芯片失效对开通过程的影响,指出了芯片失效与开通延时的关系,基于开通延时与失效芯片数的映射关系提出了对应的故障监测方法,并通过实验验证了方法的有效性。实验结果表明:文中所提方法可用于多芯片模块的健康状态监测,对提高变流器的运行可靠性具有重要意义。 展开更多
关键词 故障诊断 igbt 多芯片模块 开通延时 状态监测
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基于分布式参数退化模型的IGBT器件寿命预测方法研究
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作者 陈思宇 李辉 +2 位作者 赖伟 姚然 段泽宇 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期4007-4017,I0037,共12页
IGBT器件制造工艺差异往往导致器件服役寿命存在分散性,而传统寿命预测解析方法难以有效应对器件实际服役寿命的分散性问题,文中提出一种基于分布式参数退化模型的IGBT器件寿命分布概率预测方法,可实现其寿命分布区间的概率预测。首先,... IGBT器件制造工艺差异往往导致器件服役寿命存在分散性,而传统寿命预测解析方法难以有效应对器件实际服役寿命的分散性问题,文中提出一种基于分布式参数退化模型的IGBT器件寿命分布概率预测方法,可实现其寿命分布区间的概率预测。首先,基于IGBT器件的封装工艺缺陷、运行端部特性、退化过程分散性分析其服役寿命呈现分散性的原因;其次,基于导通压降的失效演化规律建立IGBT器件状态参量退化模型,并通过Levenberg-Marquardt算法拟合获取退化模型的参数分布特性;最后,基于蒙特卡洛法对IGBT器件服役寿命分布的概率进行预测,并通过实验算例对所提寿命预测方法进行验证,同时与传统寿命预测模型进行对比。结果表明,在考虑同一型号IGBT器件分散性的条件下,所提方法平均寿命预测误差约为3%,相比于传统寿命模型,在器件寿命分散性的预测方面具有优越性。 展开更多
关键词 igbt器件 寿命预测 概率分布 可靠性
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基于热耦合分析的IGBT损耗与结温估算研究
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作者 熊刘涛 李国丽 孙泽辉 《电源学报》 北大核心 2025年第4期306-315,共10页
电机控制器IGBT模块是实现电能转换和电机控制的重要组件之一,通常在复杂工况下工作,其可靠性对整个电驱动系统的稳定至关重要。一般情况下,IGBT的损耗分析采用手册公式法直接求取,忽略了温升对IGBT模块的影响。针对此问题,提出1种热耦... 电机控制器IGBT模块是实现电能转换和电机控制的重要组件之一,通常在复杂工况下工作,其可靠性对整个电驱动系统的稳定至关重要。一般情况下,IGBT的损耗分析采用手册公式法直接求取,忽略了温升对IGBT模块的影响。针对此问题,提出1种热耦合分析的方法,首先建立IGBT模块的损耗计算模型,在此基础上构建热网络模型进行结温估算,再用温升估算结果修正损耗计算模型;搭建了电机控制器仿真模型,对IGBT结温和损耗进行仿真,并通过电机温升实验,验证了该热耦合分析方法的有效性。 展开更多
关键词 电机控制器 igbt 温升预测 损耗计算
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计及IGBT器件典型工况的直流和交流功率循环测试方法对比
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作者 王浩 赖伟 +2 位作者 吴云杰 李辉 何赟泽 《电工技术学报》 北大核心 2025年第20期6686-6698,共13页
功率器件作为变换器的关键部件,在能量转换和电能控制方面起着至关重要的作用,因日益增长的功率密度及复杂的服役环境导致其可靠性问题愈发突出,而功率器件可靠性测评依赖功率循环测试的老化参数在线获取及失效机理分析,但现有直流功率... 功率器件作为变换器的关键部件,在能量转换和电能控制方面起着至关重要的作用,因日益增长的功率密度及复杂的服役环境导致其可靠性问题愈发突出,而功率器件可靠性测评依赖功率循环测试的老化参数在线获取及失效机理分析,但现有直流功率循环测试与真实服役工况应力差异较大,导致失效机理及数据准确性有待考证。因此,开展功率器件直流和交流功率循环测试方法及结果对比分析研究,对功率器件实际服役可靠性量测至关重要。该文针对功率器件可靠性研究的功率循环测试有效性问题开展研究。首先,针对中低压变流器用焊接型IGBT器件直流及交流功率循环测试开展失效机理及数据对比分析。其次,开展柔性直流换流阀用压接型IGBT器件直流及交流功率循环测试结果的失效模式及机理对比分析。最后,总结分析不同应用场景下IGBT器件可靠性测评手段优缺点。结果表明:焊接型IGBT器件交流及直流功率循环测试的失效机理差异较小,但交流功率循环测试可用于研究输出频率对功率器件可靠性的影响;基于非实际运行工况的压接型IGBT器件可靠性分析与测试结果不能有效表征器件真实工况下的失效物理过程。研究成果为不同服役场景的IGBT器件可靠性测评方法提供科学依据。 展开更多
关键词 直流功率循环测试 交流功率循环测试 失效机理 igbt器件
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新能源汽车IGBT功率模块热管理的数值模拟
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作者 高紫涵 程豫洲 +2 位作者 王学合 罗坤 樊建人 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第10期2014-2022,共9页
为了提升新能源汽车功率模块的散热能力,采用流热固耦合数值模拟方法分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块的热管理系统,并提出包含贡献量化、代理建模与整体优化的三阶段设计优化方法.基于ANSYSFluent软件建立IGBT功率模块的数值模型... 为了提升新能源汽车功率模块的散热能力,采用流热固耦合数值模拟方法分析绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块的热管理系统,并提出包含贡献量化、代理建模与整体优化的三阶段设计优化方法.基于ANSYSFluent软件建立IGBT功率模块的数值模型,数值模拟值与实验值的相对误差为3.7%.对影响IGBT功率模块散热性能的主要因素(包括基板陶瓷材料、冷却液流量和针肋结构)进行分析,确定对流换热热阻和陶瓷层热阻是影响芯片热阻的主要因素.通过代理模型构建与多目标优化对750V/820AH-BoostIGBT功率模块进行设计优化,优化后的功率模块芯片热阻降低了21.1%,压降减少了39.3%,模块质量减轻了6.1%. 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(igbt) 热管理 流热固耦合 数值模拟 设计优化
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横向结构压接IGBT动态测试平台设计及其寄生电感抑制 被引量:1
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作者 袁文迁 季一润 +4 位作者 杨敏祥 槐青 袁茜 郝震 刘铁城 《半导体技术》 北大核心 2025年第5期514-522,共9页
传统的纵向结构压接IGBT(PPI)测试平台的叠层母排区域互感较强,但PPI与回流母排的互感较弱,同时无法对被测和陪测器件分别施加不同的机械压力和温度。针对这一问题,研制了一种新型横向结构测试平台,通过改变IGBT周边区域电流分布,增强互... 传统的纵向结构压接IGBT(PPI)测试平台的叠层母排区域互感较强,但PPI与回流母排的互感较弱,同时无法对被测和陪测器件分别施加不同的机械压力和温度。针对这一问题,研制了一种新型横向结构测试平台,通过改变IGBT周边区域电流分布,增强互感,使该区域寄生电感降低了36.9%,有效降低了回路总寄生电感。且通过将被测IGBT和陪测续流二极管(FWD)并排布置,可以在不同的机械压力和温度条件下对被测IGBT和FWD开展特性分析。该平台测试了125℃以内4.5 kV PPI的动态特性,通过实测数据分析,该平台的寄生电感约为110 nH,表明测试平台具有良好的电气特性,实现了电气结构与机械压力结构的良好兼顾。 展开更多
关键词 压接igbt(PPI) 动态测试平台 横向结构 寄生电感 互感
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基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法 被引量:1
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作者 胡震 崔曼 +1 位作者 吴晓华 施涛 《电工技术学报》 北大核心 2025年第2期452-462,共11页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGB... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为高压大功率能量转换系统的核心器件,已广泛应用于新能源发电、高速铁路、航空航天等领域,由于工作环境和运行工况的复杂多变,IGBT模块极易因键合线剥离和焊料层脱落等疲劳老化而失效,造成系统停机,开展IGBT模块健康状态的在线监测是提升功率器件可靠性、实现能量转换系统安全高效运行的重要保障。该文提出一种基于空间多点位温度IGBT器件参数逆推的健康状态在线监测方法,实现IGBT键合线和焊料层热疲劳损伤的在线监测和诊断,避免IGBT模块因热损伤累积超过安全阈值而突发失效,提升能量转换系统的可靠性。首先,考虑焊料层老化对模块内部热流路径的影响而引起基板空间多点位温度分布的改变,建立基于基板多点位温度差异度(T_(P))的焊料层疲劳老化在线监测模型,通过离线加速老化测试方法建立▽T_(P)和芯片至基板热阻抗(Z_(JC))的数据库,在应用中通过▽T_(P)调用(Z_(JC))实现焊料层健康状态的在线诊断;其次,建立IGBT混合老化模式下器件通态功率损耗的计算模型,提出基于通态损耗的集-射通态电压(V_(ce-on))的逆向计算方法,基于更新的Z_(JC)值计算芯片结温(T_(J)),将集电极电流I_(C)和T_(J)输入健康IGBT模块的I_(C)-T_(J)-V_(ce-on)数据库中调用当前结温下的V_(ce-on,data),消除焊料层老化引起的结温上升对V_(ce-on)的影响,基于V_(ce-on)和V_(ce-on,data)的偏差对键合线老化状态做出诊断。仿真和实验结果表明所提方法的有效性,在实验环境下诊断误差约为3%。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 在线监测 可靠性能 健康状态
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沟槽栅IGBT制备中的翘曲控制
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作者 夏碧波 蔡乐 +3 位作者 张鸿鑫 魏宏杰 彭新华 谭灿健 《半导体技术》 北大核心 2025年第3期259-264,共6页
沟槽栅IGBT是提高功率器件功率密度和性能的主流发展方向。但随着芯片精细化程度的提升,制备过程产生的晶圆翘曲更大,更容易影响其工艺过程和工艺效果,因此芯片制备过程中的翘曲控制成为了新的关注点。系统分析了沟槽栅IGBT制备流程中... 沟槽栅IGBT是提高功率器件功率密度和性能的主流发展方向。但随着芯片精细化程度的提升,制备过程产生的晶圆翘曲更大,更容易影响其工艺过程和工艺效果,因此芯片制备过程中的翘曲控制成为了新的关注点。系统分析了沟槽栅IGBT制备流程中翘曲的产生原因,从单项工艺制备条件、新型多晶硅/氧化层厚度的沟槽结构和背面膜层的去除站点流程三个方面提出了优化方案。通过整合各种优化方法,IGBT晶圆的翘曲从±120μm降低至±70μm以内,大幅度优化了晶圆翘曲,并减少了流片过程中的异常。 展开更多
关键词 igbt 翘曲控制 工艺优化 多晶硅 铝金属
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