基于反向恢复电流的绝缘栅双极型晶体管模块动态结温估测方法

针对传统结温估测方法响应速度慢、测量误差大问题,采用绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)模块的反向恢复电流作为温敏电参数,提出一种新型结温估测方法。分析了IGBT模块结温和负载电流对反向恢复电流的影响机理,并建立了三者间的理论关系。考虑实际工况并采用试验数据拟合得到IGBT模块的结温预测模型,通过比较试验测量数据与预测模型计算结果的差异,证实了采用反向恢复电流提取IGBT模块动态结温的估测方法具有较高的估测精度和较快的响应速度。     

基于GRU与PCA-TL的热应力下IGBT故障预测

针对热应力下绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的性能随时间逐步退化的特性,将深度学习中的时间序列预测算法应用到IGBT故障预测中,提出了基于门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)与主成分分析-迁移学习(principal components analysis-transfer learning, PCA-TL)的故障预测新方法。该方法以电参数集电极-发射极电压V_CE作为衰退参数,采用GRU模型构建衰退参数与故障时间的映射关系;利用PCA技术综合相异分布特征的IGBT故障指标,引入TL方法,通过微调GRU预测模型的参数完成从源域到目标域的迁移,实现目标域样本的故障预测。实验结果表明,基于GRU的故障预测模型具有较高的预测精度,与长短期记忆(long short-term memory, LSTM)算法相比,训练速度更快;PCA-TL方法可实现同类器件不同工况下的故障监测任务。验证了所提方法的可行性和正确性。     

电动汽车电机控制器IGBT结温计算方法与验证

电动汽车电机控制器中的主要热源是绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块,其最大结温的高低是影响控制器可靠性的关键因素。为保证IGBT模块最大结温始终在其允许工作温度范围内,采用水冷方式对其进行散热。文章以某款纯电动汽车电机控制器为研究对象,结合传热学基本原理,提出了一种水冷散热器热阻估算方法,并用该方法得到的热阻值直接对IGBT模块结温进行计算;为验证计算方法的有效性,利用数值模拟的方法对水冷散热器内部流场以及IGBT结温进行仿真分析,同时进行试验测试,并将得到的3组结果进行对比。结果表明,该文提出的计算方法可以准确地得到IGBT在不同工况点的结温。     

基于EWT的充电站主变流器中的IGBT故障检测

随着电动汽车数量的增加,充电站数量也大量增加.主变流器为充电站的核心部件,其中的绝缘栅双级晶体管(insulated gate bipolar transistor,简称IGBT)易出现故障,该故障会危及电网安全.提出基于经验小波变换(empirical wavelet transform,简称EWT)的充电站主变流器中的IGBT故障检测方法.建立充电站的Simulink模型,对IGBT的故障进行分析.将不同状态下特征分量的小波能量熵进行对比,结果表明该检测方法能对IGBT故障进行准确检测.     

风电变流器IGBT模块通断延迟时间结温探测模型研究

针对风电变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)开关,研究基于通断延迟时间风电变流器IGBT模块结温探测方法.首先,从半导体物理机理视角分析了通断延迟时间的温敏机理和温敏特性,明确了本征载流子浓度、电流增益和载流子迁移率等影响通断延迟时间的物理因素.然后,设计IGBT模块的动态测试试验,测试不同母线电压或不同集电极电流条件下,通断延迟时间与结温的关系,并对试验结果进行分析.动态测试试验采用双脉冲法二极管钳位电路,提高通断过程栅极电压和集电极电流的动态特性测试精度,采用恒温控制底板加热设备,控制IGBT芯片温度.再后,对IGBT模块开关过程中不同结温下集电极电流和栅极电压波形进行分析,考虑电压电流影响的条件下,建立了基于开通及关断延迟时间的结温探测模型,并对比研究了模型精度.结果表明,基于关断延迟时间的结温探测精度较高、稳定性更强,且母线电压越高或者集电极电流越低,则关断延迟时间越大.最后,建立了基于关断延迟时间的IGBT结温探测模型,该模型考虑电压和电流影响,拟合精度高,平均相对误差小,可用于热平衡态风电变流器的IGBT模块的工作结温探测.     

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动及保护电路的研究

介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的电气特性和对栅极驱动的要求，结合IGBT模块的电气特性对IGBT驱动电路和保护电路的设计进行了分析和讨论，并给出了一些典型电路以供大家参考。     

基于磁纳米测温的IGBT热网络参数评估方法

提出一种基于磁纳米测温的绝缘栅双极晶体管(IGBT)热网络模型估计方法,可用于在线评估降维简化的IGBT热阻-热容网络模型.分析了磁纳米测温的理论模型和热网络传递模型,通过磁性纳米测温获得IGBT外壳背部的升温和降温曲线,从而估计热网络模型参数.通过设计的热网络模型参数估计系统和实验流程进行了仿真和实验,结果均验证了基于磁纳米测温的IGBT热网络模型参数评估方法的可行性,这种精确的在线估计方法能为评价IGBT内部热累积效应提供重要依据,也给出了实现大功率器件热安全性的在线评估解决办法.     

大功率MMC系统中子模块IGBT状态监测系统设计方法

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor)是模块化多电平换流阀(modular multi-level converter, MMC)中的关键部件之一，对其运行状态进行在线监测是保障MMC系统安全、可靠和经济运行的重要措施。针对MMC子模块中多芯片并联IGBT模块运行状态难以实时监测的问题，文中提出了基于模块壳温分布规律与老化状态映射关系的运行状态监测系统设计方法，以实现不同工况下IGBT模块状态的自适应评估和管理。首先，分析了MMC子模块中IGBT模块老化失效对热流的影响规律，甄选了壳温作为表征模块状态的特征参量。其次，建立了适用于不同工作点的基于神经网络的IGBT模块老化状态监测模型，并根据不同应用场景的需求偏好实现了对功率模块运行状态的表征和识别；最后，基于所提的状态监测系统设计方法在MMC测试平台上验证了方法可行性和有效性。文中所提方法为解决大功率工况下MMC子模块中IGBT模块的状态监测问题提供了新的思路，为系统的运行维护提供了实用、有效的解决方案。     

一种用于SKA的SiGe宽带低噪声放大器

文章设计了一款用于平方公里阵列(Square Kilometer Array,SKA)接收前端的异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistor,HBT)低噪声放大器。放大器的第1级在反馈电感的基础上采用电容负载,利用晶体管寄生电容拓展带宽;第2级利用发射极跟随放大器实现宽带内稳定的输出阻抗。采用HHNEC 180 nm SiGe工艺对电路进行仿真,版图仿真结果表明,在0.5～1.5 GHz内,噪声系数低于1.16 dB,最小噪声系数为0.76 dB,S_(21)大于15 dB。整个电路尺寸为1.1 mm×0.98 mm(含焊盘),在3.3 V供电电压下,功耗为34 mW。     

光伏逆变器IGBT器件接线故障诊断方法

针对光伏逆变器的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)接线故障不易发现且易被忽略,现有方法诊断速度慢、识别率低的问题,提出了一种基于电压均值的特征提取策略,并利用改进狮群算法(improved loin swarm optimization, ILSO)优化核极限学习机(kernel extreme learning machine, KELM),实现对IGBT的故障诊断.首先,分析逆变器各状态下三相电压Concordia变换后的效果,获得表征故障特征的二维向量,通过二维散点图验证接线故障的可分性;其次,通过Sine混沌映射改进的狮群算法(loin swarm optimization, LSO)对KELM进行参数寻优,建立诊断模型;最后,以Z源逆变器为例进行验证.结果表明：对于逆变器的IGBT接线故障,所提方法能提取包含丰富故障信息的二维故障特征,极大地简化了特征提取的过程,且诊断方法适用于单个和2个器件的故障类型,与其他方法相比速度更快,故障识别率更高.