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。     

绝缘栅双极型晶体管脉冲工作时结温特性及温度分布研究

建立了电热耦合和损耗热场耦合计算模型,采用该模型,获得了相同外部条件下的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片结温波动特性及温度分布特征,完成了使用红外热成像实时探测短时脉冲工作方式下IGBT芯片表面温度波动及分布特性的预测.探测结果表明,在一定散热条件和占空比不大的情况时,短时脉冲间歇等非周期瞬态工作方式下芯片表面温度快速上升之后,进入一个缓慢的上升周期,实验也表明,在特殊工作场合时可突破器件手册推荐使用的最大电流值.利用建立的热分析模型,还可以实现对不同工作方式下器件结壳温差和结温波动幅度的预测.     

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。     

绝缘栅双极晶体管研究与中试

绝缘栅双极晶体管（IGBT）是新型MOS功率器件，目前在国内的研究只有我们和北工大进行，在国内的生产更是空白，国内的器件应用全靠进口。     

绝缘栅双极型晶体管失效机理与寿命预测模型分析

针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键合引线翘曲与熔化,在外部特性上表现为集射极压降值增大,而热阻基本不变.提出了提高器件可靠性、延长使用寿命的方法.在加速寿命试验原理的基础上,通过开展高温下的功率循环测试,并对试验数据进行拟合,得到了加入电流等级和最高工作结温的改进寿命预测模型.通过试验数据误差分析对比,发现该模型精度较原有模型在不同测试条件下均有提高,适用范围从80 K拓宽到100K.     

用双电流法测量双极晶体管的结温

基于Shockley方程提出用双电流法测量半导体器件的结温，并与传统的线性近似法进行,消除了由于不同器件热电性能的差异引入的误差，提高了结温测量精度。     

三相正弦波逆变器容错控制

针对变频器逆变模块故障率高的问题,建立三相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变模块中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)发生短路故障后逆变模块的数学模型.根据这个故障模型,实现对系统故障的有效诊断,同时结合硬件冗余的容错控制策略对电路拓扑进行重构,使得三相逆变器在短路故障情况下仍能正常工作,从而提高系统硬件层的容错能力和可靠性.在MATLAB/Simulink环境下实施系统仿真,验证了三相正弦波逆变器容错控制的有效性和可行性.     

双极晶体管结温分布均匀性的一种判定方法

分析了当双极晶体管结温分布不均匀时用ΔＶＢＥ法测得的温度与器件结温分布以及测量条件的关系，提出了一种快速判断双极晶体管结温分布均匀性的方法。     

高温功率循环下绝缘栅双极型晶体管失效特征及机理分析

结合绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块结构和工作的不同阶段,分析了IGBT失效类型及其失效机理。深入分析了影响IGBT工作寿命的3种封装失效类型及失效机理。高结温、大温度梯度极端工作方式下主要的封装失效类型是键合引线失效,由某一根或几根过载引起电流分配不均引发,失效前压降大,热阻基本不变。通过分析得到IGBT模块的寿命值近似服从Weibull分布。实验过程中结合各类显微镜和红外热像仪得出的失效特征分布规律表明:经过功率循环后的芯片表面中心区域、边缘绝缘保护环原胞结构均由规则点阵变化为点阵中出现小的黑圈、空穴、裂纹,变得不再规则;各物理层接触面间的缺陷由芯片向下呈递减趋势;IGBT模块各物理层不平整度由基板向上呈递减趋势。通过实际实验发现,可将压降的突变位置作为IGBT可靠性评估的标准。     

多芯片绝缘栅双极性晶体管模块的老化键合线定位方法

对实际工况中绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的可靠性监测是对电力系统安全运行的重要保证。然而,采用多芯片封装方式的IGBT模块因芯片位置分布导致模块整体热量分布不均问题。针对该问题,使用多芯片封装IGBT模块,建立其包含7层结构的有限元模型,通过有限元仿真结果分析得出,模块整体温度分布不均是由于各芯片传热路径交叉所导致的热阻耦合现象。在掌握热量分布规律的基础上,研究了IGBT模块内部芯片串、并联使用时某一芯片发生键合线老化后各芯片功率损耗的变化规律,并据此提出考虑热量分布不均的键合线老化故障芯片定位方法。仿真及试验结果表明：文中提出的多芯片封装IGBT模块热分布规律具有正确性,老化键合线定位方法具有可行性。     

IGBT模块结温预测BP神经网络模型

探索了BP(Back Propagation)神经网络在IGBT模块结温预测中的应用。首先从物理机理角度分析了IGBT模块中饱和压降、集电极电流与温度的内在关系。通过IGBT结温测试试验,获取了三者的关系图,并建立了基于饱和压降的温敏参数法结温预测模型。最后建立了BP神经网络结温预测模型,并与温敏参数法进行了对比分析,证明该方法计算速度更快,误差降低。     

焊料层空洞对IGBT模块温度分布的影响

作为如今新能源发电、电动汽车和智能电网的重要单元,IGBT模块得到越来越广泛的应用,其安全可靠性也受到更多的关注。当前功率绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 器件封装形式主要有焊接式和压接式两种,而其中焊接式发展较成熟,应用较广泛。作为构成IGBT模块的关键单元和实现IGBT模块功能的关键部分,焊料层的可靠性更加显得尤为重要。焊料层的失效形式主要有：空洞扩大、各材料的热膨胀系数不匹配导致的热疲劳,其中焊料层空洞是由于焊接工艺局限性而难以避免的。本文应用多物理场有限元仿真软件COMSOL,建立IGBT模块的三维模型,研究焊料层空洞不同位置、不同大小对IGBT模块芯片最高温度的影响,并研究新型材料Sn-Ag-Cu-0.5Sb较传统焊料层材料Sn-Ag-Cu的优势,仿真结果表明同工况下,焊料为Sn-Ag-Cu-0.5Sb时,芯片温度都比焊料为Sn-Ag-Cu时低一些,显示出较好的焊料性能。     

直驱风力发电三相并网逆变电源研究

以直驱风力发电的三相并网逆变电源为研究对象,针对传统的脉冲宽度调制方式谐波含量高、直流侧电压利用率低等不足,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的算法控制。利用Matlab软件仿真系统,对该矢量控制方法进行分析。为了进一步验证控制理论的有效性,设计了基于高速数字化处理芯片TMS320F2812DSP的实验平台。实验结果表明该控制方案可行,系统并网效果良好,实现了单位功率因数并网,使电流能够很好的跟踪电网电压的变化。     

三相电压型逆变器的鲁棒跟踪双环控制器

为了保证三相逆变器在负载变化及参数摄动时输出电压动态响应快、稳态精度高、波形失真率小,基于αβ模型设计一种电感电流内环电压外环的双闭环控制器.电压外环采用离散积分滑模控制以改善系统的稳态性能并增强系统的鲁棒性.进行了正弦波跟踪的仿真实验,结果是突加纯阻性负载时调整时间为2 ms, 暂态过程中输出电压总谐波畸变率为3.46%; 当参数缓慢变化时总谐波畸变率为 0.13%.仿真结果表明: 当系统参数和负荷有较大变化时系统能很好的跟踪参考电压,控制策略是可行的.     

IGBT Pspice静态模型的建立与仿真

目的 研究一种新型的功率器件--绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的静态模型.方法 分析并建立IGBT的Pspice静态模型,分析模型的结构和参数的配置并对模型进行了仿真,将仿真出的转移特性和输出特性与实际器件进行了比较.结果 /结论所建立的功率器件IGBT的静态模型是正确的,在对其器件或系统的仿真中具有较高的使用价值.     

IGBT模块电气参数测试及分析

针对不同集电极电流及开关频率下的开关过程设计并搭建了IGBT电气参数测试系统。试验测录了IGBT模块在开关过程中的电压、电流波形,对电压、电流波形进行数据处理,得到IGBT模块的开关时间和开关损耗;根据对IGBT模块的开关损耗进行分析,得到IGBT模块的开关损耗在随着集电极电流和开关频率变化的规律。     

基于MMC的逆变器的仿真

基于模块化多电平逆变器在进行逆变时,无需外加的换相电压,具备自换相能力,可以工作在无源逆变方式,使利用直流输电为孤立负荷送电成为可能.在介绍MMC拓扑结构和换流工作原理的同时,分析了基于MMC逆变器的控制策略中的电容电压平衡控制策略和NLM调制算法,并采用上述的控制策略利用PSCAD搭建9电平逆变器模型.通过分析子模块电容电压波动百分比和逆变产生的相电压谐波总畸变率验证搭建MMC模型的合理性.     

基于MATLAB的三相电压型变换器的仿真

电压型变换电路是利用PWM控制方式以及由全控型器件组成的电路,具有网侧电流谐波低、单位功率因数、能量双向流动等优点.文中对三相电压型PWM变换器的原理及控制策略进行分析,利用MATLAB建立三相电压型单桥和双桥逆变电路的模型,并对基于PWM控制的ACDC-AC变换器进行仿真,仿真结果验证此变换器做为负载模块具有提高电能质量管理的作用.     

使用IGBT的电力有源滤波器的电路仿真

采用电力有源滤波器是目前公认的改善供电质量的有效方法，考虑生产成本及运行成本，采用无源加有源综合补偿的方式是最为合理的方法。在此方案中使用电力电子器件的有源滤波器部分功率不必很大，可使用小功率器件设计电路。因此在大功率电力电路中如何保护电子器件显得尤其重要。从保护电力电子器件的角度对一种使用IGBT(Insolate Gate controlling Bipolar Transistor)的电力有源滤波电路进行了仿真研究，得到一些有益的结论。     

水湿油藏油气水三相渗流模拟

针对试验获得多孔介质中油气水三相的渗流参数难度较大、经验模型预测不准确的问题,建立水湿油藏近混相状态下的三相渗流网络模型.利用孔隙级模拟方法分析三相渗流过程中可能存在的3种驱替过程,模拟再现不同的饱和路径,得到油气水三相相对渗透率.结果表明:在水湿油藏中,各种驱替结束后最终的油气水分布均为水相占据小孔隙,气相占据大孔隙,油相占据中间孔隙;三相水湿体系中的水相相对渗透率只是含水饱和度的函数,气相相对渗透率和油相相对渗透率小仅与各自的饱和度有关,还与三相饱和历史有关.