兆瓦级风电变流器IGBT模块的热特性分析

以某企业建立的采用液冷冷却系统的IGBT模块实验平台为基础,对一3MW紧凑型风电机组的IGBT模块的热特性进行了分析.根据在动态实验中采集到的数据,得出了逆变器输出功率与时间的关系,并结合实验数据对模块温度以及发热量的变化特性进行了分析,得到了兆瓦级风电变流器中IGBT模块温度与发热量随时间的变化关系.实测结果表明,该风电机组逆变器的效率为98.62%,IGBT模块的最终工作温度保持在50~56℃,说明采用的液冷冷却系统对大功率IGBT模块具有良好的冷却效果.     

IGBT功率模块热管理研究

随着绝缘栅双极晶体管(IGBT)向高功率和高集成度方向发展,在结构和性能上有很大的改进,热产生问题日益突出,对散热的要求越来越高,IGBT芯片是产生热量的核心功能器件,但热量的积累会严重影响器件的工作性能。因此,对IGBT模块的温度进行有效地检测和管理是十分重要的环节。综述了IGBT模块的研究现状、研究热点以及散热相关技术,主要介绍了主动散热和被动散热的方法、以及IGBT功率模块的热阻网络系统和散热系统设计的主要步骤,和减小热阻来增强散热的方法。     

IGBT电气参数的温度特性分析

大容量电能变换装置越来越需要IGBT能工作在更高的温度,而温度过高会导致电气参数发生较大的变化,甚至会带来灾难性的损坏.本文研究了IGBT电气参数的温度特性,对从常温到高温时的开关时间、栅极开启电压、导通压降、集电极漏电流等进行了理论分析和实验研究,结果表明IGBT在高温时电气参数受温度的影响变大,电气特性和温度特性的耦合关系变强,最显著的是集电极漏电流成指数特征增长,结论对指导IGBT模块的电热特性设计具有一定的意义.     

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。     

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。     

车用IGBT模块健康管理技术综述

面向车用IGBT模块健康管理技术,分别从失效机理、状态监测、故障诊断、寿命预测四个方面综述国内外的研究进展,提出当前研究中存在的关键问题和技术优缺点,在此基础上,对车用IGBT模块健康管理技术今后的发展趋势做出展望。     

IGBT的保护要求和驱动模块EXB841的保护特性研究

介绍了IGBT器件在过电流、过电压等非正常条件下的保护要求 ,并简要分析了驱动模块EXB841的电路原理及其具有的保护特性所存在的一些问题 ,最后有针对性的提出了改进措施。     

基于度电成本的IGBT模块的冗余设计

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模块的三种冗余设计方案和相应的控制策略,并对三种冗余设计方案的可靠性进行比较,得出了三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,分别计算了应用三种冗余设计方案的海上风电场20年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。     

电子开关在首饰加工设备中的应用

结合首饰生产加工实际,介绍了自行设计、研制的电子开关控制技术,通过在生产设备中安装调试,具有速度快、灵敏度高、可靠性好,相对触点式开关寿命更长等特点。     

基于卡尔曼滤波算法的MMC子模块IGBT在线监测方法

柔性直流输电系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块元件经常会发生老化失效进而威胁系统安全稳定运行.为此,以监测子模块状态为目标,提出一种针对子模块绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中的开关管和二极管状态同时监测的方法.首先,基于子模块工作状态和各元件状态参数的关系建立数学模型;然后,通过卡尔曼滤波算法滤除传感器测量噪声,防止噪声对计算结果造成影响;接着通过所建立的数学模型实时监测子模块IGBT和二极管的状态;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建7电平的直流输电系统进行仿真验证.结果表明,所提出的算法估计误差在0.1%以下,满足实际工程中的在线监测要求,可提高系统的可靠性.     

基于加速寿命试验的IGBT模块寿命预测和失效分析

针对IGBT可靠性分析与寿命预测问题,提出了一种利用加速寿命试验对IGBT模块使用寿命进行预测的新方法.论述了加速寿命试验的原理与方法,提出采用对数正态分布描述IGBT模块的寿命分布,以阿伦尼斯模型为基础,利用极大似然估计法对试验数据进行统计与分析,建立了IGBT模块的寿命预测模型,实现了对正常应力下模块寿命的科学估计,并对IGBT模块的失效机理进行了详细分析.结果表明,IGBT模块寿命服从对数正态分布,纠正了以往认为其服从Weibull分布的错误思想.随结温差和平均结温的增大,IGBT模块寿命逐渐减小,并且当模块到达寿命终点时,其最终失效形式为热失效.     

三相逆变器中绝缘栅双极型晶体管模块结温仿真评估

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的工作性能和可靠性以及逆变器中IGBT模块散热系统的设计等均与其工作结温直接相关,掌握器件的结温状况对于确保其安全可靠的使用和冷却装置的合理选择具有重要意义。推导获得基于数学方法的IGBT模块损耗模型和实现热电模拟的Foster热网络模型,基于此在MATLAB/Simulink中建立了简单实用的三相逆变器中IGBT模块结温仿真评估模型,同半导体器件制造商软件计算方法相比,加入了热电耦合因素,可以更真实地模拟器件芯片结温状况,并分析了不同负载工况下IGBT模块结温的变化趋势     

IGBT驱动模块2SDl06AI的性能及应用

性能良好的驱动电路是保证IGBT正常工作的前提．选用2SDl06AI做为IGBT的驱动模块,介绍了2SDl06AI驱动模块的基本性能,分析设计了相应的外围电路及设计中的关键参数,并在逆变电路中进行了应用．实验结果表明,基于2SDl06AI的驱动电路性能稳定可靠,能很好地满足应用要求。     

多媒体通用试题库及测试模块的设计与实现

利用多媒体工具Authorware的强大编辑功能，作为主程序和屏幕界面设计，Access作为外部数据库，通过Windows提供的ODBC接口及SQL查询语句，与数据源通讯获取试题库中的试题，实现了通用科目标准化联机测试和试卷自动生成系统，并具有打印和查看标准答案功能。     

实现多媒体测试模块的思路

本文介绍了利用多媒体工具Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ的强大编辑功能,作为主程序和屏幕界面设计,Ａｃｃｅｓｓ作为外部数据库,通过Ｗｉｎｄｏｗｓ提供的ＯＤＢＣ接口及ＳＱＬ 查询语句,与数据源通讯获取试题库中的试题,实现了通用科目联机测试和试卷自动生成系统,并具有打印和查看标准答案功能。为标准化联机测试和计算机自动形成试卷提供了一个新思路。     

基于时间序列DTW差异的IGBT模块缺陷辨识方法

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块是电力电子装置中关键可靠性敏感元件之一,辨识IGBT模块缺陷,是避免突发故障,增强电力电子装置可靠运行的重要举措之一。为此,笔者提出一种基于时间序列动态时间弯曲(DTW)差异的IGBT模块早期缺陷的诊断方法。该方法利用缺陷对IGBT模块门极寄生参数的影响,通过分析缺陷前后,门极电压信号序列DTW的差异,判断IGBT模块内部是否存在缺陷。实验研究结果验证了其诊断结论的正确性和实用性。     

测试方法对沥青混合料抗压回弹模量的影响

沥青混合料回弹模量是路面结构设计中一个重要的参数。针对常见的AC-16I、AC-20I两种沥青混合料，在大型精密设备一材料试验系统（MTS）上对其回弹模量进行了试验与分析。试验在0．1～0．7MPa单位压力下，分别用“顶面法”与“侧面法”测试了竖向位移，顶面法中又采用了MTS机架位移传感器和线性位移传感器两种方法，侧面法用了应变规引伸仪测试竖向应变。结果表明，在0．7MPa单位压力下，侧面法比顶面法的回弹模量更接近部颁规范推荐值。同时测出了不同温度下沥青混合料回弹模量，建立了回弹模量与温度之间的关系，为合理确定沥青路面的设计参数提供依据。     

毛巾类织物柔软性测试方法

根据压缩拉伸原理,自行设计了简单而有效的毛巾柔软性测试装置.将毛巾从圆形环孔中穿过,模拟织物柔软性主观评价时人手对织物的触摸作用.应用此测试方法可反映出毛巾织物在低应力作用下的多种力学特征,且操作简单、信息容量大、综合性强.分析毛巾柔软性测试过程中各阶段力学作用特点,获取最优装置尺寸参数与测试速度.同时提出表征毛巾织物柔软性的9个特征指标.