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。     

IGBT模块结温的计算

该文为了分析IGBT模块的损耗与结温之间的联系,通过实例计算了IRGP20B120UD-E型号IGBT模块的结温,为进一步运用损耗与结温检测手段对IGBT模块进行失效判断和监测提供了必备的准备。     

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.     

基于延迟时间模型的风电机组维修策略

为了解决目前风电机组故障维修不合理导致维修成本过高、运维效率低的问题,以多部件串联风电机组为对象展开维修策略研究:基于延迟时间理论将部件故障分为潜在故障和功能故障,在预防性检测的基础上推迟维修,提出一种机会维修方法。综合考虑备件物流、停机时间及维修成本等因素,建立了风电机组机会维修模型。结合风场实际故障数据,采用蒙特卡洛法求解该模型,探索了检测周期和推迟维修时间对风电机组可用度和维修成本的影响规律,结果表明,考虑推迟维修时的机会维修策略优于传统预防性维修,该模型求解得到的最佳方案能够将风电机组可用度提升至98%,更具有经济优势和工程应用价值。     

基于神经网络的IGBT结温预测

针对大电流下绝缘栅型双极晶体管(IGBT)饱和压降和集电极电流与结温之间的非线性关系带来的结温预测难题,搭建了大电流下IGBT饱和压降测试系统,获取了结温和集电极电流与饱和压降之间的非线性关系曲线,分析了关系曲线变化规律对应的物理机制.采用Matlab软件建立了误差反向传播(BP)神经网络模型和径向基函数(RBF)神经网络模型进行结温预测.与多项式数学模型预测结果对比表明:两种神经网络模型的预测相对误差和预测误差90%置信区间比多项式数学模型更小,结温预测精度更高;并且BP神经网络模型的预测精度高于RBF神经网络模型,结温预测模型选择时应优先考虑BP神经网络模型.     

IGBT工作结温的状态识别

研究了绝缘门极晶体管（IGBT）关断时阳极电流最大下降率与结温的关系，在此基础上提出了利用阳极电流最大下降率识别IGBT在线结温的方法。此外，分析了阳极电流最大下降率的产生时刻及其与IGBT过流状况的关系，并定义了参数Δt作为判别IGBT过流状况的特征量。     

直流传动变流器设计中的晶闸管结温核算

核算晶闸管结温,是设计变流器的重要依据之一,因为只有通过结温的计算,才能对装置的电流参数作出正确的选择。目前在我国这个问题急待解决。在制订国家际准:“直流电动机传动用变流器”中,作者在国内首次利用了我国晶闸管实测瞬态热阻抗曲线和热耗散功率与通态平均电流的关系曲线来计算晶闸管的结温。此种方法使用起来非常方便。本文对这一方法做了介绍。此文先从等幅矩形脉冲负载的结温计算着手,并指出了结温修正的方法,接着叙述了多级冲击重复负载的结温计算,对国家标准负载等级进行了验证计算,最后导出了不同标准负载等级之间的换算关系。     

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。     

牵引变流器中IGBT的水冷实验研究

现今,无论内燃机车、电力机车、高速列车的牵引系统均采用电传动。在交-直-交电传动调速中,牵引变流器使用的主要电器元件是IGBT。IGBT是个高频的开、关功率元器件,工作时要消耗电能,它把电能转化为热能的形式。通常流过IGBT的电流较大,IGBT的开、关频率也较高,故器件的能量损耗较大。若产生的热量不能及时散掉,IGBT内部的结温将会超过最大值125℃,IGBT就可能损坏。因此,只有快速、及时的将产生的热量散走,才能保证IGBT的正常运行。本研究主要研究没相变的液体（水）冷却形式,得出表面传热系数,从而解决此问题。     

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。     

直驱风电系统变流器控制技术研究

直驱风电系统变流器控制技术的全面应用可以提升风电能量转化效率,为电网输出优质电能创造有利的条件。通过对背靠背双PWM全功率变流器技术分析,可以更好的对风电变流器进行电流控制,最终可以找出最优的控制方案,具体为网侧变流器控制技术、电机侧变流控制技术,二者的有效利用对优化直驱风电系统电流控制具有十分重要的价值。     

接触器无弧通断研究

本文研究了三相交流接触器无弧通断问题 ,分析了强电电器和弱电电器各自的特点 ,提出了用强弱电相结合的方式 ,开发新型电器产品的观点 ,并给出了具体实现无弧通断的组合式接触器装置。图 2 ,参 4。     

IGBT模型参数提取方法研究

基于绝缘栅双极性晶体管简化等效电路,对影响IGBT输出外部信号的四个相关内部参数:栅极电容、跨导、剩余截流子寿命、栅漏极有效导电面积,进行了讨论并提出了推导方法.     

永磁直驱风电机组变流器加强型直流稳压研究

目前针对电网故障的研究,主要集中在对称故障方面,研究的是不对称故障中的小值电网电压不平衡时风电机组的故障穿越技术.在传统电网电压定向的电压、电流双闭环控制基础上,应用变流器网侧和机侧功率平衡控制原理,将永磁同步发电机输出有功功率Ps变化的信息引入d轴控制回路,从而实现电网侧变流器输入至电网的有功功率能够及时跟踪永磁同步发电机输出有功功率的变化,从而解决了变流器输入输出的有功不平衡问题,避免了直流母线电压的波动.     

接触器通断交流的相位研究

本文研究了接触器通断交流时的相位对接触器工作的影响，提出了在零相位处通断交流电流，可以改进接触器的工作性能，大大延长接触器的使用寿命。以及采用电子控制电路实现零相位通断的具体办法。图４，参２。     

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     

风电控制器模块的高海拔热性能研究

对自然散热条件下风电产品中控制器模块的高海拔热性能进行了研究。首先分析了海拔高度对空气特性和风扇性能的影响,并总结归纳了常用高海拔温升评估方法,特别是经验公式计算法和温升系数修正法。以风电变流器中的控制器模块为例,针对高海拔自然散热条件,采用试验测试和热仿真计算的方法,对目前的经验计算公式进行了系数修正,并验证了温升系数修正法的准确性。同时指出在具有准确的仿真模型条件下,热仿真模拟法也是一种有效的计算手段。对自然散热条件下控制器模块的高海拔热性能进行了详尽的研究分析,找到了评估高海拔温升特性的有效方法,也为风电产品在其他散热条件下的高海拔热性能研究提供了参考。     

真空触发开关通断特性实验研究

应用大电流 LC振荡回路对真空触发开关进行了大量实验研究 ,得出了不同频率下的极限通断能力 ,分析出电流变化率对通断能力的决定性影响 ,以及燃弧时间或电弧输入能量对上述影响的修正 .实验得知 ,试品尺寸下纵向磁场真空触发开关 ( TVS)可以在 1 0 k A/1 0 k Hz下进行合分操作 .对于更高的电流 ,由于真空电弧正的伏安特性 ,可由多个 TVS并联及同步触发完成 .     

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。