大功率IGBT模塊健康狀態(tài)信息提取方法研究及加速老化試驗(yàn)平臺(tái)研制.pdf

1、近年來，大功率電力電子變流理論和方法作為國(guó)家科技重點(diǎn)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性技術(shù)，支撐著新能源汽車、海上風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)變頻驅(qū)動(dòng)和柔性直流輸電等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。與此同時(shí)，隨著應(yīng)用系統(tǒng)向更高電壓等級(jí)、更大功率容量的方向發(fā)展，電力電子裝置尤其是內(nèi)部的大功率IGBT模塊已成為制約系統(tǒng)整體可靠性提升的瓶頸。大功率IGBT模塊結(jié)溫和老化等健康狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)提取研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)模塊生命周期健康狀態(tài)優(yōu)化管理，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性具有重大意義，因此正日益成

2、為電力電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。然而，縱觀近年來模塊健康狀態(tài)提取研究成果，尚存在驅(qū)動(dòng)集成能力不足、作用機(jī)理分析不夠明晰和采樣校正難度較高等瓶頸，在實(shí)時(shí)應(yīng)用方面難以取得突破性進(jìn)展。基于上述背景，本論文從應(yīng)用需求和主要挑戰(zhàn)出發(fā)，對(duì)大功率IGBT模塊老化和結(jié)溫信息提取開展深入研究。
　　首先，在老化信息提取方面，本文在優(yōu)化模塊集總電路參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，提出了計(jì)及老化工況的大功率IGBT模塊分布式電路參數(shù)模型?；谠撃Ｐ停菊撐耐ㄟ^理論分析、軟

3、件仿真和剪線試驗(yàn)等方式量化分析了鍵合線老化不同部位、形式和程度對(duì)于模塊開通過程暫態(tài)特性的影響規(guī)律和作用機(jī)理，并提出了若干動(dòng)態(tài)老化敏感電參數(shù)，為模塊老化信息實(shí)時(shí)提取研究提供了理論依據(jù);
　　其次，在結(jié)溫信息提取方面，本文建立了大功率IGBT模塊開通階段集電極電流上升過程的量化數(shù)學(xué)模型，證明了當(dāng)負(fù)載電流滿足一定條件時(shí)，開通過程(dic/dt)max僅受結(jié)溫影響而與負(fù)載電流無關(guān)的結(jié)論，進(jìn)而提出了一種適用于各型號(hào)IGBT模塊的電壓型無電流