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平臺研制.pdf

1、近年來，大功率電力電子變流理論和方法作為國家科技重點領域的基礎性技術，支撐著新能源汽車、海上風力發(fā)電、工業(yè)變頻驅動和柔性直流輸電等戰(zhàn)略性新興產業(yè)的快速發(fā)展。與此同時，隨著應用系統(tǒng)向更高電壓等級、更大功率容量的方向發(fā)展，電力電子裝置尤其是內部的大功率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模塊結溫和老化等健康狀態(tài)信息的實時提取研究對于實現模塊生命周期健康狀態(tài)優(yōu)化管理，進而提升整個系統(tǒng)的可靠性具有重大意義，因此正日益成

2、為電力電子領域研究的熱點。然而，縱觀近年來模塊健康狀態(tài)提取研究成果，尚存在驅動集成能力不足、作用機理分析不夠明晰和采樣校正難度較高等瓶頸，在實時應用方面難以取得突破性進展?；谏鲜霰尘?，本論文從應用需求和主要挑戰(zhàn)出發(fā)，對大功率IGBT模塊老化和結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模型的基礎上，提出了計及老化工況的大功率IGBT模塊分布式電路參數模型。基于該模型，本論文通過理論分析、軟

3、件仿真和剪線試驗等方式量化分析了鍵合線老化不同部位、形式和程度對于模塊開通過程暫態(tài)特性的影響規(guī)律和作用機理，并提出了若干動態(tài)老化敏感電參數，為模塊老化信息實時提取研究提供了理論依據;
　　其次，在結溫信息提取方面，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學模型，證明了當負載電流滿足一定條件時，開通過程(dic/dt)max僅受結溫影響而與負載電流無關的結論，進而提出了一種適用于各型號IGBT模塊的電壓型無電流