IGBT模块功率循环能力与可靠性试验

为验证IGBT模块的可靠性,分析了IGBT模块的封装结构,并在传统IGBT模块功率循环试验的基础上建立新的模型,通过具体的试验得到IGBT模块功率循环后失效状况,并对该状况进行分析。相对传统IGBT寿命预测和可靠性评估,该功率循环的新方法更加贴合实际应用工况,对IGBT失效分析具有借鉴作用。     

机车IGBT模块应用失效研究

针对机车IGBT模块应用失效后发生炸损,造成失效原因很难查找的问题,分析IGBT模块在应用工况下的开关状态,得出5种失效模式类型。结合厂内和现场失效模式分布统计,对5种失效模式和早期失效以及应用过程中引起的失效进行原因分析,最后从应用和器件2个维度针对性提出设计改进意见。     

IGBT模块中续流二极管关断过程失效机理分析

鉴于IGBT模块中的续流二极管在关断过程中会发生瞬变,文章从二极管的设计准则出发,研究续流二极管发生失效的机理,并结合一个IGBT模块中二极管失效的具体案例进行分析,给出了二极管失效的几种原因,并提出了避免其失效的几种方法。     

牵引变流器撬棒保护电路研究

针对牵引变流器IGBT器件失效故障导致炸损等严重后果的现状,分析了几种常见的IGBT功率模块失效模式,介绍了撬棒保护电路和原理,从电路分析和能量密度仿真角度定性和定量对比了各种失效模式下有无撬棒保护电路的差别,对于防止由于单管短路进而导致桥臂直通、降低故障IGBT功率模块损伤范围、防止已短路失效IGBT器件炸损,通过试验验证了撬棒保护电路的有效性。     

焊层空洞对IGBT 模块热应力的影响简

焊层空洞是造成IGBT模块散热不良和疲劳失效的主要原因之一。考虑芯片场环区的影响,建立了IGBT模块封装结构的三维有限元模型;研究了不同焊层厚度、焊层空洞率和空洞位置对模块最高结温与最大等效应力的影响;探讨了焊层空洞对模块瞬态热阻抗的影响。     

半实物仿真技术在轨道交通用IGBT寿命预测中的应用

IGBT是列车牵引变流器的核心部件,其寿命预测技术是整车故障预测与健康管理的重要依据。采用半实物仿真方式对CRH_5型动车组IGBT电流、电压等参数进行提取,基于这些参数进行与寿命相关的仿真和计算。计算表明:逆变器侧IGBT模块寿命小于脉冲整流器侧IGBT;IGBT的主端子、芯片和DBC焊层会提前出现失效征兆现象。该方法为准确评估轨道交通用IGBT模块寿命预测提供参考。     

IGBT在轨道交通牵引应用中的可靠性研究

为提高电力机车牵引系统运行可靠性,通过对IGBT失效机理和失效模型的研究,比对多种机车在各运行区段的IGBT失效率数据,分析了失效原因,并且针对性地提出了解决措施,为轨道交通牵引变流器可靠性的深入研究提供了一定的依据。     

功率循环测试中衬底焊接层的可靠性

基板与陶瓷衬底之间的焊层寿命通常利用IGBT模块的被动加热和冷却(热循环)来测试,但这种试验会引起焊层失效(分层)。实际应用中,IGBT和二极管芯片是主动被加热的,诸如焊线脱落等其它模式的失效也会限制使用寿命,通常可通过功率循环试验来评估这种应力的影响。本文通过功率循环试验来评估衬底焊层的失效,利用高循环周次的测试进行有效的衬底焊层热循环试验,其关键在于功率循环过程中焊层温度的预测。在温度波动不大的条件下,比较了被动热循环和主动功率循环时对焊接寿命的影响。     

基于改进小波神经网络的IGBT时间序列预测算法研究

针对IGBT老化失效问题,提出一种基于遗传算法改进的小波神经网络时间序列预测方法。在分析IGBT失效原理的基础上,利用IGBT老化数据集,选取关断瞬时"集电极-发射极"尖峰电压为失效特征参数,采用滑动时间窗法构建训练集与测试集,然后在MATLAB中搭建遗传算法改进的小波神经网络预测模型进行预测,并与传统的小波神经网络预测模型对比分析。试验结果显示,遗传算法改进的小波神经网络预测方均误差为0.017 1,方均根误差为0.130 9,平均绝对误差为0.109 6,分别比传统小波神经网络预测模型降低了0.005 7, 0.020 0, 0.064 0,有效提升了IGBT时间预测的精度。     

跨座式单轨车辆辅助逆变器IGBT模块失效分析

辅助电源系统作为跨座式单轨车辆上的重要组成部分，主要通过控制辅助逆变器开关元器件IGBT的开合顺序，将直流电转化为交流电为车辆设备供电。文章以重庆轨道2号线84辆车为研究对象，主要针对跨座式单轨车辆辅助逆变器在长时间运行后的IGBT模块失效形式进行统计与研究，结合故障现象和运营环境提出针对性的解决方案和设备维保建议。通过对IGBT模块失效机理及特征指标的分析发现，跨座式单轨车辆辅助逆变器IGBT模块的主要失效形式为封装级失效，即键合线脱落，在外部特性上表现为导通压降值增大。根据以上分析研究，文章提出了针对此类问题的在线评估方法和相应的设备维保建议，对于提高辅助逆变器和车辆的运营效率以及节约设备维保的经济成本和时间成本方面具有借鉴意义。     

一种具有数据采集功能的IGBT驱动器北大核心

文章介绍了一种新型IGBT驱动器,该驱动器除具有传统的驱动与短路保护功能外,还具有运行状态数据采集功能。采集IGBT运行状态数据及其故障时刻数据,有助于理解IGBT工作环境,分析IGBT失效原理,为电力电子装置改进和正向设计提供理论依据。该驱动器以可编程逻辑器件FPGA为核心,集脉冲控制、驱动与保护、信号采集、串行通信功能于一体。文章详述了驱动器主要功能模块,运用数学建模、仿真和试验测试等方法验证了其功能与可靠性,为驱动技术数字化、智能化发展提供了技术储备,为IGBT模块失效分析与健康管理研究提供数据支撑。     

HX_D2型机车IGBT功率模块暑期烧损原因分析与对策

文章分析IGBT功率模块的失效形式,及其性能稳定性的影响因素;阐明了IGBT自身温度与开关损耗、拖曳电流损耗等相互关系,找到了暑期高温条件下IGBT功率模块频繁烧损的根本原因;提出落实加强水冷通风系统吹扫、风量测试等措施,以有效避免IGBT烧损故障。     

HXD3型电力机车主牵引变流器中IGBT的故障分析及技术措施

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)集场效应管(MOSFET)和大功率晶体管(GTR)的优点十一体,因此,在变流领域中得到了广泛的应用.文中介绍了 IGBT的工作原理和其在HXD3型电力机车主牵引变流器(CI)中的应用,并分析IGBT模块的损坏机理、失效原因,给出了防止故障的技术措施.     

轨道交通用IGBT器件寿命预测技术综述

随着中国轨道交通车辆陆续进入高级修阶段,IGBT器件寿命预测技术成为行业关注的热点,科学的寿命评估方法是实现IGBT变流器全生命周期管理的基础。文章针对轨道交通的应用,介绍了IGBT器件失效机理、寿命预测模型及计算流程;通过概述国内外相关研究现状,归纳了目前IGBT器件寿命预测面临的难题,分析了通过采用智能化驱动、大数据分析及人工智能、状态检测等技术来提高IGBT器件寿命预测的准确性。     

一种大功率变流器模块在小电流下的失效研究

详述了一种大功率变流器模块在小电流下的工作特点,并进行了理论分析和研究性试验,归纳了在小电流下导致IGBT元件失效的因素,为大功率变流器的可靠性研究提供了参考。     

IGBT逆变器供电的电力机车转向架轴承失效分析

对由IGBT变流元件构成的交流传动逆变器供电的电力机车转向架的驱动装置轴承和轴箱轴承的电流通路进行探索、分析,特别对Electric Discharge Machining(EDM)电流进行了分析,提出了判断轴承电蚀失效的依据及相应的解决措施。     

基于热传导模型的IGBT结温计算方法

针对IGBT芯片结温难以直接测量的问题,提出了一种基于热传导模型的IGBT结温计算方法。基于经典的Cauer型RC网络结构,建立了变流器热传导模型;结合传递函数概念和热传导模型结构,完成了变流器热传导模型的参数识别;通过查阅IGBT产品手册以及实际工作工况,计算得到IGBT实时功率损耗;最终通过MATLAB/Simulink进行仿真计算,得到变流器IGBT芯片的实时结温。此方法实现了IGBT芯片结温的快速计算,为IGBT可靠性和寿命评估提供了数据支撑,同时也为功率模块及变流器的设计研发提供了新的科学依据。     

光伏并网逆变器IGBT关断浪涌电压抑制与预测保护研究

分析了光伏并网逆变器IGBT关断浪涌电压的产生机理,并对低寄生电感的复合母排设计方法进行了说明,最后给出了IGBT关断浪涌电压吸收电路与浪涌过压预测保护电路的设计方法。实际应用表明,该方法对于降低IGBT的过电压损坏风险起到较好的作用。     

计及电热参数更新的高速列车牵引整流器IGBT模块寿命评估

绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为列车变流器的关键部件,其寿命受老化过程中参数变化的影响,为此提出了一种计及电热参数更新的IGBT模块寿命预测方法。首先,利用实车采集到的外部电压、电流数据结合变流器调制策略推导IGBT的驱动信号,进而获得单个IGBT的电压电流;其次,基于数据手册建立Foster热网络模型获取IGBT的结温;之后考虑到实际中IGBT的老化过程,提出一种IGBT结温计算过程中热阻和导通压降的更新策略;最后通过寿命模型对IGBT进行损伤度估算,并通过蒙特卡洛（Monte-Carlo）模拟评估器件寿命计算过程中的不确定性,取得可靠性变化曲线。     

地铁车辆IGBT瞬态结温计算方法研究

基于IGBT模块封装的物理结构,分析了热量冲击导致芯片失效的主要原理.根据芯片热损耗的主要传递路径,建立了热量传递各环节的瞬态传热模型,并分别给出了瞬态温升计算方法.尤其对热量传递模型较复杂的走行风冷热管式散热器进行了详细分析和试验研究,并给出了获取散热器热阻抗模型实时参数的有效解决方法;最后,对芯片瞬态结温计算方法进行了总结,并开发了软件工具.文章介绍的计算方法和软件工具可推广应用,为IGBT模块瞬态结温计算提供重要参考.