牵引变流器功率器件结温在线监测方法综述

功率器件结温在线监测对牵引变流器安全可靠运行至关重要,准确的结温监测是牵引变流器失效分析、运行状态监测、健康管理和剩余服役寿命预测的基础。因此,面向功率器件结温在线监测开展了大量研究。在此基础上,概述了以热网络模型法和温敏参数法为主的功率器件结温在线监测方法,以此为分类基准梳理了现有功率器件的结温监测方法并讨论了在牵引变流器中在线实现的可能,详细介绍了功率器件结温监测方法针对在线应用及客观因素干扰的发展与改进。最后,总结并对比了现有功率器件结温在线监测方法的演变、联系与差异,在分析现有结温监测方法面临挑战的基础上,展望功率器件结温在线监测在人工智能技术辅助下的前景。     

1700 V/1600 A SiC混合IGBT应用研究

SiC功率器件具有高频、高效率、耐高温、抗辐射等优势,介绍了目前SiC功率器件应用情况,阐述了SiC-JBS以及SiC混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V混合IGBT的驱动技术,完成了SiC混合IGBT模块功率试验研究。     

宽禁带功率器件键合缓冲技术的可靠性分析

在电力电子应用中,性能优于硅功率器件的宽禁带功率器件得到广泛关注。然而,传统功率器件封装中的芯片顶部的电气互连结构现在已成为限制宽禁带功率器件寿命的主要因素。因此,有必要通过使用键合缓冲技术将铜键合线、焊带和引线框架来代替铝键合线作为芯片顶部的电气互联以满足宽禁带功率器件在高温工作条件下的要求。文章回顾了不同键合缓冲技术和金属键合材料在功率循环测试中的可靠性表现。其中,因瓦合金键合缓冲材料与铜键合线的结合在众多键合材料中显示出最强大的功率循环测试能力。失效分析显示,宽禁带功率器件封装的薄弱点已经从芯片顶部的键合材料变为氧化铝陶瓷衬底或芯片上表面的铝金属层。     

SiC混合IGBT器件应用研究

Si C功率器件具有高频、高效率、高功率、耐高温、抗辐射等优点。文章介绍了目前Si C功率器件应用情况,阐述了Si C pn结肖特基势垒(JBS)、Si C-MOSFET以及Si C混合IGBT的特性,分析了应用于1 700 V Si C混合IGBT的可编程驱动技术;最后简述了Si C模块功率试验情况。     

一种新型的平板型功率半导体器件压装技术

对几种平板型功率半导体器件压装方法的利弊进行了分析,并介绍了一种新型功率器件压装技术。通过机械仿真及实物操作,验证了该压装方法的可行性,为日后平板型器件的工程应用提供参考。     

怎样选择硅功率器件的保护熔断器

随着电子技术的发展,硅功率器件的应用日益广泛。由于它们承受过负荷的能力十分有限,因而必须有相应的保护措施。目前,保护硅功率器件不因过电流损坏的常用方法是直接串联熔断器。熔断器应在热应力和电动应力达到足以损坏硅功率器件的数值之前开断     

基于混合碳化硅器件的城市轨道交通车辆牵引节能研究

以碳化硅为代表的新一代半导体器件在城市轨道交通车辆中的应用对车辆牵引电传动系统技术的发展意义重大。将混合碳化硅器件应用于城市轨道交通车辆牵引系统中，能极大地发挥碳化硅器件高温、高频和低损耗的特点，提高车辆牵引系统效率，实现牵引系统的节能降耗目标。与硅功率器件的电机损耗相对比，混合碳化硅功率器件的电机损耗可降低4%;通过更换功率器件、配套新型牵引控制单元，以及采用新的PWM(脉冲宽度调制)控制算法，降低了功率器件的开关损耗和导通损耗。在此基础上，优化了碳化硅功率器件的控制算法，以抑制电流谐波、降低电机损耗。软件仿真和装车测试结果验证了该混合碳化硅器件在车辆牵引系统中的节能效果。     

基于功率循环的功率器件寿命评估快速工程方法

介绍了工程中常用的4种基于主动功率循环的半导体功率器件寿命评估模型,针对这些模型存在忽略功率器件封装与实际工况复杂性的问题,提出用于寿命评估的功率循环试验更适合基于器件退化而非器件失效来选定阈值的观点,并给出了快速完成实际工况模式下基于器件退化的功率循环试验的阈值设定方法,功率器件寿命评估快速公式和残余寿命评估方法。该方法在工程实践中可以快速低成本地评估功率器件的寿命。     

结构上胜过传统IGBT的CSTBT

采用薄穿通(LPT)垂直结构的载流子贮存挖槽栅双极型晶体管(CSTBT)是一种新型的功率器件.与IGBT相比,其结构得到了改进,具有功耗更低、更耐用等优点,是工业功率变流应用最佳的功率器件.     

国产化6500V/200A高压大功率IGBT的研制

研制的IGBT器件采用完全国产化芯片,通过ANSYS仿真软件对电磁场、热、应力分布等特性进行仿真,实现IGBT器件结构设计最优化;研制的高压大功率IGBT通过了器件、功率模块、辅助变流柜和机车级的试验验证。试验结果满足设计要求,并已形成了芯片—IGBT器件—功率模块—变流器完整产业链,成功批量应用在国内轨道交通领域,具有重大的社会意义和市场前景。     

键合层厚度对功率型LED器件热学性能的影响

分析了功率型LED热阻系统的构成,通过Flotherm软件对不同厚度的芯片键合层的功率型LED进行热分析,结果表明:芯片键合层厚度越小,器件的热阻越小,散热性能越好。因此,选用芯片键合层厚度对功率LED器件的热性能有着重大的影响。     

键合层厚度对功率型LED器件热学性能的影响

分析了功率型LED热阻系统的构成，通过Flotherm软件对不同厚度的芯片键合层的功率型LED进行热分析，结果表明：芯片键合层厚度越小，器件的热阻越小，散热性能越好。因此，选用芯片键合层厚度对功率LED器件的热性能有着重大的影响。     

兆瓦级功率组件IGBT失效研究

根据工程实际,对兆瓦级功率组件IGBT失效问题进行了理论分析,分别从IGBT的失效机理和失效判断等方面进行总结与探讨,便于使用者在实际应用中尽快找到IGBT失效原因和合理地选择IGBT器件。     

标准地铁列车大功率高频辅助变流器热设计

为了满足标准地铁列车的设计需求,文章提出一种大功率高频辅助变流器,并对其散热性能及核心功率器件的损耗进行分析计算。通过对比热仿真模型和样机温升试验,证明热仿真模型能够比较准确地反映功率器件的温升。     

大功率半导体器件的发展与展望

回顾了现代电力电子器件的发展历史,涉及的器件包括晶闸管、GTO、IGCT、MTO、IGBT、各种改进型的IGBT以及CoolMOS。叙述了采用新型材料的电力电子器件的发展和前景,应用碳化硅和氮化镓材料的功率器件正在迅速地发展,一些器件有望在不远的将来实现商品化,进入电力电子技术市场。     

银烧结技术在压接型IGBT器件中的应用

银烧结技术具有低温连接、低热阻、低应力和高熔点等特点,已成为保证绝缘栅双极型晶体管(IGBT)界面连接的可靠性应用技术。文章分析了银烧结技术工艺和引入银烧结技术的压接型IGBT器件结构组成;利用有限元方法对比分析了银烧结子单元和焊接子单元封装的2种压接型IGBT器件热阻差异;通过压降参数、压力均匀性、热阻特性和长周期功率循环界面可靠性这4个维度对比了银烧结IGBT器件和常规焊接IGBT器件的特性差异。实际应用证明,引入银烧结技术的压接型IGBT器件,其可靠性得到了大幅度提升。     

日本铁道车辆用新型逆变器

ＩＰＭ是一种将驱动和保护电路集成于一体的智能功率器件。为了开发符合２１世纪要求的高性能铁道车辆用逆变器，日本铁路采用了世界上最新的功率器件－－高耐压智能模块（ＨＶＩＰＭ），从而使原来采用３点式逆变电路改为２点式，大大简化了电路，缩小了体积，减轻了质量，提高了可靠性。本文介绍了３．３ｋＶ ＨＶＩＰＭ器件在日本铁道车辆上的应用情况。     

SiC功率器件在轨道交通行业中的应用

为解决轨道交通牵引及辅助系统的轻量化等问题,宽禁带半导体器件如SiC器件的应用需求越来越大。SiC材料具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速率快等特性,能满足在中大功率、高温、高频条件下工作的应用要求。简述了SiC器件相比传统硅基器件的突出优势及商业化和实验室研发情况,介绍了SiC功率器件在轨道交通行业中的发展现状,同时对其在未来轨道交通装备业的发展提出了建议和展望。     

高压大容量功率半导体器件技术及其应用

功率半导体器件作为电气化进程的核心组成部分，其本身在不断迭代提升，并促进电气化装置和应用的发展。功率半导体器件的关键技术主要体现在4个方面：新材料、新结构、新封装、智能化。针对不同应用的场景，功率半导体器件的要求也不尽相同，文章通过对轨道交通、电动汽车和电力系统等典型场景特点的分析，阐述了精细沟槽型绝缘栅双极型晶体管、碳化硅和高功率密度智能化集成功率器件等的应用；功率半导体器件目前仍然处于飞速且稳健的发展阶段，随着技术不断成熟，新技术的不断涌现，4个关键技术均存在巨大的发展空间。     

一种改进的二电平IGBT变频器损耗计算方法

功率器件的导通和开关特性对温度较为敏感,计算损耗时应综合考虑结温和散热条件因素。文章通过Matlab循环调用功率器件损耗计算程序和ANSYS温度场计算程序,以实现二电平变频器损耗的精确计算。该方法可为功率器件损耗的准确计算和散热器的优化设计提供依据。