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考虑高海拔环境及键合线种类的焊接型IGBT电-热-力模型
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作者 律方成 王炳强 +6 位作者 平措顿珠 刘洪春 张春阳 徐文扣 刘轩仪 袁成 耿江海 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期95-105,共11页
焊接型IGBT作为高海拔地区光伏发电系统的关键部件,其可靠性直接决定光伏电站的稳定运行。然而缺少相应的高海拔地区的电-热-力耦合模型,同时有关高海拔地区由于芯片温升以及键合线所受应力过大造成的模块性能失效的研究也少之又少。为... 焊接型IGBT作为高海拔地区光伏发电系统的关键部件,其可靠性直接决定光伏电站的稳定运行。然而缺少相应的高海拔地区的电-热-力耦合模型,同时有关高海拔地区由于芯片温升以及键合线所受应力过大造成的模块性能失效的研究也少之又少。为此根据IGBT模块内部电场、热场和力场之间的耦合作用关系,以焊接型IGBT为研究对象,建立铜、铝键合线的焊接型IGBT电-热-力耦合有限元模型,分别分析了不同海拔高度以及4200 m特定海拔高度下每月的极端环境温度对铜、铝两种键合线种类的焊接型IGBT的最大结温与键合线最大应力的影响。研究表明,随着海拔升高,最大结温与键合线最大应力呈上升趋势;使用铜键合线的IGBT模块的最大结温低于使用铝键合线的IGBT模块的最大结温,但使用铜键合线的IGBT模块的最大应力值更高。该研究为高海拔地区优化键合线材料,提高IGBT模块运行稳定性提供了理论指导。 展开更多
关键词 焊接型igbt 高海拔 电-热-力耦合 键合线 极端环境
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基于改进粒子群优化算法-粒子滤波模型的IGBT寿命预测方法研究
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作者 刘东静 李涛 +1 位作者 肖煜 周小舒 《电气技术》 2026年第1期20-27,34,共9页
为了提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命预测精度,降低维护成本和系统故障风险,提出一种融合改进粒子群优化算法(IPSO)和粒子滤波(PF)的IGBT寿命预测方法。选取集电极-发射极导通电压(Vce_on)作为退化特征参数,以NASA公开的Vce_on历史数... 为了提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命预测精度,降低维护成本和系统故障风险,提出一种融合改进粒子群优化算法(IPSO)和粒子滤波(PF)的IGBT寿命预测方法。选取集电极-发射极导通电压(Vce_on)作为退化特征参数,以NASA公开的Vce_on历史数据集为基础,通过Matlab拟合退化模型,确定模型参数,构建状态方程和观测方程;利用自适应权值和正切函数优化粒子群优化算法参数,改善其前期过早收敛、后期易陷入局部最优的状况;建立IPSO-PF模型,通过IPSO最优寻参分别动态调整PF预测阶段和重采样阶段的粒子权重,使粒子更逼近系统的后验概率分布,设定Vce_on的失效阈值,从而实现IGBT寿命准确预测。经仿真分析,IPSO-PF模型的平均相对精度为0.971 1,相较于PF、无迹卡尔曼粒子滤波(UPF)、猎人猎物优化粒子滤波(HPO-PF)模型,分别提高了20.44%、6.99%、5.37%,证明IPSO-PF模型能有效提升IGBT寿命预测精度。为验证各改进模块的有效性,设计消融实验,结果证明各改进模块有效提升了IPSO-PF模型性能。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 寿命预测 特征参数 粒子群优化算法(PSO) 粒子滤波(PF) 消融实验
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外部参数对汽车点火IGBT自钳位感性开关能力的影响
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作者 柯俊吉 王浩 钟圣荣 《半导体技术》 北大核心 2026年第1期22-29,共8页
研究了直流母线电压、栅极驱动电压、外部栅极驱动电阻、负载电感及初始结温对汽车点火IGBT自钳位感性开关(SCIS)极限能力的影响。通过分析点火IGBT的工作原理,结合工作波形分析和开关过程理论推导,建立了点火IGBT结温温升与外部参数的... 研究了直流母线电压、栅极驱动电压、外部栅极驱动电阻、负载电感及初始结温对汽车点火IGBT自钳位感性开关(SCIS)极限能力的影响。通过分析点火IGBT的工作原理,结合工作波形分析和开关过程理论推导,建立了点火IGBT结温温升与外部参数的数学关系。搭建了点火IGBT的SCIS测试平台。测试结果表明:直流母线电压越高、负载电感越小、器件初始结温越高,点火IGBT的SCIS极限能力越低;栅极驱动电压越高、外部栅极驱动电阻越大,点火IGBT的SCIS极限能力越高。该研究结果可为汽车点火IGBT的应用提供参考。 展开更多
关键词 汽车点火igbt 自钳位感性开关(SCIS)极限能力 直流母线电压 栅极驱动参数 负载电感 初始结温
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风电系统频繁启停条件下IGBT模块寿命预测模型优化
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作者 张兴顺 邢雪峰 +3 位作者 韩建涛 艾敬国 宣文虎 侯化澎 《电气技术与经济》 2026年第1期183-185,共3页
风电系统中频繁启停工况引发的瞬态热冲击已成为IGBT模块封装结构热疲劳劣化的关键诱因。本文分析了某沿海2.5MW直驱型风力发电系统的案例概述与优化需求,研究了基于改进Cauer热网络模型的结温反演路径,提出了基于雨流计数法的热疲劳特... 风电系统中频繁启停工况引发的瞬态热冲击已成为IGBT模块封装结构热疲劳劣化的关键诱因。本文分析了某沿海2.5MW直驱型风力发电系统的案例概述与优化需求,研究了基于改进Cauer热网络模型的结温反演路径,提出了基于雨流计数法的热疲劳特征工程提取机制,旨在构建适用于复杂热耦合条件的多维退化建模框架,实现高精度、多参数约束下的封装结构寿命评估。 展开更多
关键词 风电系统 频繁启停 igbt模块 寿命预测模型
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基于新型相变材料的IGBT冷却技术研究与应用
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作者 宁珍 《科技与创新》 2026年第1期166-168,共3页
研究基于新型相变材料(Phase Change Materials,PCMs)的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)冷却技术,以解决传统冷却方式在高功率密度场景中的局限性。IGBT工作时会产生热量,传统风冷散热效率低,水冷系统复杂... 研究基于新型相变材料(Phase Change Materials,PCMs)的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)冷却技术,以解决传统冷却方式在高功率密度场景中的局限性。IGBT工作时会产生热量,传统风冷散热效率低,水冷系统复杂且易泄漏。新型相变材料通过高相变潜热高效吸热,降低IGBT温度。探讨了相变材料的特性、封装形式及冷却系统设计与优化。结果表明,该技术散热性能优异,结构紧凑且可靠,可显著降低系统质量和体积,保障高速列车牵引变流器安全运行,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 igbt冷却 相变材料 高速列车牵引变流器 散热效率
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大功率IGBT模块及驱动电路综述 被引量:48
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作者 杨媛 文阳 李国玉 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3207-3220,共14页
绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为电力电子设备中的核心器件,其应用场合越来越广泛,例如机车牵引,高压直流输电。这不仅对IGBT模块的性能提出了更严苛的挑战,同时也对IGBT的驱动保护电路提出了更高的要求。首先介绍了高压IGBT模块最新技术... 绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为电力电子设备中的核心器件,其应用场合越来越广泛,例如机车牵引,高压直流输电。这不仅对IGBT模块的性能提出了更严苛的挑战,同时也对IGBT的驱动保护电路提出了更高的要求。首先介绍了高压IGBT模块最新技术成果和发展趋势。其次,根据控制方式,对现阶段IGBT驱动电路以及串并联技术进行了总结分类。详细分析了各类驱动电路的工作原理和优缺点,给出了相应驱动电路的典型开关波形图。最后,对IGBT驱动电路未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 大功率igbt模块 igbt驱动电路 igbt串联 igbt并联 SIC器件
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基于串扰电压峰值的IGBT模块键合线老化监测方法
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作者 张硕 王耕籍 +1 位作者 尹金良 杜明星 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期314-320,共7页
针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对... 针对IGBT模块键合线老化监测问题,该文提出一种基于串扰电压峰值的监测方法,该方法以IGBT模块构成的半桥电路为研究对象,基于IGBT模块的开关模态,对键合线脱落机理及串扰电压产生过程详细分析,并对串扰电压分段建模;推导出键合线脱落对串扰电压形成各个阶段的影响,进而通过对串扰电压峰值的测量实现对IGBT模块键合线健康状况的实时监测;仿真和实验结果验证该方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 光伏发电 igbt 串扰 逆变器 键合线 老化
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新能源汽车电机6500 V IGBT驱动控制保护器设计与性能优化研究 被引量:1
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作者 张胜宾 范立荣 +1 位作者 车志 孙潇鹏 《汽车测试报告》 2025年第8期52-54,共3页
该文对新能源汽车电机6 500 V IGBT驱动控制保护器设计与性能优化进行探讨,针对高压大功率应用中的隔离耐压、输出功率、工作效率、过流保护及电磁兼容性等关键技术难点,提出采用光纤隔离、MOSFET功率放大器、三段式过流保护机制、多项... 该文对新能源汽车电机6 500 V IGBT驱动控制保护器设计与性能优化进行探讨,针对高压大功率应用中的隔离耐压、输出功率、工作效率、过流保护及电磁兼容性等关键技术难点,提出采用光纤隔离、MOSFET功率放大器、三段式过流保护机制、多项电磁兼容设计措施。同时,应用Saber软件进行电路仿真,验证设计电路的驱动性能、过流保护功能和电磁兼容性能,并搭建试验平台,对设计的驱动控制保护器性能进行验证,以实现新能源汽车电机6 500 V IGBT驱动控制保护器驱动和保护性能的优化。 展开更多
关键词 新能源汽车 电机 igbt驱动控制保护器
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金风1.5 MW风冷变流器IGBT温度不平衡故障探析 被引量:1
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作者 喻炳灿 《能源科技》 2025年第2期42-46,共5页
金风1.5 MW机组Freqcon风冷变流器在运行数年后报IGBT温度不平衡,此故障在长时间大风满负荷情况时大面积出现。对变流器冷却风道和IGBT模块散热片检查时发现,梯形风道底部灰尘堆积,造成功率模块散热翅片堵塞,遇到长时间满负荷工况,模块... 金风1.5 MW机组Freqcon风冷变流器在运行数年后报IGBT温度不平衡,此故障在长时间大风满负荷情况时大面积出现。对变流器冷却风道和IGBT模块散热片检查时发现,梯形风道底部灰尘堆积,造成功率模块散热翅片堵塞,遇到长时间满负荷工况,模块散热不均匀,出现IGBT温度不平衡故障,通过分析故障原因,探析治理故障的方法。 展开更多
关键词 梯形风道 igbt散热翅片堵塞 igbt温度不平衡 可维护性改造
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优化IGBT并联开关特性的差压异步驱动技术
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作者 黄先进 潘嘉琪 +2 位作者 贾静雯 白洪超 禹金标 《电工技术学报》 北大核心 2025年第14期4547-4557,共11页
动态均流是限制多IGBT模块并联应用的关键问题。开通电流时刻,电流上升率和电流峰值等过程变量形式影响多支路IGBT开关过程的一致性。基于并联支路IGBT驱动控制回路的固有参数差异,该文提出并联IGBT差压异步驱动技术,通过调节驱动脉冲... 动态均流是限制多IGBT模块并联应用的关键问题。开通电流时刻,电流上升率和电流峰值等过程变量形式影响多支路IGBT开关过程的一致性。基于并联支路IGBT驱动控制回路的固有参数差异,该文提出并联IGBT差压异步驱动技术,通过调节驱动脉冲异步间隙和改变驱动电压幅值与持续时间,协调控制不同支路的IGBT门极脉冲,驱动各支路IGBT开关过程电流一致。研究开关过程中驱动信号异步间隙、驱动差压与电压调整时间对动态电流斜率不均衡度的影响,分析控制参数耦合关系,优化参数设定方法。基于实际IGBT模块参数,建立器件工作特性数学模型,进行IGBT并联开关仿真分析,开展应用该方法的驱动实际工况测试,结果表明,所选优化设计参数可以明显改善IGBT模块并联开关动态均流特性,验证了差压异步驱动控制优化参数设计方法的可行性。 展开更多
关键词 igbt并联 均流特性 驱动差压 异步间隙
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IGBT相变冷板的设计和数值模拟
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作者 潘子升 周俊屹 +1 位作者 余时帆 胡桂林 《半导体技术》 北大核心 2025年第5期506-513,531,共9页
针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块散热中功率密度高且散热负荷随工况变化的问题,基于制冷剂对流散热和蒸发潜热的微通道沸腾相变散热技术可对IGBT芯片进行有效散热,建立了三维、伪瞬态算法稳态和流体体积(VOF)相变的综合数学模型。研究了... 针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块散热中功率密度高且散热负荷随工况变化的问题,基于制冷剂对流散热和蒸发潜热的微通道沸腾相变散热技术可对IGBT芯片进行有效散热,建立了三维、伪瞬态算法稳态和流体体积(VOF)相变的综合数学模型。研究了R1233zd、R1234ze、R134a三种相变制冷剂在单片IGBT微通道沸腾相变散热器中的散热性能;在单片的基础上进行了多片IGBT串联、并联、串并联三种不同流道设计的微通道沸腾相变散热器性能的数值模拟研究。研究结果表明,R134a在6 L/min流速工况下,较其他两种相变制冷剂散热性能更优;串联流道比并联和串并联流道芯片温升低34.5%,其整体温升低于60℃。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(igbt) 散热器 数值模拟 制冷剂 流体体积(VOF)模型
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基于多策略改进灰狼优化算法优化CNN-LSTM的IGBT寿命预测 被引量:4
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作者 付聪 吴松荣 +2 位作者 柳博 张驰 王少惟 《半导体技术》 北大核心 2025年第2期161-169,共9页
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)长期工作出现的老化失效问题,提出一种多策略改进灰狼优化算法优化卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络组合模型的IGBT寿命预测方法。分析IGBT的失效机理并建立CNN-LSTM组合预测模型。利用灰狼优化算... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)长期工作出现的老化失效问题,提出一种多策略改进灰狼优化算法优化卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络组合模型的IGBT寿命预测方法。分析IGBT的失效机理并建立CNN-LSTM组合预测模型。利用灰狼优化算法优化CNN-LSTM模型中的初始学习率等参数,为解决传统灰狼优化算法容易陷入局部最优解的问题,从最优解扰动、参数调整和搜索机制方面引入三种策略进行改进。最后,基于NASA研究中心提供的IGBT老化数据集对改进模型进行性能验证。仿真结果表明:对比LSTM、CNN-LSTM等模型,多策略改进灰狼优化算法优化的CNN-LSTM模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)三个评价指标均为最优,可以有效应用于IGBT寿命预测。 展开更多
关键词 igbt 长短期记忆网络 改进灰狼优化算法 莱维飞行策略 寿命预测
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基于分布式参数退化模型的IGBT器件寿命预测方法研究 被引量:2
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作者 陈思宇 李辉 +2 位作者 赖伟 姚然 段泽宇 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期4007-4017,I0037,共12页
IGBT器件制造工艺差异往往导致器件服役寿命存在分散性,而传统寿命预测解析方法难以有效应对器件实际服役寿命的分散性问题,文中提出一种基于分布式参数退化模型的IGBT器件寿命分布概率预测方法,可实现其寿命分布区间的概率预测。首先,... IGBT器件制造工艺差异往往导致器件服役寿命存在分散性,而传统寿命预测解析方法难以有效应对器件实际服役寿命的分散性问题,文中提出一种基于分布式参数退化模型的IGBT器件寿命分布概率预测方法,可实现其寿命分布区间的概率预测。首先,基于IGBT器件的封装工艺缺陷、运行端部特性、退化过程分散性分析其服役寿命呈现分散性的原因;其次,基于导通压降的失效演化规律建立IGBT器件状态参量退化模型,并通过Levenberg-Marquardt算法拟合获取退化模型的参数分布特性;最后,基于蒙特卡洛法对IGBT器件服役寿命分布的概率进行预测,并通过实验算例对所提寿命预测方法进行验证,同时与传统寿命预测模型进行对比。结果表明,在考虑同一型号IGBT器件分散性的条件下,所提方法平均寿命预测误差约为3%,相比于传统寿命模型,在器件寿命分散性的预测方面具有优越性。 展开更多
关键词 igbt器件 寿命预测 概率分布 可靠性
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面向多元状态的IGBT准在线自适应监测方法 被引量:1
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作者 胡裕松 成庶 +3 位作者 向超群 李卓鑫 刘畅 徐海铭 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2835-2846,共12页
绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)是电动汽车和电力机车等中大功率机电系统动力来源的核心器件,其可靠状态直接关乎系统安全,准确的状态信息获取是提高系统可靠性的重要前提。为解决当前状态信息获取方法... 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)是电动汽车和电力机车等中大功率机电系统动力来源的核心器件,其可靠状态直接关乎系统安全,准确的状态信息获取是提高系统可靠性的重要前提。为解决当前状态信息获取方法相对单一,且手段繁琐,需要反复迭代修正的问题,提出一种准在线自校正获取IGBT模块键合线和焊料层老化状态的方法。利用米勒电压的老化不变性,修正结温估算误差,以实现高精度的导通电压和热阻测量。该方法只需进行一次简单的器件的初始状态测量,在实际应用时即可自校正计算出器件的2种老化状态参数,无需人为校正。使用时仅需将测量电路嵌入驱动器,并在散热基板上预埋热电偶即可,其他数据均可来自现有传感器。提出的一种准在线监测策略,使得以上状态信息以开机自检程序的形式,应用于通用的逆变器回路中,无需拆卸或改装驱动系统。测量实验结果表明:该方法测量的指示参数具有极高的精度和较好的可重复性,不同的负载电流下多次测量结果误差不超过1%,表明该方法可灵活应用于多种条件下。加速老化试验结果表明:该方法所测量的状态指示参数随着器件老化而单调变化,状态指示参数与器件老化程度存在明确的映射关系。研究结果为进一步优化电力机车和动车组列车动力系统的可靠性和修程制定提供参考。 展开更多
关键词 igbt 键合线 焊料层 热参数 结温自校正
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内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)与PT-IGBT、FS-IGBT的性能比较 被引量:8
15
作者 游雪兰 吴郁 +3 位作者 胡冬青 贾云鹏 张彦飞 亢宝位 《电子器件》 CAS 2009年第3期529-533,共5页
首次对600V平面型内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)、PT-IGBT和FS-IGBT通态电压与关断能耗之间的折中曲线进行了仿真分析和比较。ITC-IGBT是在PT-IGBT结构中的p+型衬底与n型缓冲层之间加入一层厚度很薄、掺杂浓度低于p+衬底的p型内透明集电区... 首次对600V平面型内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)、PT-IGBT和FS-IGBT通态电压与关断能耗之间的折中曲线进行了仿真分析和比较。ITC-IGBT是在PT-IGBT结构中的p+型衬底与n型缓冲层之间加入一层厚度很薄、掺杂浓度低于p+衬底的p型内透明集电区,并且在集电区之内、集电结附近设置具有很低过剩载流子寿命的载流子局域寿命控制层,从而实现透明集电极的效果。仿真结果表明,ITC-IGBT具有优良的综合性能,采用缓冲层浓度最优值的ITC-IGBT的折中曲线明显优于PT-IGBT与FS-IGBT。说明ITC-IGBT结构不仅能解决现有透明集电极IGBT超薄片加工工艺难度大的问题,还为进一步改善IGBT器件综合性能提供了新途径。 展开更多
关键词 内透明集电极 ITC-igbt PT-igbt FS-igbt
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基于阵列波导光栅的IGBT功率模块结温监测 被引量:3
16
作者 高礼玉 栾洪洲 +2 位作者 李天琦 黄欣欣 张锦龙 《电工技术学报》 北大核心 2025年第6期1796-1804,共9页
高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件,而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因,因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正常... 高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件,而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因,因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正常运行的重要手段。该文提出一种基于阵列波导光栅(AWG)的IGBT温度监测系统,首先进行IGBT模块热仿真,根据仿真结果得到的IGBT模块运行时的温度分布规律来探究传感器部署位置。其次利用AWG通道的波分特性对传感器反射波长进行解调,多通道、高精度的AWG解调可以大幅度降低IGBT结温监测成本,提高系统精度,利用波导布拉格光栅(WBG)传感器反射波长与被测芯片表面之间的温度关系推导出芯片的结温信息。最后通过对照实验验证了系统的可靠性。实验数据表明,该结温在线监测方法能准确获取IGBT内部芯片的动态结温,且温度动态波动幅度小于0.6%。 展开更多
关键词 igbt模块 结温监测 波导布拉格光栅 阵列波导光栅
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基于SiIGBT与SiCFET并联的新型混合器件特性解析及对比研究 被引量:1
17
作者 朱梓贤 涂春鸣 +3 位作者 肖标 郭祺 肖凡 龙柳 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期251-260,共10页
对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(... 对由SiC FET与Si IGBT并联组成的新型混合器件(HY_F)开展研究。首先,分析HY_F的基本结构与工作原理,并搭建HY_F的导通损耗模型、开通损耗模型以及关断损耗模型。其次,基于混合器件的仿真模型,分析HY_F与传统Si IGBT/SiC MOSFET混合器件(HY_M)在不同额定电流等级下损耗与成本的优劣势。仿真结果表明,当额定电流为较小(15 A)时,HY_M能以较低的成本实现更低的损耗;混合器件在额定电流较大(25 A、40 A)时,HY_F能以更低的成本实现更低的损耗。最后,通过实验验证结论的正确性。 展开更多
关键词 Si/SiC混合器件 SiCMOSFET Siigbt SiCFET 损耗模型
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基于SVMD-BKA-Transformer的IGBT寿命预测模型 被引量:2
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作者 邓阳 柴琳 汪亮 《半导体技术》 北大核心 2025年第7期698-706,共9页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效,引发电力电子装置故障,因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先,以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征,对IGBT进行功率循环加速老化试验;获取... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在持续运行过程中易老化失效,引发电力电子装置故障,因此需对IGBT进行寿命预测。提出了一种改进模型用于IGBT寿命预测。首先,以集射极关断尖峰电压(V_(ce-p))为退化特征,对IGBT进行功率循环加速老化试验;获取相关参数数据并进行处理;利用逐次变分模态分解(SVMD)技术将退化特征数据分解为多个模态。其次,构建Transformer模型,并采用黑翅鸢算法(BKA)寻找其最优超参数以提升预测精度。最后,通过实际IGBT退化特征数据对所提模型进行性能验证。实验结果表明,SVMD-BKA-Transformer模型提升了预测精度:决定系数(R^(2))达到0.9583,平均绝对误差(MAE)降至0.0295 V,均方根误差(RMSE)减小至0.0365 V,性能优于对比模型。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 寿命预测 模态分解 黑翅鸢算法(BKA) TRANSFORMER
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牵引变流器IGBT失效特性与寿命预测方法研究 被引量:2
19
作者 刘海涛 刘兴平 +2 位作者 康力璇 刘文业 向超群 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第6期113-123,共11页
IGBT是牵引系统最关键同时也是失效率较高的部件,如何利用牵引变流器运行工况数据提取IGBT工作特性是一个关键性问题。为了提高牵引变流器在运行期间的可靠性,提出一种针对机车牵引变流器的IGBT应用寿命预测方法,通过采集不同服役年限的... IGBT是牵引系统最关键同时也是失效率较高的部件,如何利用牵引变流器运行工况数据提取IGBT工作特性是一个关键性问题。为了提高牵引变流器在运行期间的可靠性,提出一种针对机车牵引变流器的IGBT应用寿命预测方法,通过采集不同服役年限的IGBT样本进行分析明确其失效模式,并模拟现场工况条件进行牵引变流器组件级加速寿命试验,建立了IGBT寿命模型;然后提出一种牵引变流器在线式损耗、结温计算模型,通过实时采集牵引变流器在线路上运行时的工况及电气数据,在线计算得出IGBT的损耗、结温,利用在线式雨流计数对其热应力进行统计,通过寿命模型对IGBT的预期使用寿命进行评估;最后搭建了牵引变流器IGBT寿命预测装置,在实际运营的线路上进行了工程化应用验证。所提方法计算过程便捷、高效,具有较强的工程应用价值。 展开更多
关键词 牵引变流器 igbt 失效 可靠性 损耗 结温 寿命预测
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不同频段下IGBT自组装非线性绝缘材料介电性能的温度依赖性
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作者 姚欢民 穆海宝 +3 位作者 李鹤 李元 李文栋 张大宁 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期322-335,共14页
为探讨利用介电泳原理构筑的非线性复合绝缘材料在IGBT局部电场优化中的应用。针对IGBT宽频率和温度范围的工作需求,深入研究了复合材料在不同频段下介电性能的温度依赖性。首先,选取碳化硅晶须(SiCw)作为非线性电导填料,在5种不同辅助... 为探讨利用介电泳原理构筑的非线性复合绝缘材料在IGBT局部电场优化中的应用。针对IGBT宽频率和温度范围的工作需求,深入研究了复合材料在不同频段下介电性能的温度依赖性。首先,选取碳化硅晶须(SiCw)作为非线性电导填料,在5种不同辅助场强下制备了复合绝缘材料。在此基础上,通过X射线衍射定量表征了填料在基体中的取向程度。进一步研究了S1(100 Hz<f<5000 Hz)、S2(0.01 Hz<f<100 Hz)、S3(0.001 Hz<f<0.01 Hz)3种频段下温度对复合材料介电性能的影响规律。结果表明:随温度升高,S1频段偶极子极化损耗均不断增大,S2频段界面极化损耗则逐渐减小,S3频段电导损耗呈现先增大后减小的趋势。上述现象在宏观角度上均符合Debye模型的温度依赖性,微观层面则与双势阱弛豫模型中电荷越障概率及跳跃电导模型中载流子浓度变化特性相关。最终,通过有限元仿真证实了这种复合绝缘材料在抑制IGBT局部场强畸变方面的有效性,其能显著降低场强的瞬态值和稳态值,分别达到38.5%和90.2%的降幅。该研究结果为复合材料在IGBT不同工作频段的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 igbt 介电泳 不同频段 不同温度 介电性能
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