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電力電子技術高壓大功率IGBT器件探討

2019-10-30 16:51:04| 來源:這個電網招聘網

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電力電子技術是最為先進的電能變換技術,其高度靈活性和高效率的特點,促使其蓬勃發展。隨著高壓直流輸電和電力機車等領域的不斷發展,高壓大功率IGBT器件作為其中重要的電力電子器件,其可靠性問題得到了國內外研究機構的廣泛關注。標準GJB451A-2005對可靠性的定義是:“指產品在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的能力。”所以可以定義功率半導體器件的可靠性是:“指在一定的條件下,器件所能執行一定功能的能力。”

為給高壓大功率領域可靠性設計者以及終端用戶提供更多高壓大功率IGBT器件的可靠性信息,在漢斯出版報社《智能電網》期刊有論文中闡述了高壓大功率IGBT器件可靠性的發展與研究現狀。文中對故障診斷和狀態監測的研究方法進行了分析,對于壽命預測模型進行了分類總結以及優缺點對比分析。

高壓大功率IGBT器件的廣泛應用使得其可靠性問題越來越得到關注。本文通過了解國內外研究機構對于可靠性的研究現狀,總結了故障診斷、壽命預測和狀態監測這三個方向的具體研究內容,并且指出了其未來的發展趨勢:

對于高壓大功率IGBT器件的故障診斷,目前的研究基本都是基于特定的電路或者有限的應用場景進行的,通用性不高。IGBT器件故障診斷未來的發展應該朝著建立通用型的針對具體IGBT器件的診斷方法不斷邁進,同時隨著超聲波掃描等各種成像儀器的不斷發展,IGBT器件的故障診斷可以更多的通過直接觀察的方法進行,這樣可以避免故障測量值的誤差帶來的影響。

對于高壓大功率IGBT器件的壽命預測,解析壽命預測模型未考慮具體物理過程而是利用數據擬合來進行模型的建立,通用性不高,且大部分適用于焊接式IGBT模塊,適用范圍有限。而物理壽命預測模型雖然考慮了物理過程但模型參數較難獲得,并且IGBT器件的具體失效模式目前仍在研究過程中,通過目前可能的失效模式來建立物理壽命預測模型勢必會對預測結果造成一定影響。IGBT器件壽命預測未來會向著壓接型IGBT器件的方向發展,并且對于具體失效模式的研究仍會繼續。

對于高壓大功率IGBT器件的狀態監測,基于傳感器的狀態監測方法對于傳感器的靈敏度要求較高,基于表面端部特性的狀態監測方法測量較為困難且誤差較大,基于模型的狀態監測方法對于模型的建立較為困難。因為目前有關IGBT器件狀態監測的研究很少,所以未來的研究前景很廣闊,隨著各類傳感器裝置的不斷發展,IGBT器件狀態監測將會更加依賴于基于傳感器的評估方法。


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