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《浙江大学》 2019年
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大功率IGBT模块直流加速老化平台的研制

孟繁煦  
【摘要】:变流器作为新能源发电系统(例如风电场和光伏电站)中重要的组成部分,随着整个应用系统向更高电压等级、更高功率等级的发展,其可靠性对整个系统的安全运行变得越发的重要。目前的相关研究表明绝大部分的变流器故障源自于IGBT模块的老化失效,因此对IGBT模块老化信息的提取是解决上述故障瓶颈的有效方法和手段。目前老化敏感参数的提取主要集中在老化衰退对IGBT模块的开通时的静态参数的影响上面,很少有文献对老化衰退对IGBT模块导通和关断过程下的动态参数的影响进行深入的研究和分析。基于上述背景,本文从应用需求出发,探索新的大功率IGBT模块老化电敏感参数。首先,本文的从键合线老化、焊接层老化、DBC老化、铝金属重构、芯片老化五个层面对IGBT模块的不同的老化衰退部位和作用机理进行了较为详细的分析和阐述。提出键合线的老化并不会导致IGBT模块内部寄生电感的明显改变,但是却可以明显的改变键合线与芯片之间的接触电阻的阻值,为老化电敏感参数的提取提供理论基础。其次,通过结合IGBT模块的等效电路模型、开通过程不同阶段的工作原理以及IGBT模块老化衰退机理的研究和分析,本文提出了一种基于IGBT模块功率发射极和开尔文发射极之间电压VEe的新的老化电敏感参数,并定量的分析了这一参数在通态和暂态下的有效机理以及此方法的优缺点;同时对温度影响与老化因素进行了相应的解耦。最后,本文设计并且搭建了一款适用于两个大功率IGBT模块进行独立功率循环的直流加速老化实验平台,并且进行了相应的调试和使用,实验平台满足对IGBT模块进行加速老化的实验需求。最后本文利用这一直流加速老化平台对文章中提出的老化电敏感参数进行了相关的实验验证,最终验证了理论的可行性和有效性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM46;TN322.8

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