【摘要】：電力電子器件在電網(wǎng)的直流輸電、新能源發(fā)電并網(wǎng)、電動(dòng)汽車充電等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。目前,在特高壓直流中已經(jīng)開始使用壓包式IGBT,但其故障過程與機(jī)理尚有待研究。在分析了壓包式IGBT結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文利用COMSOL Multiphysics對(duì)其失效過程中的電場(chǎng)、溫度場(chǎng)與機(jī)械應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,進(jìn)而討論了可能出現(xiàn)的故障情況。本文針對(duì)三種故障案例進(jìn)行了計(jì)算,具體包括:1)IGBT在較大的電流發(fā)熱及熱脹冷縮的情況下的機(jī)械應(yīng)力故障。通過計(jì)算該工況下IGBT中的電場(chǎng)分布、溫度分布和機(jī)械應(yīng)力,揭示了機(jī)械應(yīng)力集中的位置,指示了設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)與失效機(jī)理。2)界面氣泡導(dǎo)致的局部放電。針對(duì)IGBT中硅芯片層和聚酰亞胺絕緣層之間存在微小氣泡的情況,計(jì)算了不同電壓下電場(chǎng)集中情況,并分析了制造工藝對(duì)IGBT可靠性的影響。3)接觸不良。針對(duì)IGBT不同層間局部接觸不良的情況,計(jì)算了對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)分布,分析了電流集中導(dǎo)致故障的過程與機(jī)理。通過上述研究,本文揭示了壓包式IGBT中常見故障的機(jī)理與發(fā)展過程,分析了不同因素對(duì)其影響。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN322.8

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