影響電力電子裝置或系統(tǒng)可靠性的主要原因是器件失效,隨著電力電子裝置在生產(chǎn)和生活中的大范圍應(yīng)用,IGBT模塊可靠性研究也應(yīng)當(dāng)有所更新,從原有的研發(fā)階段延伸到運(yùn)行時(shí)的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷與預(yù)測(cè)領(lǐng)域。本文以電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用背景下的IGBT功率模塊可靠性方案為研究對(duì)象,對(duì)模塊失效機(jī)理及引發(fā)老化失效的主要原因進(jìn)行討論,按照時(shí)間尺度將失效機(jī)理劃分為與芯片相關(guān)的瞬態(tài)失效以及與封裝相關(guān)的老化失效。合理的功率模塊可靠性方案需要能夠同時(shí)應(yīng)對(duì)瞬態(tài)與老化失效。相較瞬態(tài)失效的偶然性,老化失效存在于模塊全生命周期中,是影響模塊甚至變換器系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。老化失效的發(fā)生是由于模塊熱管理失衡。本文將模塊內(nèi)部成分按照熱源與散熱路徑劃分,探討引發(fā)熱源產(chǎn)熱改變和散熱性能退化的原因。鍵合線老化失效是導(dǎo)致模塊損耗功率增加、產(chǎn)熱增多的主要原因。通過(guò)IGBT等效電路分析其導(dǎo)通特性,揭示鍵合線老化后斷裂、脫落對(duì)導(dǎo)通飽和壓降的影響。但鍵合線狀態(tài)并不是唯一影響導(dǎo)通飽和壓降的原因,故提出基于瞬時(shí)通態(tài)電阻的IGBT正向特性建模方法,給出綜合考慮集電極電流、結(jié)溫影響的導(dǎo)通飽和壓降完整數(shù)學(xué)模型;該模型可用于判斷運(yùn)行時(shí)導(dǎo)通飽和壓降是否偏移其對(duì)應(yīng)工況下... 

【文章來(lái)源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

焊接式IGBT模塊多層封裝結(jié)構(gòu)

圖 2.3 電氣過(guò)應(yīng)力失效模塊損壞情況示意模塊老化失效機(jī)理 模塊來(lái)說(shuō)，其構(gòu)成中與外在電氣特性相關(guān)的部性能部分或整體退化、損耗功率上升，即模塊內(nèi)部各點(diǎn)溫度值在波動(dòng)過(guò)程中從初始值到穩(wěn)態(tài)熱量傳導(dǎo)相關(guān)部分由于疲勞累積而發(fā)生形變或物熱路徑性能退化，表現(xiàn)為特定熱激勵(lì)下模塊溫常數(shù)變化。以模塊外殼溫度隨時(shí)間變化趨勢(shì)為T(mén)產(chǎn)熱異常正常散熱異常模塊殼溫/TC過(guò)溫區(qū)

圖 2.3 電氣過(guò)應(yīng)力失效模塊損壞情況示意老化失效機(jī)理來(lái)說(shuō)，其構(gòu)成中與外在電氣特性相關(guān)的部分發(fā)部分或整體退化、損耗功率上升，即模塊內(nèi)部各點(diǎn)溫度值在波動(dòng)過(guò)程中從初始值到穩(wěn)態(tài)值的傳導(dǎo)相關(guān)部分由于疲勞累積而發(fā)生形變或物理徑性能退化，表現(xiàn)為特定熱激勵(lì)下模塊溫度響變化。以模塊外殼溫度隨時(shí)間變化趨勢(shì)為例，產(chǎn)熱異常正常散熱異常塊溫/TC過(guò)溫區(qū)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[9]一種用于風(fēng)電變流器可靠性評(píng)估的結(jié)溫?cái)?shù)值計(jì)算方法[J]. 杜雄,李高顯,吳軍科,孫鵬菊,周雒維.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(11)
[10]基于關(guān)斷延遲時(shí)間的大功率IGBT模塊結(jié)溫提取方法研究[J]. 孫鵬飛,羅皓澤,董玉斐,李武華,何湘寧.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(13)

博士論文
[1]非平穩(wěn)工況變流器IGBT模塊結(jié)溫平滑控制研究[D]. 吳軍科.重慶大學(xué) 2015
[2]功率模塊IGBT狀態(tài)監(jiān)測(cè)及可靠性評(píng)估方法研究[D]. 徐盛友.重慶大學(xué) 2013
[3]中高壓功率IGBT模塊開(kāi)關(guān)特性測(cè)試及建模[D]. 陳娜.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]基于端口電特性的IGBT模塊可靠性研究[D]. 彭英舟.重慶大學(xué) 2017
[2]IGBT熱網(wǎng)絡(luò)參數(shù)準(zhǔn)在線辨識(shí)方法的研究[D]. 李騰飛.重慶大學(xué) 2016
[3]電動(dòng)汽車(chē)用IGBT模塊液冷散熱及封裝可靠性研究[D]. 陳清.重慶大學(xué) 2016
[4]CRH3型動(dòng)車(chē)組電氣系統(tǒng)可靠性研究[D]. 崔秀國(guó).北京交通大學(xué) 2013
[5]絕緣柵雙極型晶體管結(jié)溫仿真模型及其應(yīng)用研究[D]. 徐銘偉.重慶大學(xué) 2012
[6]基于飽和壓降測(cè)量的IGBT功率模塊狀態(tài)評(píng)估方法研究[D]. 楊旭.重慶大學(xué) 2012
[7]基于近似熵分析和小波變換的IGBT模塊鍵合線故障特征分析[D]. 沈剛.重慶大學(xué) 2012
[8]IGBT功率模塊壽命預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D]. 魯光祝.重慶大學(xué) 2012



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