功率器件作為風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車、航空航天、軌道交通等電力電子系統(tǒng)的核心部件,其安全可靠性是推動(dòng)“綠色經(jīng)濟(jì)”和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。器件在服役過(guò)程中長(zhǎng)期承受溫度、應(yīng)力作用,因疲勞損傷累積效應(yīng),導(dǎo)致內(nèi)部老化逐漸加劇,其健康狀態(tài)日趨惡劣,嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。焊料層疲勞脫落是功率器件主要的失效形式之一,準(zhǔn)確的焊料層失效評(píng)估方法對(duì)提高系統(tǒng)可靠性尤其重要。因此,充分掌握焊料層疲勞老化失效機(jī)理、探索器件老化失效演化過(guò)程及影響,尋找合理有效的健康狀態(tài)評(píng)估方法指導(dǎo)維修計(jì)劃安排,可降低系統(tǒng)故障率、增加設(shè)備有效運(yùn)行時(shí)間,是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛認(rèn)可的提高電力電子系統(tǒng)可靠性的手段之一�；诖�,論文以廣泛應(yīng)用于電力電子系統(tǒng)的MOSFET為研究對(duì)象,基于有限元仿真技術(shù),設(shè)計(jì)并搭建器件的實(shí)際應(yīng)用電路,結(jié)合功率器件疲勞損傷理論以及失效機(jī)理,對(duì)其展開(kāi)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與有效評(píng)估,研究成果能為功率器件準(zhǔn)確有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估提供理論基礎(chǔ)分析和技術(shù)支持,增強(qiáng)功率器件以及設(shè)備狀態(tài)檢修的針對(duì)性和有效性,提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與綜合經(jīng)濟(jì)效益。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）基于有限元仿真軟件COMSOL 5.2a,建立了功率器件MOS... 

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DC-DC變流器試驗(yàn)平臺(tái)Fig.4.14TestplatformforDC-DCconverter

圖 4.17 Vds測(cè)量電路Fig. 4.17 Online Vdsmeasurement circuit利用與 MOSFET 相串聯(lián)的采樣電阻來(lái)獲取流過(guò) MOSFET 的電流 Id，采樣電值大小為 0.02Ω。電流采樣的原理如圖 4.18 所示：

59圖 4.18 電流采樣電路Fig. 4.18 Online Idmeasurement circuit試驗(yàn)結(jié)果次試驗(yàn)結(jié)果在負(fù)載為純電阻阻抗，阻值為 1Ω 的條件下測(cè)得。測(cè)得壓降波形如下圖 4.19 所示，從圖中可以分析得到：當(dāng) MOS 導(dǎo)通時(shí)，而關(guān)斷時(shí)由于測(cè)量電路中二極管的隔離作用，測(cè)得的電位為低得到 MOS 導(dǎo)通時(shí)的壓降大小為 1.4V，殼溫為 51.8°С。SFET 導(dǎo)通時(shí)采樣電阻兩端產(chǎn)生壓降，采樣電阻的波形如下圖 4.2OS 器件并聯(lián)工作，此時(shí)通過(guò)單個(gè)器件電流 Id=0.5*0.6/0.02=15A。通電阻 Rds=1.4/15=93.3mΩ。老化率預(yù)測(cè)值為 0.0897，所對(duì)應(yīng)的健合理誤差范圍內(nèi)可以說(shuō)明試驗(yàn)平臺(tái)和電壓、電流等采集電路的正確

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]大功率并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組變流器狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)綜述[J]. 李輝,劉盛權(quán),冉立,李洋,胡姚剛,楊東.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2016(08)
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[10]基于電-熱-機(jī)械應(yīng)力多物理場(chǎng)的IGBT焊料層健康狀態(tài)研究[J]. 陳民鈾,高兵,楊帆,徐盛友,謝鵬.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(20)

博士論文
[1]基于溫度梯度及統(tǒng)計(jì)特性的IGBT模塊失效評(píng)估方法研究[D]. 高兵.重慶大學(xué) 2016

碩士論文
[1]大功率IGBT模塊開(kāi)關(guān)特性測(cè)試平臺(tái)研制及其應(yīng)用[D]. 孫鵬飛.浙江大學(xué) 2015
[2]功率MOSFET可靠性建模的研究[D]. 李求洋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3580789