功率模塊在線工作溫?zé)崾У念A(yù)測模型研究.pdf

1、解決清潔能源的開發(fā)與利用是我國現(xiàn)今面臨的綜合性戰(zhàn)略問題，涉及到了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源等諸多領(lǐng)域，然而這一戰(zhàn)略的落實(shí)和規(guī)模發(fā)展受到新能源發(fā)電系統(tǒng)可靠性低的制約。隨著功率器件在新能源發(fā)電中的廣泛應(yīng)用，由于風(fēng)、光、潮汐等的不穩(wěn)定性使發(fā)電功率波動十分劇烈，從而致使功率模塊受到持續(xù)不斷的熱力沖擊，加速了功率模塊的失效進(jìn)程，成為影響新能源發(fā)電系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一，因此，尋找并構(gòu)建能準(zhǔn)確預(yù)測功率模塊剩余壽命的模型是確保新能源發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)

2、。目前相關(guān)功率模塊在由于熱沖擊所引起的衰退性及器件可靠性研究較少，對功率模塊失效進(jìn)程了解模糊，不能準(zhǔn)確理解與把握相關(guān)模塊的失效特征方式；更多的壽命預(yù)測的研究局限于可能損壞的預(yù)警，不能在實(shí)際工況下做出準(zhǔn)確預(yù)測。因此，圍繞風(fēng)力、光伏等發(fā)電中常用功率模塊IGBT的在線壽命預(yù)測，論文的主要工作如下：
　?。?）研究并總結(jié)了引發(fā)IGBT失效的因素。主要可分為三種：由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷和制造工藝引發(fā)的潛在失效；外部應(yīng)力對其造成內(nèi)部疲勞損傷積累失效

3、；電路其他外部運(yùn)行環(huán)境對其造成的失效。在此基礎(chǔ)上，闡述了不斷累積的熱沖擊使 IGBT功率模塊內(nèi)部不同材料結(jié)構(gòu)間逐漸發(fā)生變化并導(dǎo)致失效的過程。
　?。?）提出并構(gòu)建了基于實(shí)時(shí)監(jiān)測IGBT功率模塊溫度的剩余壽命預(yù)測模型。深入分析現(xiàn)有的IGBT功率模塊溫度的模擬及探測方法，發(fā)現(xiàn)其只能向控制系統(tǒng)發(fā)出警告，并不能判斷模塊是否真正損壞，更不能由此推測模塊的剩余壽命。針對上述問題，論文提出了一種新的預(yù)測方法，該方法基于實(shí)時(shí)監(jiān)測 IGBT功率模塊

4、溫度，將模塊總壽命和即時(shí)溫度量化，通過累積運(yùn)行過程中模塊的損傷來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測 IGBT功率模塊壽命的變化，進(jìn)而預(yù)測模塊剩余壽命。
　?。?）搭建模擬實(shí)際工況的測溫閉環(huán)系統(tǒng)為壽命預(yù)測模型提供真實(shí)可靠數(shù)據(jù)，并運(yùn)用云模型解決 IGBT功率模塊壽命的隨機(jī)性與模糊性。從實(shí)際運(yùn)行工況著手，采用CM100DY-24NF型IGBT功率模塊，搭建測溫閉環(huán)系統(tǒng)，控制IGBT功率模塊的進(jìn)行可靠性老化試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)M了模塊幾種工作狀態(tài)下溫度的動態(tài)波形，探究