本文關(guān)鍵詞：IGBT快速功率循環(huán)老化試驗裝置的研究與設(shè)計　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：IGBT器件是功率變流器中故障率最高的部件,其可靠性問題嚴(yán)重制約功率變流器的廣泛應(yīng)用。由于IGBT器件的設(shè)計壽命一般在20年以上,所以需借助功率循環(huán)加速老化試驗來加速IGBT的老化進(jìn)程,以期在較短時間內(nèi)明確IGBT失效機(jī)理,并發(fā)現(xiàn)能反映IGBT老化衰退狀態(tài)的失效預(yù)兆特征量和建立壽命評估模型,以便用于后續(xù)狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和壽命預(yù)測等IGBT可靠性方面的研究。功率循環(huán)加速老化試驗的基本原理是使IGBT結(jié)溫在大范圍內(nèi)循環(huán)波動,然而,不同控制策略的功率循環(huán)老化試驗得到的IGBT失效機(jī)理和失效循環(huán)周期相差甚大。另外,由于IGBT器件自身存在的差異性,只有通過對比分析大量IGBT的老化數(shù)據(jù),才可獲得準(zhǔn)確和通用的試驗結(jié)論。因此,本文皆在設(shè)計一臺能滿足多種老化控制策略,且可同時老化多個IGBT器件的快速功率循環(huán)老化試驗裝置。為實現(xiàn)多個IGBT模塊同時老化的試驗要求,本文提出為每一個串聯(lián)待老化IGBT模塊加并聯(lián)可控開關(guān)的老化試驗方案。該方案不僅適用于恒定結(jié)溫波動ΔTj、恒定殼溫波動ΔTc、固定導(dǎo)通關(guān)斷時間和恒定加熱電流等控制策略下的功率循環(huán)加速老化試驗,而且只需一臺加熱電流源便可同時老化多個IGBT模塊。文中對每一種控制策略下的試驗方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并從主電路電氣連接設(shè)計、結(jié)\殼溫測量設(shè)計、水冷系統(tǒng)設(shè)計等三個方面介紹了老化裝置硬件部分的設(shè)計實現(xiàn)。主電路能同時老化四個IGBT模塊,且電氣連接部分與水循環(huán)部分被支撐板隔開,可避免因漏水造成的電氣故障。采用為每個工位配備二位三通電磁水閥的方法,實現(xiàn)了多工位共用一個水泵的水冷系統(tǒng),有效減小了老化裝置體積。為保證老化裝置安全可靠運行,文中設(shè)計了完善的保護(hù)電路。首先從電氣連接和水循環(huán)系統(tǒng)兩方面概況了老化裝置運行中可能發(fā)生的故障,針對每一種故障確定了相應(yīng)的保護(hù)流程。然后基于老化裝置監(jiān)控系統(tǒng)功能需求和設(shè)計原則,設(shè)計了由PLC和Win CC上位機(jī)組成的二級監(jiān)控系統(tǒng);PLC模塊化易擴(kuò)展,編程簡單,完全滿足老化工位擴(kuò)展的需求;Win CC上位機(jī)界面友好,功能全面,能實時反映老化裝置各組成設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)。實時采集功率循環(huán)老化試驗進(jìn)程中IGBT模塊的飽和壓降和殼溫值,證實設(shè)計的功率循環(huán)加速老化裝置能完成恒定結(jié)溫波動ΔTj、恒定殼溫波動ΔTc等功率循環(huán)老化試驗,且有良好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,基本滿足設(shè)計目標(biāo);該加速老化試驗裝置目前正在同時對四個IGBT模塊老化,長時間全自動化運行良好。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TN322.8

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