功率器件作為風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、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“綠色經(jīng)濟”和社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。器件在服役過程中長期承受溫度、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)確的焊料層失效評估方法對提高系統(tǒng)可靠性尤其重要。因此,充分掌握焊料層疲勞老化失效機理、探索器件老化失效演化過程及影響,尋找合理有效的健康狀態(tài)評估方法指導(dǎo)維修計劃安排,可降低系統(tǒng)故障率、增加設(shè)備有效運行時間,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為研究對象,基于有限元仿真技術(shù),設(shè)計并搭建器件的實際應(yīng)用電路,結(jié)合功率器件疲勞損傷理論以及失效機理,對其展開健康狀態(tài)監(jiān)測與有效評估,研究成果能為功率器件準(zhǔn)確有效的狀態(tài)監(jiān)測與評估提供理論基礎(chǔ)分析和技術(shù)支持,增強功率器件以及設(shè)備狀態(tài)檢修的針對性和有效性,提高系統(tǒng)運行可靠性與綜合經(jīng)濟效益。本文主要研究內(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... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DC-DC變流器試驗平臺Fig.4.14TestplatformforDC-DCconverter

圖 4.17 Vds測量電路Fig. 4.17 Online Vdsmeasurement circuit利用與 MOSFET 相串聯(lián)的采樣電阻來獲取流過 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試驗結(jié)果次試驗結(jié)果在負(fù)載為純電阻阻抗，阻值為 1Ω 的條件下測得。測得壓降波形如下圖 4.19 所示，從圖中可以分析得到：當(dāng) MOS 導(dǎo)通時，而關(guān)斷時由于測量電路中二極管的隔離作用，測得的電位為低得到 MOS 導(dǎo)通時的壓降大小為 1.4V，殼溫為 51.8°С。SFET 導(dǎo)通時采樣電阻兩端產(chǎn)生壓降，采樣電阻的波形如下圖 4.2OS 器件并聯(lián)工作，此時通過單個器件電流 Id=0.5*0.6/0.02=15A。通電阻 Rds=1.4/15=93.3mΩ。老化率預(yù)測值為 0.0897，所對應(yīng)的健合理誤差范圍內(nèi)可以說明試驗平臺和電壓、電流等采集電路的正確

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于云理論的智能變電站二次設(shè)備狀態(tài)評估[J]. 王月月,陳民鈾,姜振超,齊孟元,練睿.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(01)
[2]計及焊層疲勞影響的風(fēng)電變流器IGBT模塊熱分析及改進(jìn)熱網(wǎng)絡(luò)模型[J]. 李輝,胡姚剛,劉盛權(quán),李洋,劉志祥.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(13)
[3]基于大數(shù)據(jù)的大容量電力電子系統(tǒng)可靠性研究[J]. 何湘寧,石巍,李武華,羅皓澤,趙榮祥.  中國電機工程學(xué)報. 2017(01)
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[5]銀燒結(jié)技術(shù)在功率模塊封裝中的應(yīng)用[J]. 李聰成,滕鶴松,王玉林,徐文輝,牛利剛.  電子工藝技術(shù). 2016(06)
[6]功率MOSFET壽命模型綜述[J]. 查曉明,劉悅遐,黃萌,劉懿.  電源學(xué)報. 2016(06)
[7]大功率并網(wǎng)風(fēng)電機組變流器狀態(tài)監(jiān)測技術(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. 2016(08)
[8]基于內(nèi)部溫度的繼電保護裝置時變失效率研究[J]. 師元康,姜振超,趙書濤.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2016(04)
[9]焊料層空洞對IGBT芯片溫度分布影響分析[J]. 夏燕飛,羅毅飛,汪波,劉賓禮.  船電技術(shù). 2015(12)
[10]基于電-熱-機械應(yīng)力多物理場的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. 2015(20)

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

碩士論文
[1]大功率IGBT模塊開關(guān)特性測試平臺研制及其應(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：3580789