脉宽调制电压对环氧树脂电树引发及生长特性影响研究

作     者：秦玉文 王鹏 任俊文 吴琦 陈逸雯 惠苏新 QIN Yuwen;WANG Peng;REN Junwen;WU Qi;CHEN Yiwen;HUI Suxin

作者机构：四川大学电气工程学院成都610065 

基　　金：国家自然科学基金(51977134) 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2021年第47卷第9期

页      码：3273-3282页

摘      要：工作在脉宽调制电压下的电力电子器件承受高频脉冲电应力,其绝缘封装可靠性已成为制约电力电子器件向高频、高功率密度发展的重要因素。作为绝缘封装的重要材料,环氧树脂在脉宽调制电压下的绝缘性能值得关注。对此,在峰峰值12 k V的脉宽调制电压下,试验研究了脉冲上升时间、载波频率和热效应对环氧树脂电树引发和生长特性的影响规律。在温度20℃、上升时间70~150ns、载波频率0.5~2 k Hz条件下的大量电树引发和生长特性表明:一定电压幅值下环氧树脂电树引发概率受电压上升时间影响显著,上升时间越短,电树引发概率越高;上升时间减小可能引起电极注入载流子能量增加,从而提高了电树引发概率。电树引发后生长特性主要受载波频率影响,载波频率增大,单位时间内载流子复合次数可能增加,从而加速了电树生长。研究同时发现:上升时间对电树形态影响显著,较小上升时间下电树呈丛林状,随着上升时间增大逐渐演化为树枝状。在上升时间110 ns、载波频率1 k Hz、温度20~50℃的结果表明:温度升高既会增加单位时间内载流子入陷或复合释放的能量;也会降低聚合物局部链段松弛性,致使材料破坏应力阈值下降,从而影响电树引发、生长和形态。与相同频率和峰峰值的正弦电压相比,脉宽调制电压下电树引发概率和生长速度明显增大。表明相较于传统正弦电压,高频脉宽调制电压更易引发、促进绝缘电树老化,必须根据脉宽调制频率、上升时间和热效应加强绝缘或优化绝缘设计,以提升电力电子系统绝缘可靠性。

主 题 词：脉宽调制电压 环氧树脂 电树 上升时间 载波频率 温度 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0903[农学-动物生产类] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0901[农学-植物生产类] 

核心收录：

D　O　I：10.13336/j.1003-6520.hve.20200505

馆 藏 号：203105020...