摘要：有众多基于加速试验与数学模型研究焊层可靠性的方法被报道,但是这些方法对模块各焊层间的差异及失效机理认知不足.基于某款绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)模块为研究对象,通过设计被动热循环(TC)加速试验,结合精细超声扫描(scanning acoustic microscope,SAM)的方法高效评价了不同焊层的TC耐热疲劳可靠性.结果表明,该封装体系下母排焊层的可靠性最差,衬板的可靠性最高.在热应力及化学势作用下,镀层中磷的相对含量及界面金属间化合物的厚度逐渐增加引起界面结构不匹配性增强,导致界面裂纹的萌生和生长,其中镀层结构的变化起主导作用.创新点:基于SnPbAg焊层与衬板及基板界面结构的动力学过程分析,明确了系统焊层退化及空洞产生的机理.

摘要：对igbt模块的热特性和热设计进行概述,介绍igbt模块的热阻抗网络模型及其与封装材料热性能及尺寸的关系;从芯片和模块封装材料、结构等方面讨论模块的热设计要点,并阐述传统igbt模块及新型压接式igbt模块的热设计。

摘要：探究绝缘栅双极型晶体管(igbt)模块键合损伤机理、演化规律和状态监测方法是电力电子器件及系统可靠性研究的重要内容之一。首先,理论分析键合损伤及其演化趋势是键合线所受电动力与键合点所受剪切应力协同作用的结果,梳理键合损伤演化的正反馈过程;然后,仿真分析键合线、点的热-力场,定量研究键合损伤及其成因的演化规律,结果表明键合线电动力与键合点剪切应力既是键合损伤及其演化的诱因,又明显受到键合损伤的影响;再后,等效电路分析和试验研究基于栅极电压密勒平台高度和集电极电流的键合电阻监测方法;最后,提出风电igbt键合电阻在线监测的局限性及关键问题的解决方案,设计在线监测程序,并提出基于键合电阻百分比增量的键合损伤五等级状态评估方法。

摘要：随着电力电子系统性能要求的不断提高,绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)模块不仅要拥有高功率密度,还要具有良好的热?机械性能,以提高其可靠性。首先介绍了igbt模块的主要失效模式,对封装中键合线和焊料层失效机理进行了详细阐述,重点介绍了igbt模块健康状态监测,分别对结温、键合线与焊料层健康状态监测及其量化评估研究进展进行了详细分析。最后,对降低热?机械应力以提高整机可靠性设计和运行工况下在线监测研究的发展前景进行了展望。

摘要：文章针对目前大功率静止同步补偿(STATCOM)装置igbt(Insulated Gate Bipolar Transistor)模块吸收保护电路参数设计中存在的一些问题,对吸收保护电路参数选优问题进行了数学描述,提出了一种采用并行自校正多目标遗传算法来进行大功率STATCOM装置吸收保护电路参数的选型。该算法通过并行进化多种群来确保种群的优良性能和进化的收敛速度,并能够自适应调整遗传交叉概率和变异概率来避免种群的早熟现象,采用阈值制约适应度函数及以不同概率进行的染色体选择操作,可使种群朝多个目标最佳协调点的方向进化,从而得到多目标最优解。应用实例表明采用该方法设计的吸收电路具有较高的工程应用价值。

摘要：高海拔环境给绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)模块绝缘可靠性带来严峻挑战,为探究igbt模块在高海拔条件下的局部放电特性,搭建了低气压igbt局部放电检测平台,测量了其在交流工频电压下20~100 kPa气压范围内的局部放电起始电压(partial discharge inception voltage,PDIV)、熄灭电压(partial discharge extinction voltage,PDEV)、最大视在电荷量、平均电荷量、放电脉冲重复率以及局部放电相位分布谱图(phase resolved partial discharge,PRPD)等特征参量,结果表明:在70~100 kPa气压下,igbt模块局部放电现象不明显,60 kPa时出现明显的局部放电,放电位置主要集中在电压极性反转前后,并随着气压进一步下降,PRPD相位逐渐变宽,放电量及放电重复率明显升高。之后利用有限元分析方法对igbt模块截止时的场强分布进行了分析,发现igbt模块键合线引脚、硅胶和芯片交界处以及铜板、硅胶和陶瓷板交界处电场最为集中,且不同介质材料界面处存在大量微气隙通道,是外部气压变化向igbt模块内部传递的重要路径。微气隙通道中场强更为集中,且在低气压条件下微气隙通道内电子自由程更大,使得局部放电更加剧烈,不同极性电荷逐渐在微气隙通道电极和硅胶两侧聚集,在外加电压极性反转时与空间电荷场强叠加,导致局部放电异常剧烈。研究结果可为igbt模块在低气压条件下的绝缘设计及安全可靠运行提供参考。

摘要：回路热管技术作为一种新兴的高效、远距离传热技术,具有很大的发展卒间。本文针对电厂电除尘器内部大功率igbt模块散热不畅的问题,设计了一种新型的回路热管,直接把高频电源柜内igbt模块的热量远距离传递到高频电源柜外部并通过冷空气带走,不但降低了模块温度,而且大大降低了工人维护散热器的工作量。该回路热管已在华能德州电厂某机组上成功试运行,传热能力达到3 kW,对应的总传热温差仅为26.4℃,igbt模块温度比原有方案降低了15℃。本文介绍了该回路热管的设计、实验室测试和现场测试等情况。

摘要：针对不同集电极电流及开关频率下的开关过程设计并搭建了igbt电气参数测试系统。试验测录了igbt模块在开关过程中的电压、电流波形,对电压、电流波形进行数据处理,得到igbt模块的开关时间和开关损耗;根据对igbt模块的开关损耗进行分析,得到igbt模块的开关损耗在随着集电极电流和开关频率变化的规律。

摘要：igbt模块中材料的热特性和传导特性与内部温度场分布密切相关,但传统热网络模型往往忽略这一特性,造成结温估计出现偏差。针对此问题提出了一种包含实时温度反馈修正的热网络模型,在考虑异质材料的热传导角度及导热系数等传热性质的差异性基础上,对热网络模型的RC参数进行了优化。本模型的电路仿真和迭代计算可直观反映热网络各节点温度和RC参数相互作用的动态过程,并与三维有限元仿真结果高度吻合。相较将材料传热参数固定的传统热网络模型而言,本方法不仅在结温估计方面更为精确,还可解决热网络对材料物理系数变化的实时响应需求,可应用于igbt模块可靠性设计和检测。

摘要：工业应用中需要根据工况选用合适的igbt模块,不能直接参考模块数据手册上的数据来应用模块。本文针对特定的应用工况搭建硬件和软件电路,进行全面自动化双脉冲测试,分析了各工况条件对开关特性的影响,为igbt模块的实际工况运行优化设计以及功率能力评估提供参考。同时,还提出了一种驱动电阻的优化切换方法和一种最佳驱动电路和驱动参数的选择方法。