基于电热耦合模型和寿命预测的IGBT可靠性评估

作     者：帅双旭 熊炜 彭月 艾小清 刘玉洁 朱拉沙 SHUAI Shuangxu;XIONG Wei;PENG Yue;AI Xiaoqing;LIU Yujie;ZHU Lasha

作者机构：贵州大学电气工程学院贵州贵阳550025 

出 版 物：《电力科学与工程》 (Electric Power Science and Engineering)

年 卷 期：2021年第37卷第6期

页      面：17-25页

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：贵州省科学技术基金(1058) 

主　　题：IGBT 可靠性评估 寿命预测 电热耦合模型 雨流算法 

摘      要：针对IGBT可靠性评估中结温与运行工况和工作特性紧密相关的问题,以及考虑寿命预测中受多因素的影响,基于IGBT结构及失效机理,提出基于电热耦合模型和Bayerer寿命预测模型的IGBT可靠性预测流程,并结合贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程,以MMC和DAB换流器中IGBT模块为研究对象,建立其热网络模型并根据设备实际运行工况计算内部IGBT芯片、FWD功率损耗和瞬时结温;通过雨流算法提取温度循环获得IGBT结温统计特征,从而得到IGBT的寿命预测和可靠性评估相关参数,并与利用功率循环曲线计算的失效率进行对比,结果表明,考虑了工作运行状态并基于电热耦合模型和寿命预测模型获得的失效率更能反映IGBT的实际运行情况。