一种基于开通栅极电压的新型IGBT键合线老化监测方法

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistors,IGBT)的可靠运行是牵引变流器安全和性能的重要保障。键合线老化作为IGBT的一种常见失效模式,对其进行监测具有重要意义。文中提出一种基于开通栅极电压ugem的键合线老化监测方法,该方法可有效避免温度和负载电流带来的影响。首先,基于IGBT等效电路模型,系统分析ugem受键合线断裂影响的原因;其次,利用双脉冲测试进行验证,同时对温度和负载电流带来的影响进行分析;在此基础上,考虑到使用ugem局部特征将受到温度和电流的干扰,提出将开通栅极电压整体波形用于键合线老化的监测,并进一步利用有监督的线性判别分析进行数据降维以及采用支持向量机实现键合线断裂根数的检测。最后,通过实验对所提监测方法的有效性进行验证。

一种基于反向串联稳压二极管钳位的IGBT导通压降在线监测电路

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块应用广泛。为保证IGBT可靠工作,其结温监测吸引了广泛的关注。而集电极–发射极导通压降Vce为IGBT结温监测中最常用的参数,故在线监测Vce具有重要意义。为解决传统Vce测量电路中钳位电路引入测量误差、共模干扰的问题,文中提出一种IGBT导通压降在线监测电路,采用二极管反向串联稳压二极管作为钳位电路,同时通过引入缓冲电容对此类测量电路拓扑中的负压过冲进行抑制,相比传统电路可提高精度,增强可靠性,减少成本。提出电路的性能通过实验验证,并通过温敏电参数Vce实现对IGBT结温的监测,并将其结果与红外测温仪所测结温进行对比,验证该方法的有效性。

基于任务剖面的高速列车牵引变流器IGBT寿命评估

高速列车复杂的工况和恶劣的运行环境,导致牵引变流器中的功率模块具有相对较高的故障率,合理地对其进行寿命评估对保证列车安全运行以及优化现有的维修策略具有重要研究意义。针对现有的基于故障统计不能有效进行可靠性分析的问题,同时运行工况及环境对模块的寿命产生不可忽略影响,文中基于列车任务剖面进行寿命评估,通过对广州南—长沙南线路的某车型动车组加装传感器,采集变流器关键运行信息,然后基于变流器的数学模型推导和仿真获取功率模块的热载荷,结合应力—强度分析,最终使用雨流算法和Norris-Landzberg模型完成IGBT寿命的评估。