IGBT功率模块加速老化方法综述

功率变流器的可靠性评估和寿命预测已经成为非常重要的研究课题。IGBT功率模块的大量使用在诸多领域里越来越广泛,它们的失效主要由热机械疲劳引起,而在正常工作运行时,这种疲劳老化过程很漫长。因此,为全面观察和探究功率模块的疲劳老化失效过程,需要设计加速老化试验以缩短研究周期。最普遍的老化试验方法是对器件施加热应力和电应力,对器件不断热冲击实现加速老化进程的目的。文中主要归纳分析了各种加速老化方法的目的和差别,并重点总结了功率循环加速老化方法在不同试验条件、失效方式、试验持续时间、试验电路设计、监测的电气参数和热参数等方面的不同,目的在于提出加速老化方法的一般步骤和需要考虑的问题。最后根据这些问题对加速老化方法的研究进行了展望,为IGBT功率模块乃至整个变流器系统的失效机理分析、可靠性分析、寿命预测、健康状态评估和状态监测的研究奠定了基础。

IGBT老化状态下基于BAS-SVM模型的结温预测方法

为进一步研究IGBT老化对其结温的影响,提出了一种新型的结温预测方法。通过功率循环加速老化实验,模拟模块实际运行老化状态,获取了不同老化程度下的饱和压降、集电极电流和结温数据,并进行分析。采用数据驱动的方法,建立了基于天牛须搜索算法优化支持向量机(BAS-SVM)的结温预测模型。结果表明,与粒子群算法-支持向量机(PSO-SVM)模型和天牛须搜索-BP神经网络(BAS-BP)模型相比,BAS-SVM模型更能有效缩短训练时间,收敛速度更快,且对IGBT结温的预测精度更高,是一种更有效的预测模型。