计及电热参数更新的高速列车牵引整流器IGBT模块寿命评估

绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为列车变流器的关键部件,其寿命受老化过程中参数变化的影响,为此提出了一种计及电热参数更新的IGBT模块寿命预测方法。首先,利用实车采集到的外部电压、电流数据结合变流器调制策略推导IGBT的驱动信号,进而获得单个IGBT的电压电流;其次,基于数据手册建立Foster热网络模型获取IGBT的结温;之后考虑到实际中IGBT的老化过程,提出一种IGBT结温计算过程中热阻和导通压降的更新策略;最后通过寿命模型对IGBT进行损伤度估算,并通过蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟评估器件寿命计算过程中的不确定性,取得可靠性变化曲线。

功率循环下IGBT模块电热参数变化规律分析

为了分析IGBT模块老化过程中电热参数的变化规律,对IGBT模块进行了功率循环加速老化试验,并基于单脉冲测试方法在加速老化试验进程中每间隔1 000次功率循环,测取一次IGBT的结温、集电极电流与饱和压降三维关系曲面、开关能耗、热阻抗以及瞬态热阻抗曲线。IGBT模块老化失效时,其饱和压降、开通能耗、关断能耗以及热阻较其初始值分别增大了3.92%、12.05%、18.87%和22.65%,试验结果表明随着IGBT模块功率循环次数的增多,相同工作条件下IGBT饱和压降的增幅逐渐加大,而饱和压降、结温和集电极电流三者间的内在关系没有明显变化;IGBT瞬态热阻抗曲线暂态部分几乎不变,稳态部分向上移动的幅度逐渐加大;测取的IGBT模块电热参数中饱和压降增幅最小,开关能耗增幅较大,模块热阻的增幅最为明显。

直接电热电阻炉在恒压加热制度下电热参数的计算

根据电热基本原理和传热学理论推导出了直接电热电阻炉在恒压加热制度下 ,电热参数的计算方法。其中工作电压根据加热终了时的工况参数确定 ,加热时间采用试算法进行计算 ,同时提出在恒压加热制度下提高功率因数、电热效率和降低电能单耗的有效措施 ,为工业生产提供了重要理论依据。

烧结条件对晶体管电热参数的控制作用

本文通过对烧结过程的分析,着重论述了烧结条件对晶体管热阻的控制作用,并由实验得到了使大功率晶体管DU33热阻最小的最佳烧结条件;同时也简要论述了烧结条件对晶体管抗热疲劳性能及饱和压降的控制作用.

基于电热耦合效应的锂电池荷电状态与温度状态联合估计

准确估计电池的荷电状态(SOC)和内部温度可以提高电池的性能和安全性。其中,电池模型的准确性和估计算法的适用性是关键。为了解决这两个问题,本文建立了圆柱形锂离子电池的多参数电热耦合模型。模型考虑电池SOC与温度变化之间的耦合关系,并且利用改进的熵热系数实验获得电池运行中产生的可逆热与不可逆热,通过可变遗忘因子最小二乘算法(VFFRLS)进行参数辨识,并对比独立的电模型与热模型的SOC与内部温度估计结果,验证了多参数电热耦合模型的准确性,结果证明所提模型相比较于单独的电热模型,估计精度提高了70%以上。最后,设计了一种基于奇异值分解的卡尔曼滤波(SVD-AUKF)算法来同时在线估计SOC和内部温度,并在改进的动态测试(DST)工况下对所提方法进行实验验证。结果表明:所提方法相较于扩展卡尔曼滤波(EKF)与无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,能实现更高精度的SOC和温度估计,SOC与内部温度的平均误差分别是5%和0.2℃。

一种新型IGBT结温计算模型

为进一步研究IGBT电热参数与结温的关系,提出了一种用于计算IGBT结温的改进电热耦合模型。通过温度循环加速老化试验模拟IGBT的老化过程,记录不同老化程度下IGBT的电热参数,直到IGBT失效。根据电模型和热模型建立电热耦合模型,将不同老化程度下的电热参数及模型相结合,得到改进的电热耦合模型。采用单一参数法,研究了不同老化程度下电热参数对结温的影响。利用IGBT的稳态结温数据,得到电热参数对结温的影响度。

一种恒温足浴组件

一种恒温足浴组件,包括一个桶体[1],在桶体[1]的内侧设置恒温膜[2],在恒温膜的内侧设置电热组件[3],恒温膜[2]为用以传导材质,使用时当塑料代替盛放的水袋置于桶体,电热组件产生的热量通过恒温膜[2]传导至水袋以确保恒温;设置控制面板[4],设置相关的电热参数;在桶体内设置提示装置[5],提示进程与注意事项;提示信息的方式为声音或LED灯光显示;设置温度监测模块,控制电热组件的加热状态;可以实现足浴时水温持续保持恒温状态,促进人体血液循环,达到强身健体的保健效果。

一种IGBT模块端口等效耦合热阻抗的离散化方波提取法

以绝缘栅双极晶体管(IGBT)的可靠性研究为背景,针对IGBT模块现有热网络建模及耦合热阻抗提取方法的不足,提出一种采用离散化方波提取模块内部IGBT芯片及反并联二极管(FWD)之间耦合热阻抗的方法。该方法基于热敏电参数(TSEP)测量结温的原理和热网络响应特性,将IGBT模块视为一个黑盒子,通过基于模块端口TSEP的测量来建立其内部热学行为的等效热网络模型,从而可普遍适用于多种内部封装结构的模块。最后通过采用所提方法,对一款典型多芯片并联封装的模块进行实验测量,验证了所提方法的可行性和准确度。