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Heat dissipation enhancement method for finned heat sink for AGV motor driver's IGBT module
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作者 刘璇 ZHANG Mingchao +2 位作者 LIU Chengwen ZHOU Chuanan LV Xiaoling 《High Technology Letters》 EI CAS 2024年第2期170-178,共9页
With the widespread use of high-power and highly integrated insulated gate bipolar transistor(IGBT),their cooling methods have become challenging.This paper proposes a liquid cooling scheme for heavy-duty automated gu... With the widespread use of high-power and highly integrated insulated gate bipolar transistor(IGBT),their cooling methods have become challenging.This paper proposes a liquid cooling scheme for heavy-duty automated guided vehicle(AGV)motor driver in port environment,and improves heat dissipation by analyzing and optimizing the core component of finned heat sink.Firstly,the temperature distribution of the initial scheme is studied by using Fluent software,and the heat transfer characteristics of the finned heat sink are obtained through numerical analysis.Secondly,an orthogonal test is designed and combined with the response surface methodology to optimize the structural parameters of the finned heat sink,resulting in a 14.57%increase in the heat dissipation effect.Finally,the effectiveness of heat dissipation enhancement is verified.This work provides valuable insights into improving the heat dissipation of IGBT modules and heat sinks,and provides guidance for their future applications. 展开更多
关键词 finned heat sink insulated gate bipolar transistor(igbt)module heat dissipation orthogonal test response surface methodology
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Lifetime estimation of IGBT module using square-wave loss discretization and power cycling test 被引量:1
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作者 Jie Wang Da-Qing Gao +1 位作者 Wan-Zeng Shen Hong-Bin Yan 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期126-138,共13页
The insulated gate bipolar transistor(IGBT)module is one of the most age-affected components in the switch power supply, and its reliability prediction is conducive to timely troubleshooting and reduction in safety ri... The insulated gate bipolar transistor(IGBT)module is one of the most age-affected components in the switch power supply, and its reliability prediction is conducive to timely troubleshooting and reduction in safety risks and unnecessary costs. The pulsed current pattern of the accelerator power supply is different from other converter applications;therefore, this study proposed a lifetime estimation method for IGBT modules in pulsed power supplies for accelerator magnets. The proposed methodology was based on junction temperature calculations using square-wave loss discretization and thermal modeling.Comparison results showed that the junction temperature error between the simulation and IR measurements was less than 3%. An AC power cycling test under real pulsed power supply applications was performed via offline wearout monitoring of the tested power IGBT module. After combining the IGBT4 PC curve and fitting the test results,a simple corrected lifetime model was developed to quantitatively evaluate the lifetime of the IGBT module,which can be employed for the accelerator pulsed power supply in engineering. This method can be applied to other IGBT modules and pulsed power supplies. 展开更多
关键词 igbt module Junction temperature Power cycling test Lifetime prediction Power loss discretization
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A Precise Model for Simulation of Temperature Distribution in Power Modules 被引量:1
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作者 耿莉 陈治明 +2 位作者 R.Kruemmer T.Reimann J.Petzoldt 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期548-553,共6页
The interaction between the active chips mounted and the same base plate is considered as a thermoelectrical coupling effect.An approach to coupling effect analysis of a multi-chip system is presented with IGBT as a s... The interaction between the active chips mounted and the same base plate is considered as a thermoelectrical coupling effect.An approach to coupling effect analysis of a multi-chip system is presented with IGBT as a sample.Finite element method is used to evaluate the temperature distribution in power modules.The precise electrothermal model is obtained by fitting the curve of transient thermal impedance with a finite series of exponential terms,in which,the thermal-coupling effect among chips is considered as a prediction of the highest transient temperature of the chips.This model can be used in many thermal monitoring systems.Both ANSYS and PSPICE si- mulation software have been employed,and the simulation results agree with the experimental ones very well. 展开更多
关键词 power electronics igbt module thermal simulation thermal coupling
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用于IGBT模块温度观测的3-D降阶混合型热模型
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作者 田野 卜凯阳 +2 位作者 李楚杉 李武华 何湘宁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期5104-5120,共17页
IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依... IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依赖性和功率损耗计算误差等不确定因素对温度估计造成的影响。然而现有热模型无法同时兼顾系统可观性和建模准确性,且阶数相对较高,难以应用于温度观测器的在线运行。因此,该文提出了一种适用于风冷散热多芯片IGBT模块3-D温度观测器,同时满足可观性、准确性和实时性要求的混合型降阶热模型。首先,分析了热阻模型的拓扑结构及其参数辨识的方法,并探究了模型的状态空间生成规律;然后,基于非线性优化算法对该模型的参数进行修正,以减小因计算流体力学(CFD)仿真模型参数与实际参数不一致所引入的热阻模型与实验物理对象间的误差;随后,使用平衡截断法对热阻模型降阶,相对于现有集总参数热阻模型,进一步提高了实时求解效率;最后,通过仿真和实验验证了所提模型的准确性。 展开更多
关键词 igbt模块 温度监测 热网络模型 温度观测器
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基于EMR与V_(eE_peak)组合电参数的IGBT模块封装老化监测
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作者 董超 韦虎俊 +1 位作者 尹金良 杜明星 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1-8,共8页
该文提出一种基于电磁辐射干扰(EMR)与V_(eE_peak)组合电参数监测IGBT模块封装老化的方法,旨在监测多种老化同时发生时IGBT模块的健康状态。首先,分析V_(eE_peak)和EMR的产生机理以及模块内部寄生参数对VeE和EMR的影响;其次,分析不同老... 该文提出一种基于电磁辐射干扰(EMR)与V_(eE_peak)组合电参数监测IGBT模块封装老化的方法,旨在监测多种老化同时发生时IGBT模块的健康状态。首先,分析V_(eE_peak)和EMR的产生机理以及模块内部寄生参数对VeE和EMR的影响;其次,分析不同老化对IGBT模块内部寄生参数的影响;最后,结合实验结果证明所提方法的正确性。这是一种不需要复杂监测电路的非侵入式监测方法,可有效降低多种老化耦合对IGBT模块健康状态监测结果产生的误差。 展开更多
关键词 焊料层空洞 igbt模块 键合线老化 电磁辐射干扰 V_(eE_peak)
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基于失效演化模拟的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命建模研究
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作者 赖伟 李涵锐 +4 位作者 李辉 荆海燕 于凯 姚然 陈民铀 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期8189-8200,I0023,共13页
牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系... 牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系统故障率具有重要的战略价值和经济意义。目前采用“里程修”的运维方式,未考虑机车运行线路、工况、负载差异等因素对寿命的影响,导致一些线路过早更换的高昂运维成本和一些线路过晚替换的系统停运风险。因此,在牵引系统IGBT模块故障率高、运行线路间可靠性差异大且采用不合理的“里程修”方式背景下,目前业界普遍关心的问题是各线路基于固定里程修更换的IGBT模块剩余寿命是多少。该文针对电力机车用IGBT模块剩余寿命准确评估的问题,以IGBT模块焊料层不同服役里程空洞尺寸分布规律为基础,建立考虑焊料层空洞空间分布规律的精细化多物理场模型,开展多芯片并联IGBT模块失效演化物理过程模拟,提出以焊料层空洞分布统计规律为老化状态的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命预测模拟,并通过功率循环试验验证改进模型准确性。研究成果丰富功率器件的寿命预测和可靠性评估理论,为系统从“里程修”向“状态修”转变提供科学依据。 展开更多
关键词 电力机车 绝缘栅双极晶体管模块 形态演化模拟 剩余寿命模型
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基于干冰微粒喷射冷却的高速列车IGBT散热器设计
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作者 宁静红 任子亮 +3 位作者 宋志朋 祝森 孙璐瑶 高雪 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期143-151,共9页
针对高速列车IGBT模块的高效散热问题,设计了一种应用于干冰微粒喷射冷却的针肋散热器。建立了3组不同针肋参数模型,通过数值模拟研究分析了针肋数量、直径、高度对散热效果的影响,得出最优针肋散热器的针肋数量为64、直径为12 mm、高度... 针对高速列车IGBT模块的高效散热问题,设计了一种应用于干冰微粒喷射冷却的针肋散热器。建立了3组不同针肋参数模型,通过数值模拟研究分析了针肋数量、直径、高度对散热效果的影响,得出最优针肋散热器的针肋数量为64、直径为12 mm、高度为45 mm,相比于无肋散热器其换热基板表面温度降低了10.57℃,散热器内部干冰升华率提高了17.2%。通过实验观测到了干冰微粒冷却流体在管内流动状态以及干冰微粒在散热器内部扰动碰撞过程,验证了模拟结果,干冰微粒喷射冷却使热源功率为1.6 kW的IGBT模块保持在约25℃,满足其散热需要,为深入研究干冰微粒喷射冷却技术提供指导。 展开更多
关键词 干冰升华 散热器 相变 igbt模块
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基于稳态集-射极饱和电压的IGBT功率模块疲劳失效模型的研究
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作者 鹿靖 李游 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1078-1088,共11页
随着绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)功率模块在民用和军用领域应用的不断深入,IGBT功率模块在长时间电-热应力下的疲劳老化问题越来越突出。本文基于半导体物理和器件可靠性理论,研究IGBT功率模块封装失... 随着绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)功率模块在民用和军用领域应用的不断深入,IGBT功率模块在长时间电-热应力下的疲劳老化问题越来越突出。本文基于半导体物理和器件可靠性理论,研究IGBT功率模块封装失效的产生原因,分析焊料层和键丝失效的作用机理和表现特征。在研究IGBT通态电压模型的基础上,提出了一种基于稳态集-射极饱和电压的IGBT功率模块疲劳老化模型,实现对焊料层疲劳和键丝疲劳等封装老化问题的综合表征。搭建IGBT功率模块的电-热老化实验测试平台,进行了功率循环老化实验验证,结果表明本文模型可以较为准确地评估IGBT功率模块封装的疲劳老化程度。 展开更多
关键词 igbt功率模块 封装老化 电-热应力 集-射极饱和电压 失效模型 寿命评估
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COMPOSITE SOFT SWITCHING CONFIGURATION FOR INVERTERS USING BRIDGE LEG MODULES 被引量:7
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作者 He Xiangning Yang Yuwen (Dept of Electrical Eng., Zhejiang University, Hangzhou 310027)Kuang Sheng(Department of Engineering, University of Cambridge, Cambridge, U.K.)Barry W. Williams Stephen J. Finney(Dept. of Computing & Electrical Eng., Heriot-Watt University, Edinburgh EH14 4AS, U.K.) 《Journal of Electronics(China)》 2001年第1期61-69,共9页
The use of either lossless snubbers or resonant zero voltage switching (ZVS) and zero current switching (ZCS) techniques can increase efficiency and reduce electromagnetic inter ference (EMI) and noise of industrial p... The use of either lossless snubbers or resonant zero voltage switching (ZVS) and zero current switching (ZCS) techniques can increase efficiency and reduce electromagnetic inter ference (EMI) and noise of industrial power equipment at high switching frequencies. This paper presents an adaptive composite soft switching configuration which combines snubber functions and resonant ZCS circuits for switches in inverters using power bridge leg modules. Simulation and experimental results are included. 展开更多
关键词 INVERTER Snubber SOFT switching igbt moduleS
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EconoDUAL封装、母线电压800V的1200A IGBT功率模块设计与开发 被引量:1
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作者 回晓双 宁圃奇 +3 位作者 范涛 郭新华 傅金源 黄珂 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期72-77,共6页
提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设... 提高车规级功率模块的功率密度对电动汽车的性能具有重要意义,而传统功率模块内部采用的二维布局杂散电感大,限制了开关速度与母线电压,影响功率密度的提高。为此,以EconoDUAL封装的IGBT功率模块为对象,使用叠层DBC的方法进行三维布局设计,开发出了1200 V/1200 A的IGBT功率模块;详细介绍了所提功率模块的布局结构,与传统二维布局方法相比,杂散电感下降了58%;同时,对功率模块进行电气性能测试,通过了母线电压800 V下脉冲电流为1200 A的双脉冲实验,证明了模块功率密度的提高。为了在提高功率密度的情况下不影响散热性能,功率模块底部使用了水冷PinFin散热器,并对其进行了散热仿真和结-水热阻的测试,结果表明,IGBT热阻为0.084 K/W,二极管热阻为0.124 K/W,与同封装下商用1200 V/900 A模块相比并无明显差异,证明了所提设计方法的正确性及有效性。 展开更多
关键词 功率模块 电动汽车 igbt功率模块 杂散电感 热阻
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计及IGBT模块键合线与芯片焊料层老化的热网络法结温计算 被引量:1
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作者 何梦宇 许智亮 +2 位作者 谢望玉 葛兴来 王为介 《铁道机车车辆》 北大核心 2024年第4期28-35,共8页
文中提出一种计及IGBT模块键合线与芯片焊料层老化的热网络法结温计算,基于Simulink对短时间尺度下损耗与结温的相互依赖关系进行更新,并分别通过双脉冲测试及有限元仿真修正长时间尺度下键合线与芯片焊料层老化对IGBT结温计算的影响,... 文中提出一种计及IGBT模块键合线与芯片焊料层老化的热网络法结温计算,基于Simulink对短时间尺度下损耗与结温的相互依赖关系进行更新,并分别通过双脉冲测试及有限元仿真修正长时间尺度下键合线与芯片焊料层老化对IGBT结温计算的影响,在此基础上,根据芯片焊料层不同老化状态下键合线的应力特征,实现两种老化模式的相互关联,较为准确地计算IGBT结温。最终利用试验平台与传统结温计算方法进行对比验证了所提结温计算方法的准确性。该结温计算方法有助于在实际运行工况及IGBT模块老化状态下精确计算结温。 展开更多
关键词 igbt结温计算 热网络模型法 模块老化 双脉冲试验 有限元仿真
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基于改进双支耦合Cauer模型的逆变器中IGBT模块结温预测方法
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作者 严庆 杜明星 +2 位作者 胡经纬 尹金良 董超 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期431-439,共9页
在严苛工况下,应用于光伏发电和风电系统逆变器中的IGBT模块极易老化,进而在焊料层中形成空洞,而芯片材料的热物性也会因高温而发生变化,两者结合将大幅影响耦合模型的预测精度。基于此,在热耦合效应下,对焊料层空洞和芯片热效应对芯片... 在严苛工况下,应用于光伏发电和风电系统逆变器中的IGBT模块极易老化,进而在焊料层中形成空洞,而芯片材料的热物性也会因高温而发生变化,两者结合将大幅影响耦合模型的预测精度。基于此,在热耦合效应下,对焊料层空洞和芯片热效应对芯片结温的影响进行分析,建立同时考虑IGBT芯片焊料层空洞损伤和芯片材料热效应的改进双支耦合Cauer模型。通过有限元方法研究不同空洞率对IGBT模块热特性的影响,并给出含有空洞时焊料层热阻的计算方法。在此基础上,进一步考虑IGBT模块芯片热参数对温度的依赖关系,建立芯片热阻-温度的函数模型。最终,通过实验验证所提改进模型的准确性和有效性,提高了IGBT模块的结温预测精度,增强了光伏发电和风电系统中逆变器的可靠性。 展开更多
关键词 逆变器 igbt模块 结温 热物性 焊料层空洞 Cauer热网络模型
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IGBT模块V-I特性曲线簇建模及其结温提取应用
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作者 刘红涛 王颢棋 +3 位作者 张晓康 任林涛 罗雨 汪飞 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期14-22,共9页
绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)以其高效率、大容量和低成本等特点在新能源发电及储能、高压直流输电、电力牵引和电气化交通等领域应用非常广泛。然而一旦IGBT模块发生故障,将打破相关装置和设备的正常... 绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)以其高效率、大容量和低成本等特点在新能源发电及储能、高压直流输电、电力牵引和电气化交通等领域应用非常广泛。然而一旦IGBT模块发生故障,将打破相关装置和设备的正常运行状态,引发一系列连锁事故,造成人员伤害和严重的经济损失。根据一项调查统计结果,光伏电站大约34%的可靠性问题是由IGBT模块故障所引发的,因此,IGBT模块可靠性问题愈发受到关注。相关研究成果表明,IGBT模块的结温与模块可靠性问题之间存在密切的关系,如何能够快速准确地获取当前IGBT模块的实时结温是IGBT模块可靠性研究的关键。通过对IGBT模块的V-I输出特性曲线进行深入分析和研究,提出一种表征IGBT模块导通压降、结温和集电极电流关系的建模方法。利用该方法建立的表征模型可以方便快捷地提取IGBT模块结温,并通过试验验证了基于该建模方法的IGBT模块结温提取策略的有效性。除此之外,该建模方法考虑到了模块键合线老化的影响,并给出了相应的模型校正方法和结温提取策略。 展开更多
关键词 igbt模块 V-I特性 建模 结温
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一种基于开通栅极电压的新型IGBT键合线老化监测方法
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作者 柴育恒 葛兴来 +3 位作者 张林林 王惠民 张艺驰 邓清丽 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期244-254,I0020,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管模块 键合线老化 开通栅极电压 状态监测
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具有可控空穴抽取路径的低损耗4H-SiC双沟槽超结IGBT
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作者 吴栋 姚登浪 +1 位作者 郭祥 丁召 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第9期1071-1080,共10页
基于TCAD设计并仿真了一种具有可控空穴抽取(CHE)路径的双沟槽超结IGBT(CHE-SJ-TIGBT)结构。该器件采用肖特基和非对称超结结构,以增强器件的导通性能和阻断能力。CHE路径由金属栅极(MES)控制。CHE-SJ-TIGBT导通时,高偏置的MES栅极电压... 基于TCAD设计并仿真了一种具有可控空穴抽取(CHE)路径的双沟槽超结IGBT(CHE-SJ-TIGBT)结构。该器件采用肖特基和非对称超结结构,以增强器件的导通性能和阻断能力。CHE路径由金属栅极(MES)控制。CHE-SJ-TIGBT导通时,高偏置的MES栅极电压会夹断CHE路径,使P-屏蔽层(P-shield)处于浮空状态,以维持较高电导调制并获得较低的导通压降(V_(on))。CHE-SJ-TIGBT关断过程中,CHE路径开启,提供额外的空穴抽取路径,有利于降低关断损耗(Eoff)。仿真结果表明,与浮空的P-shield IGBT(FS-TIGBT)和接地的P-shield IGBT(GSTIGBT)相比,CHE-SJ-TIGBT的V_(on)分别降低了58.02%和68.64%,同时短路耐受时间分别提升了55.8%和32.8%。此外,阻断电压提升了约18.6%。CHE-SJ-TIGBT的关断损耗虽略高于GS-TIGBT,但比FS-TIGBT低了70%,在V_(on)与Eoff之间存在更好的折中关系。 展开更多
关键词 阻断电压 电导调制 SiC igbt 导通压降 关断损耗 肖特基
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感应加热电源的IGBT驱动保护系统设计
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作者 魏思宇 黄海波 +1 位作者 卢军 张程 《自动化仪表》 CAS 2024年第3期49-54,共6页
为提高感应加热电源的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)信号源与保护电路的稳定性,设计了应用于工业化低频大功率感应加热电源设备的IGBT驱动保护系统。系统整体采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)+数字信号处理(DSP)协同工作方案,由低频正弦脉冲宽... 为提高感应加热电源的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)信号源与保护电路的稳定性,设计了应用于工业化低频大功率感应加热电源设备的IGBT驱动保护系统。系统整体采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)+数字信号处理(DSP)协同工作方案,由低频正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术控制,以脉冲变压器2ED300C17-S为IGBT保护电路的核心,设计了IGBT故障处理电路、退饱和检测电路与有源钳位电路等多种保护电路。对系统进行理论分析与Matlab/Simulink仿真,搭建了实物测试平台。试验结果表明,当工件加热到900℃时,逆变器输出功率参数与负载端功率参数达到大功率感应加热电源要求,且信号源输出稳定性高、保护电路响应时间快。该设计为相关工业化应用提供技术支持。 展开更多
关键词 感应加热 绝缘栅双极型晶体管 正弦脉冲宽度调制 保护电路 金属加工
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NPC三电平IGBT模块驱动电路设计及动态特性测试 被引量:2
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作者 于浪浪 李贺龙 +1 位作者 殷千辰 韩亮亮 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期146-155,共10页
二极管中点钳位NPC(neutral point clamped)三电平逆变器具备较低的开关应力、谐波分量和较好的抗干扰能力,促使其成为光伏、储能等新能源领域DC-AC变换器的主要拓扑之一。针对大功率应用场景中普遍采用的NPC三电平IGBT功率半导体模块... 二极管中点钳位NPC(neutral point clamped)三电平逆变器具备较低的开关应力、谐波分量和较好的抗干扰能力,促使其成为光伏、储能等新能源领域DC-AC变换器的主要拓扑之一。针对大功率应用场景中普遍采用的NPC三电平IGBT功率半导体模块开展研究,分析NPC三电平功率模块的换流回路,并据此给出对应换流回路的寄生参数精准仿真评估方法。依据换流回路寄生参数最小原则,设计适用于NPC三电平功率半导体模块的动态特性测试电路。根据换流回路以及电路工作原理,设计NPC三电平功率模块的驱动电路,并给出增强驱动电流、防直通及死区时间可调的驱动方案。最后,通过对NPC三电平IGBT模块的动态测试,详细评估了不同工况下功率器件的动态损耗。 展开更多
关键词 igbt模块 双脉冲测试 门极驱动
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基于Fluent的IGBT模块散热器的优化设计
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作者 乔瑞峰 周淑霞 +4 位作者 李洋 陆海程 张腾 周玺凯 孔朋 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第8期767-772,共6页
随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流... 随着新能源电动汽车功率控制器中的IGBT模块向着微型化、集成化方向发展,功率密度增大会导致芯片发热量大幅度增加,降低模块的可靠性。优化英飞凌IGBT模块的散热器结构,以提高散热器的散热性能。设计开口角度为63.256°供冷却液流通的进口和出口,在散热器前、中、后位置设计直径为4~5.5 mm、叉分式排布的扰流柱。利用ANSYS仿真软件,通过计算流体动力学(CFD)的流固耦合传热计算模型进行仿真分析。仿真结果表明,采用新型叉分式结构散热器的IGBT模块的最高温度为85.10℃,最低温度为65.28℃,平均温度为78.81℃,均低于传统均分式结构散热器模块。搭建实验平台对IGBT模块散热器的散热性能进行检测,实验结果表明新型叉分式结构散热器散热效果良好,有助于提升IGBT模块的可靠性。 展开更多
关键词 功率控制器 igbt模块 散热器 散热性能 流固耦合 Fluent软件
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压接式IGBT组件的压力均匀性仿真分析 被引量:1
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作者 丁杰 汤芳 +2 位作者 乔慧 杨柏露 曾治霖 《湖南文理学院学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期32-38,共7页
针对压力不均会导致压接式IGBT模块不同区域的接触电阻和接触热阻不同,进而导致芯片局部温度过高和使用寿命降低等问题,本论文采用有限元方法建立压接式IGBT组件在接触条件下的有限元模型,对比分析实际结构与理想条件的接触压强,并提出... 针对压力不均会导致压接式IGBT模块不同区域的接触电阻和接触热阻不同,进而导致芯片局部温度过高和使用寿命降低等问题,本论文采用有限元方法建立压接式IGBT组件在接触条件下的有限元模型,对比分析实际结构与理想条件的接触压强,并提出改进方案。结果表明:原始方案的中心区域芯片接触压强可达44.96MPa,是理想条件接触压强的1.98倍,压力分布不均问题可以从均匀化轴向载荷和增加散热器四周刚度两个方向解决;加工散热器拱度的改进方案可以降低中心区域芯片的接触压强,但四周的芯片总是承受较大的轴向载荷;增加散热器厚度的改进方案可使四周的芯片保持接触,但会增加散热器的重量与热阻;增加支撑环的改进方案可使芯片接触压强降低44%,达到与理想条件接近的受力状态。利用接触压强的仿真分析方法可为压接式IGBT组件结构优化设计提供依据。 展开更多
关键词 压接式igbt模块 组件 接触 压力均匀性 有限元法
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低气压条件下IGBT模块局部放电特性及机理研究
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作者 康永强 王兆赟 +2 位作者 党露芝 孟昱 李帅兵 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期4406-4415,I0130,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 低气压 igbt模块 局部放电
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