基于概率稀疏自注意力的IGBT模块剩余寿命跨工况预测

为提高绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块跨工况剩余寿命的预测精度以提升其可靠性,针对不同工况下IGBT模块的瞬态热阻特征提出一种基于概率稀疏自注意力机制和迁移学习的剩余使用寿命预测方法.搭建了IGBT模块加速老化试验台,在不同温度区间进行IGBT模块功率循环实验,采集不同工况下该模块全生命周期状态数据,计算获得IGBT模块衰退过程中的瞬态热阻变化数据,提取并筛选能准确反映IGBT模块老化状态的瞬态热阻特征,并使用所提方法开展跨工况剩余使用寿命预测.实验结果表明,提出的IGBT模块剩余寿命的跨工况预测方法精度明显优于其他对比方法,特别是IGBT模块早期衰退过程中的剩余寿命预测精度得到了显著提升.

基于神经网络的IGBT模块剩余使用寿命预测模型

对IGBT模块使用寿命进行预测是评估其健康状态和可靠性的有效手段。基于IGBT老化实验测量,构建了包括饱和压降和结温的二维IGBT状态检测指标。对于归一化后的数据,提出了分段处理方法,去除了IGBT键合线断裂引起的较大指标波动。以饱和压降和结温数据为基础,提出了基于BP神经网络算法的IGBT剩余寿命预测模型。针对同样本不同通道、不同实验条件样本等情况,验证了本模型在剩余寿命预测中的准确性。

基于GARCH模型的IGBT寿命预测

绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在新能源并网、电力传输等领域中得到了广泛应用,其可靠性引起了人们关注和重视。针对IGBT模块的可靠性分析和剩余使用寿命问题,文中提出一种利用加速老化数据对IGBT模块老化模型建立方法,并利用建立的老化模型对IGBT模块的剩余使用寿命进行预测。首先介绍IGBT的失效机理,结合现有的加速老化数据,确定的以集电极-发射极通态压降作为剩余使用寿命预测依据。建立基于GARCH模型的IGBT老化寿命模型,通过3组IGBT模块加速老化数据对剩余寿命预测,验证所提方法的有效性。

半实物仿真技术在轨道交通用IGBT寿命预测中的应用

IGBT是列车牵引变流器的核心部件,其寿命预测技术是整车故障预测与健康管理的重要依据。采用半实物仿真方式对CRH5型动车组IGBT电流、电压等参数进行提取,基于这些参数进行与寿命相关的仿真和计算。计算表明:逆变器侧IGBT模块寿命小于脉冲整流器侧IGBT;IGBT的主端子、芯片和DBC焊层会提前出现失效征兆现象。该方法为准确评估轨道交通用IGBT模块寿命预测提供参考。

基于SVPWM调制方式的列车牵引逆变器功率器件寿命预测

空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)可分为五段式SVPWM和七段式SVPWM。为提高牵引逆变器的可靠性,对其关键部件IGBT模块进行基于任务剖面的结温分析和寿命预测,研究2种不同SVPWM调制策略对器件寿命的影响。首先,建立高速列车牵引逆变系统的电热模型,分析动车组运行速度和不同SVPWM调制策略对器件损耗的影响;其次,以某CRH3型动车组全天的模拟工况为例,计算功率器件的结温,采用雨流计数法提取功率器件热循环的结温信息,包括结温波动和结温最大值;最后,采用Norris-Landzberg寿命模型和Miner线性累积损伤模型计算功率器件的损伤,预测对比2种SVPWM调制策略下的功率器件寿命。仿真结果表明,二极管的结温波动和结温循环最大值比IGBT的结温波动和结温循环最大值更大。采用七段式SVPWM调制策略能延长IGBT模块17.8%的寿命,节约动车组维护成本。

牵引负荷对补偿装置功率模块寿命预测的影响及分析

基于IGBT模块的失效机理介绍了3种寿命预测模型,分析3种模型所考虑的因素并对比计算其准确性和实际操作性。选择Bayerer寿命预测模型,并给出IGBT寿命预测流程,最后基于某变电所的实测负荷,验证了Bayerer模型的预测结果更准确、更符合实际情况。