【技术实现步骤摘要】
饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统
[0001]本申请涉及电子器件领域,尤其涉及一种饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统。
技术介绍
[0002]近年来,随着环境污染、能源危机等问题的日益突出,发展新能源降以低对传统能源的依赖已成必然趋势。我国长期倡导能源可持续发展,政策性扶持风电、光伏、生物质能发电、电动汽车等行业。作为新能源设备与电网连接的纽带——大功率变流器装置是新能源设备最关键的部件,也是最容易失效的部件之一。在诸如航空航天、电动汽车、海上风机、换流站等高可靠性要求的场景,大功率变流器失效引起的系统故障会带来难以估量的损失。
[0003]作为大功率变流器的关键元件,绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,简称IGBT)的高可靠性是系统稳定运行的重要保证,对IGBT进行准确的寿命评估是提高系统可靠性的有效手段之一。然而目前对IGBT的寿命评估多忽略了焊料层疲劳造成的热阻、热载荷增大效应,易高估IGBT的寿命。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统,能够在线测量IGBT的瞬态热阻曲线,并在寿命评估网络中引入了因焊料层疲劳造成的热阻、热载荷增大效应,进而更准确的评估 IGBT的寿命。
[0005]本申请实施例提供了一种饱和压降测量系统,包括:
[0006]切断单元,用于当被测IGBT达到热平衡状态时,切断被测IGBT的运行回路;所述运行回路指被测 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种饱和压降测量系统,其特征在于,包括:切断单元,用于当被测绝缘栅双极晶体管IGBT达到热平衡状态时,切断被测IGBT的运行回路;所述运行回路指被测IGBT在其所处设备中的运行回路;维持测量单元,用于使切断后的被测IGBT维持小电流导通状态,并测量被测IGBT冷却过程中的饱和压降;所述冷却过程指被测IGBT的结温的下降过程。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:替代单元,用于利用替代IGBT替代被测IGBT构成相同的所述运行回路。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述切断单元,包括:切断开关,用于控制被测IGBT的运行回路的通断;驱动模块,用于通过驱动信号控制所述切断开关动作,并同时控制所述维持测量单元动作。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述切断开关采用第一IGBT,相应的,所述第一IGBT的门极与所述驱动模块的驱动信号输出端连接;所述第一IGBT用于控制被测IGBT的运行回路的通断。5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述替代单元采用替代IGBT,所述替代IGBT与被测IGBT的电气参数相同。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的系统,其特征在于,所述维持测量单元,包括:电流源模块,用于使切断后的被测IGBT维持小电流导通状态;采集模块,用于采集处于小电流导通状态下的被测IGBT的饱和压降;处理模块,用于根据所述饱和压降生成饱和压降曲线。7.一种饱和压降测量方法,其特征在于,包括:当被测IGBT达到热平衡状态时,切断被测IGBT的运行回路;所述运行回路指被测IGBT在其所处设备中的运行回路;使切断后的被测IGBT维持小电流导通状态,并测量被测IGBT冷却过程中的饱和压降;所述冷却过程指被测IGBT的结温的下降过程。8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,还包括:利用替代IGBT替代被测IGBT构成相同的所述运行回路。9.一种寿命评估方法,其特征在于,包括标准IGBT训练过程和被测IGBT评估过程,其中:所述标准IGBT训练过程,包括:基于标准IGBT由健康到失效的不同老化状态,构建标准IGBT在各不同老化状态下的考尔Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的Cauer热网络的参数;基于标准IGBT各不同老化状态下的Cauer热网络的参数,将标准IGBT由健康到失效的过程离散为多个老化阶段;所述被测IGBT评估过程,包括:基于被测IGBT的结温曲线及标准IGBT由健康到失效过程的多个老化阶段,得到被测IGBT当前所处的老化阶段;基于被测IGBT当前所处的老化阶段,得到被测IGBT当前所处的老化阶段的疲劳累积,并选择被测IGBT下一老化阶段的结温曲线;
循环前述所述被测IGBT评估过程,直至被测IGBT失效,得到被测IGBT的寿命评估结果。10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述基于标准IGBT由健康到失效的不同老化状态,构建标准IGBT在各不同老化状态下的Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的Cauer热网络的参数,包括:基于标准IGBT由健康到失效的不同老化状态,构建标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的三阶Cauer热网络的参数。11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述基于标准IGBT由健康到失效的不同老化状态,构建标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的三阶Cauer热网络的参数,包括:对标准IGBT进行功率循环,采集每次功率循环时标准IGBT的瞬态热阻曲线;利用每次功率循环时标准IGBT的瞬态热阻曲线,构建标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的三阶Cauer热网络的参数。12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述利用每次功率循环时标准IGBT的瞬态热阻曲线,构建标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的三阶Cauer热网络的参数,包括:测量标准IGBT每次功率循环时冷却过程中的饱和压降,得到标准IGBT每次功率循环时冷却过程中的饱和压降曲线;基于标准IGBT每次功率循环时冷却过程中的饱和压降曲线,利用结温与饱和压降的拟合关系,得到标准IGBT每次功率循环时的结温曲线;基于标准IGBT每次功率循环时的结温曲线,得到标准IGBT每次功率循环时的瞬态热阻曲线;利用标准IGBT每次功率循环时的瞬态热阻曲线,构建标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的三阶Cauer热网络的参数。13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述测量标准IGBT每次功率循环时冷却过程中的饱和压降的方法采用权利要求7或8所述的饱和压降测量方法。14.根据权利要求10
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13中任一项所述的方法,其特征在于,所述利用每次功率循环时标准IGBT的瞬态热阻曲线,构建标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,并辨识各不同老化状态下对应的三阶Cauer热网络的参数,包括:基于每次功率循环时标准IGBT的瞬态热阻曲线,对瞬态热阻曲线的时间轴对数化处理并求微分,获取每次功率循环时标准IGBT的热时间常数谱;基于每次功率循环时标准IGBT的热时间常数谱,构建标准IGBT在各不同老化状态下的福斯特Foster热网络;基于标准IGBT在各不同老化状态下的Foster热网络,通过Foster
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Cauer网络变换,得到标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络;辨识标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络的参数。15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述辨识标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络的参数,包括:基于标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络,通过基于零输入响应的Cauer热网络参数辨识方法,辨识标准IGBT在各不同老化状态下的三阶Cauer热网络的参数。
16.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述基于标准IGBT各不同老化状态下的三阶Cauer热网络的参数,将标准IGBT由健康到失效的过程离散为多个老化阶段,包括:基于标准IGBT健康状态下的三阶Cauer热网络的参数,得到标准IGBT健康状态下的三阶Cauer热网络的第一阶热阻值;基于三阶Cauer热网络的更新系数,将标准IGBT由健康到失效的过程离散为多个老化阶段,所述更新系数指两相邻老化阶段中,下一老化阶段的三阶Cauer热网络的第一阶热阻值比前一老化阶段的三阶Cauer热网络的第一...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈一高,邓华,陈薪任,吴光勤,黄进,张文宇,
申请(专利权)人:中国移动通信集团有限公司,
类型:发明
国别省市:
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