IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法技术

一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，通过老化试验平台采集IGBT模块的集电极-发射极电压Vce的关断瞬态曲线，从中提取特征并滤波后通过深度自回归递归神经网络(Deep Autoregressive Recurrent Networks)进行曲线趋势预测，预测到的曲线超过阈值时判定IGBT失效，对应得到IGBT模块的老化程度和健康状态。本发明专利技术以IGBT开光瞬间的瞬态波形特征作为IGBT老化的指标。IGBT老化的指标。IGBT老化的指标。

【技术实现步骤摘要】
IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法


[0001]本专利技术涉及的是一种半导体领域的技术，具体是一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法。

技术介绍

[0002]由于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)既具有MOSFET输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高、开关损耗小的优点，又具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点，但高负荷运行时IGBT容易过热、过压，抗干扰、抗冲击能力较差，因此使用智能诊断技术预测IGBT的寿命和评估IGBT健康状态成为研究热点。
[0003]现有IGBT老化研究的方法包括：基于有限元仿真的方法，基于Coffin-Manson理论的统计方法和基于老化参量的方法。每次温度循环，都会产生应力应变，这相当于有一部分能量作用于材料内部使材料，随着一次一次的温度循环，能量会逐渐累积最后产生疲劳失效。有限元仿真的方法就是基于这个原理通过分析老化过程中的能量从而预测剩余寿命。基于Coffin-Manson理论，材料老化所需的循环次数与温度差成指数关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，其特征在于，通过老化试验平台采集IGBT模块的集电极-发射极电压Vce的关断瞬态曲线，从中提取特征并滤波后通过深度自回归递归神经网络进行曲线趋势预测，预测到的曲线超过阈值时判定IGBT失效，对应得到IGBT模块的老化程度和健康状态。2.根据根据权利要求1所述的IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，其特征是，具体包括：1)通过IGBT老化试验平台获取不同老化程度下IGBT模块的集电极-发射极电压Vce的关断瞬态曲线，即将IGBT试样从全新开始工作到老化失效；2)对关断瞬态曲线进行预处理得到原始数据并删除异常数据后，提取出特征信号；3)对特征信号进行卡尔曼滤波，获得更加平稳的时间序列；4)使用深度自回归递归神经网络对特征序列进行预测；5)根据序列预测的结果建立IGBT模块剩余寿命的计算模型；6)根据预测得到的剩余寿命的结果计算IGBT模块的健康状态。3.根据权利要求1或2所述的IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，其特征是，所述的IGBT老化试验平台使用高速的信号采集系统采集整个老化过程电压电流信号，包括：依次设置于待测IGBT的集电极和发射极之间的电感、电阻和直流电压源、设置于待测IGBT的基极和发射极之间的驱动电路，其中：函数发生器与驱动电路相连，待测IGBT上设有与示波器相连的温度传感器和电压传感器以采集Vce和Vge。4.根据权利要求1或2所述的IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，其特征是，所述的特征信号，通过以下方式采集得到：2.1)从采集系统采集到的整个周期的数据截取出感兴趣的部分，即IGBT关断瞬间的数据；2.2)通过分析比较不同电压随IGBT老化的变化情况，截取IGBT关断瞬间的Vce电压信号做后续分析；2.3)挑选出可以反映IGBT老化程度的特征：通过分析和比较发现log-log ratio(LLR)是一个很好的统计特征去反映IGBT的老化程度，具体数学表征为：其中：N为数据总个数，x
i
为第i个传感器数据，为所有传感器数据的平均值。5.根据权利要求1或2所述的IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，其特征是，所述的3.1)构建一个如图4所示的线性观测系统，并生成模拟信号；3.2)通过实际的采集到的传感器特征数据优化线性观测系统，使其根据之前的信号预测下一个时间点的值，具体为：使用传感器的历史数据通过线性观测系统产生观察值以和实际数据Y的差值平方为优化目标，将观测器中的A和B优化到最优值；3.3)基于预测值和测量值均符合高斯分布，即高斯分布(μ1,Σ1)和(μ2,Σ2)，则得到最优分布(μ0+K(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亦翔，葛建文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：