晶闸管寿命评估方法技术

本发明专利技术公开了一种晶闸管寿命评估方法，包括如下步骤：对晶闸管进行加速老化试验，并根据加速老化试验结果计算老化参数降级到预订指标所需的平均运行时间；建立加速因子计算模型并计算加速因子，根据加速因子和平均运行时间进行晶闸管的寿命评估。本发明专利技术的晶闸管寿命评估方法，运用温度循环与功率循环相结合的老化加速方法，更加准确的模拟了实际运行工况，且试验时间短，节约了时间成本；加速因子计算模型中考虑了高偏置电压的影响，结果更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
晶闸管寿命评估方法


[0001]本专利技术涉及核电厂晶闸管寿命评估方法，尤其涉及一种基于温度循环加速老化试验评估晶闸管寿命的方法。

技术介绍

[0002]晶闸管是一种大功率半导体元器件，常被用于整流、逆变、变频、斩波以及作为无触点开关，在核电厂内应用广泛，包括变频器、变流器等关键设备均有使用。晶闸管的工作时间长，使用频率高，一旦由于电压、电流、di/dt、dv/dt、温度等原因导致晶闸管老化降级会对设备使用产生直接影响。
[0003]目前，国内核电厂对晶闸管的老化与寿命管理基本为空白，管理手段基本为损坏或失效后进行维修更换，这种方法容易出现运行过程中晶闸管寿命到期而引起的突发性设备故障，影响机组运行。因此亟需一种对晶闸管进行寿命评估研究的方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于温度循环加速老化试验评估晶闸管寿命的方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0006]一种晶闸管寿命评估方法，包括如下步骤：对晶闸管进行加速老化试验，并根据加速老化试验结果计算老化参数降级到预订指标所需的平均运行时间；建立加速因子计算模型并计算加速因子，根据加速因子和平均运行时间进行晶闸管的寿命评估。
[0007]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述加速老化试验为以温度循环为基础的加速老化试验。
[0008]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述加速老化试验包括如下四组实验：
[0009]A.组别一先在得电条件下125℃运行20小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行20小时，后续重复得电125℃运行20小时，断电
‑
40℃运行20小时，电压为额定电压的120％循环运行。
[0010]B.组别二先在得电条件下135℃运行20小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行20小时，后续重复得电135℃运行20小时，断电
‑
40℃运行20小时，电压为额定电压的120％循环运行。
[0011]C.组别三先在得电条件下125℃运行20小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行20小时，后续重复得电125℃运行20小时，断电
‑
40℃运行20小时，电压为额定电压的130％循环运行；
[0012]D.组别四先在得电条件下125℃运行10小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行10小时，后续重复得电125℃运行10小时，断电
‑
40℃运行10小时，电压为额定电压的120％循环运行。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述平均运行时间按照如下步骤进行计算：
[0014](a)采用平均秩法计算经验故障分布函数，计算方法如下：
[0015][0016]A
k
＝A
k
‑1+ΔA
k
[0017][0018]R(t)＝1
‑
F(t
k
)
[0019]其中，A
k
为退出样品的平均秩次；k为退出样品的顺序号；ΔA
k
为平均秩次增量；i为所有样品的按退出首次时间顺序排列号；t
k
为第k个样品的退出前运行时间；
[0020](b)根据经验可靠性指标，通过作图法，进行直线拟合，可得到双参数威布尔分布的二个参数α
j
与βj,从而得到失效率函数与可靠度函数，对可靠度函数进行积分，最终得到加速应力达到试验截止条件的运行时间为：
[0021][0022]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述双参数威布尔分布的失效率函数λ(t)与可靠度函数R(t)的标准表达式如下。
[0023][0024][0025]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述退出前运行时间为导通压降下降5％时，对应的晶闸管已经运行的时间。
[0026]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述加速因子计算模型如下式所示：
[0027][0028]其中，f
f
：实际循环频率；f
t
：试验循环频率；ΔT
f
：实际温差；ΔT
t
：试验温差；T
maxf
：实际最高温；T
maxt
：试验最高温；E
a
：活化能；k：玻尔兹曼常数；m、n、p：模型常数；对电压加速因子。
[0029]根据本专利技术的一些优选实施方面，模型常数m、n、p按照如下步骤进行计算：
[0030]以威布尔分析测试样本达到50％的失效率时，四种条件下的失效率时间，并对加速老化试验重的第一组试验和第二组试验对比，可得速老化试验重的第一组试验和第二组试验对比，可得同理可求得m、p参数。
[0031]根据本专利技术的一些优选实施方面，将m、n、p参数带入加速因子计算模型，同时将相关测试参数及实际参数带入模型，可计算出加速因子AF。
[0032]根据本专利技术的一些优选实施方面，所述晶闸管的寿命按照如下公式进行评估：
[0033]T＝t
×
AF
[0034]其中T为评估寿命，t为加速老化的平均运行时间，AF为加速因子。
[0035]由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的晶闸管寿命评估方法，运用温度循环与功率循环相结合的老化加速方法，更加准确的模拟了实际运行工况，且试验时间短，节约了时间成本；加速因子计算模型中考虑了高偏置电压的影响，结果更加准确。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术优选实施例中晶闸管寿命评估方法的流程示意图。
具体实施方式
[0038]为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0039]如图1所示，本实施例中的晶闸管寿命评估方法，具体包括如下步骤：
[0040]1)对晶闸管进行加速老化试验
[0041]晶闸管老化的原因主要为焊料层疲劳，而焊料层疲劳主要与温度有关。晶闸管在使用过程中因为时常开断的原因，晶闸管结温变化较大，所以设计以温度循环为基础加速老化试验。
[0042]通过大功率稳压电源向高低温步进式老化箱中的晶闸管供电，通过定时开关控制稳压电源开断，使得晶闸管以高温得电、低温断电的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶闸管寿命评估方法，其特征在于，包括如下步骤：对晶闸管进行加速老化试验，并根据加速老化试验结果计算老化参数降级到预订指标所需的平均运行时间；建立加速因子计算模型并计算加速因子，根据加速因子和平均运行时间进行晶闸管的寿命评估。2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述加速老化试验为以温度循环为基础的加速老化试验。3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述加速老化试验包括如下四组实验：A.组别一先在得电条件下125℃运行20小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行20小时，后续重复得电125℃运行20小时，断电
‑
40℃运行20小时，电压为额定电压的120％循环运行。B.组别二先在得电条件下135℃运行20小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行20小时，后续重复得电135℃运行20小时，断电
‑
40℃运行20小时，电压为额定电压的120％循环运行。C.组别三先在得电条件下125℃运行20小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行20小时，后续重复得电125℃运行20小时，断电
‑
40℃运行20小时，电压为额定电压的130％循环运行；D.组别四先在得电条件下125℃运行10小时，然后在断电条件下
‑
40℃运行10小时，后续重复得电125℃运行10小时，断电
‑
40℃运行10小时，电压为额定电压的120％循环运行。4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述平均运行时间按照如下步骤进行计算：(a)采用平均秩法计算经验故障分布函数，计算方法如下：A
k
＝A
k
‑1+ΔA
k
R(t)＝1
‑
F(t
k
)其中，A
k
为退出样品的平均秩次；k为退出样品的顺序号；ΔA
k

【专利技术属性】
技术研发人员：唐堂，于海洋，张涛，施海宁，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：