PEEK材料电特性测量及其对IGBT子模组电场分布影响研究

发布时间：2020-07-20 13:53

【摘要】：我国的柔性直流输电工程在不断的规划与建设当中,而作为换流阀的核心器件,压接型IGBT模块的工作可靠性非常重要。目前一种研发中的压接型IGBT模块内子模组采用了一种聚醚醚酮(PEEK)框架作为安装座,PEEK框架在实际运行中会直接承受高压,而PEEK框架上的复杂尖角结构造成的电场分布不均匀可能造成子模组内部或框架间的放电现象,从而影响压接型IGBT模块的绝缘可靠性。首先,本文对比分析了材料导电特性的研究方法,针对PEEK材料导电特性,从被测试品和配套设备的设计开始,搭建了在不同温度、不同电场强度下PEEK材料导电特性实验平台,实验获得了 PEEK电导率的特性及影响因素,给出了 PEEK电导率随温度及场强变化的拟合公式。其次,采用频域介电谱法的宽频介电谱分析平台在较宽温度和频率范围对PEEK材料介电特性进行了测量,分析了介电特性参数随温度和频率的变化规律,并结合扩展德拜模型进行了拟合和分析。最后,本文针对工作电压3300 V的IGBT器件搭建了压接型IGBT子模组二维模型和两凸台压接型IGBT子模组的三维电场计算模型,结合测量得到的PEEK材料导电特性和介电特性,仿真分析了不同温度下子模组内部和PEEK框架间的电场分布,并提出了可行的改善压接型IGBT子模组电场分布的建议,为提高压接型IGBT模块绝缘性能提供了参考。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317;TM721.1
【图文】：

平行板电容器,去极化电流

ａ逡逑图１－３平行板电容器逡逑图１－３中所示电容器不仅包含介质体的部分和表面的部分，还包含其周围的介逡逑质。这意味着图中电容器的总电阻包括体、表面和上下平行板的电阻。设其电阻为，逡逑介质电导率则可以由式（１－２）表示。通过此方法得到材料的电导率需要准确测量逡逑ＰＥＥＫ试品的电阻需要注意的是这种方法无法分别对体电导率和表面电导率进逡逑行测量。其中ｍ邋ｐ分别表示材料的电导率、电阻率，为平行板面积。逡逑ＣＴ邋—邋一邋＝逦邋（１－２）逡逑ｐ邋ＲＳ逡逑（２）极化、去极化电流法（ＰＤＣ法）材料在外施电场作用下产生极化现象，此时逡逑产生有一定弛豫时间的、缓慢下降并趋于０的极化电流１Ｍ。当撤去外施电场后，材逡逑料又将产生一个去极化电流。ＰＥＥＫ的极化、去极化电流如图１－４所示，其中＾为逡逑对ＰＥＥＫ施加的直流电压。逡逑ｕ，邋ｍ逡逑＼逦Ｕｏ逡逑Ｕｔ）逡逑Ｗ邋＾ｔ）逡逑图１－４极化、去极化电流逡逑图１－４中以／）表示加压阶段测量电流，其中含有极化电流和漏电流

去极化电流,极化电流,测量电流,漏电流

邋Ｉ逡逑ａ逡逑图１－３平行板电容器逡逑图１－３中所示电容器不仅包含介质体的部分和表面的部分，还包含其周围的介逡逑质。这意味着图中电容器的总电阻包括体、表面和上下平行板的电阻。设其电阻为，逡逑介质电导率则可以由式（１－２）表示。通过此方法得到材料的电导率需要准确测量逡逑ＰＥＥＫ试品的电阻需要注意的是这种方法无法分别对体电导率和表面电导率进逡逑行测量。其中ｍ邋ｐ分别表示材料的电导率、电阻率，为平行板面积。逡逑ＣＴ邋—邋一邋＝逦邋（１－２）逡逑ｐ邋ＲＳ逡逑（２）极化、去极化电流法（ＰＤＣ法）材料在外施电场作用下产生极化现象，此时逡逑产生有一定弛豫时间的、缓慢下降并趋于０的极化电流１Ｍ。当撤去外施电场后，材逡逑料又将产生一个去极化电流。ＰＥＥＫ的极化、去极化电流如图１－４所示，其中＾为逡逑对ＰＥＥＫ施加的直流电压。逡逑ｕ，邋ｍ逡逑＼逦Ｕｏ逡逑Ｕｔ）逡逑Ｗ邋＾ｔ）逡逑图１－４极化、去极化电流逡逑图１－４中以／）表示加压阶段测量电流

外观,产品,材料,薄圆柱

应该采用薄圆柱形ＰＥＥＫ试品，试品面积越大，表面积－体积比率越大，逡逑测量的精度将越高，ＰＥＥＫ试品的尺寸应为２１００邋ｍｍ邋ｘ邋２１００邋ｍｍ，因此本文工作中逡逑米用如图２－丨所示的直径为１００邋ｍｍ、厚度３邋ｍｍ的ＰＥＫＫ圆片作为试品。逡逑）逡逑图２－１邋ＰＥＥＫ被试品裸片逡逑ＰＥＥＫ材料采用国内某公司生产的牌号为ＰＥＥＫ４５０Ｇ的产品，ＰＥＥＫ片外观呈逡逑１０逡逑

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