基于特征辨识的MOSFET健康状态评估模型研究

发布时间：2022-01-10 13:22

　　功率器件作为风力发电、电动汽车、航空航天、轨道交通等电力电子系统的核心部件,其安全可靠性是推动“绿色经济”和社会可持续发展的重要支撑。器件在服役过程中长期承受温度、应力作用,因疲劳损伤累积效应,导致内部老化逐渐加剧,其健康状态日趋恶劣,严重影响系统安全、稳定运行。焊料层疲劳脱落是功率器件主要的失效形式之一,准确的焊料层失效评估方法对提高系统可靠性尤其重要。因此,充分掌握焊料层疲劳老化失效机理、探索器件老化失效演化过程及影响,寻找合理有效的健康状态评估方法指导维修计划安排,可降低系统故障率、增加设备有效运行时间,是学术界和工业界广泛认可的提高电力电子系统可靠性的手段之一。基于此,论文以广泛应用于电力电子系统的MOSFET为研究对象,基于有限元仿真技术,设计并搭建器件的实际应用电路,结合功率器件疲劳损伤理论以及失效机理,对其展开健康状态监测与有效评估,研究成果能为功率器件准确有效的状态监测与评估提供理论基础分析和技术支持,增强功率器件以及设备状态检修的针对性和有效性,提高系统运行可靠性与综合经济效益。本文主要研究内容如下:（1）基于有限元仿真软件COMSOL 5.2a,建立了功率器件MOS... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

DC-DC变流器试验平台Fig.4.14TestplatformforDC-DCconverter

图 4.17 Vds测量电路Fig. 4.17 Online Vdsmeasurement circuit利用与 MOSFET 相串联的采样电阻来获取流过 MOSFET 的电流 Id，采样电值大小为 0.02Ω。电流采样的原理如图 4.18 所示：

59图 4.18 电流采样电路Fig. 4.18 Online Idmeasurement circuit试验结果次试验结果在负载为纯电阻阻抗，阻值为 1Ω 的条件下测得。测得压降波形如下图 4.19 所示，从图中可以分析得到：当 MOS 导通时，而关断时由于测量电路中二极管的隔离作用，测得的电位为低得到 MOS 导通时的压降大小为 1.4V，壳温为 51.8°С。SFET 导通时采样电阻两端产生压降，采样电阻的波形如下图 4.2OS 器件并联工作，此时通过单个器件电流 Id=0.5*0.6/0.02=15A。通电阻 Rds=1.4/15=93.3mΩ。老化率预测值为 0.0897，所对应的健合理误差范围内可以说明试验平台和电压、电流等采集电路的正确

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于大数据的大容量电力电子系统可靠性研究[J]. 何湘宁,石巍,李武华,罗皓泽,赵荣祥.  中国电机工程学报. 2017(01)
[4]老化实验条件下的IGBT寿命预测模型[J]. 赖伟,陈民铀,冉立,王学梅,徐盛友.  电工技术学报. 2016(24)
[5]银烧结技术在功率模块封装中的应用[J]. 李聪成,滕鹤松,王玉林,徐文辉,牛利刚.  电子工艺技术. 2016(06)
[6]功率MOSFET寿命模型综述[J]. 查晓明,刘悦遐,黄萌,刘懿.  电源学报. 2016(06)
[7]大功率并网风电机组变流器状态监测技术综述[J]. 李辉,刘盛权,冉立,李洋,胡姚刚,杨东.  电工技术学报. 2016(08)
[8]基于内部温度的继电保护装置时变失效率研究[J]. 师元康,姜振超,赵书涛.  电力系统保护与控制. 2016(04)
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[10]基于电-热-机械应力多物理场的IGBT焊料层健康状态研究[J]. 陈民铀,高兵,杨帆,徐盛友,谢鹏.  电工技术学报. 2015(20)

博士论文
[1]基于温度梯度及统计特性的IGBT模块失效评估方法研究[D]. 高兵.重庆大学 2016

硕士论文
[1]大功率IGBT模块开关特性测试平台研制及其应用[D]. 孙鹏飞.浙江大学 2015
[2]功率MOSFET可靠性建模的研究[D]. 李求洋.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3580789