有几种方法可以定义结到外壳的热阻;然而,用一个数字准确且可重复地描述封装中的热流是相当具有挑战性的。对于许多功率封装系列(如 TO 型封装),热瞬态测试和所谓的双界面方法可以提供可靠的结果。双热瞬态的结构函数分歧点可以很好地描述此类结构中的材料界面。然而,分歧点的位置和性质在很大程度上取决于热扩散的形状和方向。如果封装面积远大于散热芯片,则使用不同的界面时热流的形状会发生变化 [1,2]。这导致与两种设置相对应的结构函数在到达外壳表面之前就有很大偏差。本文探讨了这种现象的起源。对不同的大型 IGBT 模块进行了测量和模拟结果比较,对其结构进行了多项修改,从而可以详细分析热流路径。对只加热大模块的一小部分和加热所有芯片进行了比较。一些样品经过了热循环可靠性测试,导致芯片下方出现裂纹。借助结构函数,可以直观地看到减少芯片贴装面积的影响。
功率循环测试是研究功率转换器可靠性性能和评估其相对于温度应力的寿命的主要方法之一。在传统的功率循环方法中,结温测量是使用热敏电参数 (TSEP) 进行的,例如低电流下的通态电压(对于双极元件:IGBT 和二极管……)[1] 或 MOSFET 的阈值电压 V 𝑡ℎ [2]。当在 PWM 类型的电气约束下进行功率循环时,这些方法的实现很复杂。测试前还需要对每个组件进行精确校准。本文提出了一种创新的测试台,用于在功率循环期间在线测量结温,以研究嵌入在 PCB 中的功率二极管的可靠性 [3]。所提出的方法基于使用导通期间正向电压 𝑉 𝐹 和正向电流 𝐼 𝐹 的变化来估算热电压 𝑈 𝑇 并从而实时估算结温。这有助于即使在高循环频率(> 1 kHz)的情况下也能获得良好的近似值。表 1 对经典方法和所提出的方法进行了简要比较。首先,给出了该方法的描述,然后介绍了功率循环电路的代表性设计。
摘要 — 电动飞机的电力推进驱动器需要轻便高效的电源转换器。此外,驱动器的模块化构造方法可确保降低成本、提高可靠性和易于维护。本文首次报道了额定功率为 100 kW、1 kV 直流链路的模块化直流-交流三级 T 型单相桥臂电力电子构建块 (PEBB) 的设计和制造过程。由硅 IGBT 和碳化硅 MOSFET 组成的混合开关被用作有源器件,以实现高功率下的高开关频率。拓扑和半导体选择基于基于模型的设计工具,以实现高转换效率和轻量化。由于没有商用三级 T 型功率模块,设计了基于 PCB 和现成分立半导体的大功率开关用于中性点钳位。此外,还设计了一种非平凡的铝基多层层压母线,以促进所选有源器件和电容器组的低电感互连。测量的电感表明母线中的两个电流换向回路对称,值在 28 - 29 nH 范围内。估计该块的比功率和体积功率密度分别为 27.7 kW/kg 和 308.61 W/in3。证明了该块在 48 kVA 下的连续运行。测量结果显示该区块的效率为 98.2%。
近几十年来,对能源的强烈需求增加了光伏 (PV) 能源作为化石燃料替代品的使用。随着电力电子技术的进步,当今的光伏能源对电力的需求巨大。然而,光伏系统的可靠性性能是一个主要问题。任务概况 (太阳辐照度、环境温度)、安装位置等环境条件影响光伏系统的性能。研究人员报告称,光伏逆变器是光伏系统的关键组件。此外,为了可靠运行,需要考虑环境条件对光伏逆变器进行可靠性评估。因此,本文的目的是评估任务概况对光伏可靠性 (寿命) 的影响。为此,将一个带有全桥光伏逆变器的 3 千瓦单相并网光伏系统视为测试用例,并在 PLECS 中建模。领先制造商的 600V/30A IGBT 被视为光伏逆变器中的电力电子开关。确定光伏市场的前十大国家并将其选为安装地点,考虑每个安装地点一年的实时任务概况。利用该任务概况对光伏逆变器的可靠性性能进行了测试用例评估,结果表明,任务概况对光伏逆变器的可靠性性能有相当大的影响。
了解正反馈和负反馈系统所需的功能。 UNIT I PN 结器件 9 PN 结二极管 – 结构、操作和 VI 特性、扩散和过渡电容 - 削波和钳位电路 - 整流器 – 半波和全波整流器 – 显示设备 - LED、激光二极管、齐纳二极管特性 - 齐纳反向特性 – 齐纳作为稳压器 UNIT II 晶体管和晶闸管 9 BJT、JFET、MOSFET – 结构、操作、特性和偏置 UJT、晶闸管和 IGBT - 结构和特性。 UNIT III 放大器 9 BJT 小信号模型 – CE、CB、CC 放大器分析 – 增益和频率响应 – MOSFET 小信号模型 – CS 和源极跟随器分析 – 增益和频率响应单元 IV 多级放大器和差分放大器 9 BIMOS 级联放大器、差分放大器 – 共模和差模分析 – FET 输入级 – 单调谐放大器 – 增益和频率响应 – 中和方法、功率放大器 – 类型(定性分析)。单元 V 反馈放大器和振荡器 9 负反馈的优点 – 电压/电流、串联、并联反馈 – 正反馈 – 振荡条件、相移 – 维恩电桥、哈特利、考毕兹和晶体振荡器。
本文旨在解决UHV转换器设备中故障样本不足的问题,这阻碍了他们的智能操作和检查。用于对UHV转换器设备的操作和检查,本文提出了多模式的学习样品时空相关生成方法。此方法从缺陷失误开发时间序列过程中获取典型的故障样本,并通过融合时间序列演变定律和相邻样品的相似性,使用最近的邻居生成段技术创建样品。基于转换器和转换器阀的物理模型,我们分析了部分放电,高温过热和微动磨损的断层发育定律。通过整合时间序列故障演化机制和多模式状态数量之间的空间相关性,建立了具有嵌入式断层机制的多模式故障样品生成模型。模拟表明,类似大脑的学习会产生嵌入在539列中的转换器部分放电和转换器阀IGBT微动磨损的样品中,包括376个转换器和163个转换器阀案例。生成的样品和实际样品之间的一致性超过90%,从而促进了脑部样模型的培训,以对高压转换器设备的健康评估,故障诊断和趋势预测进行培训。
摘要 与硅基绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 相比,碳化硅 (SiC) 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 具有更高的工作温度、开关速度和开关频率的特点,被认为是未来电驱动的下一个进化步骤。SiC MOSFET 在电动汽车领域的应用带来了许多好处,例如更高的效率、更高的功率密度和简化的冷却系统,并且可以看作是大功率快速电池充电的推动者。本文回顾了 SiC MOSFET 在不同电动汽车 (EV) 应用场景中的优势,包括牵引逆变器、车载转换器和非车载充电应用。然而,用 SiC MOSFET 取代 Si-IGBT 带来了一些新的技术挑战,例如更强的电磁干扰 (EMI)、可靠性问题、由于高瞬态电压导致的潜在电机绝缘故障以及冷却困难。与成熟的硅基半导体技术相比,这些挑战迄今为止阻碍了 SiC MOSFET 在汽车应用中的广泛采用。为了充分利用 SiC MOSFET 在汽车应用中的优势并提高其可靠性,本文探讨了 SiC MOSFET 模块封装和驱动器设计的未来技术发展,以及具有更高开关频率的新型电机驱动策略和优化的高频机器设计。
最新标准“ New Dual ”功率模块已为硅和碳化硅器件开发,以满足高可靠性和高温电力电子应用日益增长的需求。由于新封装刚刚开始投放市场,其可靠性性能尚未得到充分研究。本文研究了基于新封装的 1.7 kV/1.8 kA IGBT 功率模块的功率循环能力。研究了功率循环前后的电气和热性能。在 Δ T j = 100 K 和 T jmax = 150 ◦ C 的 120 万次循环之后,芯片和键合线均无明显性能下降。尽管如此,在测试环境中传导电压 (V ce ) 增加的寿命终止标准在约 600 k 次循环时已达到。进一步的扫描声学显微镜测试发现,疲劳位置从传统的近芯片互连(例如,键合线剥离)转移到直接键合铜 (DBC) 基板和底板层。考虑到新封装的循环寿命是传统功率模块的十倍以上,随着互连技术的进一步改进,预计热机械疲劳将不再是寿命限制机制。同时,随着先前的瓶颈(例如键合线)得到解决,一些新的疲劳机制(例如 DBC 的分层)在新封装中变得明显。
摘要:光伏 (PV) 发电机是现代电网的重要组成部分。大多数 PV 系统利用各种最大功率点跟踪 (MPPT) 算法向公用设施注入最大可用功率。然而,在阳光明媚的日子里,持续获得最大功率会导致基于电力电子的 DC-DC 转换器的热应力增加和可靠性降低。本文提出了一种 DC-DC 转换器的热模型,该模型根据热传感器感测到的功率损耗和环境温度来评估累积温度。建议采用热控制策略将转换器主要组件的温度保持在允许的范围内。热控制包括两个阶段:初级阶段,调整 IGBT 开关的开关频率以降低累积温度;次级阶段,调整基于电流的 MPPT 算法以降低通过主开关的最大电流。这种方法旨在延长所用 DC-DC 转换器的使用寿命并降低其运营成本。此外,通过频率响应的稳定性分析确定开关频率变化的允许范围,使用闭环系统的波特图来评估频率响应的稳定性。所提出的热控制是在 MATLAB/Simulink 环境中实现的。相关结果证明了所提出的控制在将温度保持在可接受的范围内并从而提高系统可靠性方面的有效性。
时间:2020 年 9 月至今 职务:电气工程学士讲师 组织:恩斯赫德萨克逊应用技术大学 职责: • 纳米物理研究组研究员。 • 为电力电子、模拟电子、电路和控制系统课程提供理论和实践课程。 • 协助学生完成学校项目、实习和毕业设计。 • 为电气工程系开发和组织核心模拟电子和控制系统课程。 • 开发课程材料,包括教学大纲、写作作业和考试。时间:2021 年 2 月至 2022 年 职能:作者 组织:ThiemeMeulenhoff 职责: • 关于 TRIAC 和 IGBT(电气工程)一章的作者 - MBO Techniek • 关于电气系统(物理学)一章的作者 - VWO 4 时间:2013 年 8 月至 2020 年 9 月 职能:讲师 电气工程学士 组织:海牙代尔夫特应用技术大学 职责: • 为电子、控制系统和数学课程提供理论和实践课程。 • 协助学生完成学校项目、实习和毕业项目。 • 为电气工程系开发和组织核心模拟电子和控制系统课程。 • 开发课程材料,包括教学大纲、写作作业和考试。 • 利用创新的教学方法,包括视频讲座、互动课堂活动和讨论来呈现课程材料。时间:2011 年 10 月至 2012 年 10 月 职务:电气工程师 组织:代尔夫特 MAPPER 光刻技术 职责:
