PWM整流器中IGBT结温特性的研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是风电系统中PWM整流器的核心器件,而结温是影响IGBT使用寿命的主要因素,因此有必要对PWM整流器中IGBT工作状态下的结温特性进行研究。文章详细介绍了IGBT模块结构和SVPWM调制策略,设计了PWM整流器中IGBT测温系统的实验电路,搭建了实验平台。使用光纤对IGBT在工作状态下的结温进行了测量,获得了结温工作曲线,并分析了IGBT结温温升的曲线特征以及变化规律,为整流器中IGBT的可靠性研究提供了依据。     

双馈风电变流器IGBT模块损耗及结温的计算分析及变化规律研究

针对双馈风电变流器IGBT模块在交变热应力的长期作用下导致故障频发的问题,提出其损耗与结温的准确计算模型及不同工况下两者变化规律的研究。首先,建立了机侧及网侧变流器在整流或逆变模式下IGBT模块损耗及结温的计算模型;其次,对机组在不同运行工况下,其损耗和稳态结温进行分析。结果表明,随风速的增大,机侧与网侧变流器IGBT模块的损耗变化规律不同;机侧变流器IGBT模块的结温波动剧烈,尤其是在同步风速附近区域。     

考虑测试影响的武器装备贮存寿命预测

为确保武器装备的可靠性,需定期或不定期地对其性能进行监测,且每次监测需要多次测试。针对武器装备贮存寿命预测中未考虑测试影响,由此造成直接使用监测的性能退化数据进行贮存寿命预测时预测结果不准确的问题,提出一种考虑测试影响的武器装备贮存寿命预测方法。该方法根据武器装备在贮存期间是否监测将其退化过程分为贮存状态和工作状态,据此建立了一种新的退化模型,通过贝叶斯理论和EM算法将反映贮存状态和工作状态的退化模型参数进行分离,得到了贮存寿命的预测结果。最后,通过装备性能监测数据对其在贮存期间的退化轨迹进行了预测,且与传统贮存寿命预测方法进行了比较,验证了所提方法的实用性和有效性。     

大功率半导体器件在兆瓦级风力发电变流器中的应用

本文简单介绍了风力发电技术的发展趋势,以及全功率变流风力发电系统的结构和特点,结合IGBT、IGCT的工作原理和性能,分析了IGBT和IGCT器件在风力发电变流器中的应用,最终得出结论,IGCT凭借其在电压和功率等级、效率、可靠性以及变流器结构设计等方面具有显著的特点和优势,更适合风电变流器的应用要求。     

基于IGBT模块热阻的状态评估研究

IGBT模块在退化过程中内部材料的物理属性会发生变化,进而引起模块结壳热阻的变化,因此通过研究结壳热阻的变化情况,可以对IGBT模块的退化程度进行评估。首先研究IGBT模块的结构及热扩散特性,并利用定义法计算出初始结壳热阻,指出模块在退化过程中各层封装材料、物理参数及导热面积的变化会导致结壳热阻的变化;然后,对IGBT模块进行了温度循环老化试验,并在老化过程中测量模块的结壳热阻,研究结壳热阻在老化过程中的变化情况,发现其按指数规律退化,进而建立热阻的指数退化模型;最后,提出一种IGBT模块的模糊状态评估方法,建立了基于热阻的模糊状态评估模型,采用均匀划分的方法以IGBT模块的结壳热阻作为评估参数将模块的退化状态分为7个评估等级,并对老化后的某IGBT模块进行了模糊状态评估。     

基于LSTM网络的牵引变流器IGBT故障预测方法研究

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)作为牵引变流器失效率较高且最易损器件,对其进行状 态监测和故障预测,可以有效减少日常维护成本,提高列车安全性和可靠性。首先,对IGBT失效原因和性能退化参数进行研 究?选择集电极－发射极关断峰值电压作为性能退化参数?研究了一种基于三层长短记忆(Lomg Short Term Memory,LSTM)网络的IGBT故障预测方法，并给出IGBT维护决策理论依据，最终在NASA pCoE研究中心提供的IGBT加速老化数据集上开展验证实验。实验结果表明多层LSTM网络相比于传统浅层模型具有更高的预测精度。     

不确定退化测量数据下的剩余寿命估计

剩余寿命估计是工程系统预测与健康管理的关键.目前,基于观测的系统退化数据进行剩余寿命估计得到了很大的关注.由于系统随机退化过程和测量误差的影响,测量数据中不可避免包含退化随机性和测量不确定性.然而,现有基于观测数据的剩余寿命估计研究中,没有将退化随机性和测量不确定性对估计的剩余寿命分布的影响同时考虑.鉴于此,提出了一种基于Wiener过程且同时考虑随机退化和不确定测量的退化建模方法,利用Kalman滤波技术,实现了潜在退化状态的实时估计.在退化状态估计的基础上,得到了同时考虑退化状态不确定性和测量不确定性的解析剩余寿命分布.此外,提出了一种基于极大似然方法的退化模型参数估计方法.最后,通过陀螺仪的退化测量数据验证了本文提出的方法优于不考虑测量不确定性的方法,可以提高剩余寿命估计的准确性.     

对大功率IGBT模块损耗的研究

大功率IGBT模块损耗的确定是三相PWM变流器设计的一个关键参数。文中对两种类型转换器的功率半导体损耗进行了完整的分析计算。所提出的计算基础是将大功率IGBT的损耗简化为传导损耗和转换损耗。这种近似计算方法有助于预测和进一步研究两种变流器的功率IGBT的损耗性能。仿真计算结果指出了大功率IGBT损耗与变流器类型、工作点和脉冲宽度调制度的相关性,证明了所提出的计算方法的有效性。     

光伏逆变器可靠性现状分析

在光伏发电系统的可靠性方面,逆变器是整个系统中的关键环节也是薄弱环节,为此进行了一系列对逆变器可靠性的研究。为了给逆变器设计者提供更多的可靠性研究信息,文章综述了逆变器可靠性的研究现状。文章揭示了影响光伏发电系统可靠性的关键环节,介绍了影响逆变器可靠性的各种因素,从拓扑结构、组成元器件、可靠性设计以及IGBT模块的寿命预测等方面进行了对比分析,最后讨论了逆变器可靠性研究所面临的问题和挑战。     

非连续运行设备贮存-工作联合退化模型及其应用

 对某些非连续运行的设备,贮存状态和工作状态会交替出现,工程上可通过观测其关键性能参数变化监控设备健康状态,并以此为依据对其寿命和可靠性进行预测分析.针对该类设备,本文综合分析其贮存和工作条件下性能退化规律,建立设备贮存-工作联合退化模型,利用性能退化数据的拐点特性对该联合退化模型的参数进行估计,在此基础上,实现设备的可靠性分析和寿命预测.最后以金属化膜电容器为例建立了联合退化模型,分析该电容器的可靠性并预测寿命.