散热底板对IGBT模块功率循环老化寿命的影响

功率半导体模块通常采用减小结壳热阻的方式来降低工作结温,集成Pin-Fin基板代替平板基板是一种有效的选择。两种封装结构的热阻抗特性不同,可能对其失效机理及应用寿命产生影响。针对平板基板和集成Pin-Fin基板两种常见车规级IGBT模块进行了相同热力测试条件（结温差100 K,最高结温150℃）下的功率循环试验,结果表明,散热更强的Pin-Fin模块功率循环寿命低于平板模块。失效分析显示,两者失效模式均为键合线脱附,但Pin-Fin模块的键合失效点集中在芯片中心区域,而平板模块的键合失效点则较为分散。基于电-热-力耦合分析方法,建立功率循环试验的有限元仿真模型,结果表明,Pin-Fin模块的芯片温变梯度更大,芯片中心区域键合点温度更高,使芯片中心区域的键合点塑性变形更大,导致其寿命较平板模块更短,与试验结果吻合。     

MMC子模块中IGBT的过热失效机理研究

分析了基于试验与理论的IGBT过热失效过程。首先从理论上分析IGBT过热失效机理,提出解析模型及物理模型从理论验证失效过程;基于理论基础,给出IGBT过热老化试验结果,展示IGBT热积累过程是如何导致最终失效的结果;试验结果表明:MMC子模块IGBT结温突变是导致实际工程中过热失效最主要的原因。     

柔性直流换流阀IGBT过流失效研究

IGBT过流失效极易导致模块爆炸、水冷系统漏水甚至换流阀停运,是危害柔性直流输电系统安全运行的重要因素之一。基于模块多电平柔性直流换流阀结构特点和运行工况,总结分析了柔性直流换流阀IGBT的短路过电流、脉冲式过电流和续流二极管过电流这3种过流失效类型及其特征;结合MMC换流阀的工作原理及特点,提出了IGBT 3种过流方式的保护方案及参数配置方法;通过±420 kV/1250 MW换流阀采用的3300 V/1500 A焊接型IGBT器件进行了失效分析与保护方案的试验验证,试验结果证明了过流失效分析的正确性和过电流保护方案的有效性。     

功率模块失效机理分析

功率模块技术能够有效集成功率半导体器件,具有很多优点。简要介绍了功率模块的结构组成和工艺特点,对功率模块的失效进行了描述,并通过理论分析和试验验证,认为失效的主要原因是锡膏涂覆量的偏少和一次高温处理后焊盘可焊性的下降。基于功率模块的失效机理,通过采取增加锡膏涂覆量和对一次高温处理后焊盘进行搪锡的措施,有效保证了功率模块的焊接质量。     

电机的失效树分析（FTA）

在研制一种驱动冷却风扇用的小直流永磁电动机（以下简称电机）的过程中，对电机出现的故障在进行失效模式、影响及致命度分析（FMECA）的基础上，再对其进行失效树分析（FTA），以使试验及管理人员在试验过程中能够及时查到电机的故障原因并作相应的调整以及结合电机的FMECA结果提出改进措施。     

车用电子元器件失效机理研究及CAE仿真

基于汽车空调控制器用智能功率模块引脚断裂烧毁的故障问题,采用试验与仿真相结合的方法,开展了车用电子元器件失效机理研究.首先通过汽车空调控制器的振动耐久性试验分析,复现出了智能功率模块引脚断裂故障,且试验失效位置与故障样品失效位置吻合;其次采用动力学试验与CAE仿真相结合的方法,基本智能功率模块引脚断裂主要是由印刷电路板第一阶模态共振引起引脚应力疲劳,并定位了控制器可靠性设计的薄弱点;然后通过在控制器上增加印刷电路板螺钉固定位的方法,优化了印刷电路板的振动响应特性,经仿真验证智能功率模块引脚应力由301.3 MPa降低至51.8 MPa,汽车空调控制器经振动耐久性试验后通电测试功能正常,经X光检查智能功率模块引脚未有损伤;最终采用该优化方案完成了样品改模设计和生产切换,并为后续汽车空调控制器可靠性设计提供了设计指导.     

基于马尔科夫模型的核电厂汽轮机保护系统可靠性研究

针对汽轮机保护系统（ETS）的三冗余和四冗余结构,研究了不同冗余结构的失效模式。分析了ETS冗余结构从正常状态向降级状态和失效状态的转化过程,采用马尔可夫模型建立了三冗余和四冗余ETS的可靠性模型,分别从安全失效比率和功能试验周期两方面对ETS不同冗余结构可靠性进行分析。仿真试验结果表明:当ETS发生危险失效概率较大时,采用四冗余ETS结构能够更好地提高ETS的平均故障前时间（MTTF）指标;当ETS发生安全失效概率较大时,采用三冗余ETS结构能够更好地提高ETS的MTTF指标;采用四冗余ETS结构比采用三冗余ETS结构能够更好地防止ETS拒动,能够允许更长的功能试验周期。     

含缺陷在役P92蒸汽管道与时间相关的失效评定曲线及缺陷评定

基于服役30 000 h P92焊接接头610 ℃下高温短时力学性能试验和蠕变试验,获得了材料的稳态蠕变速率公式,并得到了相应的等时应力应变曲线。在此基础上建立了P92焊接接头时间相关失效评定图（TDFAD）。基于TDFAD分析讨论了不同应力水平下P92蒸汽管道环向外表面裂纹临界尺寸。研究发现：在较大裂纹尺寸与较低应力水平下,裂纹临界尺寸受时间影响显著;而在较大应力水平下,通用失效评定曲线（R6 option 1）与时间相关失效评定曲线（TDFAC）所确定的临界尺寸无明显差别。对长期服役于高温工况下的蒸汽管道使用TDFAC进行缺陷评定才能获得更安全的评定结果。     

多芯片并联IGBT模块老化特征参量甄选研究

多芯片并联的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是大容量电力电子装备的核心器件,其运行可靠性受到业界的广泛关注。甄选能表征多芯片并联IGBT模块老化状态的特征参量对系统主动运维和可靠性提升十分重要。该文以英飞凌1.7kV多芯片并联封装IGBT模块为研究对象,对比分析芯片焊料层老化和键合线脱落对电-热-磁特性影响规律,提出磁感应强度作为多芯片并联IGBT模块疲劳失效状态监测的特征量。首先,建立多芯片并联IGBT模块稳态导通等效电路,定性分析模块退化与磁感应强度的耦合关系;其次,基于模块的三维电-热-磁有限元模型研究多芯片并联IGBT模块电、热、磁参量在老化失效中的变化规律和灵敏性。结果表明,磁感应强度在两种失效模式中灵敏性均最高,并不受环境温度变化的影响,而且在测量中可以避免与模块电路的直接接触,对模块的正常运行影响较小,因此适合作为多芯片并联功率模块运行状态监测的特征参量。     

一种空间电源模块结构设计研究

空间电源设备在设计阶段非常重视设备的抗力学环境设计。对一种力学试验时结构失效的空间电源模块设计进行了研究,通过仿真与试验相结合的方式分析其在力学环境试验中的失效机理,并通过有限元分析找出了失效原因,给出了模块结构设计的纠正措施,提出了星载电源设备抗力学环境设计中应注意的问题。     

基于生命周期评价的不同电源对环境影响的比较

用生命周期评价方法对工业固体废弃物焚烧发电、生物质气化发电、风力发电、天然气燃气蒸汽联合循环发电等几种电源型式对环境的影响,进行了编目分析,计算了其污染物排放量,并且都与燃煤发电进行了比较。     

电动汽车用电机技术研究

当今世界节能和环保备受关注,使得电动汽车技术正在加速发展。电机技术是发展电动汽车的关键技术之一。该文对电动汽车用的感应电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机技术和发展水平进行了分析研究。     

基于串口通信的DSP在线烧写技术研究

为了解决DSP嵌入式系统某些特殊应用场合升级不方便、维护困难的问题,提出了一种基于串口通信向片内Flash在线烧写程序的方法.描述了该在线烧写方法的基本思想和实现步骤,并结合工程实际需要,优化了接收升级指令的时机,并在片内Flash设置应用程序备份区,进一步提高了烧写的可靠性和安全性,增强了系统的容错性和自愈恢复能力.实验结果表明,该方法有效可行,方便可靠,相比于传统基于JTAG烧写,可摆脱仿真器进行程序升级,提高了嵌入式系统的可维护性.     

基于MEMS技术的汽车传感器研究进展

随着汽车传感器的迅速发展和对MEMS(微机电系统)技术研究的深入,基于MEMS技术的汽车传感器具有广阔的应用前景。本文就MEMS汽车传感器的研究应用现状、MEMS汽车传感器的分类、制作加工技术和工艺等进行了简述,并详细介绍了几种典型的MEMS汽车传感器,最后对MEMS汽车传感器今后的发展进行了探讨。     

基于CORBA实现OPC技术探索

OPC (过程控制中的对象链接与嵌入技术)是工业控制和生产自动化领域中硬件和软件之间的接口标准,近年来在电力系统广泛应用。它是一种基于DCOM(分布式组件对象模型)的技术。由于DCOM的平台相关性,不利于OPC技术的进一步应用。而代表分布对象技术主流的CORBA(通用对象请求代理体系结构)技术具有跨平台、语言无关等突出优点,本文尝试采用CORBA技术实现OPC技术。探讨了基于CORBA实现OPC技术的解决方案,通过具体的实现过程展示了方案的可行性,并通过测试用例和应用实例验证了方案的实用性和有效性。基于CORBA实现OPC技术,将大大提高OPC技术跨平台、跨语言应用的能力,使其成为一种更广泛适用的标准。     

基于DSP控制的并联型功率因数校正技术研究

传统的并联型有源滤波器(APF)需要检测负载电流,同时计算出其中的谐波及无功分量.该算法较复杂,计算延时大,易导致控制的实时性变差.采用直接电流控制的并联型功率因数校正(PFC),则不需要复杂的算法,它保留了传统APF双环控制的优点上,同时使控制变得简单.此处在分析并联型PFC原理的基础上,进行了仿真,基于DSP控制,...     

基于微位移的超分辨重建技术研究

CCD图像传感器广泛用于图像采集,受其内部结构和外部条件的影响,采集到的图像质量不能满足人们的需求,通过硬件改进提高图像质量面临经济与技术两方面的难题。为此本文利用多幅微位移图像间的冗余信息重建出高分辨率图像,既低成本又易实现。针对CCD与目标物间有相对微位移来获取序列低分辨率图像的情况,采用一种解线性方程组的方法对采集到的4幅微位移图像进行重建,并对这种算法进行优化。实验结果图可清晰地看到重建图像可分辨更多线对,高频信息量增加,算法具有较好的效果。     

AGV视觉导航研究

针对AGV视觉导航系统中的两个关键问题：路径识别和路径跟踪,本文采用全局视觉导航方式,自行设计了以同心圆为车身标志,通过图像处理系统建立了虚拟坐标系。对采集到的图像进行中值滤波、Sobel边缘检测、聚类算法、连通区域标记等图像处理方法提取图像中的路径及AGV车身标志位置信息,再利用Hough变换得到路径跟踪所需要的导航参数。通过仿真实验表明,该方法能够准确可靠地实现路径识别和AGV定位。     

基于光生物效应的办公空间采光研究初探

该文将办公室天然采光与光生物效应相结合,通过分析在不同光气候、季节时段、采光口朝向、亮度水平的天然采光条件下,人眼瞳孔大小、主观感受等变化规律,研究在光生物效应作用下,天然光的光色（光谱分布）、光照强度（亮度）与人的视觉心理生理变化之间的关系,整理在不同光色下瞳孔变化与亮度水平函数关系式,以期能提出符合节能要求、有利于办公人员身心健康及提高工作效率的办公空间采光环境方案,完善办公空间天然采光的健康模式,从而进一步促进绿色照明和健康照明。     

神经网络输电线路覆冰厚度预测

介绍了输电线路覆冰厚度计算的相关经典模型,并以PNN网络与GRNN网络为例,探讨了输电线路覆冰厚度智能检测模型.通过对模型实现、对比,分析了两种网络的优缺点,在此基础上提出综合使用两种网络的思路,以提高输电线路覆冰厚度预测的精度,减少覆冰对电网的直接和潜在危害.