高速列车牵引变流器中IGBT的相变冷却实验研究

以CRH2型动车组的牵引变流器冷却系统为研究依据,确定了牵引变流器中功率元件IGBT的冷却方案以及功率元件IGBT的冷却系统结构,利用CAD平面制图软件绘制相变冷却系统的零件结构,借助Solid Works三维造型软件构建相变冷却系统模型,最终确定了冷却物理模型,建立了牵引变流器功率元件IGBT相变冷却系统实验台。对安装有微槽结构形式冷却基板并充入制冷剂的圆管散热器进行了在不同加热功率及不同风速条件下的散热性能测试,获得了不同工况下相变冷却系统的总传热系数及冷板下表面温度在不同风速下的变化,证明了加热功率和风速对系统换热能力的影响。最终为相变冷却系统的设计提供了设计思路,也为工质相变产生机理提供了研究依据。     

新型功率模块IPM的特点分析

智能功率模块是以IGBT为基本功率元件构成的专用器件,文中介绍智能功率模块IPM的内部电路结构及功能特点,其在电力电子领域得到了越来越广泛的应用.     

西门子电源模块故障诊断方法研究

根据三相电特性对电源模块内部的主要元件IGBT晶体管和续流二极管的导通时序进行分析,论述了三相电整流成直流电及电压提升到直流母线额定电压的过程,并根据IGBT晶体管的导通特性,总结了两种关于电源模块及功率模块的诊断方法。     

一种低寄生电感IGBT半桥模块

针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)半桥模块的寄生电感在实际应用中会引起芯片过电压及较大的关断损耗、电磁干扰等问题,设计了一种采用新型芯片布局方式的模块结构。设计中考虑了半桥模块在电力电子电路中的工作方式与模块内部各元件的工作状态,分析了通路寄生电感的作用机理,将工作在同一换流回路中的各元件放置在一起,减小了模块内部换流通路的长度,从而减小了其带来的寄生电感值。为保证功率模块封装的兼容性,制作了具有相同封装尺寸的传统商用型IGBT半桥模块与采用了新型芯片布局方式的IGBT半桥模块,搭建了电感测试电路对制作完成的两种模块进行公平地测试比较。实验结果表明,在模块和外部电路接口不变的情况下,新型模块的寄生电感比传统型减少了35%。     

基于IGBT模块技术的港口节电应用

IGBT模块技术具有功率大、电流容量大的特点，其是一种电流控制型器件，因此，本文首先对IGBT模块技术的工作原理进行分析，其次，探讨基于IGBT模块技术的港口节点应用，最后，分析IGBT模块技术在港口节电中的作用。     

一种IGBT模块的新型建模与瞬态仿真方法研究

针对所采用的仿真方法无法全面评价IGBT模块可靠性的问题,提出了一种新型的IGBT模块仿真方法:对IGBT模块工作过程中的瞬态损耗进行了分析和计算,并对IGBT模块进行三维建模与瞬态下流固耦合仿真。以FS800R07A2E3为例,采用一维仿真分析计算其瞬态损耗,并将瞬态损耗等效为半正弦波,作为一维边界条件加载至三维仿真模型;同时基于Star-CCM+软件,采用瞬态仿真与流固耦合仿真相结合的方法,仿真得到了模块内部温度场分布云图和芯片最高结温波动数据,并采用英飞凌实验数据验证了仿真模型的准确性。研究结果表明:模块内部三相的不均匀性在2℃左右,瞬态仿真下的最高结温比稳态仿真下高7℃左右;该仿真方法更加接近IGBT工作的实际情况。     

IGBT模块空洞率与其温度分布特性关系研究

IGBT模块焊接层空洞会使得模块局部热阻增加、散热能力降低进而导致表面温度场畸变。本文基于红外热像仪和DSP控制单元搭建温度分布检测系统,实现IGBT模块温度场信息的采集、处理和分析。根据实验需要采用自制IGBT模块研究空洞对温度场的影响。通过对不同空洞尺寸的模块进行实验,获得空洞率与温度场分布特性之间的关系。结果表明IGBT模块温度分布特性可以用来进行空洞的定量检测,并给出了根据表面温度特性对IGBT模块性能评估的一般方法。     

充电机功率模块IGBT功率损耗及温升研究

电力机车充电机模块是机车辅助变流系统中一个重要的组成模块单元。800 V等级充电机模块IGBT电压等级为l 700 V,开关频率高,对IGBT功能和温升有很大影响,因此,对单只IGBT和双管并联IGBT进行了功率损托及温升计算、仿真及实验,并将研究成果引用到充电机功率模块中。     

基于Flotherm的大功率IGBT散热器设计与仿真

在伺服控制驱动领域,要求绝缘栅双极型晶体管(IGBT)散热器结构紧凑,安装空间有限,同时要求大功率输出且长时稳定工作。为解决问题,设计了一种兼具风冷和水冷的散热器,并利用Flotherm软件对IGBT元件和完整的散热器建立高质量的仿真模型,通过软件仿真计算得到了该散热器翅片槽和水冷管道的流速分布、IGBT元件和散热器的温度分布。同时,利用仿真结合工程实际经验,针对风冷散热翅片参数及水冷管道的布置,进行了优化设计。最终对比仿真结果与实验数据的相对误差在5%以内。     

ESD防护在变流器功率单元组装中的应用

针对风电变流器生产过程中的失效问题,根据实际测试中的失效案例,结合关键器件IGBT的电器特性和ESD的损伤机理,深入分析了IGBT故障损伤模式和ESD之间的关系,提出了在功率单元制造中对IGBT封装的存储、转运、模块组装、功率单元组装等关键工艺流程采取ESD防护的具体方法和措施。实际测试证明,所采取的ESD防护措施在功率单元组装过程中可以明显消除ESD对IGBT的损伤,避免了因ESD造成的部分电路损伤而引起的IGBT测试严重失效问题,大大降低了风电变流器制造测试中IGBT功率单元的失效比率。     

2SD315AI驱动模块在变频器中的应用

绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种电压控制型电力电子器件，具有驱动功率小、开关速度快等优点，要保证IGBT稳定可靠地工作，其驱动电路起着至关重要的作用。2SD315AI是瑞士Concept公司专为IGBT的可靠工作和安全运行而设计的驱动模块，它以专用芯片组为基础，外加必需的其他元件组成。2SD315AI模块采用脉冲变压器隔离方式，能同时驱动两个IGBT模块，可提供±15V的驱动电压和±15A的峰值电流，具有准确可靠的驱动功能与灵活可调的过流保护功能，同时可对电源电压进行欠压检测，工作频率可达兆赫兹以上：电气隔离可达到4000VAC。     

基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析

IGBT模块是变流器的主要部件,也是功率波动和热冲击的主要承受者,其可靠性直接决定了变流器的可靠性。为研究IGBT模块在老化过程中的应力应变特性,从而进一步从物理机理上分析模块老化失效情况,利用COMSOL软件进行有限元仿真,模拟了模块在损耗加热情况下的应力应变情况。分析了在键合线,键合线焊接点以及焊料层上应力应变较大的原因。总结了应力应变与模块温度、热通量、膨胀系数之间的关系,还通过人为添加空洞的方式,分析了焊料层空洞对模块状态的影响。     

IGBT模块封装热应力研究

为解决绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块在实际应用的可靠性提高、预测模块的寿命等问题,将有限元仿真技术应用到实际可靠性温度循环试验中。开展了多层结构的热应力理论分析,建立了层状结构的最大热应力和IGBT模块在实际应用中分层率之间的关系,提出了“通过计算模块在工作环境下的温度变化产生的最大热应力来预测模块实际使用过程中分层率的变化情况”的方法。进行了IGBT模块的温度循环可靠性试验。试验结果表明,通过利用最大热应力来预测IGBT模块分层率的方法与实验结果相吻合,计算结果比较精确。     

逆变式电阻焊机的新发展——IGBT逆变式点焊机

介绍了采用绝缘门极双极性晶体管（IGBT）作开头元件的逆变式点焊机的工作原理及特点。研究表明,IGBT逆变式点焊机结构及电路简单,可靠性高,功率因素及效率高,有很大发展前途。     

某电动车用功率模块温升与冷却需求分析

对某款新能源电动汽车所使用功率模块IGBT的温升进行了研究,对功率模块单件进行仿真并对模块驱动器进行台架测试对比,分析认为模块仿真数据与实测数据基本一致;同时研究了整车冷却系统控制策略,并提出一种对模块采集温度加入补偿值来作为判断冷却系统提前进入保护的控制方法,为IGBT温度保护及整车冷却系统的策略制定等提供参考依据。     

基于SVPWM的AC03型辅助逆变器的仿真研究

以AC03型辅助逆变器为研究对象,分析了以IGBT为开关元件的二电平逆变器的主电路的工作原理和电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制方法。利用MATLAB软件进行了逆变器的PWM控制仿真,结果表明采用该方法可以控制辅助逆变器输出良好的电压波形,并准备在该型逆变器上用IGBT模块替代IPM模块。     

500kW逆变器IGBT模块温升测试与分析

结合工程实践,对500 k W逆变器功率单元的IGBT模块功耗与温升进行了测试,通过实际温升测试检验理论设计方案的可行性,验证此方案IGBT模块芯片结温是否满足使用要求。     

IGBT用3D复合热管散热器的数值仿真与实验验证

IGBT元件广泛应用于变频器、逆变器、电力传动等各个方面,随着其工作热耗和自身体积功率密度的不断增大,其散热设计的好坏直接关系到其运行的稳定性、可靠性及使用寿命。文中以应用于IGBT模块冷却系统的3D复合热管散热器为研究对象,详细介绍了其结构组成和工作原理,并通过数值仿真和实验验证,充分评估了其应用优势。该散热器可在有限的结构空间下,使得超高功率密度IGBT模块的温度得到很好的控制,使得器件长期安全稳定地工作,提高了整机产品的可靠性。     

全桥零电压开通逆变电阻焊焊接电源研制

软开关逆变电源是各类焊接电源的主要研究方向,详细介绍了所研制的全桥式零电压开通逆变电阻焊机。该主电路以工业用控制计算机为控制核心,选用IGBT为功率开关元件,以改进后的EXB841驱动电路进行驱动。研究结果表明,该系统工作稳定可靠,具有良好的过流保护功能,通过优化电路参数和适当地设置软件参数,可以在不需增加任何附加电感的情况下,实现了IGBT功率开关元件的零电压通断。     

联合电子首款功率模块批产

正功率模块PM4产品批产采用最新的IGBT芯片技术和先进的模块封装技术2020年7月,联合电子首款功率模块产品PM4在联合电子太仓厂正式下线。该功率模块采用最新的IGBT芯片技术和先进的模块封装技术,最大功率输出能力可达200 kW。同时,与市面上主流的框架模块相比,功率密度提高50%以上,具有高性能、高功率密度、高可靠性及高安全性等特点。功率模块是新能源汽车电驱系统的心脏,应用在电力电子控制器和电桥中,它的主要功能是将电池中储存的直流电与驱