饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统与流程

本申请涉及电子器件领域，尤其涉及一种饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着环境污染、能源危机等问题的日益突出，发展新能源降以低对传统能源的依赖已成必然趋势。我国长期倡导能源可持续发展，政策性扶持风电、光伏、生物质能发电、电动汽车等行业。作为新能源设备与电网连接的纽带——大功率变流器装置是新能源设备最关键的部件，也是最容易失效的部件之一。在诸如航空航天、电动汽车、海上风机、换流站等高可靠性要求的场景，大功率变流器失效引起的系统故障会带来难以估量的损失。

2、作为大功率变流器的关键元件，绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolartransistor，简称igbt)的高可靠性是系统稳定运行的重要保证，对igbt进行准确的寿命评估是提高系统可靠性的有效手段之一。然而目前对igbt的寿命评估多忽略了焊料层疲劳造成的热阻、热载荷增大效应，易高估igbt的寿命。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统，能够在线测量igbt的瞬态热阻曲线，并在寿命评估网络中引入了因焊料层疲劳造成的热阻、热载荷增大效应，进而更准确的评估 igbt的寿命。

2、本申请实施例提供了一种饱和压降测量系统，包括：

3、切断单元，用于当被测igbt达到热平衡状态时，切断被测igbt的运行回路；所述运行回路指被测igbt在其所处设备中的运行回路；

4、维持测量单元，用于使切断后的被测igbt维持小电流导通状态，并测量被测igbt冷却过程中的饱和压降；所述冷却过程指被测igbt的结温的下降过程。

5、本申请实施例还提供了一种饱和压降测量方法，包括：

6、当被测igbt达到热平衡状态时，切断被测igbt的运行回路；所述运行回路指被测igbt在其所处设备中的运行回路；

7、使切断后的被测igbt维持小电流导通状态，并测量被测igbt冷却过程中的饱和压降；所述冷却过程指被测igbt的结温的下降过程。

8、本申请实施例还提供了一种寿命评估方法，包括：

9、标准igbt训练过程和被测igbt评估过程，其中：

10、所述标准igbt训练过程，包括：

11、基于标准igbt由健康到失效的不同老化状态，构建标准igbt在各不同老化状态下的考尔cauer热网络，并辨识各不同老化状态下对应的cauer热网络的参数，所述标准igbt指与被测igbt参数相同的igbt；

12、基于标准igbt各不同老化状态下的cauer热网络的参数，将标准igbt 由健康到失效的过程离散为多个老化阶段；

13、所述被测igbt评估过程，包括：

14、基于被测igbt的结温曲线及标准igbt由健康到失效过程的多个老化阶段，得到被测igbt当前所处的老化阶段；

15、基于被测igbt当前所处的老化阶段，得到被测igbt当前所处的老化阶段的疲劳累积，并选择被测igbt下一老化阶段的结温曲线；

16、循环前述所述被测igbt评估过程，直至被测igbt失效，得到被测igbt 的寿命评估结果。

17、本申请实施例还提供了一种寿命评估系统，包括：

18、标准igbt训练单元，用于基于标准igbt由健康到失效的不同老化状态，构建标准igbt在各不同老化状态下的cauer热网络，并辨识各不同老化状态下对应的cauer热网络的参数；还用于，

19、基于标准igbt各不同老化状态下的cauer热网络的参数，将标准igbt 由健康到失效的过程离散为多个老化阶段；

20、被测igbt评估单元，用于基于被测igbt的结温曲线，得到被测igbt当前所处的老化阶段；还用于，

21、基于被测igbt当前所处的老化阶段，得到被测igbt当前所处的老化阶段的疲劳累积，并选择被测igbt下一老化阶段的结温曲线；还用于，

22、循环前述过程，直至被测igbt失效，得到被测igbt的寿命评估结果。

23、本申请实施例提供了一种饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统。其中，所述的饱和压降测量系统包括：切断单元，用于当回路中的被测igbt 达到热平衡状态时，切断被测igbt的运行回路；所述运行回路指被测igbt 在其所处设备中的运行回路；维持测量单元，用于使切断后的被测igbt维持小电流导通状态，并测量被测igbt冷却过程中的饱和压降；所述冷却过程指被测igbt的结温的下降过程。

24、本申请实施例中，通过切断单元，能够切断达到热平衡状态的被测igbt 的运行回路，然后利用维持测量单元，使切断后的被测igbt维持小电流导通状态，进而使被测igbt冷却，测量被测igbt冷却过程中的饱和压降。如此，能够实现被测igbt的在线测量，进而获取被测igbt当前的瞬态热阻曲线，实现被测igbt的寿命评估。

技术特征：

1.一种饱和压降测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述切断单元，包括：

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述切断开关采用第一igbt，相应的，

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述替代单元采用替代igbt，所述替代igbt与被测igbt的电气参数相同。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，所述维持测量单元，包括：

7.一种饱和压降测量方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

9.一种寿命评估方法，其特征在于，包括标准igbt训练过程和被测igbt评估过程，其中：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于标准igbt由健康到失效的不同老化状态，构建标准igbt在各不同老化状态下的cauer热网络，并辨识各不同老化状态下对应的cauer热网络的参数，包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于标准igbt由健康到失效的不同老化状态，构建标准igbt在各不同老化状态下的三阶cauer热网络，并辨识各不同老化状态下对应的三阶cauer热网络的参数，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述利用每次功率循环时标准igbt的瞬态热阻曲线，构建标准igbt在各不同老化状态下的三阶cauer热网络，并辨识各不同老化状态下对应的三阶cauer热网络的参数，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述测量标准igbt每次功率循环时冷却过程中的饱和压降的方法采用权利要求7或8所述的饱和压降测量方法。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述利用每次功率循环时标准igbt的瞬态热阻曲线，构建标准igbt在各不同老化状态下的三阶cauer热网络，并辨识各不同老化状态下对应的三阶cauer热网络的参数，包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述辨识标准igbt在各不同老化状态下的三阶cauer热网络的参数，包括：

16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于标准igbt各不同老化状态下的三阶cauer热网络的参数，将标准igbt由健康到失效的过程离散为多个老化阶段，包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述基于预设三阶cauer热网络更新系数，将标准igbt由健康到失效的过程离散为多个老化阶段，包括：

18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于被测igbt的结温曲线及标准igbt由健康到失效过程的多个老化阶段，得到被测igbt当前所处的老化阶段，包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述被测igbt的结温曲线的测量方法为：

20.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于被测igbt当前所处的老化阶段，得到被测igbt当前所处的老化阶段的疲劳累积，包括：

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述通过miner线性疲劳累积理论，基于被测igbt当前所处的老化阶段，得到被测igbt当前所处的老化阶段的疲劳累积，包括：

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述通过miner线性疲劳累积理论，得到标准igbt在不同老化阶段的疲劳累积，包括：

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述选择被测igbt下一老化阶段的结温曲线，包括：

24.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述循环前述所述被测igbt评估过程，直至被测igbt失效，得到被测igbt的寿命评估结果，包括：

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述基于被测igbt当前所处的老化阶段，根据被测igbt当前所处的老化阶段的结温曲线，通过寿命预测网络，得到被测igbt当前所处的老化阶段的失效循环次数，包括：

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述循环上述过程，直至被测igbt失效，得到被测igbt的寿命评估结果，包括：

27.一种寿命评估系统，其特征在于，包括：

28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述标准igbt训练单元，包括：

29.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述被测igbt评估单元，包括：

技术总结
本申请提供了一种饱和压降测量系统及方法、寿命评估方法及系统，其中，所述饱和压降测量系统包括：切断单元，用于当被测绝缘栅双极晶体管IGBT达到热平衡状态时，切断被测IGBT的运行回路；所述运行回路指被测IGBT在其所处设备中的运行回路；维持测量单元，用于使切断后的被测IGBT维持小电流导通状态，并测量被测IGBT冷却过程中的饱和压降；所述冷却过程指被测IGBT的结温的下降过程。

技术研发人员：陈一高,邓华,陈薪任,吴光勤,黄进,张文宇
受保护的技术使用者：中移物联网有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15