计及电热参数更新的高速列车牵引整流器IGBT模块寿命评估

作     者：李文鹏 张林林 王为介 葛兴来 LI Wenpeng;ZHANG Linlin;WANG Weijie;GE Xinglai

作者机构：中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 北京纵横机电科技有限公司北京100094 西南交通大学电气工程学院成都611756 

出 版 物：《铁道机车车辆》 (Railway Locomotive & Car)

年 卷 期：2024年第44卷第2期

页      面：74-81页

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国铁道科学研究院集团有限公司重点课题(2020YJ051) 

主　　题：绝缘栅型双极晶体管(IGBT) 寿命评估 电热参数 蒙特卡洛 

摘      要：绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为列车变流器的关键部件,其寿命受老化过程中参数变化的影响,为此提出了一种计及电热参数更新的IGBT模块寿命预测方法。首先,利用实车采集到的外部电压、电流数据结合变流器调制策略推导IGBT的驱动信号,进而获得单个IGBT的电压电流;其次,基于数据手册建立Foster热网络模型获取IGBT的结温;之后考虑到实际中IGBT的老化过程,提出一种IGBT结温计算过程中热阻和导通压降的更新策略;最后通过寿命模型对IGBT进行损伤度估算,并通过蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟评估器件寿命计算过程中的不确定性,取得可靠性变化曲线。