柔性直流换流阀功率器件大气中子辐照效应研究

作     者：蔡希鹏 杨柳 周月宾 饶宏 赵晓斌 袁智勇 彭超 徐义良 王达名 雷志锋 

作者机构：直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：中国南方电网有限责任公司科技项目-硅基IGBT芯片抗大气中子辐照加固及硬压接封装技术研究(ZBKJXM20240012) 

主　　题：柔性直流换流阀 功率器件 大气中子 加速辐照 失效率 

摘      要：柔性直流输电技术是大规模新能源外送的重要载体，未来我国大量的沙漠、戈壁、荒漠大规模新能源基地海拔偏高，甚至超过4000米，宇宙射线大气中子通量大，严重威胁柔性直流换流阀功率器件的安全可靠运行。但是，目前我国柔性直流工程中换流阀尚无2000米以上高海拔地区应用案例，国内外也缺乏大气中子辐照功率器件的失效率数据，大气中子对功率器件的影响规律不明，难以支撑工程应用。本文首次针对柔性直流使用的4.5kV等级主流功率器件，提出了绝缘栅双极型晶体管（IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor）、旁路转折晶闸管等功率器件高海拔大气中子辐照效应的等效加速试验方法，并开展了试验，结合试验结果分析了器件工作电压、工作温度、中子通量对器件失效率的影响规律，得出高海拔地区IGBT和旁路转折晶闸管的大气中子辐照失效率，为高海拔柔性直流换流阀的安全设计提供指导。