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基于光效和BP神经网络的LED结温预测研究

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电子器件 2024年第2期47卷 496-501页

作者：王宸张军朝许并社张婕付强太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室山西太原030024 山西省电气传动及物联网工程研究中心山西太原030024 山西省“1331工程”基于大数据的智慧城市照明数据共享与公共服务平台工程技术研究中心山西太原030024 山西省智能照明联合实验室山西太原030024 山西省智能数字文化旅游产业研究院山西太原030024

提出了一种发光效率结合BP神经网络的大功率LED结温预测方法。实验中发现LED的发光效率在结温升高至80℃左右将急剧下降,光效与结温的函数关系发生改变,进而影响了测量精度。针对这一问题,基于发光效率与结温的函数关系,构建实验平台,... 详细信息

提出了一种发光效率结合BP神经网络的大功率LED结温预测方法。实验中发现LED的发光效率在结温升高至80℃左右将急剧下降,光效与结温的函数关系发生改变,进而影响了测量精度。针对这一问题,基于发光效率与结温的函数关系,构建实验平台,获取发光效率和相应结温的数据,然后通过BP神经网络建立LED结温预测模型。模型所得数据与正向电压法进行对比实验,最大误差为2.1℃,验证了所提方法的可行性,同时所提方法无需考虑LED的内部结构,能够简便,准确地预测大功率LED结温。

关键词：大功率LED 发光效率 BP神经网络结温

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器件热阻随测试结温变化规律研究

信息技术与标准化 2024年第4期 62-65页

作者：吕贤亮李旭侯小利中国电子技术标准化研究院

为探究半导体分立器件电学法热阻测试时器件结温与热阻的变化规律,开展了基于热阻测试实验分析。详细介绍了热阻测试程序和典型热阻测试电路,并对4款典型VDMOS器件开展热阻测试,结合器件结构特性、热响应曲线和微观导热理论中声子导热... 详细信息

为探究半导体分立器件电学法热阻测试时器件结温与热阻的变化规律,开展了基于热阻测试实验分析。详细介绍了热阻测试程序和典型热阻测试电路,并对4款典型VDMOS器件开展热阻测试,结合器件结构特性、热响应曲线和微观导热理论中声子导热系数与温度关系,研究获得器件热阻与结温的变化规律。通过热阻与结温的正相关性规律,有效提升器件在老炼和实际工况下结温计算的准确性。

关键词：半导体分立器件电学法热阻结温导热系数

基于Fluent流固耦合的电机控制器功率器件结温仿真分析

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机电技术 2024年第1期 47-51,68页

作者：张鑫磊应龙韩昌亮徐建全雷学国福建农林大学机电工程学院福建福州350108 福建万润新能源科技有限公司福建福州350108

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块是电机控制器的核心部件,在工程应用中,常由于结温过高导致器件损毁,对控制器的可靠性影响重大。为探究IGBT模块内部的温度场分布,文章进行了损耗建模,并通过Fluent软件进行了结温估算。在控制器额定工况下... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块是电机控制器的核心部件,在工程应用中,常由于结温过高导致器件损毁,对控制器的可靠性影响重大。为探究IGBT模块内部的温度场分布,文章进行了损耗建模,并通过Fluent软件进行了结温估算。在控制器额定工况下,IGBT芯片最高结温约为113℃,IGBT与二极管芯片最高温度差接近10℃。同时分析了冷却液流速变化对电机控制器散热性能的影响,根据芯片最高温度及进出口压降,确定冷却液流速在1~2 m/s范围内为最佳区间,为电机控制器的散热性能设计提供参考依据。

关键词：电机控制器 IGBT 损耗结温

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IGBT结温与饱和压降耦合机理研究

船电技术 2024年第3期44卷 23-26页

作者：厉孟王俊炎杜会卿梁帅海装驻北京地区第四军事代表室北京100094 海装驻武汉地区第三军事代表室武汉430070 中国船舶集团有限公司系统工程研究院北京100094

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温是影响变流器系统寿命、评估其可靠性的重要参数,而集-射极饱和压降是实现结温在线监测的关键热敏电参数。为深入研究IGBT结温与集-射极饱和压降间的耦合关系,本文从物理结构层面构建了IGBT饱和压降温度特... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温是影响变流器系统寿命、评估其可靠性的重要参数,而集-射极饱和压降是实现结温在线监测的关键热敏电参数。为深入研究IGBT结温与集-射极饱和压降间的耦合关系,本文从物理结构层面构建了IGBT饱和压降温度特性模型,分析了不同电流面密度下饱和压降与结温的关系机理,通过搭建IGBT静态特性测试平台,进一步探究了饱和压降与结温之间存在近似线性关系,进而基于动态特性测试平台,验证了理论分析的正确性。实验结果表明,在一定集电极电流条件下,IGBT饱和压降与结温呈现近似线性关系。在此基础上,对IGBT结温在线监测方法提出了建议。

关键词： IGBT 饱和压降结温特性测试

新能源汽车单管IGBT结温估算关键技术研究

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电力电子技术 2024年第5期58卷 133-137页

作者：陈兴钊谢奇才张旭李圣哲深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司广东深圳518107

这里设计了融合模型对单管绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温进行实时估计,基于双脉冲实验平台对单管IGBT进行测试,采集单管IGBT开通、关断、二极管反向恢复损耗,结合导通损耗,得到单管IGBT损耗模型;搭建热阻测试平台得到瞬态热阻曲线,结合... 详细信息

这里设计了融合模型对单管绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温进行实时估计,基于双脉冲实验平台对单管IGBT进行测试,采集单管IGBT开通、关断、二极管反向恢复损耗,结合导通损耗,得到单管IGBT损耗模型;搭建热阻测试平台得到瞬态热阻曲线,结合基底温度建立4阶热网络模型;将损耗和热模型进行融合,实现单管IGBT结温的准确估计。基于结温估算模型,设计了IGBT降额保护控制策略。搭建了电机控制器带载(电机控制器-电感负载)测试平台,使用内部预埋温度传感器的ICGBT,对结温估计模型的实用性和准确性进行了验证。实验测试结果显示,在极端工况下,结温估算仍具有良好的跟踪性能,误差保持在±5℃以内。

关键词：绝缘栅双极型晶体管损耗结温

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考虑热不平衡特征的MMC功率模块寿命预测

太阳能学报 2024年第2期45卷 368-375页

作者：郑荣亮王有元刘黎俞恩科龙仕侯锦鸿重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司舟山316000

准确快速计算模块化多电平换流器(MMC)功率器件的结温波动是进行寿命预测和可靠性研究的关键。在长时间的任务剖面下,基频结温波动对MMC功率模块寿命预测的影响不容忽视。由于MMC桥臂电流的直流偏置特性,使得功率模块内部具有热不平衡... 详细信息

准确快速计算模块化多电平换流器(MMC)功率器件的结温波动是进行寿命预测和可靠性研究的关键。在长时间的任务剖面下,基频结温波动对MMC功率模块寿命预测的影响不容忽视。由于MMC桥臂电流的直流偏置特性,使得功率模块内部具有热不平衡特征。提出一种考虑热不平衡特征的MMC功率模块寿命预测方法。首先,分析MMC子模块功率器件的热不平衡特征,提出考虑电热耦合的功率器件低频热循环提取方法,考虑器件损耗热不平衡特征,提出基频结温波动的快速迭代求解方法;然后,利用Bayerer模型和Miner理论所建立的热循环与器件损伤之间的联系,实现MMC系统功率模块的寿命预测。最后,利用算例对所提方法进行验证和分析。

关键词：功率变换器热循环结温模块化电平换流器功率模块寿命预测

具备无功输出能力的光伏逆变器IGBT可靠性分析

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太阳能学报 2024年第6期45卷 296-302页

作者：张波高远李铁成胡雪凯王磊华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003 东南大学电气工程学院南京210096 国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050021

提出一种基于数据驱动的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性评估方法,根据光伏电源有功功率、无功功率、太阳辐照度、环境温度定量分析光伏逆变器IGBT可靠性。该方法利用LightGBM机器学习模型刻画IGBT工况和IGBT结温之间的非线性映射关系,... 详细信息

提出一种基于数据驱动的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)可靠性评估方法,根据光伏电源有功功率、无功功率、太阳辐照度、环境温度定量分析光伏逆变器IGBT可靠性。该方法利用LightGBM机器学习模型刻画IGBT工况和IGBT结温之间的非线性映射关系,有效解决了IGBT可靠性评估中IGBT结温计算耗时长、依赖模型参数的问题。最后,基于IEEE 33节点配电系统对参与配电网无功调控的光伏逆变器IGBT可靠性进行量化评估分析。

关键词：太阳能配电网光伏逆变器可靠性分析 LightGBM模型结温

考虑老化影响的SSPC功率管热模型自适应在线修正方法

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电源学报 2024年第1期22卷 171-178页

作者：钱叶彤王莉赵瑞博南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室南京211000

固态功率控制器SSPC(solid-state power controller)中功率管的结温监测对SSPC的可靠性有至关重要的作用,热模型法因其无需直接接触测量且方法简单而被广泛使用。然而,功率芯片的老化会导致热路径的退化,器件的结壳热阻抗增加,使实际结... 详细信息

固态功率控制器SSPC(solid-state power controller)中功率管的结温监测对SSPC的可靠性有至关重要的作用,热模型法因其无需直接接触测量且方法简单而被广泛使用。然而,功率芯片的老化会导致热路径的退化,器件的结壳热阻抗增加,使实际结温远远超过热网络模型的估计值,导致对器件健康状态的乐观估计。焊料层疲劳失效被认为是SSPC功率管老化失效的主要原因之一。因此,在SSPC的寿命周期中实时监测器件的老化状态,并对功率管的热模型进行自适应在线修正,通过测量不受焊料层退化影响的热敏参数来计算热阻作为更新依据,将热阻信息关联焊料层老化状态来更新热模型。所提方法可在不影响SSPC正常工作的前提下,实时修正热模型,实验结果验证了方法的有效性。

关键词：热模型修正固态功率控制器结温 MOSFET 老化

SiC MOSFET器件高温下最大电流导通能力评估方法

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电源学报 2024年第2期22卷 386-395页

作者：李华康宁圃奇康玉慧曹瀚郑丹中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

碳化硅SiC(silicon carbide)器件被认为是一种良好的耐高温半导体器件,高功率密度和高温应用需要更深入地研究损耗和散热问题。研究了SiC MOSFET功率模块在高温下的最大电流导通能力,考虑了电气性能和散热的相互关系。在建立SiC MOSFET... 详细信息

碳化硅SiC(silicon carbide)器件被认为是一种良好的耐高温半导体器件,高功率密度和高温应用需要更深入地研究损耗和散热问题。研究了SiC MOSFET功率模块在高温下的最大电流导通能力,考虑了电气性能和散热的相互关系。在建立SiC MOSFET器件的热电耦合模型配合系统散热模型的基础上,分析了热失控过程的机理。通过热电联合仿真确定了一款SiC功率模块高温下的电流容量,与实验结果相比误差约为4%,验证了所提方法的有效性。

关键词：冷却结温封装功率模块碳化硅热失控