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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是功率半导体器件第三次技术革命的代表性器件,具有高频率、高电压、大电流,易于开关等优良性能,被业界誉为功率变流装置的“CPU”其在轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、电机传动、汽车等强电控制等产业领域应用广泛。 IGBT在使用过程中往往由于内部热应力和外部环境应力等因素引发间歇性故障,间歇故障的累积效应将会导致 IGBT永久故障,进而引起其所在系统失效。在实际应用中,由于对间歇故障的判定缺少有效的手段,人们常常把间歇故障当做永久故障处理,直接对器件进行维修或者更换,事实上,器件尚未达到报废状态仍可以继续使用,这就造成了大量的人力物力财力的损失。为了避免这一问题,本文对IGBT的间歇故障进行了具体研究。 论文首先论述了 IGBT的发展历程和未来的发展趋势,以及 IGBT故障诊断的国内外研究现状,通过对其基本特性和失效机理的分析,结合Petri网建模方法建立了IGBT的三状态Petri网模型,可以清晰描述正常状态、间歇故状态和永久故障状态三者之间的关系。然后,根据 IGBT的特性,设计了 IGBT间歇故障试验监测平台的硬件电路,通过 SG3525控制器输出 PWM信号,经M57959L放大之后对IGBT进行驱动。设计了基于LabVIEW的IGBT间歇故障试验监测平台的软件系统,具有数据处理及存储、波形显示、阈值设定、故障报警等功能。最后,在 IGBT间歇故障试验监测平台上进行试验,得到了间歇故障与测试时间的关系曲线以及 IGBT的开关次数与间歇故障的关系曲线,通过曲线预测出IGBT即将出现永久故障。