【摘 要】
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随着电力电子技术的飞速发展,IGBT在新能源、机车牵引等领域的应用越来越广泛。由于IGBT长时间的运行,所产生的疲劳应力将导致其材料结构的老化。因此,对IGBT的寿命预测方法进行研究,以提高电力电子设备的可靠性、降低故障率及运营成本成为近年研究的热点问题。本文从器件老化的角度出发,提出了一种改进的寿命预测方法。围绕这一主题,本文从以下几个方面展开研究:（1）利用现有功率器件瞬态热阻抗测量技术,得到
【基金项目】
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陕西省创新能力支撑计划项目（2021TD-25）；
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随着电力电子技术的飞速发展,IGBT在新能源、机车牵引等领域的应用越来越广泛。由于IGBT长时间的运行,所产生的疲劳应力将导致其材料结构的老化。因此,对IGBT的寿命预测方法进行研究,以提高电力电子设备的可靠性、降低故障率及运营成本成为近年研究的热点问题。本文从器件老化的角度出发,提出了一种改进的寿命预测方法。围绕这一主题,本文从以下几个方面展开研究:（1）利用现有功率器件瞬态热阻抗测量技术,得到不同老化程度下的IGBT瞬态热阻抗曲线,并将其拟合成热网络模型,通过与器件手册对比,验证了模型参数的准确性。基于该模型分析了热阻、热容的老化规律。（2）建立了IGBT的功率损耗模型和热网络模型,基于功率损耗模型和不同老化程度的热网络模型,搭建了不同老化程度的电热耦合模型,为寿命预测方法提供数据,并通过与Plecs软件仿真得到的结温数据进行对比,验证了电热模型计算结温的准确性。（3）分析功率器件寿命预测的损伤累积法则、结温统计方法,并提出了一种改进的寿命预测方法,即在寿命预测过程中利用损伤累积度的实时反馈对电热模型进行修正,利用修正后模型仿真的结温进行寿命预测。（4）对IGBT进行功率循环实验并获取失效参数,建立寿命模型并对其进行改进。通过对运行中的IGBT进行寿命预测,验证了本文改进的寿命预测方法预测误差?(81为0.019,一般方法计算误差?(82为0.098,改进的寿命预测结果误差更小,具有更高的精确度。本文的研究内容对于IGBT状态评估及寿命预测等方面具有一定的参考价值。
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