[发明专利]IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法

说明书

一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，通过老化试验平台采集IGBT模块的集电极‑发射极电压Vce的关断瞬态曲线，从中提取特征并滤波后通过深度自回归递归神经网络(Deep Autoregressive Recurrent Networks)进行曲线趋势预测，预测到的曲线超过阈值时判定IGBT失效，对应得到IGBT模块的老化程度和健康状态。本发明以IGBT开光瞬间的瞬态波形特征作为IGBT老化的指标。

技术领域

本发明涉及的是一种半导体领域的技术，具体是一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法。

背景技术

由于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)既具有MOSFET输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高、开关损耗小的优点，又具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点，但高负荷运行时IGBT容易过热、过压，抗干扰、抗冲击能力较差，因此使用智能诊断技术预测IGBT的寿命和评估IGBT健康状态成为研究热点。

现有IGBT老化研究的方法包括：基于有限元仿真的方法，基于Coffin-Manson理论的统计方法和基于老化参量的方法。每次温度循环，都会产生应力应变，这相当于有一部分能量作用于材料内部使材料，随着一次一次的温度循环，能量会逐渐累积最后产生疲劳失效。有限元仿真的方法就是基于这个原理通过分析老化过程中的能量从而预测剩余寿命。基于Coffin-Manson理论，材料老化所需的循环次数与温度差成指数关系。目前已有方法多根据Vce(on)的变化来预测IGBT的老化程度。当发生键合线脱落或焊接层疲劳时，IGBT内部电阻增大从而导致Vce增大。但是Vce也受内部温度和导通电流的影响，在实际的复杂工况下电流通常是变化的。使用Vce作为老化参量在实验室恒定电流的前提下是可行的，但在实际工况中可能难以取得好的结果。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，以IGBT开光瞬间的瞬态波形特征作为IGBT老化的指标，

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，通过老化试验平台采集IGBT模块的集电极-发射极电压Vce的关断瞬态曲线，从中提取特征并滤波后通过深度自回归递归神经网络(Deep Autoregressive Recurrent Networks)进行曲线趋势预测，预测到的曲线超过阈值时判定IGBT失效，对应得到IGBT模块的老化程度和健康状态。

技术效果

与现有技术相比，本发明利用关断瞬态特征预测剩余寿命并使用卡尔曼滤波对瞬态特征进行降噪处理的同时，使用深度神经网络模型DeepAR做序列预测，实现了IGBT的剩余寿命预测及状态评估。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为实施例预测示意图；

图3为老化试验平台示意图；

图4为实施例过程示意图；

图中：1示波器、2函数发生器、3驱动电路、4待测IGBT、5直流电压源、L电感、R电阻。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及一种IGBT剩余寿命预测和状态评估实现方法，包括以下步骤：

步骤1、通过IGBT老化试验平台获取不同老化程度下IGBT模块的集电极-发射极电压Vce的关断瞬态曲线，即将IGBT试样从全新开始工作到老化失效。