[发明专利]基于Miner理论的IGBT模块老化表征方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于Miner理论的IGBT模块老化表征方法及系统，首先建立以结温波动T_jm与平均结温ΔT_j为输入的寿命预测模型；然后使用红外测温仪测量IGBT模块的芯片结温数据；记录每个功率循环结温波动T_jm与平均结温ΔT_j；在每个循环进行一次寿命预测；将每个循环对应的预测寿命取倒数并相加，得到IGBT模块老化表征参数D。本发明能更恰当的表征IGBT的老化程度，具有变化趋势单调递增、分辨率高的优点。

技术领域

本发明属于IGBT模块老化技术领域，更具体地，涉及一种基于Miner理论的IGBT模块老化表征方法及系统。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)作为新一代半导体功率开关器件，具有驱动功率低、饱和压降低等优点，广泛应用于电气、交通、航天、新能源等领域。然而，随着超高压和超高压技术的发展，对IGBT的容量要求越来越高。高压大电流的工作环境对IGBT的可靠性提出了更高的要求。

为了分析IGBT模块的老化和失效，需要对模块的老化状态进行监测，及时识别和提取老化特征，从老化特征中提取故障分量进行故障分析，找出模块中可能存在的或存在的问题。作为老化特性的参数包括导通集电极-发射极饱和电压、芯片壳热阻、芯片结温度、栅极阈值电压、导通时间、关断时间等。但上述参数也存在很多问题，主要包括：(1)某些参数的维护时间短，对测量电路的要求高；(2)参数受老化状态和结温的影响；(3)在高电压、高电流下工作时，实现状态监测的在线测量具有挑战性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于Miner理论的IGBT模块老化表征方法及系统，具有测量难度低、老化表征准确的优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种卡尔曼滤波的提高阵列光栅定位空间分辨率的方法，包括：

S1：建立以结温波动T_jm与平均结温ΔT_j为输入的寿命预测模型；

S2：测量IGBT模块的芯片结温数据；

S3：记录每个功率循环的结温波动T_jm与平均结温ΔT_j；

S4：基于寿命预测模型在每个功率循环进行一次寿命预测；

S5：将每个功率循环对应的预测寿命取倒数并相加，得到IGBT模块老化表征参数D。

在一些可选的实施方案中，步骤S1包括：

S1.1：对一组同型号的IGBT模块进行温度循环老化实验，并控制IGBT的温度，以防止IGBT模块的老化对自身温度产生的影响；

S1.2：根据IGBT模块的结温波动T_jm与平均结温ΔT_j以及对应的工作寿命N_f，建立寿命预测模型其中A与α为待拟合常数，E_a为激活能，k_B为玻尔兹曼常数。

在一些可选的实施方案中，步骤S2包括：

S2.1：对待测IGBT模块，在工作状态中，当IGBT模块断开时，测量此时的芯片结温，记为T_jmax；

S2.2：当IGBT模块导通时，测量此时的芯片结温，记为T_jmin。

在一些可选的实施方案中，步骤S3包括：

S3.1：第i次功率循环记录的最大结温与最小结温分别记为T_jmax-i与T_jmin-i；