JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究

窦智峰 晋玉祥 郭新飞

窦智峰, 晋玉祥, 郭新飞. IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究[J]. 轻工学报, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
引用本文: 窦智峰, 晋玉祥, 郭新飞. IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究[J]. 轻工学报, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
DOU Zhifeng, JIN Yuxiang and GUO Xinfei. Research on transient short-circuit failure analysis and finite element thermoelectric coupling model of IGBT[J]. Journal of Light Industry, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
Citation: DOU Zhifeng, JIN Yuxiang and GUO Xinfei. Research on transient short-circuit failure analysis and finite element thermoelectric coupling model of IGBT[J]. Journal of Light Industry, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012

IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究

    作者简介: 窦智峰(1979-),男,吉林省松原市人,郑州轻工业学院讲师,博士,主要研究方向为大、中功率电力电子器件可靠性与多电平电能变换器故障容错及其控制策略.;
  • 基金项目: 河南省自然科学基金项目(162300410321)

  • 中图分类号: TM46

Research on transient short-circuit failure analysis and finite element thermoelectric coupling model of IGBT

  • Received Date: 2018-07-06

    CLC number: TM46

  • 摘要: 针对传统热网络模型不适用于IGBT短路情况下结温测量的问题,通过现场瞬态短路破坏性试验,在分析现场瞬态短路情况下IGBT失效机理的基础上,界定了IGBT短路失效时的临界能量值,发现了临界能量值在不同初始温度和不同母线电压情况下的演化规律,并建立了有限元热电耦合模型.结果表明,随着直流母线电压、初始温度和电流密度的增加,IGBT的短路维持时间和临界能量值会大幅度减小,而IGBT发生失效的临界温度点与初始温度的大小无关;在短路过程中IGBT失效前热量的传递仅达到焊料层,且短路瞬间其结温最高点分布在耗尽层的边界处.
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  • 收稿日期:  2018-07-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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窦智峰, 晋玉祥, 郭新飞. IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究[J]. 轻工学报, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
引用本文: 窦智峰, 晋玉祥, 郭新飞. IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究[J]. 轻工学报, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
DOU Zhifeng, JIN Yuxiang and GUO Xinfei. Research on transient short-circuit failure analysis and finite element thermoelectric coupling model of IGBT[J]. Journal of Light Industry, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
Citation: DOU Zhifeng, JIN Yuxiang and GUO Xinfei. Research on transient short-circuit failure analysis and finite element thermoelectric coupling model of IGBT[J]. Journal of Light Industry, 2018, 33(6): 101-108. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012

IGBT瞬态短路失效分析及其有限元热电耦合模型研究

    作者简介:窦智峰(1979-),男,吉林省松原市人,郑州轻工业学院讲师,博士,主要研究方向为大、中功率电力电子器件可靠性与多电平电能变换器故障容错及其控制策略.
  • 郑州轻工业学院 电气信息工程学院, 河南 郑州 450002
基金项目:  河南省自然科学基金项目(162300410321)

摘要: 针对传统热网络模型不适用于IGBT短路情况下结温测量的问题,通过现场瞬态短路破坏性试验,在分析现场瞬态短路情况下IGBT失效机理的基础上,界定了IGBT短路失效时的临界能量值,发现了临界能量值在不同初始温度和不同母线电压情况下的演化规律,并建立了有限元热电耦合模型.结果表明,随着直流母线电压、初始温度和电流密度的增加,IGBT的短路维持时间和临界能量值会大幅度减小,而IGBT发生失效的临界温度点与初始温度的大小无关;在短路过程中IGBT失效前热量的传递仅达到焊料层,且短路瞬间其结温最高点分布在耗尽层的边界处.

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