《大容量高性能IGBT模組分析模型及封裝關鍵技術研究》是依託浙江大學，由陳敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大容量高性能IGBT模組分析模型及封裝關鍵技術研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳敏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大容量電力電子器件是可再生能源發電系統、智慧型電網、軌道交通等所有大容量電力電子系統中的關鍵元件，其大容量額定運行時的電磁熱可靠性問題是限制其發展和套用的關鍵問題。大容量IGBT模組內部結構的電磁動態模型是分析如何抑制功率模組電壓應力和磁場干擾的基礎，因此本項目首先開展大容量IGBT模組電磁熱多場分析模型的建模研究，在此基礎上，探索大容量IGBT模組的布局演繹方法和電磁熱特性最佳化設計技術，目的是使大容量IGBT模組在額定運行時具有晶片低電壓應力，低損耗，熱均勻分布，從而提高IGBT模組的電磁熱可靠性。然後基於IGBT模組內部等效電路參數探索大容量IGBT模組的失效預測方法，降低停機維護成本。針對大容量高效率的套用場合，研製1200V/600A的T型三電平IGBT功率模組，驗證本項目提出的理論和方法。預期成果可為大容量IGBT功率模組的工程化實踐提供理論指導。
結題摘要
隨著我國新能源、智慧型電網、綠色交通的發展，對IGBT的需求持續增長。本項目針對大容量IGBT模組的封裝關鍵技術開展研究，建立了IGBT功率模組的精確電路模型，分析了IGBT功率模組內寄生參數對模組損耗的影響；給出了功率模組內多晶片並聯的均流特性；仿真分析了給定功率模組結構內部的電場和磁場分布；提出了一種簡便的熱評估方法，能夠分析不同的模組布局在確定工作條件下的各晶片結溫，加快IGBT功率模組的熱設計。探討了適用於平面型布局功率模組的布局演繹方法，該方法首先確定T型三電平IGBT功率模組工作時對應的換流迴路；然後按照功率模組的主晶片連線的原理圖進行布局；接著考慮箝位管共C極拓撲進行布局的篩選；最後按照功率模組換流迴路的面積大小和均流需求進行布局篩選。針對T型三電平IGBT模組的工作運行特點，提出中間箝位管換流迴路優先的布局方法。分析了功率模組內部關鍵換流路逕寄生電感與布局幾何尺寸間的關係，並研究了一種功率模組布局寄生電感評估方法，可以便捷地對不同模組布局的寄生電感進行比較，從而縮短設計周期。利用提出的簡化評估方法進行了案例分析，驗證了功率模組布局方法的有效性。提出了用於避免大容量IGBT功率模組短路失效的自適應禁止檢測保護方法。該方法通過附加一個簡易的具有自適應功能的禁止電路，比較開通時刻的集電極發射極電壓與退飽和參考電壓之間的關係，來獲得何時取消對驅動電路短路保護檢測的禁止。並且通過附加一個固定延遲時間電路來防止開通時刻出現的短路問題，防止失效的誤判，同時由於自適應禁止檢測保護方法可以採用較小的電容參數，加快了短路保護的速度。研製了一種1200V/300A的T型三電平IGBT功率模組。給出了模型的靜態特性和損耗特性測試曲線。並在100kW的逆變裝置上進行了套用實驗驗證。
