文献类型：期刊文章

作　　者：张宇娇[1] 范虹兴[2] 张炫焜[3] 阮江军[4] 黄雄峰[1]

ZHANG Yujiao;FAN Hongxing;ZHANG Xuankun;RUAN Jiangjun;HUANG Xiongfeng(School of Electrical Engineering and Automation,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China;State Grid Jinhua Power Supply Company,Jinhua 321017,China;Skills Training Center,State Grid Chongqing Electric Power Company,Chongqing 400053,China;School of Electrical Engineering and Automation,Wuhan University,Wuhan 430072,China)

机构地区：[1]合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥230009 [2]国网金华供电公司,金华321017 [3]国网重庆市电力公司技能培训中心,重庆400053 [4]武汉大学电气与自动化学院,武汉430072

出　　处：《高电压技术》

基　　金：国家自然科学基金(51577106);湖北省杰出青年基金(2019CFA085);省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)开放基金(EERIKF2018008)。

年　　份：2020

卷　　号：46

期　　号：10

起止页码：3381-3389

语　　种：中文

收录情况：AJ、BDHX、BDHX2017、CAS、CSCD、CSCD2019_2020、EI、IC、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为柔性直流输电交直流变换的关键部件,其可靠性直接决定柔性直流输电系统的稳定运行。在换流阀运行过程中IGBT模块会受到各种不同的故障影响,导致电流急剧上升,从而造成IGBT模块温度升高使焊料层产生一定的损伤,最终导致焊料层疲劳失效。为此,以柔性直流输电换流阀用IGBT模块为研究对象对其进行功率循环条件下电磁-热-机械应力耦合分析。再利用基于应变的疲劳寿命模型,根据Coffin-Manson公式,以焊料层单个功率循环产生的非弹性应变增量为条件,对焊料层进行寿命预测。最后设计了10 kW/1000 A功率循环试验平台,对仿真分析得出的电、热特性以及焊料层疲劳寿命进行验证。结果表明上焊料层温度分布与键合线键合点位置分布相关,下焊料层温度分布与芯片位置分布有关;焊料层温度分布不均、温差较大引起的热应力是导致焊料层疲劳失效的主要原因,且上焊料层疲劳寿命小于下焊料层。

关 键 词：柔性直流输电 IGBT 焊料层  功率循环  疲劳寿命  

分 类 号：TM721.1]