[发明专利]基于IGBT模块焊点退化状态的寿命预测方法及系统

说明书

本申请公开了一种基于IGBT模块焊点退化状态的寿命预测方法及系统，该方法包括：启动对目标IGBT模块的焊料层的超声波扫描；根据超声波扫描结果确定焊料层各焊点的空洞情况；根据空洞情况确定目标IGBT模块的焊料层对应的等级；在预设的等级寿命数据库中查询获取与等级对应的寿命标准值，并作为目标IGBT模块的寿命预测值；等级寿命数据库基于对样本IGBT模块进行加速老化功率模块循环测试的结果而生成，存储有各等级的焊料层对应的寿命标准值。本申请采用简便易操作的超声波检测技术对焊料层的空洞问题进行检测，进而可高效、准确地预测出IGBT模块的剩余寿命，帮助提高设备运维的效率与合理性，有效提高产品经济效益。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于IGBT模块焊点退化状态的寿命预测方法及系统。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是功率电子器件里技术较为先进的功率器件产品，目前已广泛取代传统的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，应用在家电、船舶、交通和电网等战略性产业中。因此，准确地检测、预测IGBT功率器件的剩余寿命，是给出合理运维指导意见、降低维修成本、保证设备可靠运行的关键。

但实际中IGBT功率器件的运用现场工况复杂，准确检测和计算IGBT模块的剩余寿命仍是当前的难点。现有技术中有些方案，基于对温度梯度或者集射极的漏电流、饱和压降进行检测，从而来监测IGBT的健康状态，进而进行寿命预测。这些方法不仅计算复杂，而且得到的结果往往误差较大。

鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于IGBT模块焊点退化状态的寿命预测方法及系统，以便高效、准确地对IGBT模块进行寿命预测，帮助提高设备运维的合理性与可靠性。

为解决上述技术问题，一方面，本申请公开了一种基于IGBT模块焊点退化状态的寿命预测方法，包括：

启动对目标IGBT模块的焊料层的超声波扫描；

根据超声波扫描结果确定所述焊料层中各焊点的空洞情况；

根据空洞情况确定所述目标IGBT模块的焊料层对应的等级；

在预设的等级寿命数据库中查询获取与所述等级对应的寿命标准值，并作为所述目标IGBT模块的寿命预测值；所述等级寿命数据库基于对样本IGBT模块进行加速老化功率模块循环测试的结果而生成，存储有各等级的焊料层对应的寿命标准值。

可选地，所述等级寿命数据库的生成过程包括：

通过对各个样本IGBT模块的焊料层进行超声波扫描，分别确定各个样本IGBT模块的焊料层对应的等级；

通过对各个样本IGBT模块进行加速老化功率模块循环测试，分别确定各个样本IGBT模块的剩余寿命；

基于同等级的样本IGBT模块的剩余寿命，确定该等级对应的寿命标准值。

可选地，所述基于同等级的样本IGBT模块的剩余寿命，确定该等级对应的寿命标准值，包括：

将同等级的样本IGBT模块的剩余寿命的数学期望作为该等级对应的寿命标准值。

可选地，所述样本IGBT模块包括全新的IGBT模块和不同使用年限的IGBT模块。

可选地，所述根据超声波扫描结果确定所述焊料层的空洞情况，包括：

根据超声波扫描结果计算所述焊料层中单个焊点的平均空洞率大小、平均空洞个数、单个空洞平均面积。