[发明专利]一种功率电子爆炸原位监测方法及装置

说明书

本发明属于电子器件监测技术领域，公开了一种功率电子爆炸原位监测方法及装置。本发明通过故障激发模块激发功率电子器件发生爆炸失效，在功率电子器件爆炸失效前后及爆炸失效瞬间，通过电信号监测模块实时监测功率电子器件的电信号，通过气体监测模块实时监测功率电子器件所处试验腔体内部的气体信息，通过高速图像捕捉模块实时捕捉功率电子器件的外部画面，通过高速X射线成像模块实时捕捉功率电子器件的内部画面；通过时序控制模块按预定的时序和时间间隔触发装置中各模块进行工作；通过主控模块控制整个装置，并进行数据采集、存储和显示。本发明能够实现对功率电子器件爆炸失效过程的实时监测。

技术领域

本发明属于电子器件监测技术领域，更具体地，涉及一种功率电子爆炸原位监测方法及装置。

背景技术

大功率、高频化、集成化是功率电子器件的主要发展方向。MW级的大功率逆变器在轨道交通、输电网络等领域有广泛的应用。但是在大功率电子器件工作过程中，如果器件工作发生异常(如过载、短路等)，器件损耗大幅上升，在短时间内产生大量的热量，导致器件温度瞬间升高，极易引起爆炸，尤其在超高压、大电流的应用中功率器件爆炸带来的后果更加严重。

功率电子器件爆炸可能导致的损伤包括：释放出气体、由胶体和颗粒组成的气溶胶或者熔覆在表面。如果有较大、较重的碎片产生，将会对周围设备、系统或人体产生严重伤害。因此，研究大功率电子器件爆炸机理对于器件防爆设计、提高设备的安全性至关重要。

现有技术中，由于大功率电子器件爆炸过程持续时间极短，通常为微秒级，因此缺少有效的原位观测分析手段，导致功率电子器件爆炸原因仍然存在争议，目前常见的原因有电流过大、绝缘保护损坏、过热、湿度过大等。但是由于缺少原位观测分析手段，针对特定产品无法分析爆炸的主导因素，从而无法进行有针对性的改进和设计优化。

发明内容

本发明通过提供一种功率电子爆炸原位监测方法及装置，解决现有技术中缺少针对功率电子器件爆炸的原位监测手段的问题。

本发明提供一种功率电子爆炸原位监测装置，包括：故障激发模块、电信号监测模块、气体监测模块、高速图像捕捉模块、高速X射线成像模块、时序控制模块、安全防护模块和主控模块；

所述故障激发模块用于激发功率电子器件发生爆炸失效；

所述电信号监测模块用于实时监测功率电子器件的电信号；

所述气体监测模块用于实时监测功率电子器件所处试验腔体内部的气体信息；

所述高速图像捕捉模块用于捕捉功率电子器件爆炸失效前、爆炸失效瞬间及爆炸失效后的外部画面；

所述高速X射线成像模块用于捕捉功率电子器件爆炸失效前、爆炸失效瞬间及爆炸失效后的内部画面；

所述时序控制模块用于按预定的时序和时间间隔触发装置中各模块进行工作；

所述安全防护模块用于保护除功率电子器件外的试验人员、测试仪器免受功率电子器件爆炸损伤；

所述主控模块用于控制整个装置，并进行数据采集、存储和显示。

优选的，所述故障激发模块包括：供电及负载装置、温度-湿度-环境气氛集成调控装置；

所述供电及负载装置用于控制功率电子器件的电负载参数；

所述温度-湿度-环境气氛集成调控装置用于调节功率电子器件所处环境温度、所处环境湿度、所处环境气体成分。

优选的，所述故障激发模块还包括：振动台；所述振动台用于对功率电子器件施加振动载荷。

优选的，所述高速图像捕捉模块包括：超快成像子系统、超快测温子系统；