[发明专利]一种用于变流器IGBT寿命预警的测试方法及装置

说明书

本申请公开了一种用于变流器IGBT寿命预警的测试方法及装置。该方法包括：将待测IGBT置于恒温箱，对IGBT采用第一电流进行加热，直至恒温箱温度恒定为预设温度Tj，切断第一电流，然后采用第二电流使变流器IGBT导通，获得此时变流器IGBT的饱和压降Vce，重复上述过程，获得温度Tj关于饱和压降Vce的校准曲线函数；采用第三电流对IGBT进行加热，切断第三电流，然后采用上述第二电流使变流器IGBT导通，获得此时IGBT的饱和压降V’ce以及IGBT的壳体温度或环境温度Tx；计算此时IGBT的结温T'j和热阻R，进行寿命预警。本发明可以实现无须拆卸，即可对变流器IGBT进行寿命预警。

技术领域

本申请涉及电力电子变流器技术领域，更具体地，涉及一种用于变流器IGBT寿命预警的测试方法及装置。

背景技术

电力电子变流器(以下简称“变流器”)作为核心装置，广泛应用于轨道交通、电动汽车、船舶推进以及航空航天等重要领域中，变流器中核心功率半导体器件为IGBT，IGBT为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)，其可靠性直接关系到变流器的安全运行，因此对IGBT的可靠性要求非常高。

IGBT在实际应用中大部分是由PNP型晶体管与N沟道MOSFET结合而成的N沟道IGBT。IGBT模块作为功率变流器的主要部件，因IGBT失效而导致功率变流器的故障率较高，当IGBT重复开通或关断时，由于IGBT模块封装是由多层结构组成且相邻层热膨胀系数的差异产生交变热应力，在该交变热应力的反复作用下使得材料产生蠕变疲劳、失效，其工作寿命与可靠性将影响到整个装置或系统的正常运行。

IGBT器件发生早期失效的原因包括：芯片制造过程中的微小缺陷、直接覆铜陶瓷基板的缺陷、键合线的引线接触不良等极其微小的缺陷，或者人为的失误等。这些缺陷或失误，可以通过在IGBT器件的设计中，或在制造工序设计、器件构造设计及装配工序设计中，使用各种设计方法持续提高质量，从而降低失效发生的可能性。然而，要在设计阶段完全消除这些缺陷或失误是非常困难的，因此可以需要采用可靠性测试的方法进行筛选。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于变流器IGBT寿命预警的测试方法及装置，可以实现无须拆卸，即可对变流器IGBT进行寿命预警。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种用于变流器IGBT寿命预警的测试方法，包括步骤：

S101，将待测IGBT置于恒温箱，对所述IGBT采用第一电流进行加热，直至所述恒温箱温度恒定为预设温度Tj，切断所述第一电流，然后采用第二电流使所述变流器IGBT导通，所述第二电流小于所述第一电流，获得此时所述变流器IGBT的饱和压降Vce；

S102，重复步骤S01，获得多组温度Tj和对应的饱和压降Vce，拟合获得温度Tj关于饱和压降Vce的校准曲线函数；

S103，将所述IGBT置于非恒温区，采用第三电流对所述IGBT进行加热，切断所述第三电流，然后采用所述第二电流使所述变流器IGBT导通，获得此时所述IGBT的饱和压降V’ce以及所述IGBT的壳体温度或环境温度Tx；

S104，根据所述饱和压降V’ce、壳体温度或环境温度Tx和所述校准曲线函数计算此时所述IGBT的结温T'j和热阻R，根据所述结温T'j和热阻R进行寿命预警。

进一步地，所述第二电流为所述变流器IGBT额定电流的1/500至1/2000。

进一步地，所述第一电流和第三电流为直流电流，所述对所述IGBT采用第一电流进行加热是按照预设导通断开时间对所述IGBT间断施加所述第一电流，所述对所述IGBT采用第三电流进行加热是按照预设导通断开时间对所述IGBT间断施加所述第三电流。