针对大容量特种高性能电力电子系统中压大电流、短时脉冲间歇工作的特点,以及同时实现高功率密度和高可靠性的要求,以大功率IGBT模块为主要研究对象,构建大功率IGBT的电热耦合模型作为技术支撑,通过深入研究器件内部结构以及工作与失效机理,提出了大功率电力电子器件尽限使用的设计思想,解决了大容量特种高性能电力电子系统的一系列基础理论与关键技术问题,完成了项目规定的研究内容,达到了预期目标。所开展的研究和取得的成果主要如下①构建了大功率电力电子器件实验平台。②建立了大功率IGBT的电热耦合模型,实现了动态的电-热耦合仿真。③查明了大功率IGBT的失效机理,建立了基于热平衡分析的参数设计理论,提出了基于电热耦合模型分析的参数设计方法,实现了IGBT参数的尽限使用。④建立了大功率IGBT的寿命预测模型,实现了IGBT寿命的准确预测以及可靠性的在线评估。⑤解决了大功率IGBT开关组件系统中的一系列关键问题。研究形成的方法与理论为大容量特种高性能电力电子系统设计提供了有力的技术支撑,同时也可推广到常规电力电子系统的优化设计中。
英文主题词Large capacity and special high performance power electronics system; high power density and high reliability; IGBT module; electro-thermal model