计及动态均压程度的串联IGBT组件可靠性分析
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摘要: 高压大容量电力电子装备需要将多个功率IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)串联以提高其耐压等级,受器件寄生参数及外围电路影响串联IGBT组件开关动作时存在不同程度的均压问题。本文提出计及动态均压程度的串联IGBT组件系统的可靠性分析方法。首先,简述了焊接型IGBT的失效机理,分析了动态均压程度对串联IGBT组件的失效影响原理;其次,以三相两电平换流器为例,引入不同均压系数代表动态均压程度,建立了串联IGBT组件等效模型;然后,提出了计及动态均压程度影响的串联IGBT组件的可靠性分析方法;最后,基于模型提取了组件系统的电、热特性参数并计算其故障率,分析不同工况下动态均压程度对组件的可靠性影响。结果表明:动态不均压对串联IGBT组件靠近电网侧IGBT器件的可靠性影响较大;动态电压不均程度上升会导致串联IGBT组件器件间的可靠性差异扩大,降低整个串联IGBT组件系统的可靠性。