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柔直换流阀用压接式IGBT器件物理场建模及内部压强分析

论文摘要

压接式IGBT器件是柔性直流换流阀的核心,器件内部压强分布直接影响器件及系统可靠性,而内部压强又受各种材料及复合应力相互耦合作用,针对不同应力耦合效果及其对内部压强的影响,进行压接式IGBT器件物理场模型仿真以及器件内部最大压强分布趋势的研究。首先,基于3.3 kV/50 A压接式IGBT器件实际结构,建立了多物理场模型,分析了机械、机-热和机-热-电不同耦合模型下器件内部压强分布的差异,并获取了器件承受内部最大压强的薄弱环节及各种内部应力作用的耦合效果。然后,基于机-热-电耦合模型,分析了不同环境温度、外部压力、导通电流对压接式IGBT器件内部薄弱层最大压强及性能的影响。最后,建立了压接式IGBT器件功率循环平台,通过恒导通工况和功率循环实验验证了机-热-电耦合模型的有效性和薄弱层分析的合理性。研究结果表明,机-热-电耦合模型能更好地表征压接式IGBT器件多应力耦合作用效果,内部最大压强的薄弱环节为IGBT芯片与发射极钼层间,且内部最大压强随环境温度、外加压力和导通电流的增加而增加。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 压接式IGBT器件结构及物理场建模
  •   1.1 压接式IGBT器件结构
  •   1.2 压接式IGBT器件物理场建模
  • 2 压接式IGBT器件不同物理场模型仿真
  •   2.1 仅考虑机械压力的物理场模型及仿真
  •   2.2 考虑机-热耦合场模型及仿真
  •   2.3 考虑机-电-热耦合场模型及仿真
  • 3 不同应力对IGBT器件内部性能的影响
  •   3.1 不同环境温度应力对器件内部性能的影响
  •   3.2 不同外加压力对器件内部性能的影响
  •   3.3 不同电流应力对器件内部性能的影响
  • 4 实验验证
  •   4.1 机-热-电耦合模型验证
  •   4.2 器件内部薄弱层分析验证
  • 5 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 潘艳,李金元,李尧圣,王鹏,李辉,姚然,邓吉利,龙海洋,赖伟

    关键词: 柔性直流换流阀,压接式器件,物理场建模,内部压强,薄弱环节

    来源: 电力自动化设备 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,信息科技

    专业: 电力工业,无线电电子学

    单位: 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室,重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

    基金: 国家重点研发计划项目(2016YFB0901800)~~

    分类号: TM721.1;TN322.8

    DOI: 10.16081/j.issn.1006-6047.2019.01.006

    页码: 40-45

    总页数: 6

    文件大小: 775K

    下载量: 371

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/630884cc4e536a93a42b66a7.html