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压接式IGBT模块的开关特性测试与分析被引量：4: 2017年; 随着柔性直流输电技术朝着更高电压等级、更大系统容量方向的发展,作为其中关键设备的换流阀和混合式直流断路器对大容量IGBT器件的封装特性和电气性能提出了更高要求。与焊接式IGBT相比,压接式IGBT具有功率等级更高、开关速度更快、易于串联等优点,成为柔性直流输电的优选器件。为系统掌握压接式IGBT模块的应用特性,设计了基于双脉冲测试原理的压接式IGBT模块开关特性的测试平台。基于测试结果,分析了不同压接力、负载参数和结温条件对压接式IGBT模块开关特性的影响规律;并从器件封装特性和半导体物理层面、初步探讨了压接式IGBT模块开关特性的变化机理,为其在大功率电力变换领域的推广和应用提供参考。; 常垚周宇罗皓泽李武华李武华何湘宁; 关键词：开关特性

大容量电力电子器件结温提取原理综述及展望被引量：68: 2016年; 电力生产、传输和消费方式的变革对大容量电力电子装备的可靠性提出了更高的要求。温度诱发的器件失效是电力电子系统失效的主要原因。因此,对器件结温的精确提取是大功率电力变换装备的寿命预测、健康管理和可靠性评估的基础。该文概述大容量电力电子器件结温提取原理和相关技术的最新进展,梳理现有器件结温检测技术的分类方法和主要特点,特别是对热敏感电参数提取方法的工作原理、典型特征进行总结和归纳,并从线性度、灵敏度、泛化度等指标对结温提取方法进行初步评估。在此基础上展望大容量电力电子器件结温提取的未来研究方向。; 李武华陈玉香罗皓泽周宇杨欢何湘宁

基于多端口网络PEEC法的功率模块寄生电感快速提取方法研究被引量：1: 2022年; 数值优化为功率半导体模块实现低感与均流设计提供了灵活有效的新途径,但同时也对模块整体与分布电感的评估效率提出了更高要求。为了适应寻优计算需求,基于部分元等效电路(partial element equivalent circuit,PEEC)理论,提出一种基于多端口网络模型的功率模块布局电感快速提取方法。该方法通过构建与芯片导通状态无关的多端口网络模型,从而将模块整体和分布电感的提取问题由多次大规模PEEC求解转化为单次预处理分解加端口网络求解。此外,为减少微元数量,针对模块线路的平面注入结构,对键合线、金属层直行区和注入区使用分区域离散策略。算例分析和实验验证表明,所提方法计算误差小于5%,满足工程应用需求,计算时间相比ANSYSQ3D软件减少85%以上,适合用于功率模块的快速寻优设计。; 周宇陈宇高洪艺李成敏罗皓泽李武华何湘宁; 关键词：功率模块寄生电感

基于傅里叶级数解析热扩散角的功率模块热阻抗物理模型被引量：6: 2022年; 绝缘栅双极型晶体管功率模块失效主要由温度因素诱发。为提高功率模块可靠性,RC热阻抗模型被提出用于实时预测芯片结温。随着功率密度的提高,模块横向扩散愈发明显,多芯片热耦合效应愈加突出,导致传统RC模型会引入较大误差。文中针对RC模型精准度不足进行改进,揭示热扩散角取决于热流密度的物理内涵,结合多层封装结构下的傅里叶级数解析热流模型,建立一维RC热网络与三维热流物理场的本质联系,构造计及多芯片热路耦合的扩散角热网络,较为准确地描述多芯片结温动态特性,揭示热扩散与热耦合效应对芯片温度场形成的规律。与其他传统热扩散角模型相比,所提出方法的结温计算结果准确度最高。最后以型号SEMiX603GB12E4p模块为例,针对提出的物理模型进行验证,仿真与实验结果均表明,该模型能够表征不同工况条件下功率模块的热过程,验证了所提建模方法的有效性与准确性,误差小于4%,且验证了所提模型较不计及热耦合模型精度提高了16.72%。; 陈宇吴强周宇常垚罗皓泽李武华何湘宁; 关键词：功率模块热流密度傅里叶级数

基于热敏感电参数法的大容量IGBT模块动态结温在线检测研究被引量：12: 2017年; 绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在风力发电等大功率系统中应用广泛,其可靠性越来越受到学术界和工业界重视,鉴于结温是影响IGBT模块可靠性的重要因素,国内外学者提出了诸多基于热敏感电参数的结温提取方法,然而较少涉及大容量IGBT模块动态结温在线监测和测试的研究。设计和搭建了基于H桥拓扑的兆瓦级应用工况复现平台,可开展大功率变流系统的运行工况型式测试。以关断延迟时间为热敏感电参数,简要论述了其与器件结温和负载电流等运行工况的相关性,并通过实测构建了三维数据库。基于运行工况复现平台,研究了大容量IGBT模块在不同基波频率下的结温波动特征,并通过模块内置的负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻进行结温波动对比,验证了以关断延迟时间进行IGBT模块结温在线提取和检测具有灵敏度高、响应速度快和易于集成的优点。; 祝冲冲王祥罗皓泽周宇杨欢李武华何湘宁

计及芯片导通压降温变效应的功率模块三维温度场解析建模方法被引量：6: 2021年; 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块在新能源汽车动力总成系统中应用广泛。高功率密度和极限工况运行的应用需求对IGBT模块的热可靠性设计提出严峻挑战。受芯片导通压降温变效应的影响,芯片表面电流密度呈现不均匀分布,导致传统的热建模方法无法准确地描述功率模块温度场分布,这给芯片过电流工况下的强健性评估带来困难。该文将功率模块连续域三维温度场模型与芯片有源区离散化一维电学模型进行联合,提出一种热-电场路耦合的功率模块三维温度场解析建模方法,实现片上温度场的准确描述,误差小于4.0%。进一步地,研究芯片的电流分布规律,发现正温度特性下电流集中在IGBT有源区边缘,这种非均匀分布特征对片上温度峰值有抑制作用,能有效提升功率模块的过电流能力。最后以型号SEMiX603GB12E4p模块为例,针对提出的解析建模方法进行了验证,仿真与实验结果均表明,该模型能够准确表征不同电流水平下IGBT模块的热特性,验证了该模型算法的准确性和有效性。; 陈宇周宇罗皓泽李武华何湘宁; 关键词：功率模块场路耦合三维温度场

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周宇