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赖伟: 作品数：34 被引量：323H指数：12; 供职机构：重庆大学电气工程学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金国家重点基础研究发展计划更多>>; 相关领域：电气工程电子电信一般工业技术交通运输工程更多>>

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多芯片并联IGBT模块老化特征参量甄选研究被引量：13: 2022年; 多芯片并联的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是大容量电力电子装备的核心器件,其运行可靠性受到业界的广泛关注。甄选能表征多芯片并联IGBT模块老化状态的特征参量对系统主动运维和可靠性提升十分重要。该文以英飞凌1.7kV多芯片并联封装IGBT模块为研究对象,对比分析芯片焊料层老化和键合线脱落对电-热-磁特性影响规律,提出磁感应强度作为多芯片并联IGBT模块疲劳失效状态监测的特征量。首先,建立多芯片并联IGBT模块稳态导通等效电路,定性分析模块退化与磁感应强度的耦合关系;其次,基于模块的三维电-热-磁有限元模型研究多芯片并联IGBT模块电、热、磁参量在老化失效中的变化规律和灵敏性。结果表明,磁感应强度在两种失效模式中灵敏性均最高,并不受环境温度变化的影响,而且在测量中可以避免与模块电路的直接接触,对模块的正常运行影响较小,因此适合作为多芯片并联功率模块运行状态监测的特征参量。; 丁雪妮陈民铀赖伟罗丹魏云海; 关键词：IGBT 磁感应强度

多芯片并联压接式IGBT中压力不均对电流分布的影响分析: 2020年; 压接式IGBT器件作为柔直输电换流装备的核心元件,在长时间尺度下因制造工艺、器件老化等因素,器件内部出现压力分布不均的现象,进而造成并联子模块间电流分布不均,使部分子模块可靠性降低,老化加快。为研究压接式IGBT中压力差异与电流分布不均匀程度间的关系,本文分析了压力分布导致器件内部模块并联不均流的原因;并开展不同压力差异下的并联实验,获得了不同压力差异下的电流分布数据。通过对实验结果的分析,明确了压力差异与电流分布差异之间的关系,为探究压接式IGBT的优化设计及老化失效演变提供参考。; 邓真宇陈民铀赖伟李辉王晓李金元杜耀婷; 关键词：电流分布

计及运行工况的MMC换流阀可靠性建模与分析被引量：24: 2018年; 模块化多电平换流器(MMC)换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,其可靠性关系到整个输电系统的安全稳定运行。以典型高压直流输电MMC换流阀为例,考虑换流阀运行工况,建立基于故障树分析方法的MMC换流阀的可靠性模型,并对其薄弱环节进行分析。首先,建立融入换流阀运行工况IGBT、二极管等元件的故障率模型;其次,考虑MMC换流阀功率模块和外围控制保护系统等,运用故障树分析方法,建立MMC换流阀故障树模型,得到相应可靠性指标的表达式;最后,根据可靠性指标公式计算各元件的故障率,采用概率灵敏度和关键灵敏度指标,辨识MMC换流阀的薄弱环节。结果表明:在整流和逆变工况下,MMC换流阀和元件的故障率最大,而在纯无功工况下故障率最小; IGBT模块和电源供给是MMC换流阀的薄弱环节,MMC子模块性能对换流阀可靠性的影响最为显著。; 李辉邓吉利姚然赖伟康升扬江泽申李金元李尧圣; 关键词：高压直流输电故障树

基于失效演化模拟的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命建模研究: 2024年; 牵引变流器作为电力机车系统中最关键且故障率最高的设备,影响系统的安全运行,其中绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是导致牵引变流器失效的主要部件。开展IGBT模块剩余寿命准确评估,对降低运维成本和系统故障率具有重要的战略价值和经济意义。目前采用“里程修”的运维方式,未考虑机车运行线路、工况、负载差异等因素对寿命的影响,导致一些线路过早更换的高昂运维成本和一些线路过晚替换的系统停运风险。因此,在牵引系统IGBT模块故障率高、运行线路间可靠性差异大且采用不合理的“里程修”方式背景下,目前业界普遍关心的问题是各线路基于固定里程修更换的IGBT模块剩余寿命是多少。该文针对电力机车用IGBT模块剩余寿命准确评估的问题,以IGBT模块焊料层不同服役里程空洞尺寸分布规律为基础,建立考虑焊料层空洞空间分布规律的精细化多物理场模型,开展多芯片并联IGBT模块失效演化物理过程模拟,提出以焊料层空洞分布统计规律为老化状态的电力机车用IGBT模块解析剩余寿命预测模拟,并通过功率循环试验验证改进模型准确性。研究成果丰富功率器件的寿命预测和可靠性评估理论,为系统从“里程修”向“状态修”转变提供科学依据。; 赖伟李涵锐李辉荆海燕于凯姚然陈民铀; 关键词：电力机车

基于Haar小波变换重构开关序列的MMC子模块电容值在线监测方法被引量：12: 2022年; 电容器作为模块化多电平换流器(MMC)系统子模块核心部件,因长期工作于交流、大功率的工作环境,使其成为最容易失效的部件之一。因此,电容器健康状态的实时监测对MMC系统可靠运行具有重要意义。该文提出一种基于Haar小波变换重构开关序列的MMC子模块电容值在线监测方法,首先,通过对MMC系统实测的电容器电压信号进行Haar小波变换重构出子模块投入与切除的开关序列;其次,基于重构的开关序列提取电容器的充电时段电压信号,并结合桥臂实测电流信号实现电容器容值在线反演计算;最后,通过MMC系统工况模拟平台验证了该文所提方法的准确性和有效性。该方法仅需控制系统原有采集的电容电压和桥臂电流信号为监测方法输入,即可实现对电容器容值的评估,去除了对开关信号的需求,极大地降低了监测的难度,为MMC系统电容器的健康状态监测和主动运维提供了方法和数据基础。; 罗丹陈民铀赖伟夏宏鉴冉立; 关键词：模块化多电平换流器开关序列小波变换

IGBT的加速老化试验方法研究被引量：5: 2018年; 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为新能源发电转换系统的核心器件,其可靠性直接影响系统的安全运行,因此,研究IGBT可靠性对提高系统的稳定性具有重要意义。如何有效地开展IGBT加速老化试验问题是研究其可靠性的基础。基于此,这里采用多物理场建模方法对比分析了不同控制策略下功率器件老化特征参数的灵敏性,得到在恒壳温差的控制策略下结温上升了21.5℃。最后,根据该控制策略建立加速老化试验平台,证明了控制策略的有效性。因此,采用恒壳温差的加速老化试验更利于研究IGBT失效机理。; 李洁赖伟汪纪锋党晓圆; 关键词：绝缘栅双极型晶体管

微电子工业园区谐波分析方法研究: 2018年; 对微电子工业园区主要谐波产生设备和谐波影响进行了分析,针对谐波分析方法,提出了采用复序列快速傅里叶变换算法并进行锁相控制,以克服传统FFT算法的缺点,并以微电子工业区某企业实测数据为例进行了谐波分析。; 李洁党晓圆赖伟; 关键词：电能质量谐波分析锁相控制微电子工业

老化试验条件下的IGBT失效机理分析被引量：67: 2015年; IGBT模块失效机理是变流器可靠性状态监测的基础,通过分析模块老化失效机理,得到饱和压降Uce补偿模型和结温Tj计算模型,建立IGBT模块功率循环实验平台,验证模块失效的物理过程和机理,得到IGBT模块在老化过程中电气和热参数的变化趋势,并建立热阻的退化模型,分析不同工作条件下对模块老化的影响。试验结果表明,模块在交变温度下焊接层失效是模块的主要失效方式,失效过程中其特征参数热阻满足参数退化模型,结温差越大模块越容易发生失效。通过IGBT模块的老化实验分析器件的老化机理,为变流器的状态监测和运行可靠性评估奠定一定基础,也为功率器件的可靠性设计提供决策支持。; 赖伟陈民铀冉立王学梅徐盛友

基于频带能量的模块化多电平换流阀中金属化薄膜电容器失效检测方法被引量：10: 2021年; 金属化薄膜电容器(metallized polypropylene film capacitor,MPPF)是模块化多电平换流阀(modular multilevel converter,MMC)中最薄弱的部件之一,准确地评估其可靠性对柔性直流输电系统的安全稳定运行十分重要。针对MPPF电容老化后聚丙烯膜熔融导致等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)增大,进而增加电容损耗,加速电容老化的问题,文中提出一种利用电容输出电压高频带能量来表征ESR增加,并在不同服役周期后对比能量变化从而判断电容的老化状态的方法,建立基于频带能量的MPPF电容失效检测模型。文中详细分析电容在MMC系统中的运行机理,并从MPPF电容结构的角度分析电容的失效机理;在建立的MMC系统仿真平台上研究ESR变化与电容输出电压高频带能量之间的规律;在此基础上,建立MPPF电容失效检测模型,并通过实验验证所提方法与模型的可行性和有效性。与现有方法相比,该方法只需电容器电压信息即可评估其当前失效程度,且适用于大部分开关电路中电容器的失效检测,尤其解决了传统方法成本高、算法复杂且普适性不足的问题。为模块化多电平换流阀中MPPF电容的状态监测和寿命评估提供一定的理论基础和技术支撑。; 夏宏鉴陈民铀赖伟罗丹黎昌盛丁雪妮; 关键词：模块化多电平变流器金属化薄膜电容器等效串联电阻

老化实验条件下的IGBT寿命预测模型被引量：31: 2016年; 以器件功率循环为基础,在疲劳损伤理论基础上建立功率器件寿命模型,以提高变流器的运行可靠性,为功率变流器的检修维护提供理论基础。给出了器件寿命预测模型的使用价值和意义,通过分析功率器件失效机理,设计了功率循环实验平台和老化实验方案,阐述了老化实验原理并给出了老化参数提取方法。利用Weibull分布建立了器件的一维寿命模型并分析了该模型的优缺点,提出了改进的器件三维寿命模型,通过对比、分析证明了该模型的准确性,得到的Arrhenius广延指数模型更能体现器件寿命分布。; 赖伟陈民铀冉立王学梅徐盛友; 关键词：WEIBULL分布 IGBT

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