[發明專利]預測晶體管故障的方法及其系統

有效

• 申請號: 201911099707.1
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110703066B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 邢超;何鑫;徐志;劉明群;李勝男;奚鑫澤;覃日升;郭成
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明的預測晶體管故障的方法，屬于晶體管損傷預測方法的技術領域，解決預測晶體管因熱疲勞而失效的技術問題。其包括獲取晶體管的導通壓降數據和結溫數據，并確定所述結溫數據和所述導通壓降數據的第一對應關系；根據所述第一對應關系確定晶體管的剩余使用壽命；獲取所述晶體管的已工作時間數據，并與所述剩余使用壽命數據的第二對應關系；根據所述第二對應關系確定晶體管的經濟壽命數據，判斷所述經濟壽命數據是否大于晶體管在臨界飽和狀態下所對應經濟壽命數據，如果是，則判定所述經濟壽命數據所對應的結溫，為晶體管熱疲勞失效的溫度點。本發明用以完晶體管的使用功能，滿足人們能對晶體管熱損傷預估的要求。

技術領域

本發明屬于晶體管損傷預測方法的技術領域，尤其是一種預測晶體管故障的方法及其系統。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管，為稱為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。

為滿足工作需要，絕緣柵雙極型晶體管常常需要工作在高壓或者高溫的情況下，該情況下絕緣柵雙極型晶體管內阻非常大，容易產生高導通損耗，對于大功率絕緣柵雙極型晶體管，該損耗產生的熱量對其結溫有更加明顯的影響，進而影響器件的可靠性，在工作環境很苛刻的情況下或者長時間使用之后會逐漸老化，甚至失效，導致設備運行停止，甚至整個電力系統癱瘓，造成嚴重的經濟損失，甚至威脅人類的生命安全。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本申請提供了預測晶體管故障的方法，解決預測晶體管因熱疲勞而失效的技術問題。本案的技術方案有諸多技術效果，見下文。

一方面提供一種預測晶體管故障的方法，用于絕緣柵雙極型晶體管的熱疲勞故障預測，所述方法包括如下步驟：

獲取晶體管的導通壓降數據和結溫數據，并確定所述結溫數據和所述導通壓降數據的第一對應關系；

根據所述第一對應關系確定晶體管的剩余使用壽命；

獲取所述晶體管的已工作時間數據，并確定所述已工作時間數據與所述剩余使用壽命數據的第二對應關系；

根據所述第二對應關系確定晶體管的經濟壽命數據，判斷所述經濟壽命數據是否大于晶體管在臨界飽和狀態下所對應經濟壽命數據，如果是，則判定所述經濟壽命數據所對應的結溫，為晶體管熱疲勞失效的溫度點。

在一個優選或可選的實施方式中，所述根據第一對應關系確定晶體管的剩余使用壽命數據的方法，包括：

根據所述第一對應關系獲取晶體管的結溫數據；

根據所述結溫數據獲取晶體管的結溫差數據和平均結溫數據；

根據所述結溫差數據和所述平均結溫數據，計算晶體管的剩余使用壽命數據。

在一個優選或可選的實施方式中，根據所述第二對應關系確定晶體管的經濟壽命數據的方法，包括：

利用二乘法算法對第二對應關系進行平滑處理；

確定處理后的所述第二對應關系每個點集變化的一階導數數據，將所述一階導數數據作為晶體管的經濟壽命數據；

獲取所述經濟壽命數據的第一變化數據和第二變化數據，其中：

所述第一變化數據為所述經濟壽命數據與晶體管工作時間的線性變化數據；

所述第二變化數據為所述經濟壽命數據與晶體管工作時間的線性變化的非線性變化。

在一個優選或可選的實施方式中，判斷所述經濟壽命數據是否大于晶體管在臨界飽和狀態下所對應經濟壽命數據，包括：