项目名称: 计及疲劳累积效应的变流器功率器件寿命评估与预测研究

项目编号: No.51477019

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 电工技术

项目作者: 陈民铀

作者单位: 重庆大学

项目金额: 94万元

中文摘要: 围绕新能源发电变流器的高可靠性问题,本项目拟从电气工作点、热应力、机械应力和疲劳累积等角度,研究功率器件在多种因素作用下的的疲劳老化效应和失效机理,分析不同功率水平和温度循环过程中器件的热应力分布特性和变化规律,研究在极限冲击和长期低强度应力作用下器件的疲劳和老化效果。项目将针对目前国际上普遍关注的难题:即如何表征长期低强度热应力冲击在器件寿命消耗中的作用,进行深入的理论分析和系列测试实验研究。分析器件性能衰退和缺陷的产生、发展以及向失效演化的过程,研究功率器件在已存在内部缺陷时,不同温度冲击对其损伤程度的影响规律,建立计及疲劳累积效应、定量化描述持续小幅度温度冲击对功率器件热疲劳寿命的作用效果的寿命评估与预测模型;为新能源电力电子设备的安全评估和可靠性监控提供理论和数据支撑,同时也为大功率、高可靠性电力电子器件的设计和研发提供新的科学依据。

中文关键词: 变流器功率器件;失效机理;疲劳累积;寿命预测

英文摘要: For high reliability of converters in renewable power generation systems,researches related to fatigue aging, failure mechanism of power devices under the effects of multi-factor, will be investigated in this project from different angles including electrical working point, thermal cycling,mechanical stresses and fatigue accumulation. Aanalysis on thermal stress distribution and change rule in power devices under different power cycle and thermal cycle, and study on the fatigue-to-aging mechanisms regarding ultimate impacts and long-term low strength stress cycling effects, will be conducted. The research focuses on in-depth theoretical analysis and systematical experimental study on the problem currently receiving wide international concern, namely how to quantify the effects of a large number of low strength stress impact to lifetime of devices. The project will conduct the analysis regarding device performance degradation and defect creation, developing and the process to failure, and research on the damage degree of power devices caused by thermal impact with the existing internal defect. The lifetime evaluation and prediction models of the power devices, which take fatigue accumulative effect into consideration and can quantify the effect of long term small temperature cycling to device fatigue life cycle. The intended outcome of this project will provide important theoretical and data support for security assessment and reliability monitoring of renewable generation power electronic equipment, and also provide scientific foundation for the design and development of power electronic devices with high power and high reliability.

英文关键词: Power Device in Converter;Falure Mechanism;Fatigue Accumulation;Lifetime Prediction

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