I. INTRODUCTION
High power converter capacity is increasing in the
industrial applications. For instance, the power rating is
extended to 100MW in the electric propulsion systems [1]
and over 1000MVA in high voltage direct current
transmission (HVDC) systems used to enhance the flexibility
of modern power systems [2]. On the other hand, although
power semiconductor and manufacturing techniques have
been greatly developed in the past decades, the switching
power and switching frequency product of hard switching
has been restricted to the range of approximately 109
~1010
VA/s due to material limitations of silicon based power
devices[3]. Wide band-gap semiconductors (WBS), such as
silicon carbide (SiC) devices, are promising candidates to
break through the frequency-power product limitation of
silicon based power devices. However, the use of wide band
gap power devices for the high power applications is rare,
since they are currently too expensive for the industrial
applications. Consequently, silicon insulated gate bipolar
transistors (IGBTs) are still the mainstream power devices
for MW high power systems.
Actually, the potential of the IGBT power modules has
not been fully exploited. Increasing chip operating
temperatures from 150o
C to 175o
C, and higher, would reduce
the heat sink size and enhance the power density [4]. Nearly
60% of power device failures are temperature-induced [5].
For instance, the wire-bond, emitter metallization and chipattach
interfaces are the common power module failure areas,
and are related to the mean temperature Tm and the thermal
swing amplitude ΔTj during power cycling. The chip
temperature Tj of power semiconductors during high power
converter operation is a significant parameter, which can
provide valuable information on the internal operational
status.
In fact, for commercial high power IGBT modules, the
transient thermal impedance of the freewheeling diodes
(FWDs) is higher than that of IGBTs. Furthermore, the
safety operation area (SOA) of FWDs is smaller than that of
the IGBTs. For MW wind power generators, a power cycling
overview of two-level wind power converters under full grid
code operation is presented in [6]. It is concluded that when
the generator-side converter operates as a rectifier or with
rated reactive power injection, more conduction losses are
produced in the FWDs than in the IGBTs. Therefore, the
FWDs have a higher chip mean temperature Tj than IGBTs.
Generally, the switching frequency and output power of
converter systems are restricted by the highest thermally
stressed power devices. Consequently, the reliability design
of FWDs is significant. So, monitoring the chip temperature,
especially the FWDs, can enable a power module to operatein the proper SOA.
ผมแนะนำ
แปลงพลังงานความจุสูงเพิ่มขึ้นใน
อุตสาหกรรม ตัวอย่าง พลังอันดับ
ขยายจากในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า [ 1 ]
และ 1000mva ในแรงดันสูงกระแสตรง
ส่ง ( HVDC ) ระบบที่ใช้เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบพลังงานที่ทันสมัย
[ 2 ] บนมืออื่น ๆแม้ว่า
สารกึ่งตัวนำไฟฟ้าและเทคนิคการผลิตมีการพัฒนา
อย่างมากในทศวรรษที่ผ่านมา , สลับ
พลังและความถี่ผลิตภัณฑ์ยากเปลี่ยน
ถูก จำกัด ไปช่วงประมาณ 109
~ 1010
VA / s เนื่องจากข้อจำกัดของวัสดุซิลิคอนอำนาจตาม
อุปกรณ์ [ 3 ] ช่องว่างแถบกว้าง ( WBS ) สารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ ( sic )
เป็นสัญญาอุปกรณ์ ผู้สมัครตัดความถี่ผลิตภัณฑ์พลังงานจำกัด
ซิลิคอนตามอุปกรณ์พลังงาน อย่างไรก็ตาม การใช้อุปกรณ์พลังงานช่องว่างแถบ
กว้างสำหรับการใช้งานพลังงานสูง หายาก
ตั้งแต่พวกเขากำลังมีราคาแพงมากเกินไปสำหรับงานอุตสาหกรรม
จากนั้น ซิลิคอนฉนวนประตูไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์ (
igbts ) ยังคงเป็นอุปกรณ์หลักสำหรับระบบพลังงานสูง พลังงาน
ที่จริง MWศักยภาพของโมดูล IGBT อำนาจได้
ไม่เต็มที่เช่นกัน เพิ่มชิปปฏิบัติการอุณหภูมิจาก 150o
C
C 175o และที่สูงขึ้นจะลด
อ่างความร้อนและเพิ่มความหนาแน่น ขนาดใช้ [ 4 ] เกือบ 60% ของความล้มเหลวของอุปกรณ์พลังงาน
อุณหภูมิ ) [ 5 ] .
สำหรับอินสแตนซ์ , ลวดบอนด์อีซี และระบบงาน chipattach
มีทั่วไปพลังงานโมดูล
ความล้มเหลวด้านและมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิเฉลี่ย TM และความร้อนสวิงขนาดΔ TJ ในระหว่าง
จักรยานไฟฟ้า ชิป
อุณหภูมิ TJ พลังงานสารกึ่งตัวนำในการแปลงพลังงาน
สูงเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญซึ่งสามารถ
ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในการปฏิบัติงานภายในสถานะ
.
ในความเป็นจริงสำหรับโมดูล IGBT พลังสูงในเชิงพาณิชย์ , ความต้านทานความร้อนของการปะทะชั่วคราว
ไดโอด( fwds ) สูงกว่าของ igbts . นอกจากนี้
ตู้ปฏิบัติการพื้นที่ ( SOA ) ของ fwds มีขนาดเล็กกว่าของ igbts
. ลม MW เครื่องกําเนิดไฟฟ้า , จักรยานไฟฟ้าสอง
ภาพรวมของพลังงานลมแปลงเต็มรหัสปฏิบัติการนำเสนอตาราง
[ 6 ] สรุปได้ว่าเมื่อ
ข้างแปลงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานเหมือนวงจรเรียงกระแสหรือ
ฉีดกำลังไฟฟ้าสูงสุด ,การสูญเสียการมากขึ้น
ผลิตใน fwds กว่าใน igbts . ดังนั้น ,
fwds มีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงกว่าชิป TJ กว่า igbts .
โดยทั่วไป การเปลี่ยนความถี่ และพลังงานของระบบจะถูก จำกัด โดยแปลง
เน้นปริมาณสูงสุด อุปกรณ์ไฟฟ้า ดังนั้นความน่าเชื่อถือออกแบบ
ของ fwds สำคัญ ดังนั้น การตรวจสอบชิปโดยเฉพาะ fwds
, อุณหภูมิสามารถเปิดใช้งานพลังงานโมดูลเพื่อ operatein SOA ที่เหมาะสม
การแปล กรุณารอสักครู่..