光伏發電系統IGBT壽命評估研究
丁澤祥
(廈門大學嘉庚學院 機電工程與自動化學院，福建 漳州 363100)
摘 要：傳統絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)器件可靠性評估常采用過電壓、過電流測試或功率循環與熱測試法，但這些方法數據獲取條件嚴苛且無法將加速實驗數據與實際使用壽命建立聯系。提出了一種通過 Coffin-Manson-Arrhenius 廣延指數模型將二者聯系的方法，分析了 IGBT 器件可靠性和其內部結溫的關系，進行功率損耗計算、電熱等效模型搭建，更精確模擬 IGBT 在實際工作中的電熱行為。依據仿真數據建立 Coffin-Manson-Arrhenius 廣延指數模型，避免了傳統方法中加速實驗結果與實際情況脫節的問題。仿真結果表明，該研究對 IGBT 器件的壽命評估準確有效，為 IGBT 器件可靠性評估提供了一種新的策略，有助于提高 IGBT 器件的可靠性和穩定性。
關鍵詞： 絕緣柵雙極型晶體管；結溫檢測；電熱等效模型；功率損耗；壽命預測
中圖分類號：TM615 ；TN34 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(2025)02-0032-06
Research on The Life Assessments of IGBT in Photovoltaic
Power Generation System
DING Ze-xiang
（School of Electromechanical Engineering and Automation, Xiamen University Tan Kah Kee College, Zhangzhou 363100, China）
Abstract: The reliability assessments of traditional insulated gate bipolar transistor (IGBT) devices often rely on overvoltage and overcurrent testing or power cycling and thermal testing methods. While these methods require stringent data acquisition conditions and fail to establish a link between accelerated experimental data and actual service life. A method of correlating the two by a Coffin-Manson-Arrhenius extended index mode is proposed, analyzing the relationship between IGBT device reliability and its internal junction temperature, calculating power loss and building the electric thermal equivalence model. Then, more accurate simulation of IGBT electric heating behavior in actual work. Ultimately, based on simulation data, a Coffin-Manson-Arrhenius extended index model is established, circumventing the issue of disconnection between accelerated experimental results and actual situations encountered in traditional methods. Simulation results indicate that this study is accurate and effective for the life assessment of IGBT devices, offering a novel strategy for reliability assessment of IGBT devices, which contributes to enhancing the reliability and stability of IGBT devices.
Key words: insulated gate bipolar transistor; junction temperature detection; electric thermal equivalence model; power loss; life prediction
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