CN108896895A - 一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法及系统，包括：根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据；根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系；根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。本发明提出的技术方案从试验的结果得出某一因素对晶闸管寿命的影响，从而对晶闸管的寿命进行评估，有助于提高关键元器件晶闸管的可靠性，对换流阀寿命进行优化设计，保证了换流阀的安全可靠运行，以满足日益大输电容量的使用需求，具有很强的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于电力电子中特高压直流输电换流阀，具体涉及一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法及系统。
背景技术
随着直流工程的增加和电网规模的扩大，企业对于直流输电系统的可靠性指标提出了越来越严格的要求。换流阀是直流输电工程的核心装备，它是交直流电能转换的功能部件。为了避免强迫停电造成的不利影响，对换流阀的可靠性也提出了明确要求。晶闸管作为换流阀的关键性部件其失效分析与加速寿命试验不仅对换流阀可靠性评估和提高产品质量具有不可替代的现实作用，而且也是换流阀开展寿命优化设计的工作基础。因此，对于新研发的换流阀关键零部件晶闸管而言，其可靠性参数只能通过加速寿命试验方法获得。
国外对加速寿命试验统计分析研究始于20世纪60年代。首先发展起来的是恒定应力试验的统计分析方法。目前，有关恒定应力试验统计分析主要围绕如何提高分析精度等问题展开。相关学者紧跟国外加速寿命试验技术发展,对试验的统计分析和优化设计进行了深入的研究。国外对可靠性试验非常重视，各大企业均发展自身的试验手段和标准，不断通过对各种环境的模拟试验来拓展产品在全球市场的适应性。但是，国内各大企业的可靠性试验研究基础却十分薄弱，一是试验手段和设施不完善，无法在试验手段、设施不完善的条件下做出比较符合实际工况的试验，并且试验成本也不能有效降低。二是对试验方法和规范研究不够，无法准确找出影响晶闸管寿命的影响因素进而导致下一步无法准确对晶闸管寿命进行评估。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的对于新研发的设备的失效模式和故障率参数无法从统计方法获取的上述不足问题，本发明提供一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法及系统。
本发明的技术方案是：
一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法，包括：
根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据；
根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系；
根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。
优选的，所述联合老化试验，包括：
热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验。
优选的，所述根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据，包括：
将晶闸管电热联合老化试验进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组试验，并记录试验数据。
优选的，所述将晶闸管电热联合老化试验进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组试验，并记录试验数据，包括：
将具有相同属性的被试晶闸管分成三组，分别进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验；
对第一组被试晶闸管进行所述热老化加速试验，记录晶闸管结温、晶闸管损耗、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组热老化加速试验数据；
对第二组被试晶闸管进行所述电流加速老化试验，记录开通电流幅值平方、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
对第三组被试晶闸管进行所述电压加速老化试验，记录电压峰值、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
其中，所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验至少获取四组试验，两组用于计算恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系，另两组试验用于验证恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系的精确性。
优选的，所述根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系，包括：
根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数；
根据所述常数和所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
优选的，所述根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数，包括：
根据热加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与温度的关系计算热加速老化试验的晶闸管常数；
根据电流加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电流的关系计算电流加速老化试验的晶闸管常数；
根据电压老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电压的关系计算电压加速老化试验的晶闸管常数；
优选的，所述晶闸管寿命与温度的关系如下式，
式中，a表示热加速老化试验的常数；b表示热加速老化试验的常数；T表示晶闸管结温；τ表示晶闸管寿命。
优选的，所述热加速老化试验的常数a按下式计算：
式中，Tj-3表示第三组晶闸管结温；tbd-3表示第三组平均损坏时间；Tj-2表示第二组晶闸管结温；tbd-2表示第二组平均损坏时间。
所述热加速老化试验的常数b按下式计算：
优选的，所述晶闸管寿命与电流之间的关系如下式：
式中，c表示电流加速老化试验的常数；d表示电流加速老化试验的常数；i2:表示开通电流幅值平方；τ：表示晶闸管寿命。
优选的，所述电流加速老化试验的常数c按下式计算：
式中，表示第三组开通电流幅值平方；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；表示第二组开通电流幅值平方；tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；
所述电流加速老化试验的常数d按下式确定：
优选的，所述晶闸管寿命与电压之间的关系如下式：
lgτ＝lg K-mlg U
式中，K、m表示电压老化试验的常数；U表示电压峰值；τ表示晶闸管寿命。
优选的，所述电压老化试验的常数m按下式计算：
式中，tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；Umax-2表示第二组电压峰值；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；Umax-3表示第三组电压峰值；
所述电压老化试验的常数K按下式确定：
K＝Um max-2+tbd-2。
本发明的另一目的在于提出一种大功率晶闸管电热联合老化试验系统，包括：获取模块、计算模块和确定模块；
所述获取模块，用于根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据；
所述计算模块，用于根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系；
所述确定模块，用于根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。
优选的，所述分组模块，包括：试验子模块、第一记录子模块、第二记录子模块和第三记录子模块；
试验子模块，用于将具有相同属性的被试晶闸管分成三组，分别进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验；
所述第一记录子模块，用于对第一组被试晶闸管进行所述热老化加速试验，记录晶闸管结温、晶闸管损耗、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组热老化加速试验数据；
所述第二记录子模块，用于对第二组被试晶闸管进行所述电流加速老化试验，记录开通电流幅值平方、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
所述第三记录子模块，用于对第三组被试晶闸管进行所述电压加速老化试验，记录电压峰值、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
其中，所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验至少获取四组试验，两组用于计算恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系，另两组试验用于验证恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系的精确性。
优选的，所述计算模块，包括：计算子模块和确定子模块；
所述计算子模块，用于根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数；
所述确定子模块，用于根据所述常数和所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
优选的，所述计算子模块，包括：第一常数确定单元、第二常数确定单元和第三常数确定单元；
所述第一常数确定单元，用于根据热加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与温度的关系计算热加速老化试验的晶闸管常数；
所述晶闸管寿命与温度的关系如下式，
式中，a表示热加速老化试验的常数；b表示热加速老化试验的常数；T表示晶闸管结温；τ表示晶闸管寿命；
所述第二常数确定单元，用于根据电流加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电流的关系计算电流加速老化试验的晶闸管常数；
所述晶闸管寿命与电流之间的关系如下式：
式中，c表示电流加速老化试验的常数；d表示电流加速老化试验的常数；i2:表示开通电流幅值平方；τ：表示晶闸管寿命；
所述第三常数确定单元，用于根据电压老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电压的关系计算电压加速老化试验的晶闸管常数；
所述晶闸管寿命与电压之间的关系如下式：
lgτ＝lg K-mlg U
式中，K、m表示电压老化试验的常数；U表示电压峰值；τ表示晶闸管寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的技术方案基于预设的电热联合老化试验获取晶闸管寿命与结温、电流和电压变化关系；根据所述晶闸管寿命与结温、电流、电压变化关系确定影响晶闸管寿命的影响因素，通过采用单一恒定应力加速老化试验方法可对晶闸管电压、电流和热应力进行单独加速老化试验，有利于确认晶闸管寿命的影响因素，从而对其寿命进行评估，有助于挺高关键元器件晶闸管的可靠性。
本发明的技术方案采用恒定应力加速老化试验更符合实际工况，而且恒定应力加速老化试验对试验设备的要求较低，可以大幅度降低试验成本；
本发明的技术方案通过对换流阀关键零部件晶闸管失效分析与加速寿命试验对换流阀可靠性评估和提高产品质量具有不可替代的现实作用，而且还会提高换流阀使用寿命降低换流站的运行和维护费用。
附图说明
图1本发明的晶闸管电流波形；
图2本发明的热老化加速试验电路原理图；
图3本发明di/dt加速试验电路原理图；
图4本发明的实际运行中晶闸管电压波形；
图5本发明的电压加速老化试验电路原理图；
图6本发明的流阀动态热平衡时晶闸管散热示意图；
图7本发明的等值热路图；
图8本发明的一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了获得换流阀关键零部件晶闸管的使用寿命，提前预知产品的设计和工艺是否存在缺陷等问题，本发明基于晶闸管失效模式，提出了一种大功率晶闸管电热加速老化试验方法，采用单一恒定应力加速老化试验方法对晶闸管电压、电流和热应力进行加速老化试验。从试验的结果得出某一因素对晶闸管寿命的影响，从而对晶闸管的寿命进行评估，有助于提高关键元器件晶闸管的可靠性，对换流阀寿命进行优化设计，保证了换流阀的安全可靠运行，以满足日益大输电容量的使用需求，具有很强的工程应用价值。
从图1可以看出一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法，包括：
S1、根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据。
进一步的，联合老化试验，包括：热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验。
进一步的，根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据，包括：
将晶闸管电热联合老化试验进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组试验，并记录试验数据。
进一步的，将晶闸管电热联合老化试验进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组试验，并记录试验数据，包括：
将具有相同属性的被试晶闸管分成三组，分别进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验；
对第一组被试晶闸管进行所述热老化加速试验，记录晶闸管结温、晶闸管损耗、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组热老化加速试验数据；
对第二组被试晶闸管进行所述电流加速老化试验，记录开通电流幅值平方、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
对第三组被试晶闸管进行所述电压加速老化试验，记录电压峰值、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
其中，所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验至少获取四组试验，两组用于计算恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系，另两组试验用于验证恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系的精确性。
S2、根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
进一步的，所述根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系，包括：
根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数；
根据所述常数和所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数，包括：
根据热加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与温度的关系计算热加速老化试验的晶闸管常数；
根据电流加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电流的关系计算电流加速老化试验的晶闸管常数；
根据电压老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电压的关系计算电压加速老化试验的晶闸管常数。
进一步的，晶闸管寿命与温度的关系如下式，
式中，a表示热加速老化试验的常数；b表示热加速老化试验的常数；T表示晶闸管结温；τ表示晶闸管寿命。
热加速老化试验的常数a按下式计算：
式中，Tj-3表示第三组晶闸管结温；tbd-3表示第三组平均损坏时间；Tj-2表示第二组晶闸管结温；tbd-2表示第二组平均损坏时间。
所述热加速老化试验的常数b按下式计算：
进一步的，晶闸管寿命与电流之间的关系如下式：
式中，c表示电流加速老化试验的常数；d表示电流加速老化试验的常数；i2:表示开通电流幅值平方；τ：表示晶闸管寿命。
电流加速老化试验的常数c按下式计算：
式中，表示第三组开通电流幅值平方；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；表示第二组开通电流幅值平方；tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；
电流加速老化试验的常数d按下式确定：
进一步的，晶闸管寿命与电压之间的关系如下式：
lgτ＝lg K-mlg U
式中，K、m表示电压老化试验的常数；U表示电压峰值；τ表示晶闸管寿命。
电压老化试验的常数m按下式计算：
式中，tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；Umax-2表示第二组电压峰值；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；Umax-3表示第三组电压峰值；
电压老化试验的常数K按下式确定：
K＝Um max-2+tbd-2。
S3、根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。
实施例1
本发明提出了一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法，包括下述步骤：
(1)热加速老化试验；
(2)di/dt加速老化试验；
(3)电压加速老化试验。
所述步骤(1)主要包括以下内容：在实际运行中，晶闸管的发热是由通过的大电流引起的，直流工程中通过晶闸管的电流波形如图2所示。图中在一个工频周期内，晶闸管的导通时间为1/3周期，闭锁时间为2/3周期，对此，晶闸管的热加速老化试验有2两种方法，一种是持续导通加速老化试验方法，一种是增加电流幅值1/3周期导通热加速老化试验方法。
显然，若采用持续导通热加速老化试验方法，试验的设计将非常简单，但是试验与实际工况的差别较大，而且无法反映晶闸管的门极触发特性，增加电流幅值1/3周期导通热加速老化试验方法与实际工况更为吻合，而且，通过增加电流幅值增大损耗的方法，强化了电流引起的热应力对晶闸管寿命的影响，因此，采用这种方法更合适。
试验拟采用的电路如图3所示。图中，U和Llk模拟晶闸管触发导通时施加在晶闸管两端的电压和Llk对晶闸管开通di/dt的限制作用，Id用来产生晶闸管的通态电流，此外试验电路中还有晶闸管和阻尼电阻RS的冷却回路。
所述步骤(2)主要包括以下内容：晶闸管处在高di/dt下会导致晶闸管门极附近区域热击穿。晶闸管在触发导通时，通过晶闸管门极区域的电流密度过大，使门极区域热量过于集中而发生烧毁，本质上门极损坏也是一种热损坏，触发导通时刻，门极区域的温度取决于电流幅值和di/dt。可以用图4所示的电路图开展di/dt加速老化试验。
所述步骤(3)主要包括以下内容：±800kV特高压直流输电工程换流阀正常运行和启停运行中晶闸管承受的电压波形如图5所示。
图中，在正常运行时晶闸管承受的峰值电压为4kV，在启停过程中，换流阀触发角接近90°，晶闸管承受的峰值电压为5.6kV。对于不同电压等级的直流工程，在设计换流阀时会根据工程的绝缘水平调整单阀晶闸管串联数，所以单个晶闸管承受的峰值电压水平相差不大。考虑用最严酷的工况进行电压老化试验，晶闸管的最大反向试验电压应当高于5.6kV，小于晶闸管极限耐压水平，可以利用图6所示的试验电路来进行电压加速老化试验。
本发明实施例提供的晶闸管电热联合老化试验装置，采用了采用单一恒定应力加速老化试验方法，该方法主要包括以下步骤：
1)建立晶闸管热老化试验分析模型，求出晶闸管寿命随结温变化关系；
2)建立晶闸管电流老化试验分析模型，求出晶闸管寿命随电流变化关系；
3)建立晶闸管电压老化试验分析模型，求出晶闸管寿命随电压变化关系。下面对上述方法分别作如下介绍：
1)建立晶闸管热老化试验分析模型
热加速老化试验的加速变量为晶闸管结温Tj，而Tj是无法直接测量的，通过间接计算可以得出晶闸管结温，晶闸管散热器压装结构的等效散热示意图如图7所示，晶闸管损耗、热阻、冷却液温度之间的等值热路图如图8所示。
在等值热路图中，Rjc为结片至管壳的热阻，Rcs为管壳至散热器的热阻，Rsp为散热器导热热阻，Rpw为散热器至冷却介质热阻。Pthy为晶闸管损耗，PA、PB分别为晶闸管向两侧散热器传递的热量，Tj为晶闸管结温，Tw为冷却介质温度。这些量满足下面的关系：
其中：
Rth[A]＝Rjc[A]+Rcs[A]+Rsp[A]+Rpw[A]
Rth[B]＝Rjc[B]+Rcs[B]+Rsp[B]+Rpw[B]
晶闸管损耗可由下式计算：
其中：Id为晶闸管通态电流，UT0为晶闸管通态门槛电压，rt为晶闸管通态斜率电阻，μ为换流阀在工作中的换相角。由上式可以确定直流电流取不同值时晶闸管结温。
热加速老化试验试验分组如下：
表1热加速老化试验试验分组
晶闸管损坏的标准是：断态电阻小于1000Ω。
以每组被试品的平均损坏时间作为该结温下晶闸管的损坏时间tbd：
与温度密切相关的寿命方程为：
式中：
a、b：常数；
τ：在某绝对温度条件下的寿命。
选取表1中结温为Tj-2、Tj-3的试验数据来计算常数a、b，则有
求得了a、b，晶闸管寿命随结温变化的函数关系式就此确定。利用Tj-1、Tj-4的试验数据可以对函数关系式的精确性精选验证。
2)建立晶闸管电流老化试验分析模型
通过调整电路参数可以使tl保持不变，di/dt只随imax改变，则在一次触发中，晶闸管的门极区域产生的热量：
其中：Rg为门极区域触发导通时的电阻值。
由上式可知，若延迟时间tl为定值，则触发导通时门极区域的发热量与电流幅值imax的平方成正比，而门极区的温度与门极区发热成正比，因此，di/dt加速老化试验的寿命方程与热加速老化试验相似，可以通过试验数据建立晶闸管寿命与开通电流幅值imax之间的函数关系，试验数据表如表2所示。
表2di/dt加速老化试验表
| 开通电流幅值平方(A2) | 被试晶闸管数目 | 晶闸管损坏时间(h) |
| i2 max-1 | N1 | t1 |
| i2 max-2 | N2 | t2 |
| i2 max-3 | N3 | t3 |
| i2 max-4 | N4 | t4 |
晶闸管损坏的标准是：断态电阻小于1000Ω。
选取表2中开通电流幅值为i2 max-2、i2 max-3的试验数据来计算常数a、b，则有：
求得了a、b，晶闸管寿命随结温变化的函数关系式就此确定。
利用i2 max-1、i2 max-4的试验数据可以对函数关系式的精确性进行验证。
考虑到在换流阀实际运行中，晶闸管在每个工频周期只触发一次，而在di/dt加速老化试验中，可以在一个工频周期内触发Nk次，因此在进行寿命估计时，应当用计算的τ除以Nk。
3)建立晶闸管电压老化试验分析模型
晶闸管电压引起的损坏属于绝缘损坏，对于绝缘损坏，晶闸管的寿命与场强水平之间的关系为：
lgτ＝lg K-nlg E (10)
其中：E为场强，K和n为待求常数。
由于场强E与电压U呈线性关系，所以式(10)可改为
lgτ＝lg K-mlg U (11)
其中：m为任意常数，电压加速老化试验数据如表3所示。
表3电压加速老化试验表
| 电压峰值(kV) | 被试晶闸管数目 | 晶闸管损坏时间(h) |
| Umax-1 | N1 | t1 |
| Umax-2 | N2 | t2 |
| Umax-3 | N3 | t3 |
| Umax-4 | N4 | t4 |
选取表3中开通电压幅值为Umax-2、Umax-3的试验数据来计算常数k、m，则有：
k＝Um max-2+tbd-2(13)
求得了m、k，晶闸管寿命随电压峰值变化的函数关系式就此确定。
利用Umax-1、Umax-4的试验数据可以对函数关系式的精确性进行验证。
考虑到在换流阀实际运行中，晶闸管在每个工频周期只触发一次，而在电压加速老化试验中，可以在一个工频周期内触发Nk次，因此在进行寿命估计时，应当用计算的τ除以Nk。
基于获取的晶闸管寿命与各个影响因素的关系确定影响晶闸管寿命的因素，包括对晶闸管进行老化寿命的评估。
老化寿命评估方法：数据方法分析。
数据分析
试验数据统计分析是根据加速应力水平下晶闸管的寿命信息，外推出正常应力水平下晶闸管的使用寿命信息，从而估计出正常应力水平条件下晶闸管的各种可靠性指标。其中，晶闸管的寿命就是指的是产品的寿命。
具体的，在正常应力水平S0和加速应力S1<S2<…Sk下产品的寿命分布服从指数函数，即：
其中，Fi(t)为产品寿命的分布函数，θi为应力水平Si下产品的平均寿命。
i、点估计
在加速寿命试验中，对应于k个加速应力试验的数据样本分别为：
t1≤t2≤…≤tri＜τi，i＝1,2，…，k (15)
其中，τi为截尾时间，ri为ni个样品在(0，τi)内的失效数量。
很显然，在加速寿命试验中，试验应力Si下的总试验时间为：
在试验应力Si下，产品平均寿命θi的极大似然估计值为：
ii、区间估计
根据数理统计理论知，近似服从正态分布，即：
其中：
基于公式(15)～(19)便可确定，在置信水平为1-α时对应的近似置信区间为：
本发明的另一目的在于提出一种大功率晶闸管电热联合老化试验系统，该系统与一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法原理相似，包括：获取模块、计算模块和确定模块；
下面对上述三个模块作进一步说明：
获取模块，用于根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据；
计算模块，用于根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系；
确定模块，用于根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。
分组模块，包括：试验子模块、第一记录子模块、第二记录子模块和第三记录子模块；
试验子模块，用于将具有相同属性的被试晶闸管分成三组，分别进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验；
第一记录子模块，用于对第一组被试晶闸管进行所述热老化加速试验，记录晶闸管结温、晶闸管损耗、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组热老化加速试验数据；
第二记录子模块，用于对第二组被试晶闸管进行所述电流加速老化试验，记录开通电流幅值平方、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
第三记录子模块，用于对第三组被试晶闸管进行所述电压加速老化试验，记录电压峰值、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
其中，所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验至少获取四组试验，两组用于计算恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系，另两组试验用于验证恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系的精确性。
计算模块，包括：计算子模块和确定子模块；
计算子模块，用于根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数；
确定子模块，用于根据所述常数和所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
计算子模块，包括：第一常数确定单元、第二常数确定单元和第三常数确定单元；
第一常数确定单元，用于根据热加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与温度的关系计算热加速老化试验的晶闸管常数；
晶闸管寿命与温度的关系如下式，
式中，a表示热加速老化试验的常数；b表示热加速老化试验的常数；T表示晶闸管结温；τ表示晶闸管寿命；
第二常数确定单元，用于根据电流加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电流的关系计算电流加速老化试验的晶闸管常数；
晶闸管寿命与电流之间的关系如下式：
式中，c表示电流加速老化试验的常数；d表示电流加速老化试验的常数；i2:表示开通电流幅值平方；τ：表示晶闸管寿命；
第三常数确定单元，用于根据电压老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电压的关系计算电压加速老化试验的晶闸管常数；
晶闸管寿命与电压之间的关系如下式：
lgτ＝lg K-mlg U
式中，K、m表示电压老化试验的常数；U表示电压峰值；τ表示晶闸管寿命。
热加速老化试验的常数a按下式计算：
式中，Tj-3表示第三组晶闸管结温；tbd-3表示第三组平均损坏时间；Tj-2表示第二组晶闸管结温；tbd-2表示第二组平均损坏时间。
热加速老化试验的常数b按下式计算：
电流加速老化试验的常数c按下式计算：
式中，表示第三组开通电流幅值平方；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；表示第二组开通电流幅值平方；tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；
电流加速老化试验的常数d按下式确定：
电压老化试验的常数m按下式计算：
式中，tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；Umax-2表示第二组电压峰值；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；Umax-3表示第三组电压峰值；
所述电压老化试验的常数K按下式确定：
K＝Um max-2+tbd-2。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (16)
1.一种大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，包括：
根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据；
根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系；
根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。
2.如权利要求1所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述联合老化试验，包括：
热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验。
3.如权利要求2所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据，包括：
将晶闸管电热联合老化试验进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组试验，并记录试验数据。
4.如权利要求3所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述将晶闸管电热联合老化试验进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组试验，并记录试验数据，包括：
将具有相同属性的被试晶闸管分成三组，分别进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验；
对第一组被试晶闸管进行所述热老化加速试验，记录晶闸管结温、晶闸管损耗、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组热老化加速试验数据；
对第二组被试晶闸管进行所述电流加速老化试验，记录开通电流幅值平方、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
对第三组被试晶闸管进行所述电压加速老化试验，记录电压峰值、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
其中，所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验至少获取四组试验，两组用于计算恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系，另两组试验用于验证恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系的精确性。
5.如权利要求4所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系，包括：
根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数；
根据所述常数和所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
6.如权利要求5所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数，包括：
根据热加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与温度的关系计算热加速老化试验的晶闸管常数；
根据电流加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电流的关系计算电流加速老化试验的晶闸管常数；
根据电压老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电压的关系计算电压加速老化试验的晶闸管常数。
7.如权利要求6所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述晶闸管寿命与温度的关系如下式，
式中，a表示热加速老化试验的常数；b表示热加速老化试验的常数；T表示晶闸管结温；τ表示晶闸管寿命。
8.如权利要求7所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述热加速老化试验的常数a按下式计算：
式中，Tj-3表示第三组晶闸管结温；tbd-3表示第三组平均损坏时间；Tj-2表示第二组晶闸管结温；tbd-2表示第二组平均损坏时间。
所述热加速老化试验的常数b按下式计算：
9.如权利要求6所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述晶闸管寿命与电流之间的关系如下式：
式中，c表示电流加速老化试验的常数；d表示电流加速老化试验的常数；i2:表示开通电流幅值平方；τ：表示晶闸管寿命。
10.如权利要求9所所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述电流加速老化试验的常数c按下式计算：
式中，表示第三组开通电流幅值平方；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；表示第二组开通电流幅值平方；tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；
所述电流加速老化试验的常数d按下式确定：
11.如权利要求6所所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述晶闸管寿命与电压之间的关系如下式：
lgτ＝lgK-mlgU
式中，K、m表示电压老化试验的常数；U表示电压峰值；τ表示晶闸管寿命。
12.如权利要求11所所述的大功率晶闸管电热联合老化试验方法，其特征在于，所述电压老化试验的常数m按下式计算：
式中，tbd-2表示第二组晶闸管平均损坏时间；Umax-2表示第二组电压峰值；tbd-3表示第三组晶闸管平均损坏时间；Umax-3表示第三组电压峰值；
所述电压老化试验的常数K按下式确定：
K＝Um max-2+tbd-2。
13.一种大功率晶闸管电热联合老化试验系统，其特征在于，包括：获取模块、计算模块和确定模块；
所述获取模块，用于根据晶闸管电热联合老化试验获取分组处理的试验数据；
所述计算模块，用于根据所述分组处理的试验数据计算恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系；
所述确定模块，用于根据所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定单一恒定应力下影响晶闸管寿命的因素。
14.如权利要求13所述的大功率晶闸管电热联合老化试验系统，其特征在于，所述分组模块，包括：试验子模块、第一记录子模块、第二记录子模块和第三记录子模块；
试验子模块，用于将具有相同属性的被试晶闸管分成三组，分别进行热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验；
所述第一记录子模块，用于对第一组被试晶闸管进行所述热老化加速试验，记录晶闸管结温、晶闸管损耗、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组热老化加速试验数据；
所述第二记录子模块，用于对第二组被试晶闸管进行所述电流加速老化试验，记录开通电流幅值平方、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
所述第三记录子模块，用于对第三组被试晶闸管进行所述电压加速老化试验，记录电压峰值、被试晶闸管数目和晶闸管损坏时间，获取至少四组电流加速老化试验数据；
其中，所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验至少获取四组试验，两组用于计算恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系，另两组试验用于验证恒定应力下晶闸管寿命与影响因素的关系的精确性。
15.如权利要求13所述的大功率晶闸管电热联合老化试验系统，其特征在于，所述计算模块，包括：计算子模块和确定子模块；
所述计算子模块，用于根据所述热老化加速试验、电流老化加速试验和电压加速老化试验的分组处理的试验数据和晶闸管寿命与影响因素的关系计算所述晶闸管寿命与影响因素的关系的常数；
所述确定子模块，用于根据所述常数和所述晶闸管寿命与影响因素的关系确定恒定应力下的晶闸管寿命与影响因素的关系。
16.如权利要求15所述的大功率晶闸管电热联合老化试验系统，其特征在于，所述计算子模块，包括：第一常数确定单元、第二常数确定单元和第三常数确定单元；
所述第一常数确定单元，用于根据热加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与温度的关系计算热加速老化试验的晶闸管常数；
所述晶闸管寿命与温度的关系如下式，
式中，a表示热加速老化试验的常数；b表示热加速老化试验的常数；T表示晶闸管结温；τ表示晶闸管寿命；
所述第二常数确定单元，用于根据电流加速老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电流的关系计算电流加速老化试验的晶闸管常数；
所述晶闸管寿命与电流之间的关系如下式：
式中，c表示电流加速老化试验的常数；d表示电流加速老化试验的常数；i2:表示开通电流幅值平方；τ：表示晶闸管寿命；
所述第三常数确定单元，用于根据电压老化试验分组处理的试验数据和晶闸管寿命与电压的关系计算电压加速老化试验的晶闸管常数；
所述晶闸管寿命与电压之间的关系如下式：
lgτ＝lgK-mlgU
式中，K、m表示电压老化试验的常数；U表示电压峰值；τ表示晶闸管寿命。
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