CN110095671B - 一种考虑热电偶胶水影响的igbt老化实验热阻修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法。该发明基于IGBT模块功率循环加速老化实验，并考虑了在IGBT模块功率循环加速老化实验过程中热电偶胶水的脱落与替换对热阻提取值的影响。该发明在实验提取热阻过程中，通过多次判断，选择不同情况下对应的热阻修正计算式，对提取值进行修正。该发明提高了实验结果的准确度，确保了在加速老化实验过程中，IGBT模块的老化程度不会被热电偶胶水影响而误判。该发明提出的修正方法简单直观，易于操作。

Description

一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法

技术领域

本发明涉及一种IGBT老化实验热阻计算方法，尤其是一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(IGBT)功率模块是电力电子系统中最常用的开关器件之一，因此它的可靠性问题备受关注。目前，加速老化实验已被广泛应用于研究IGBT模块在大载荷作用下的演化过程与失效机理。加速老化实验包括功率循环和温度循环两种，而与温度循环相比，功率循环更符合IGBT模块的实际老化情况。因此功率循环实验被广泛应用于研究IGBT模块的失效过程。在老化过程中，IGBT模块的主要失效类型为键合线脱落和焊料层疲劳，其中键合线脱落故障主要由IGBT模块的饱和压降来评估，焊料层疲劳主要由提取IGBT模块的热阻来判断。因此，在加速老化实验的过程中，热阻的准确提取与计算就至关重要。而提取热阻的关键一步就是需要利用贴于IGBT模块底部的热电偶来采集壳温。

然而，热电偶通过胶水粘贴在IGBT模块的铜板底部，在加速老化实验过程中，由于温度的周期性变化与冲击，胶水的牢固性也受到了挑战。当胶水脱落并再次粘贴热电偶时，胶水的厚度无法保证严格意义的与替换前相等。假设在老化实验的整个过程中都保持相同的胶水，即使计算所得壳温的具体值不是非常准确，但是模块老化导致的热阻变化趋势仍旧是准确的，从而可以判断模块老化程度。但是事实上，在加速老化实验过程中，由于胶水的脱落以及重新更换，计算所得的热阻值由于壳温的测量差异发生偏移。而IGBT模块的热阻值本身就较小，且当其发生20％的增长时即被视为老化，因此在热电偶胶水被重新替换后，造成的热阻计算误差会严重影响到IGBT模块老化程度的误判。

中国发明专利申请文献《IGBT模块功率循环老化试验装置及方法》(公开号CN108152697A)发明了一种IGBT模块功率循环老化试验装置及方法，介绍了功率循环实验装置的各个组成部分，包括主电路模块、风冷散热模块、数据采集模块以及控制电路模块，提出了利用对IGBT模块壳温的监测来判断实验进度。中国发明专利申请文献《一种用于大功率IGBT的结壳瞬态热阻抗的测量方法》(公开号CN107192934A)发明了一种用于大功率IGBT的结壳瞬态热阻抗的测量方法，该发明利用热敏参数法测量出大功率IGBT在冷却过程中结温的降温曲线，同时利用热电偶法获取IGBT壳温的降温曲线，然后利用曲线拟合获取IGBT的瞬态热阻抗参数。

上述发明均说明了在热阻提取的过程中需要利用热电偶获取壳温，但是均没有说明考虑热电偶胶水影响的热阻修正问题，对此，本发明针对热阻提取过程中热电偶胶水引起的测量误差问题，提出了热阻的修正方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述方案的不足，提供一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：

1、一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，建立IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线；

将IGBT模块置于恒温箱内，同时，在IGBT模块两端注入恒定电流Ic，设置恒温箱中的初始温度为20℃，然后调节恒温箱的温度使之匀速上升，并从20℃起，每隔10℃采样一次IGBT模块的饱和压降V_CE直至恒温箱的温度达到120℃，将恒温箱的温度视为IGBT模块结温T_j，共获取IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的10组数据，根据该10组数据绘制IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线，并记为V_CE-T_j关系曲线；

步骤2，IGBT模块功率循环加速老化实验装置的搭建；

所述考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验为IGBT模块功率循环加速老化实验；所述IGBT模块功率循环加速老化实验装置包括加热实验电路、采集系统和冷却系统；

所述加热实验电路的拓扑结构包括并联的三个支路：一个小电流支路、一个大电流支路、一个分压电阻RS和IGBT模块串联支路；所述小电流支路由一个输出电流为恒定电流Ic的小电流源和一个防止电路环流的二极管D1串联构成；所述的大电流支路由一个电压源Um、一个带有续流二极管D3的电感Lm、一个防止电路环流的二极管D2与一个开关管K1串联构成,其中电压源Um与带续流二极管D3的电感Lm等效为输出电流并作为恒定大电流I的大电流源；所述分压电阻RS和IGBT模块串联支路由一个分压电阻RS和一个IGBT模块串联构成，分压电阻RS的阻值为R；

步骤3，IGBT模块功率循环加速老化实验的设定；

设定在IGBT模块功率循环加速老化实验的每一次功率循环过程中，小电流支路在IGBT模块两端恒定保持注入恒定电流Ic；

设定在IGBT模块功率循环加速老化实验的每一次功率循环过程中，大电流支路的关闭和启动程序相同；

记第n次功率循环的启动时刻为启动时刻t_1n、第n次功率循环中大电流支路的关闭时刻为中间时刻t_2n，第n+1次功率循环的启动时刻为启动时刻t_1(n+1),在IGBT模块功率循环加速老化实验中的第n次功率循环中，大电流支路按照如下程序启动和关闭：

到达启动时刻t_1n，冷却系统关闭，大电流支路启动并开始向IGBT模块注入恒定大电流I，促使IGBT模块整体温度开始上升，即实验进入加热阶段；

当到达设定的中间时刻t_2n时，大电流支路关闭，冷却系统启动，促使IGBT模块整体温度开始下降，即实验进入冷却阶段；

当到达所设定的下一次启动时刻t_1(n+1)时，冷却系统再次关闭，大电流支路再次启动，按此过程循环往复，直至IGBT模块老化；

其中，n为功率循环次数，1<n<M，M为IGBT模块老化所需功率循环的最大次数，n和M均为正整数；

步骤4，IGBT模块功率循环加速老化实验及数据采集；

步骤4.1，到达启动时刻t_1n，IGBT模块功率循环加速老化实验进入第n次功率循环，进行如下采样：

通过热电偶测量得到启动时刻t_1n瞬间IGBT模块的壳温，并记为IGBT模块初始壳温T_c0”；

通过电压采集卡采集得到启动时刻t_1n瞬间IGBT模块的压降，并记为IGBT模块初始饱和压降V_CE0”，再根据步骤1得到的V_CE-T_j关系曲线，得到该IGBT模块初始饱和压降V_CE0”所对应的IGBT模块结温，记为IGBT模块初始结温T_j0”；

冷却系统关闭，大电流支路启动并开始向IGBT模块注入大电流I，促使IGBT模块整体温度开始上升，即实验进入加热阶段，通过电压采集卡采集并记录加热阶段中IGBT模块的饱和压降和分压电阻RS的饱和压降，设根据电压采集卡的采样频率f，电压采集卡在一个加热阶段中共进行了P次记录，将P次记录中的任一次记录记为记录i,将记录i所对应的IGBT模块饱和压降记为IGBT模块加热阶段饱和压降V_CE1i,将记录i对应的分压电阻RS的饱和压降记为分压电阻RS加热阶段饱和压降V_RS1i，i＝1,2,...P；

步骤4.2，到达所设定的中间时刻t_2n时，大电流支路关闭，同时冷却系统启动，即实验进入冷却阶段，进行如下采样：

通过热电偶测量得到中间时刻t_2n瞬间IGBT模块的壳温，并记为IGBT模块二次壳温T_c2”；

采样中间时刻t_2n瞬间IGBT模块的压降，并记为IGBT模块二次饱和压降V_CE”，再根据步骤1获得的V_CE-T_j关系曲线，得出该IGBT模块二次饱和压降V_CE”所对应的IGBT模块结温，并记为二次IGBT模块结温T_j”；

步骤5，计算在第n次功率循环中，IGBT模块的功耗P”，其计算式如下：

P”＝V_CEL”I”

其中，V_CEL”为第n次功率循环过程中加热阶段IGBT模块平均饱和压降值，I”为第n次功率循环过程中加热阶段流经IGBT模块的平均电流值，其计算公式分别如下：

步骤6，提取在第n次功率循环中IGBT模块的热阻值R_th(n)；

将循环过程中热电偶胶水发生松动或者脱落称为胶水松落，判断在第n次功率循环过程中热电偶胶水是否松落，并根据判断结果提取第n次功率循环中的热阻值R_th(n)：

第一种状态：若在第n次功率循环过程中发生胶水松落并替换胶水，则令第n次功率循环中的热阻值R_th(n)与第n-1次功率循环中得到的热阻值R_th(n-1)相等，即令R_th(n)＝R_th(n-1)，并得出第n次功率循环时IGBT模块壳温修正量ΔT_cn，计算式如下：

ΔT_cn＝(T_j”-T_j0”)-(T_c2”-T_c0”)-R_th(n-1)P”

第二种状态：若在第n次功率循环中未发生胶水松落，则进行下一步判断：

I,若在第k次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度增大，则第n次功率循环中提取的热阻值R_th(n)为：

Ⅱ,若在第k次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度减小，则第n次功率循环中提取的热阻值R_th(n)为：

其中，k为发生胶水松落且替换胶水的功率循环次数中与n最近的一次功率循环的次数，k为正整数且小于n；ΔT_ck为第k次功率循环中得到的IGBT模块壳温修正量；

Ⅲ，若在第1次功率循环至第n次功率循环之间未发生过热电偶胶水的替换，则本次功率循环提取的热阻值R_th(n)为：

本发明相对于现有技术的有益效果：

1、采样本发明方法提取热阻时，考虑了热电偶胶水的影响，并对提取值进行了修正，提高实验结果的准确度。

2.采样本发明方法确保了在加速老化实验过程中，IGBT模块的老化程度不会被热电偶胶水影响而误判。

3.本发明提出的修正方法简单直观，易于操作。

附图说明

图1是建立的IGBT模块的饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线。

图2是加热实验电路的拓扑图。

图3是加速老化实验过程中在热阻修正后的热阻变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

本发明一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法的步骤如下：

步骤1，建立IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线；

将IGBT模块置于恒温箱内，同时，在IGBT模块两端注入恒定电流Ic，设置恒温箱中的初始温度为20℃，然后调节恒温箱的温度使之匀速上升，并从20℃起，每隔10℃采样一次IGBT模块的饱和压降V_CE直至恒温箱的温度达到120℃，将恒温箱的温度视为IGBT模块结温T_j，共获取IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的10组数据，根据该10组数据绘制IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线，并记为V_CE-T_j关系曲线。

在实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中，Ic＝100mA，图1则是实施例中通过实验建立的V_CE-T_j关系曲线，其关系式如下：

V_CE＝-0.0017T_j+0.7175

步骤2，IGBT模块功率循环加速老化实验装置的搭建；

所述考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验为IGBT模块功率循环加速老化实验；所述IGBT模块功率循环加速老化实验装置包括加热实验电路、采集系统和冷却系统。

所述加热实验电路的拓扑结构见图2，由图2可见，所述加热实验电路的拓扑结构包括并联的三个支路：一个小电流支路、一个大电流支路、一个分压电阻RS和IGBT模块串联支路。

所述小电流支路由一个输出电流为恒定电流Ic的小电流源和一个防止电路环流的二极管D1串联构成。所述的大电流支路由一个电压源Um、一个带有续流二极管D3的电感Lm、一个防止电路环流的二极管D2与一个开关管K1串联构成,其中电压源Um与带续流二极管D3的电感Lm等效为输出电流并作为恒定大电流I的大电流源。所述分压电阻RS和IGBT模块串联支路由一个分压电阻RS和一个IGBT模块串联构成，分压电阻RS的阻值为R；

采集系统包括计算机、测量IGBT模块壳温的热电偶、电压采集卡和连接热电偶与计算机的温度采集卡，所述电压采集卡用于测量IGBT模块的饱和压降和分压电阻RS的饱和压降，温度采集卡和电压采集卡共同通过USB接口与计算机连接，并通过计算机实现对采集数据的处理。

步骤3，IGBT模块功率循环加速老化实验的设定；

设定在IGBT模块功率循环加速老化实验的每一次功率循环过程中，小电流支路在IGBT模块两端恒定保持注入恒定电流Ic；

设定在IGBT模块功率循环加速老化实验的每一次功率循环过程中，大电流支路的关闭和启动程序相同；

记第n次功率循环的启动时刻为启动时刻t_1n、第n次功率循环中大电流支路的关闭时刻为中间时刻t_2n，第n+1次功率循环的启动时刻为启动时刻t_1(n+1),在IGBT模块功率循环加速老化实验中的第n次功率循环中，大电流支路按照如下程序启动和关闭：

到达启动时刻t_1n，冷却系统关闭，大电流支路启动并开始向IGBT模块注入恒定大电流I，促使IGBT模块整体温度开始上升，即实验进入加热阶段；

当到达设定的中间时刻t_2n时，大电流支路关闭，冷却系统启动，促使IGBT模块整体温度开始下降，即实验进入冷却阶段；

当到达所设定的下一次启动时刻t_1(n+1)时，冷却系统再次关闭，大电流支路再次启动，按此过程循环往复，直至IGBT模块老化；

其中，n为功率循环次数，1<n<M，M为IGBT模块老化所需功率循环的最大次数，n和M均为正整数。

在实施例1中，n＝2853，Ic＝100mA，I＝60A,t_2n-t_1n＝20s,t_1(n+1)-t_2n＝125s。即加热阶段为20秒，冷却阶段为125秒，一次功率循环周期为145秒。

步骤4，IGBT模块功率循环加速老化实验及数据采集；

步骤4.1，到达启动时刻t_1n，IGBT模块功率循环加速老化实验进入第n次功率循环，进行如下采样：

通过热电偶测量得到启动时刻t_1n瞬间IGBT模块的壳温，并记为IGBT模块初始壳温T_c0”。

通过电压采集卡采集得到启动时刻t_1n瞬间IGBT模块的压降，并记为IGBT模块初始饱和压降V_CE0”，再根据步骤1得到的V_CE-T_j关系曲线，得到该IGBT模块初始饱和压降V_CE0”所对应的IGBT模块结温，记为IGBT模块初始结温T_j0”。

在实施例1中，V_CE0”＝0.6263V，此时对应的T_j0”＝53.66℃，T_c0”＝41.77℃。

冷却系统关闭，大电流支路启动并开始向IGBT模块注入大电流I，促使IGBT模块整体温度开始上升，即实验进入加热阶段，通过电压采集卡采集并记录加热阶段中IGBT模块的饱和压降和分压电阻RS的饱和压降，设根据电压采集卡的采样频率f，电压采集卡在一个加热阶段中共进行了P次记录，将P次记录中的任一次记录记为记录i,将记录i所对应的IGBT模块饱和压降记为IGBT模块加热阶段饱和压降V_CE1i,将记录i对应的分压电阻RS的饱和压降记为分压电阻RS加热阶段饱和压降V_RS1i，i＝1,2..P。

步骤4.2，到达所设定的中间时刻t_2n时，大电流支路关闭，同时冷却系统启动，即实验进入冷却阶段，进行如下采样：

通过热电偶测量得到中间时刻t_2n瞬间IGBT模块的壳温，并记为IGBT模块二次壳温T_c2”。

采样中间时刻t_2n瞬间IGBT模块的压降，并记为IGBT模块二次饱和压降V_CE”，再根据步骤1获得的V_CE-T_j关系曲线，得出该IGBT模块二次饱和压降V_CE”所对应的IGBT模块结温，并记为二次IGBT模块结温T_j”。

在实施例1中，V_CE”＝0.5072V，此时对应的T_j”＝123.69℃，T_c2”＝67.573℃。

步骤5，计算在第n次功率循环中，IGBT模块的功耗P”，其计算式如下：

P”＝V_CEL”I”

其中，V_CEL”为第n次功率循环过程中加热阶段IGBT模块平均饱和压降值，I”为第n次功率循环过程中加热阶段流经IGBT模块的平均电流值，其计算公式分别如下：

在实施例1中，V_CEL”＝1.6977V，此时对应的P”＝101.86W

步骤6，提取在第n次功率循环中IGBT模块的热阻值R_th(n)；

将循环过程中热电偶胶水发生松动或者脱落称为胶水松落，判断在第n次功率循环过程中热电偶胶水是否松落，并根据判断结果提取第n次功率循环中的热阻值R_th(n)：

第一种状态：若在第n次功率循环过程中发生胶水松落并替换胶水，则令第n次功率循环中的热阻值R_th(n)与第n-1次功率循环中得到的热阻值R_th(n-1)相等，即令R_th(n)＝R_th(n-1)，并得出第n次功率循环时IGBT模块壳温修正量ΔT_cn，计算式如下：

ΔT_cn＝(T_j”-T_j0”)-(T_c2”-T_c0”)-R_th(n-1)P”

第二种状态：若在第n次功率循环中未发生胶水松落，则进行下一步判断：

I,若在第k次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度增大，则第n次功率循环中提取的热阻值R_th(n)为：

Ⅱ,若在第k次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度减小，则第n次功率循环中提取的热阻值R_th(n)为：

其中，k为发生胶水松落且替换胶水的功率循环次数中与n最近的一次功率循环的次数，k为正整数且小于n；ΔT_ck为第k次功率循环中得到的IGBT模块壳温修正量。

Ⅲ，若在第1次功率循环至第n次功率循环之间未发生过热电偶胶水的替换，则本次功率循环提取的热阻值R_th(n)为：

实施例1：在第2853次功率循环过程中发生胶水松落，令热阻值R_th(2853)等于第2852次功率循环获得的热阻值R_th(2852)，并得出后续功率循环需要用到的壳温修正量ΔT_c2853，则本次功率循环提取的热阻值R_th(2853)和后续功率循环需要用到的壳温修正量ΔT_c2853分别为：

R_th(2853)＝R_th(2852)＝0.4086

ΔT_c2853＝(T_j”-T_j0”)-(T_c2”-T_c0”)-R_th(2852)P”＝2.607℃。

实施例2：n＝5750。在第5750次功率循环过程中未发生胶水松落，则进行下一步判断。在本实施例2中，n＝5750，k＝2853，V_CE0”＝0.6247V，此时对应的T_j0”＝54.56℃。通过热电偶测量得到T_c0”＝42.87℃，V_CE”＝0.5061V，此时对应的T_j”＝124.38℃。通过热电偶测量得到T_c2”＝68.44℃，V_CEL”＝1.6982V，此时对应的P”＝101.89W，ΔT_c2853＝2.607℃。即在第1次功率循环至第5750次功率循环之间的第2853次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度增大，则第5750次功率循环提取的热阻值为：

其中ΔT_c2853为第2853次功率循环得到的壳温修正量。

实施例3：n＝19421，k＝16359，V_CE0”＝0.6162V，此时对应的T_j0”＝59.61℃。通过热电偶测量得到T_c0”＝46.99℃；V_CE”＝0.4953V，此时对应的T_j”＝130.69℃。通过IGBT模块壳温T_c2”＝72.68℃，V_CEL”＝1.7243V，此时对应的P”＝103.46W，ΔT_c16359＝1.036℃。即在第1次功率循环至第19421次功率循环之间的第16359次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度减小，则第19421次功率循环提取的热阻值R_th(19421)为：

其中ΔT_c16359为第16359次功率循环得到的壳温修正量。

本实例4：n＝251，V_CE0”＝0.6301V，此时对应的T_j0”＝51.41℃。通过热电偶测量得到T_c0”＝40.42℃。V_CE”＝0.5136V，此时对应的T_j”＝119.92℃。通过热电偶测量得到T_c2”＝67.34℃，V_CEL”＝1.6968V，此时对应的P”＝101.81W。在第1次功率循环至第251次功率循环之间未发生热电偶胶水的替换，则本次功率循环提取的热阻值R_th(251)为：

图3给出了功率循环加速老化实验过程中热阻的变化情况。由该图可见，在实验过程中，发生3次热电偶胶水的脱落与替换，即图3中I，II，III三种情况。可以发现，当在没有进行壳温即使矫正时，计算所得到的热阻值会发生较大的偏移，这会大大影响对老化过程的判断。而在进行修正之后，得到的数据的波动就较为稳定。

Claims (1)

1.一种考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验热阻修正方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，建立IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线；

将IGBT模块置于恒温箱内，同时，在IGBT模块两端注入恒定电流Ic，设置恒温箱中的初始温度为20℃，然后调节恒温箱的温度使之匀速上升，并从20℃起，每隔10℃采样一次IGBT模块的饱和压降V_CE直至恒温箱的温度达到120℃，将恒温箱的温度视为IGBT模块结温T_j，共获取IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的10组数据，根据该10组数据绘制IGBT模块饱和压降V_CE与IGBT模块结温T_j的关系曲线，并记为V_CE-T_j关系曲线；

步骤2，IGBT模块功率循环加速老化实验装置的搭建；

所述考虑热电偶胶水影响的IGBT老化实验为IGBT模块功率循环加速老化实验；所述IGBT模块功率循环加速老化实验装置包括加热实验电路、采集系统和冷却系统；

所述加热实验电路的拓扑结构包括并联的三个支路：一个小电流支路、一个大电流支路、一个分压电阻RS和IGBT模块串联支路；所述小电流支路由一个输出电流为恒定电流Ic的小电流源和一个防止电路环流的二极管D1串联构成；所述的大电流支路由一个电压源Um、一个带有续流二极管D3的电感Lm、一个防止电路环流的二极管D2与一个开关管K1串联构成,其中电压源Um与带续流二极管D3的电感Lm等效输出大电流I；所述分压电阻RS和IGBT模块串联支路由一个分压电阻RS和一个IGBT模块串联构成，分压电阻RS的阻值为R；

步骤3，IGBT模块功率循环加速老化实验的设定；

设定在IGBT模块功率循环加速老化实验的每一次功率循环过程中，小电流支路在IGBT模块两端恒定保持注入恒定电流Ic；

设定在IGBT模块功率循环加速老化实验的每一次功率循环过程中，大电流支路的关闭和启动程序相同；

记第n次功率循环的启动时刻为启动时刻t_1n、第n次功率循环中大电流支路的关闭时刻为中间时刻t_2n，第n+1次功率循环的启动时刻为启动时刻t_1(n+1),在IGBT模块功率循环加速老化实验中的第n次功率循环中，大电流支路按照如下程序启动和关闭：

到达启动时刻t_1n，冷却系统关闭，大电流支路启动并开始向IGBT模块注入恒定大电流I，促使IGBT模块整体温度开始上升，即实验进入加热阶段；

当到达设定的中间时刻t_2n时，大电流支路关闭，冷却系统启动，促使IGBT模块整体温度开始下降，即实验进入冷却阶段；

当到达所设定的下一次启动时刻t_1(n+1)时，冷却系统再次关闭，大电流支路再次启动，按此过程循环往复，直至IGBT模块老化；

其中，n为功率循环次数，1<n<M，M为IGBT模块老化所需功率循环的最大次数，n和M均为正整数；

步骤4，IGBT模块功率循环加速老化实验及数据采集；

步骤4.1，到达启动时刻t_1n，IGBT模块功率循环加速老化实验进入第n次功率循环，进行如下采样：

通过热电偶测量得到启动时刻t_1n瞬间IGBT模块的壳温，并记为IGBT模块初始壳温T_c0”；

通过电压采集卡采集得到启动时刻t_1n瞬间IGBT模块的压降，并记为IGBT模块初始饱和压降V_CE0”，再根据步骤1得到的V_CE-T_j关系曲线，得到该IGBT模块初始饱和压降V_CE0”所对应的IGBT模块结温，记为IGBT模块初始结温T_j0”；

冷却系统关闭，大电流支路启动并开始向IGBT模块注入大电流I，促使IGBT模块整体温度开始上升，即实验进入加热阶段，通过电压采集卡采集并记录加热阶段中IGBT模块的饱和压降和分压电阻RS的饱和压降，设根据电压采集卡的采样频率f，电压采集卡在一个加热阶段中共进行了P次记录，将P次记录中的任一次记录记为记录i,将记录i所对应的IGBT模块饱和压降记为IGBT模块加热阶段饱和压降V_CE1i,将记录i对应的分压电阻RS的饱和压降记为分压电阻RS加热阶段饱和压降V_RS1i，i＝1,2,...P；

步骤4.2，到达所设定的中间时刻t_2n时，大电流支路关闭，同时冷却系统启动，即实验进入冷却阶段，进行如下采样：

通过热电偶测量得到中间时刻t_2n瞬间IGBT模块的壳温，并记为IGBT模块二次壳温T_c2”；

采样中间时刻t_2n瞬间IGBT模块的压降，并记为IGBT模块二次饱和压降V_CE”，再根据步骤1获得的V_CE-T_j关系曲线，得出该IGBT模块二次饱和压降V_CE”所对应的IGBT模块结温，并记为二次IGBT模块结温T_j”；

步骤5，计算在第n次功率循环中，IGBT模块的功耗P”，其计算式如下：

P”＝V_CEL”I”

其中，V_CEL”为第n次功率循环过程中加热阶段IGBT模块平均饱和压降值，I”为第n次功率循环过程中加热阶段流经IGBT模块的平均电流值，其计算公式分别如下：

步骤6，提取在第n次功率循环中IGBT模块的热阻值R_th(n)；

将循环过程中热电偶胶水发生松动或者脱落称为胶水松落，判断在第n次功率循环过程中热电偶胶水是否松落，并根据判断结果提取第n次功率循环中的热阻值R_th(n)：

第一种状态：若在第n次功率循环过程中发生胶水松落并替换胶水，则令第n次功率循环中的热阻值R_th(n)与第n-1次功率循环中得到的热阻值R_th(n-1)相等，即令R_th(n)＝R_th(n-1)，并得出第n次功率循环时IGBT模块壳温修正量ΔT_cn，计算式如下：

ΔT_cn＝(T_j”-T_j0”)-(T_c2”-T_c0”)-R_th(n-1)P”

第二种状态：若在第n次功率循环中未发生胶水松落，则进行下一步判断：

I,若在第k次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度增大，则第n次功率循环中提取的热阻值R_th(n)为：

Ⅱ,若在第k次功率循环中发生了胶水松落且替换后的胶水厚度减小，则第n次功率循环中提取的热阻值R_th(n)为：

其中，k为发生胶水松落且替换胶水的功率循环次数中与n最近的一次功率循环的次数，k为正整数且小于n；ΔT_ck为第k次功率循环中得到的IGBT模块壳温修正量；

Ⅲ，若在第1次功率循环至第n次功率循环之间未发生过热电偶胶水的替换，则本次功率循环提取的热阻值R_th(n)为：

Images