CN115097277A - 柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，包括：在预设的第一数量的试验温度下，对多个待测功率单元注入中子束流并施加预设的第二数量的试验电压，对多个待测功率单元进行试验，功率单元为功率器件或功率器件内的芯片；监测并记录试验过程中的中子注量和各待测功率单元的泄漏电流，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效，预设的失效条件与泄漏电流相关；当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验，预设的结束条件与中子注量、柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。本发明针对高海拔地区的工作环境，测试效率高，能准确评估功率单元因大气中子引起的失效率，获得功率单元的安全工作电压边界。
Description
技术领域
本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其是涉及柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法。
背景技术
近年来，随着智能电网的快速发展，风力、太阳能等可再生能源发电技术的推广应用，柔性直流输电技术得到了快速发展和应用。柔性直流输电作为新一代直流输电技术，可以独立控制有功、无功，能够支持大规模可再生能源的高效接入，在孤岛供电、新能源并网、可再生能源远距离输送、交流系统互联等领域已有广泛应用。
换流阀是柔性直流输电技术中的核心设备，随着电压等级与传输能力的不断提高，对柔性直流换流阀的可靠性要求越来越高。柔性直流换流阀功率器件包括IGBT、二极管、旁路晶闸管等电力电子器件，柔性直流换流阀功率器件的有效性对柔性直流换流阀的安全运行非常重要。
大气中子通量与海拔呈现正相关关系，海拔越高，中子通量越大。对于高压功率半导体器件，大气中子会导致大电流烧毁、栅穿等失效，给大量应用功率器件的电力传输等高可靠性需求系统带来了严重的威胁。功率器件宇宙射线失效模式主要是单粒子失效，当功率器件处于阻断状态时，高能中子入射到半导体器件中发生核反应，产生的核反应次级粒子为带电粒子，会沿着运行轨迹电离产生电子-空穴对，该电子-空穴对在器件内电场的加速下发生电流倍增雪崩效应，进而出现局部热点，发生不可逆雪崩失效。
开展高海拔地区柔性直流换流阀功率器件大气中子加速辐照试验，目前无试验方法可依。国外供货商研究深度各不相同，大都基于理论计算或仿真的方式开展高海拔地区使用的失效率评估，国内研究经验更少，器件厂无法给出高海拔地区使用的失效率评估数据，需要开展中子辐照加速试验，研究宇宙射线对换流阀的影响，获取试验数据支撑工程柔性直流换流阀关键参数设计。
发明内容
本发明的目的是提供柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，以解决现有技术中缺乏有效的高海拔使用环境中柔性直流换流阀功率单元失效率测试方法的技术问题。
本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：
柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，包括：
在预设的第一数量的试验温度下，对多个待测功率单元注入中子束流并施加预设的第二数量的试验电压，对多个待测功率单元进行试验，所述功率单元为功率器件或功率器件内的芯片；
监测并记录试验过程中的中子注量和各待测功率单元的泄漏电流，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效，所述预设的失效条件与所述泄漏电流相关；
当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验，所述预设的结束条件与所述中子注量、柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。
可选地，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效包括：
当待测功率单元的泄漏电流大于预设的泄漏电流阈值且失去高压阻断能力时，则判断所述待测功率单元为失效功率单元，否则所述待测功率单元为有效功率单元。
可选地，停止注入中子束流并结束试验之后还包括：
根据记录的失效功率单元数量、有效功率单元的中子总注量和实际环境下的平均中子通量得到多个待测功率单元的失效率，根据失效率和预设的失效率阈值判断待测功率单元的有效性是否满足要求；
其中，有效功率单元的中子总注量TSUM＝∑ni，ni为第i个功率单元失效时的中子注量，若第i个功率单元未发生失效，ni为停束时累计的中子注量。
可选地，根据失效率和预设的失效率阈值判断待测功率单元的有效性是否满足要求具体包括：
在某一试验温度和试验电压下，当失效率不大于预设的失效率阈值时，则待测功率单元的有效性满足使用要求，否则，待测功率单元的有效性不满足使用要求。
可选地，当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验具体包括：
当试验过程中的中子注量达到预设的中子注量阈值，或发生失效的功率单元数量达到预设的数量阈值时，则停止注入中子束流并结束试验。
可选地，对多个待测功率单元注入中子束流之前还包括：
确定对多个待测功率单元进行试验的功率单元的失效率阈值。
可选地，对多个待测功率单元注入中子束流之前还包括：
确定对多个待测功率单元进行试验的第一数量的试验温度和第二数量的试验电压。
可选地，确定对多个待测功率单元进行试验的第二数量的试验电压具体包括：
在相同的温度下，评估多种电压条件下的中子辐照敏感程度，确定对待测功率单元进行试验的第二数量的试验电压。
可选地，对多个待测功率单元进行试验之前还包括：
针对各试验电压和各试验温度的组合，对多个待测功率单元不注入中子束流并施加试验电压，并与对多个待测功率单元注入中子束流的试验进行对比，以便保证功率单元的失效是由中子束流造成的。
本发明提供了柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，包括：在预设的第一数量的试验温度下，对多个待测功率单元注入中子束流并施加预设的第二数量的试验电压，对多个待测功率单元进行试验；监测并记录试验过程中的中子注量和各待测功率单元的泄漏电流，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效，所述预设的失效条件与所述泄漏电流相关；当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验，所述预设的结束条件与所述中子注量、柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。
有鉴如此，本发明带来的有益效果是：
本发明提供的柔性直流换流阀功率单元的试验方法，考虑了柔性直流换流阀实际工作环境的海拔高度对功率单元有效性的影响，针对高海拔地区柔性直流换流阀的工作环境，在预设的多个试验温度和试验电压对下，对多个待测功率单元注入中子束流进行试验，测试效率高；监测并记录试验过程中的试验数据，根据试验数据能判断功率单元是否因大气中子导致失效，能获得柔性直流换流阀功率单元准确的安全工作电压边界，能保证柔性直流换流阀在高海拔地区的可靠运行，有利于柔性直流输电工程的应用和发展。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为现有的柔性直流换流阀功率单元的拓扑结构图；
图3为本发明方法进行试验的现场布局示意图；
其中，T1、T2为IGBT，D1、D2为二极管，SCR为旁路晶闸管，S为旁路开关，C为直流电容器，R为均压电阻。
具体实施方式
术语解释：
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
本发明实施例提供了柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，以解决现有技术中缺乏有效的高海拔地区柔性直流换流阀功率单元失效率测试方法的技术问题。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，以下为本发明柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法的实施例，包括：
S100：在预设的第一数量的试验温度下，对多个待测功率单元注入中子束流并施加预设的第二数量的试验电压，对多个待测功率单元进行试验，所述功率单元为功率器件或功率器件内的芯片；
S200：监测并记录试验过程中的中子注量和各待测功率单元的泄漏电流，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效，所述预设的失效条件与所述泄漏电流相关；
S300：当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验，所述预设的结束条件与所述中子注量、柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。
请参阅图2，本实施例的试验对象是多个待测功率单元，功率单元为功率器件或功率器件内的芯片，可以同时对若干个性直流换流阀功率器件或者若干个性直流换流阀功率器件里的芯片进行测试。功率器件与功率器件内芯片的主要区别在于：(1)功率器件是封装的，功率器件内的芯片不是封装的，相同面积的辐照测试板可以同时测试的芯片数量更多，相对于功率器件，对测试功率器件内的芯片进行测试的测试效率更高；(2)预设的失效率不同，假设1个功率器件内有30个芯片，若功率器件的预期失效率不高于50FIT，则功率器件内每个芯片的预期失效率不高于50FIT/30。
在执行步骤S100之前，首先需要确定进行试验的输入条件，主要包括：柔性直流换流阀使用地的中子通量Φn、功率器件/芯片的失效率要求即功率器件/芯片的失效条件、多个试验温度和多个试验电压。每个试验温度与每个试验电压组合构成一个试验条件。
本实施例中，对多个待测功率单元进行试验之前，需要确定对进行试验的第一数量的试验温度、第二数量的试验电压、功率单元的失效率阈值。在确定多个试验温度时，应考虑功率单元工作环境中的实际温度范围；在确定多个试验电压时，应以平原地区功率单元的典型工作电压为基础，按一定比例进行上、下浮动，具体值可由摸底试验确定。第一数量和第二数量之间的关系不作具体要求，可以相同也可以不同，根据实际情况来确定。
具体的，摸底试验为：由于每款功率器件/芯片的特性存在差异，因此，需要对功率器件/芯片进行摸底试验，在一个固定的试验温度下，评估多种电压条件下的中子辐照敏感程度，以确定对功率器件/芯片进行失效率试验时的试验电压。
对比试验：针对每个试验条件(试验温度和试验电压)，在对待测功率器件/芯片进行正式失效性试验之前，需要给功率器件/芯片施加一次试验电压，分别对每个待测功率器件/芯片不注入中子束流，进行一次对比试验，将不注入中子束流时的试验结果与后面正式的失效性试验(注入中子束流)进行比对，以保证待测功率器件/芯片的失效是由中子束流造成的。
值得说明的是，进行对比试验的目的是：在正式给待测功率器件/芯片注入中子束流之前，对待测功率器件/芯片进行一次不注入中子束流的试验，以保证待测功率器件/芯片的失效是由中子束流造成的。
在步骤S100中，在预设的第一数量的试验温度下，对多个待测功率单元注入中子束流并施加预设的第二数量的试验电压，对多个待测功率单元进行试验。
请参阅图3，对多个待测功率器件/芯片进行失效性试验时，将多个待测功率器件/芯片放入辐照间的辐照测试板上，这些待测功率器件/芯片与测试间的高压电源通过较长的一段输电线路进行连接，优选的实施方式，输电线路的长度为30米，实现对多个待测功率器件/芯片施加试验电压；束流探测器发送中子束流到这些待测功率器件/芯片上；通过上位机监测辐照过程中的各待测功率器件/芯片的状态。当待测功率器件/芯片发生漏电流急剧增加且失去高压阻断能力的情况时，则判断待测功率器件/芯片为失效功率器件，否则判断待测功率器件/芯片为有效功率器件/芯片。
本实施例中，对待测功率器件/芯片进行失效率试验时，根据摸底试验确定的多个试验电压，结合多个试验温度和预设的中子注量阈值即中子注量最高限值，对一定数量的待测功率器件/芯片进行中子辐照的失效率试验。
值得说明的是，中子通量是实际大气中子数据的单位，是n/cm2/h；中子注量是在试验过程中给功率器件/芯片注入的中子数量，单位是n/cm2，中子注量等于中子通量乘以发生1个功率器件/芯片失效的总功率器件/芯片小时数。
本实施例在步骤S200中，在进行失效性试验的过程中，通过上位机实时监测并记录中子注量和各待测功率器件/芯片的泄漏电流，当待测功率器件/芯片的泄漏电流大于预设的泄漏电流阈值且失去高压阻断能力时，则判断待测功率器件/芯片为失效功率器件/芯片，否则待测功率器件为有效功率器件/芯片。
在步骤S300中，当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验。具体的，当试验过程中的中子注量达到预设的中子注量阈值即中子注量最高限值，或者发生失效的待测功率器件/芯片的数量达到预设的数量阈值(规定的上限值)时，停止对待测功率器件/芯片进行中子辐照并结束试验。
本实施例中，停止注入中子束流并结束试验之后还包括：
根据试验过程中记录的失效功率器件/芯片的数量r、有效功率器件/芯片的中子总注量TSUM和实际环境下的平均中子通量得到多个待测功率器件/芯片的失效率，根据失效率和预设的失效率阈值判断待测功率器件/芯片的有效性是否满足要求。
其中，有效功率器件/芯片的中子总注量TSUM＝∑ni，ni为第i个功率器件/芯片失效时的中子注量，若第i个功率器件/芯片未发生失效，ni为停止注入中子束流时累计的中子注量。
因此，在中子辐照下的试验失效率λACC为：
λACC＝r/TSUM； (1)
将试验中获得的失效率λACC乘以柔性直流换流阀实际工作环境下的平均中子通量Φn，即可得出实际的功率器件/芯片平均失效率λCR：
λCR＝λACC×Φn； (2)
根据有限件样品(待测功率器件/芯片)失效率试验的结果，可计算出无限件样品失效率的置信区间。若试验中记录的功率器件/芯片的失效数量为r，通过查找如表1所示的卡方函数表格：
表1
可得出无限件样品的失效率置信区间λ′ACC为：
其中，X2为自由度为2r的卡方函数；TSUM为有效功率器件/芯片的中子总注量；取置信度为95％，则α＝5％。
本实施例提供的柔性直流换流阀功率单元的试验方法，考虑了柔性直流换流阀实际工作环境的海拔高度对功率单元有效性的影响，针对高海拔地区柔性直流换流阀的工作环境，在预设的多个试验温度和试验电压对下，对多个待测功率单元注入中子束流进行试验，测试效率高；监测并记录试验过程中的试验数据，根据试验数据能判断功率单元是否因大气中子导致失效，能获得柔性直流换流阀功率单元准确的安全工作电压边界，能保证柔性直流换流阀在高海拔地区的可靠运行，有利于柔性直流输电工程的应用和发展。
以下为本发明的一个具体算例：
最高中子注量：假设柔性直流换流阀使用地的海拔高度为4000m，该处的平均中子通量为153n/cm2/h，柔性直流换流阀功率器件预设的失效率不高于50FIT，则2×107功率器件小时数内只有1个功率器件失效。按照此类推本项试验，单个功率器件的中子辐照总量约为：153n/cm2/h×2×107h≈3.06×109n/cm2。因此，试验过程中的中子注量最高限值设置为3.06×109n/cm2。如果试验过程中累积的有效功率器件中子总注量达到3.06×109n/cm2仍未发生失效，则可以停止中子辐照。
可以理解的是，试验过程中的中子注量最高限值和单个功率器件/芯片的中子辐照总量相等，而单个功率器件/芯片的中子辐照总量是由柔性直流换流阀使用地的平均中子通量和预设的失效率决定的，柔性直流换流阀使用地的平均中子通量与该地的海拔高度密切相关，因此，试验过程中的中子注量最高限值与柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。本发明中预设的结束条件是：试验过程中的中子注量达到的中子注量最高限值，或者发生失效的功率器件/芯片个数达到规定的上限值，因此，预设的结束条件与柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。
值得说明的是，50FIT为功率器件预设的失效率阈值，是功率器件进行中子辐照失效性试验的一个输入条件，用于计算中子注量。1FIT的定义是109器件小时内有1个器件失效。失效个数＝X*FIT*109，X为功率器件的失效率。
对于功率芯片的效率，取决于一个功率器件内有多少支芯片，假设有30个芯片，那么功率器件内每个芯片的失效率为50FIT/30。
试验对象样品数量：为了得到一个相对准备的失效率数据，建议样本数不宜过少，此例中每个试验条件下以30个样品数量为例说明。每个试验条件下，中子辐照过程中如发生10个样品失效，则可以停止中子辐照。
试验温度：考虑实际工程中，柔性直流换流阀阀厅的工作温度范围为5℃～50℃、功率器件最高工作结温为95℃，选取4个温度点开展中子辐照试验，分别为5℃、25℃、50℃和95℃。
值得说明的是，5℃和50℃为阀厅的上下限温度，25℃为正常室温温度，95℃为功率器件工作过程中最高结温，所以选择这四档具有典型意义的温度值。
试验电压：以4500V的功率器件为例，考虑功率器件的额定工作电压一般为2100V，建议选取1350V、1750V、2100V、2310V和2541V五个试验电压条件开展辐照试验，每次进行试验时的试验电压需要结合摸底试验的情况后最终确定。
结合不同的试验温度和试验电压，4个试验温度点和5个试验电压共同组成20个试验条件，根据这20个试验条件对功率器件开展中子辐照试验。
试验数据：假设在某一试验温度和试验电压的条件下，得到30支试验样品的失效率数据，如表2所示：
表2
如表1所示的被测功率器件总共30支，逐渐在30支内发生第1支失效，在剩余的29支内发生第2支失效。根据表1中数据进行计算，计算得到30支试验样品的失效率，如表3所示：
表3
因此，在该试验温度和试验电压下，此功率器件的失效率约为2.32FIT，此时的失效率小于预设的失效率阈值50FIT，进一步结合柔性直流换流阀运行工况判断该电压下的失效率是否能满足设备可靠性要求，如能满足，则功率器件在此试验条件下是安全的；如不能接受，则需要降低正常运行时功率器件的使用电压。
本发明提供的柔性直流换流阀功率单元的试验方法，是一种柔性直流换流阀功率单元大气中子加速辐照试验方法，试验对象为柔性直流换流阀使用的IGBT、二极管、旁路晶闸管等电力电子器件或者这些器件的芯片，试验目的是针对高海拔地区柔性直流换流阀的工作环境，评估功率器件/芯片典型工作电压(或降额)下大气中子引起的失效率，获得功率器件/芯片准确的安全工作电压边界。根据试验结果，高海拔环境下绘制器件的失效率曲线，并与理论计算结果对比，指导工程应用。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，包括：
在预设的第一数量的试验温度下，对多个待测功率单元注入中子束流并施加预设的第二数量的试验电压，对多个待测功率单元进行试验，所述功率单元为功率器件或功率器件内的芯片；
监测并记录试验过程中的中子注量和各待测功率单元的泄漏电流，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效，所述预设的失效条件与所述泄漏电流相关；
当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验，所述预设的结束条件与所述中子注量、柔性直流换流阀使用地的海拔高度相关。
2.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，根据预设的失效条件判断各待测功率单元是否失效包括：
当待测功率单元的泄漏电流大于预设的泄漏电流阈值且失去高压阻断能力时，则判断所述待测功率单元为失效功率单元，否则所述待测功率单元为有效功率单元。
3.根据权利要求2所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，停止注入中子束流并结束试验之后还包括：
根据记录的失效功率单元数量、有效功率单元的中子总注量和实际环境下的平均中子通量得到多个待测功率单元的失效率，根据失效率和预设的失效率阈值判断待测功率单元的有效性是否满足要求；
其中，有效功率单元的中子总注量TSUM＝∑ni，ni为第i个功率单元失效时的中子注量，若第i个功率单元未发生失效，ni为停束时累计的中子注量。
4.根据权利要求3所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，根据失效率和预设的失效率阈值判断待测功率单元的有效性是否满足要求具体包括：
在某一试验温度和试验电压下，当失效率不大于预设的失效率阈值时，则待测功率单元的有效性满足使用要求，否则，待测功率单元的有效性不满足使用要求。
5.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，当满足预设的结束条件时，停止注入中子束流并结束试验具体包括：
当试验过程中的中子注量达到预设的中子注量阈值，或发生失效的功率单元数量达到预设的数量阈值时，则停止注入中子束流并结束试验。
6.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，对多个待测功率单元注入中子束流之前还包括：
确定对多个待测功率单元进行试验的功率单元的失效率阈值。
7.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，对多个待测功率单元注入中子束流之前还包括：
确定对多个待测功率单元进行试验的第一数量的试验温度和第二数量的试验电压。
8.根据权利要求7所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，确定对多个待测功率单元进行试验的第一数量的试验温度具体包括：
根据功率单元工作环境中的实际温度范围和功率单元的最高工作结温，确定对多个待测功率单元进行试验的第一数量的试验温度。
9.根据权利要求7所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，确定对多个待测功率单元进行试验的第二数量的试验电压具体包括：
在相同的温度下，评估多种电压条件下的中子辐照敏感程度，确定对待测功率单元进行试验的第二数量的试验电压。
10.根据权利要求1-9任一项所述的柔性直流换流阀功率单元的大气中子加速辐照试验方法，其特征在于，对多个待测功率单元进行试验之前还包括：
针对各试验电压和各试验温度的组合，应先对多个待测功率单元不注入中子束流并施加试验电压，再开展并与对多个待测功率单元注入中子束流的试验进行对比，以便保证功率单元的失效是由中子束流造成的。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116520065A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-08-01 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 电力设备性能参数预测方法、装置、设备和存储介质 |
Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007068090A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ネットワーク装置監視システムおよび監視方法、ならびにそのプログラム |
| JP2008053913A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ネットワーク装置管理システムおよび管理方法、ならびにそのためのプログラム |
| WO2008074864A1 (fr) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Thales | Procede de simulation de taux de panne d'un equipement electronique due au rayonnement neutronique |
| CN101903063A (zh) * | 2007-09-12 | 2010-12-01 | 株式会社东芝 | 粒子束辐照设备和粒子束辐照方法 |
| CN101923596A (zh) * | 2010-09-08 | 2010-12-22 | 北京大学 | 一种估算集成电路辐照效应的方法 |
| CN103218495A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-24 | 北京航空航天大学 | 一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法 |
| US20140067303A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Avx Corporation | Screening Method for Electrolytic Capacitors |
| US20140067302A1 (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-06 | International Business Machines Corporation | Product reliability estimation |
| US20150173130A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-18 | Askion Gmbh | Method and apparatus for heating volumes of media in a closed receptacle by means of an electromagnetic radiation |
| US20160061883A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Seek Thermal, Inc. | Radiometric test and configuration of an infrared focal plane array at wafer probe |
| CN106650039A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-10 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 | 电子器件大气中子单粒子效应预测方法及装置 |
| CN106842282A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 西北核技术研究所 | 一种利用sram存储器进行中子辐射环境监测的方法 |
| CN108132400A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-08 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 | 大气中子诱发的电子器件失效率预计方法和系统 |
| CN109655703A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-19 | 北京天诚同创电气有限公司 | 并联功率模块的自检方法、装置、设备及存储介质 |
| CN109917263A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-21 | 西北核技术研究所 | 无人值守的半导体器件单粒子效应测量系统及测量方法 |
| CN110988969A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-04-10 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 大气中子辐射试验方法、系统和装置 |
| CN210873155U (zh) * | 2019-09-07 | 2020-06-30 | 云南核应用技术有限公司 | 一种电子加速器辐照杀菌屏蔽装置 |
| CN111737935A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-02 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 功率器件失效率评估方法、计算机设备以及存储介质 |
| CN111781219A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-10-16 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 大气中子辐射效应测试系统以及方法 |
| CN111929559A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-11-13 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置 |
| CN113128802A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司 | 一种高安全性电子系统的风险控制方法及装置 |
| WO2021202646A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Avx Corporation | Screening method for electrolytic capacitors that maintains individual capacitor unit identity |
| CN113946932A (zh) * | 2020-07-17 | 2022-01-18 | 北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司 | 空间辐射环境可靠性评估方法及装置 |
-
2022
- 2022-06-20 CN CN202210697645.XA patent/CN115097277B/zh active Active
Patent Citations (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007068090A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ネットワーク装置監視システムおよび監視方法、ならびにそのプログラム |
| JP2008053913A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ネットワーク装置管理システムおよび管理方法、ならびにそのためのプログラム |
| WO2008074864A1 (fr) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Thales | Procede de simulation de taux de panne d'un equipement electronique due au rayonnement neutronique |
| FR2910638A1 (fr) * | 2006-12-21 | 2008-06-27 | Thales Sa | Procede de simulation de taux de panne d'un equipement electronique due au rayonnement neutronique |
| US20100217570A1 (en) * | 2006-12-21 | 2010-08-26 | Charruau Stephane | Method for Simulating the Failure Rate of an Electronic Equipment Due to Neutronic Radiation |
| CN101903063A (zh) * | 2007-09-12 | 2010-12-01 | 株式会社东芝 | 粒子束辐照设备和粒子束辐照方法 |
| CN101923596A (zh) * | 2010-09-08 | 2010-12-22 | 北京大学 | 一种估算集成电路辐照效应的方法 |
| US20140067303A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Avx Corporation | Screening Method for Electrolytic Capacitors |
| CN103675515A (zh) * | 2012-08-31 | 2014-03-26 | Avx公司 | 电解电容器的筛选方法 |
| US20140067302A1 (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-06 | International Business Machines Corporation | Product reliability estimation |
| CN103678866A (zh) * | 2012-09-06 | 2014-03-26 | 国际商业机器公司 | 用于计算系统产品可靠度估计的方法和系统 |
| CN103218495A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-24 | 北京航空航天大学 | 一种基于竞争失效的通信系统可靠性统计试验方案的设计方法 |
| US20150173130A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-18 | Askion Gmbh | Method and apparatus for heating volumes of media in a closed receptacle by means of an electromagnetic radiation |
| US20160061883A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Seek Thermal, Inc. | Radiometric test and configuration of an infrared focal plane array at wafer probe |
| CN106650039A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-10 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 | 电子器件大气中子单粒子效应预测方法及装置 |
| CN106842282A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 西北核技术研究所 | 一种利用sram存储器进行中子辐射环境监测的方法 |
| CN108132400A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-08 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 | 大气中子诱发的电子器件失效率预计方法和系统 |
| CN109655703A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-19 | 北京天诚同创电气有限公司 | 并联功率模块的自检方法、装置、设备及存储介质 |
| CN109917263A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-21 | 西北核技术研究所 | 无人值守的半导体器件单粒子效应测量系统及测量方法 |
| CN210873155U (zh) * | 2019-09-07 | 2020-06-30 | 云南核应用技术有限公司 | 一种电子加速器辐照杀菌屏蔽装置 |
| CN110988969A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-04-10 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 大气中子辐射试验方法、系统和装置 |
| CN113128802A (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-16 | 北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司 | 一种高安全性电子系统的风险控制方法及装置 |
| WO2021202646A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Avx Corporation | Screening method for electrolytic capacitors that maintains individual capacitor unit identity |
| CN111781219A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-10-16 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 大气中子辐射效应测试系统以及方法 |
| CN111737935A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-02 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 功率器件失效率评估方法、计算机设备以及存储介质 |
| CN111929559A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-11-13 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） | 大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置 |
| CN113946932A (zh) * | 2020-07-17 | 2022-01-18 | 北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司 | 空间辐射环境可靠性评估方法及装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116520065A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-08-01 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 电力设备性能参数预测方法、装置、设备和存储介质 |
| CN116520065B (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-20 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 电力设备性能参数预测方法、装置、设备和存储介质 |
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