CN115575787A - 一种igbt模块健康状态监测方法及装置 - Google Patents

一种igbt模块健康状态监测方法及装置 Download PDF

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CN115575787A CN202211247856.XA CN202211247856A CN115575787A CN 115575787 A CN115575787 A CN 115575787A CN 202211247856 A CN202211247856 A CN 202211247856A CN 115575787 A CN115575787 A CN 115575787A
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shell temperature
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金莉
雷二涛
张浚坤
马凯
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Guangdong Power Grid Co Ltd
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Guangdong Power Grid Co Ltd
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种I GBT模块健康状态监测方法及装置，该方法包括：根据变流器的工作参数，获取I GBT芯片的第一结温和第一功率损耗；采集I GBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据第一结温和所述第一功率损耗，计算与壳温对应的第一等效热阻和第二等效热阻之间的等效热阻比值；第一壳温和第二壳温的测量点与I GBT芯片距离不同；当等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定I GBT模块的焊料层失效；此外，根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据导通压降变化量，判断I GBT模块是否发生键合线失效。采用本发明实施例，可以抵消由于散热器表面温度分布不均带来的影响，提高了I GBT模块健康状态的监测准确度。

Description

一种IGBT模块健康状态监测方法及装置
技术领域
本发明涉及IGBT状态监测领域，尤其涉及一种IGBT模块健康状态监测方法及装置。
背景技术
随着新能源发电系统装机容量的不断增长，为保证电力供电的持续稳定，对功率变流器的成本、效率和可靠性的要求也越来越高。绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)模块作为功率变流器的核心部件，因IGBT失效而导致功率变流器的故障率较高；当IGBT模块重复开关时,在热冲击的反复作用下产生失效或疲劳效应，其可靠性将影响到整个装置或系统的正常运行。针对功率模块的健康状态监测方法对提高IGBT的可靠性具有重要意义。IGBT模块常见的失效模式包括焊料层疲劳和键合线断裂；其中，焊料层裂纹使焊料层内的导热面积缩小，IGBT模块内部的热传导变差，这将加剧基板表面壳温分布的不均匀性；因此，在焊料层老化过程中，等效热阻随时间变化。此外，键合线的断裂会导致饱和导通压降的增加，从而增加开关管芯片的总导通损耗。虽然IGBT模块的老化进程主要是由热应力引起的，并导致IGBT的功率损耗和温度发生变化，但热参数很少被作为IGBT模块状态监测的特征量。这在某种程度上是由于在IGBT模块工作和老化过程中，结温等这些重要的热参数难以准确获取，而容易测量的参数，在IGBT模块的状态监测中也没有得到足够的重视。
发明内容
本发明提供了一种IGBT模块健康状态监测方法及装置，以解决现有技术因热参数较难测量导致的无法准确监测IGBT模块的健康状态的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种IGBT模块健康状态监测方法，包括：
根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗；
采集IGBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值；其中，所述第一壳温为IGBT芯片上方壳温，所述第二壳温为距离IGBT芯片预设距离处的壳温；
判断所述等效热阻比值的增量是否大于第一阈值；
当所述等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定IGBT模块的焊料层失效；
根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效。
本发明通过测量距离IGBT芯片不同位置的壳温，结合第一结温和第一功率损耗计算出对应的等效热阻和等效热阻比值，抵消了由于散热器表面温度分布不均带来的影响，提高了IGBT模块健康状态的监测准确度；此外，检测作为非电量的壳温，可以与功率电路实现电气隔离，再通过等效热阻比值判断焊料层失效和键合线失效，降低了监测成本和监测难度。
进一步地，所述根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗，具体为：
根据变流器的工作参数，从IGBT模块测试手册中获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗。
本发明采用查表的方式获取第一结温和第一功率损耗，降低了健康状态监测算法的复杂度，避免了因热参数较难测量导致的无法准确监测IGBT模块的健康状态的技术问题。
进一步地，所述根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值，具体为：
根据所述第一壳温、所述第一功率损耗，采用等效热阻计算公式计算得到第一等效热阻；根据所述第二壳温、所述第一功率损耗，采用等效热阻计算公式计算得到第二等效热阻；其中，所述第一功率损耗为第一结温下的IGBT芯片的功率损耗；
根据第一等效热阻和第二等效热阻，计算得到所述等效热阻比值。
进一步地，所述等效热阻计算公式为：
Figure BDA0003887432200000031
其中，ReqC0为第一等效热阻或第二等效热阻，TC为第一壳温或第二壳温，TA为外部环境温度，Ploss(TJ0)为第一功率损耗。
本发明通过计算与第一壳温对应的第一等效热阻和与第二壳温对应的第二等效热阻，再通过两种等效热阻获取等效热阻比值，用于后续判断IGBT模块的焊料层失效，抵消了因壳温分布不均造成的测量误差，提高了监测准确度。
进一步地，所述根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效，具体为：
根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻；
根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量；
判断所述导通压降变化量是否大于第二阈值；
当所述导通压降变化量大于第二阈值时，认定IGBT模块键合线失效。
本发明在判断IGBT模块的键合线失效时，在通过等效热阻比值获取第三等效热阻和结壳热阻后，更新得到第二功率损耗，可消除因结温变化导致的功率消耗增加，进而使计算得到的导通压降变化量更精确，提高了监测的准确度。
进一步地，所述根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻，具体为：
根据所述等效热阻比值，从离线实验记录的查找表中实时获取与所述等效热阻比值对应的所述第三等效热阻和所述结壳热阻。
进一步地，所述根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量，具体为：
根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，计算得到第二结温；
根据所述第二结温，从IGBT模块测试手册中获取与所述第二结温对应的所述第二功率损耗；
计算所述第二功率损耗和导通压降之间的比值，得到所述导通压降变化量。
本发明根据第三等效热阻和结壳热阻，计算出变化后的第二结温，再根据第二结温更新功率损耗，得到第二功率损耗；进而考虑到因结温变化所导致的功率损耗增加，因此更好的反映出键合线老化引起的IGBT模块热行为的变化，提高了监测准确度。
进一步地，所述根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，计算得到第二结温，具体为：
根据所述第三等效热阻和等效热阻关系式，计算得到功率损耗比值；
根据所述功率损耗比值和所述结壳热阻，结合采集得到的外部环境温度，计算得到第二结温；其中，所述第二结温的表达式为：
TJ＝Ploss(TJ)·(RthJC+ReqC)+TA；
其中，Ploss(TJ)为与第二结温对应的功率损耗，RthJC为结壳热阻，ReqC为第三等效热阻，TA为外部环境温度。
进一步地，所述等效热阻关系式为：
Figure BDA0003887432200000041
其中，s为功率损耗比值，ReqC0为初始等效热阻，ReqC为第三等效热阻，TC为第三壳温，TA为外部环境温度，Ploss0(TJ0)为第一功率损耗，Ploss(TJ)为与结温TJ对应的功率损耗。
另一方面，本发明实施例还提供了一种IGBT模块健康状态监测装置，包括：第一参数获取模块、壳温采集模块、第一判断模块和第一确认模块；
其中，第一参数获取模块用于根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗；
所述壳温采集模块用于采集IGBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值；其中，所述第一壳温为IGBT芯片上方壳温，所述第二壳温为距离IGBT芯片预设距离处的壳温；
所述第一判断模块用于判断所述等效热阻比值的增量是否大于第一阈值；
所述第一确认模块用于当所述等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定IGBT模块的焊料层失效；
所述第二判断模块用于在所述壳温采集模块计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值之后，根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效。
本发明通过测量距离IGBT芯片不同位置的壳温，结合第一结温和第一功率损耗计算出对应的等效热阻和等效热阻比值，抵消了由于散热器表面温度分布不均带来的影响，提高了IGBT模块健康状态的监测准确度；此外，检测作为非电量的壳温，可以与功率电路实现电气隔离，降低了监测成本和监测难度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测方法的一种实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的温度传感器安装位置的一种实施例的示意图；
图3为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测方法的另一种实施例的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测方法的再一种实施例的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的IGBT模块热模型的一种实施例的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测装置的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测方法的一种实施例的流程示意图，主要包括步骤101-104，具体如下：
步骤101：根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗。
在本实施例中，所述根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗，具体为：根据变流器的工作参数，从IGBT模块测试手册中获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗。
其中，所述工作参数包括：工作电流幅值、开关频率、调制度和环境温度。
在本实施例中，所述第一结温和第一功率损耗分别为新IGBT模块处于健康状态下的结温和功率损耗，不随IGBT模块的老化而变化；在从IGBT模块测试手册中获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗之前，可以利用IGBT模块的数据手册、功率损耗计算方程、IGBT模块和散热片的热模型，通过迭代电热耦合模型得到第一结温和第一功率损耗的值，并存入IGBT模块测试手册中的功率损耗表中，方便查询。
步骤102：采集IGBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值；其中，所述第一壳温为IGBT芯片上方壳温，所述第二壳温为距离IGBT芯片预设距离处的壳温。
在本实施例中，对IGBT模块基板中距离IGBT芯片的不同距离的位置进行壳温检测，而非对IGBT模块基板的单一位置的壳温进行检测，以此考虑到散热器表面温度分布不均带来的影响，并通过等效热阻比值来消除散热器表面温度分布不均造成的误差。
在本实施例中，第二壳温的检测点与IGBT芯片的距离可以大于第一壳温监测点与IGBT芯片的距离。
请参照图2，为本发明实施例提供的温度传感器安装位置的一种实施例的示意图，对距IGBT芯片不同距离的位置进行壳温检测，可以通过对同一IGBT芯片按不同距离安装两个或多个温度传感器实现，并通过两个检测点处的等效热阻比值来评估壳温分布的不均匀性；其中，IGBT芯片上方的壳温，较距离IGBT芯片较远位置的壳温，对于功率损耗的变化比较敏感。
在本实施例中，所述等效热阻比值的表达式为：
Figure BDA0003887432200000071
其中，ReqCc为第一等效热阻，ReqCs为第二等效热阻。
步骤103：判断所述等效热阻比值的增量是否大于第一阈值。
在本实施例中，可以根据步骤102计算得到的等效热阻比值和IGBT模块处于健康状态时的等效热阻比值，计算得到等效热阻比值的增量；其中，等效热阻比值的增量的表达式为：
Figure BDA0003887432200000072
其中，r0为IGBT模块处于健康状态时的等效热阻比值。
步骤104：当所述等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定IGBT模块的焊料层失效。
在本实施例中，第一阈值取值随IGBT模块的型号确定，在IGBT模块的型号为CM400DY-12NF时，第一阈值可以取值为15％-20％。
步骤105：根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效。
请参照图3，为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测方法的另一种实施例的流程示意图。图3与图1的主要区别在于，图3包括步骤201-202，具体如下：
在本实施例中，步骤102具体包括步骤201和步骤202。
步骤201：根据所述第一壳温、所述第一功率损耗，采用等效热阻计算公式计算得到第一等效热阻；根据所述第二壳温、所述第一功率损耗，采用等效热阻计算公式计算得到第二等效热阻；其中，所述第一功率损耗为第一结温下的IGBT芯片的功率损耗。
在本实施例中，所述等效热阻计算公式为：
Figure BDA0003887432200000081
其中，ReqC0为第一等效热阻或第二等效热阻，TC为第一壳温或第二壳温，TA为外部环境温度，Ploss(TJ0)为第一功率损耗。
步骤202：根据第一等效热阻和第二等效热阻，计算得到所述等效热阻比值。
在本实施例中，等效热阻比值只伴随焊料层的老化进程而变化，与IGBT模块的工作条件无关，因此可较易地获取等效热阻比值与等效热阻之间的关系，以及等效热阻比值与结壳等效热阻之间的关系。
本发明通过计算与第一壳温对应的第一等效热阻和与第二壳温对应的第二等效热阻，再通过两种等效热阻获取等效热阻比值，用于后续判断IGBT模块的焊料层失效，抵消了因壳温分布不均造成的测量误差，提高了监测准确度。
请参照图4，为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测方法的再一种实施例的流程示意图，主要包括步骤301-304，具体如下：
在本实施例中，在步骤105具体包括步骤301至步骤304。
步骤301：根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻。
在本实施例中，所述根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻，具体为：根据所述等效热阻比值，从离线实验记录的查找表中实时获取与所述等效热阻比值对应的所述第三等效热阻和所述结壳热阻。
步骤302：根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量。
在本实施例中，所述根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量，具体为：根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，计算得到第二结温；根据所述第二结温，从IGBT模块测试手册中获取与所述第二结温对应的所述第二功率损耗；计算所述第二功率损耗和导通压降之间的比值，得到所述导通压降变化量。
本发明根据第三等效热阻和结壳热阻，计算出变化后的第二结温，再根据第二结温更新功率损耗，得到第二功率损耗；进而考虑到因结温变化所导致的功率损耗增加，因此更好的反映出键合线老化引起的IGBT模块热行为的变化，提高了监测准确度。
在本实施例中，所述根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，计算得到第二结温，具体为：
根据所述第三等效热阻和等效热阻关系式，计算得到功率损耗比值；
根据所述功率损耗比值和所述结壳热阻，结合采集得到的外部环境温度，计算得到第二结温；其中，所述第二结温的表达式为：
TJ＝Ploss(TJ)·(RthJC+ReqC)+TA；
其中，Ploss(TJ)为与第二结温对应的功率损耗，RthJC为结壳热阻，ReqC为第三等效热阻，TA为外部环境温度。
请参照图5，为本发明实施例提供的IGBT模块热模型的一种实施例的结构示意图，其中，FWD为IGBT的续流二极管，从IGBT芯片到IGBT模块外壳之间的等效热阻为结壳热阻，从IGBT模块的外壳到外部环境之间的等效热阻为第三等效热阻。
在本实施例中，所述等效热阻关系式为：
Figure BDA0003887432200000091
其中，s为功率损耗比值，ReqC0为初始等效热阻，ReqC为第三等效热阻，TC为第三壳温，TA为外部环境温度，Ploss0(TJ0)为第一功率损耗，Ploss(TJ)为与结温TJ对应的功率损耗。
步骤303：判断所述导通压降变化量是否大于第二阈值。
在本实施例中，第二阈值随IGBT模块的型号确定，在IGBT模块的型号为CM400DY-12NF时，第二阈值可以取值为10％-20％；当导通压降变化量超过第二阈值的范围时，认定IGBT模块键合线失效。
步骤304：当所述导通压降变化量大于第二阈值时，认定IGBT模块键合线失效。
本发明在判断IGBT模块的键合线失效时，在通过等效热阻比值获取第三等效热阻和结壳热阻后，更新得到第二功率损耗，可消除因结温变化导致的功率消耗增加，进而使计算得到的导通压降变化量更精确，提高了监测的准确度。
请参照图6，为本发明实施例提供的IGBT模块健康状态监测装置的一种实施例的结构示意图，主要包括：第一参数获取模块401、壳温采集模块402、第一判断模块403和第一确认模块404。
在本实施例中，第一参数获取模块401用于根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗。
壳温采集模块402用于采集IGBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值；其中，所述第一壳温为IGBT芯片上方壳温，所述第二壳温为距离IGBT芯片预设距离处的壳温。
第一判断模块403用于判断所述等效热阻比值的增量是否大于第一阈值。
第一确认模块404用于当所述等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定IGBT模块的焊料层失效。
第二判断模块405用于在所述壳温采集模块402计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值之后，根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效。
在本实施例中，第二判断模块405包括：参数获取单元、计算单元、判断单元和确认单元；其中，参数获取单元用于根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻；计算单元用于根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量；判断单元用于判断所述导通压降变化量是否大于第二阈值；确认单元用于当所述导通压降变化量大于第二阈值时，认定IGBT模块键合线失效。
本发明通过测量距离IGBT芯片不同位置的壳温，结合第一结温和第一功率损耗计算出对应的等效热阻和等效热阻比值，抵消了由于散热器表面温度分布不均带来的影响，提高了IGBT模块健康状态的监测准确度；此外，检测作为非电量的壳温，可以与功率电路实现电气隔离，降低了监测成本和监测难度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，包括：
根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗；
采集IGBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值；其中，所述第一壳温为IGBT芯片上方壳温，所述第二壳温为距离IGBT芯片预设距离处的壳温；
判断所述等效热阻比值的增量是否大于第一阈值；
当所述等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定IGBT模块的焊料层失效；
根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效。
2.如权利要求1所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗，具体为：
根据变流器的工作参数，从IGBT模块测试手册中获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗。
3.如权利要求1所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值，具体为：
根据所述第一壳温、所述第一功率损耗，采用等效热阻计算公式计算得到第一等效热阻；根据所述第二壳温、所述第一功率损耗，采用等效热阻计算公式计算得到第二等效热阻；其中，所述第一功率损耗为第一结温下的IGBT芯片的功率损耗；
根据第一等效热阻和第二等效热阻，计算得到所述等效热阻比值。
4.如权利要求3所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述等效热阻计算公式为：
Figure FDA0003887432190000021
其中，ReqC0为第一等效热阻或第二等效热阻，TC为第一壳温或第二壳温，TA为外部环境温度，Ploss(TJ0)为第一功率损耗。
5.如权利要求1-4任意一项所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效，具体为：
根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻；
根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量；
判断所述导通压降变化量是否大于第二阈值；
当所述导通压降变化量大于第二阈值时，认定IGBT模块键合线失效。
6.如权利要求5所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述根据所述等效热阻比值，获取第三等效热阻和结壳热阻，具体为：
根据所述等效热阻比值，从离线实验记录的查找表中实时获取与所述等效热阻比值对应的所述第三等效热阻和所述结壳热阻。
7.如权利要求5所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，查表获取第二功率损耗，并根据所述第二功率损耗和导通损耗，计算得到所述导通压降变化量，具体为：
根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，计算得到第二结温；
根据所述第二结温，从IGBT模块测试手册中获取与所述第二结温对应的所述第二功率损耗；
计算所述第二功率损耗和导通压降之间的比值，得到所述导通压降变化量。
8.如权利要求5所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述根据所述第三等效热阻和所述结壳热阻，计算得到第二结温，具体为：
根据所述第三等效热阻和等效热阻关系式，计算得到功率损耗比值；
根据所述功率损耗比值和所述结壳热阻，结合采集得到的外部环境温度，计算得到第二结温；其中，所述第二结温的表达式为：
TJ＝Ploss(TJ)·(RthJC+ReqC)+TA；
其中，Ploss(TJ)为与第二结温对应的功率损耗，RthJC为结壳热阻，ReqC为第三等效热阻，TA为外部环境温度。
9.如权利要求8所述的IGBT模块健康状态监测方法，其特征在于，所述等效热阻关系式为：
Figure FDA0003887432190000031
其中，s为功率损耗比值，ReqC0为初始等效热阻，ReqC为第三等效热阻，TC为第三壳温，TA为外部环境温度，Ploss0(TJ0)为第一功率损耗，Ploss(TJ)为与结温TJ对应的功率损耗。
10.一种IGBT模块健康状态监测装置，其特征在于，包括：第一参数获取模块、壳温采集模块、第一判断模块、第一确认模块和第二判断模块；
其中，第一参数获取模块用于根据变流器的工作参数，获取IGBT芯片的第一结温和第一功率损耗；
所述壳温采集模块用于采集IGBT模块基板的第一壳温和第二壳温，并根据所述第一结温和所述第一功率损耗，计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值；其中，所述第一壳温为IGBT芯片上方壳温，所述第二壳温为距离IGBT芯片预设距离处的壳温；
所述第一判断模块用于判断所述等效热阻比值的增量是否大于第一阈值；
所述第一确认模块用于当所述等效热阻比值的增量大于第一阈值时，认定IGBT模块的焊料层失效；
所述第二判断模块用于在所述壳温采集模块计算与所述第一壳温对应的第一等效热阻和与所述第二壳温对应的第二等效热阻之间的等效热阻比值之后，根据所述等效热阻比值，计算导通压降变化量，并根据所述导通压降变化量，判断IGBT模块是否发生键合线失效。
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CN113971101A (zh) * 2021-10-15 2022-01-25 飞腾信息技术有限公司 一种服务器温度故障诊断方法、装置、存储介质及系统

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