電力電子系統(tǒng)可靠性

目錄
譯者序
第1章可靠性工程在電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用
1.1電力電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)
1.1.1電力電子變換器
1.1.2電力電子變換器的設(shè)計(jì)目標(biāo)
1.1.3典型電力電子應(yīng)用中的可靠性需求
1.2電力電子與可靠性工程
1.2.1可靠性工程中的關(guān)鍵術(shù)語和指標(biāo)
1.2.2電力電子與可靠性工程的發(fā)展歷史
1.2.3電力電子器件物理失效機(jī)理
1.2.4面向可靠性的電力電子變換器設(shè)計(jì)
1.2.5可靠性工程中加速測試的概念
1.2.6提高電力電子變換器系統(tǒng)可靠性的策略
1.3電力電子可靠性研究的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
1.3.1電力電子系統(tǒng)可靠性研究的挑戰(zhàn)
1.3.2電力電子可靠性研究的機(jī)遇
參考文獻(xiàn)
第2章電力電子的異常檢測和剩余壽命預(yù)測
2.1引言
2.2失效模型
2.2.1時(shí)間相關(guān)的電介質(zhì)擊穿模型
2.2.2基于能量的模型
2.2.3熱循環(huán)模型
2.3用于失效機(jī)理分析的FMMEA
2.4基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的壽命預(yù)測方法
2.4.1變量縮減法
2.4.2Mahalanobis距離確定故障閾值
2.4.3K-近鄰算法
2.4.4基于粒子濾波的剩余壽命估計(jì)方法
2.4.5基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電路的異常檢測和預(yù)測
2.4.6基于金絲雀方法的電路的異常檢測和預(yù)測
2.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章電力電子變換器DC-link電容器可靠性
3.1電力電子變換器DC-link電容器
3.1.1用于DC-link的幾種典型電容器
3.1.2不同種類DC-link電容器的對比
3.1.3電力電子變換器中電容器的可靠性挑戰(zhàn)
3.2電容器的失效機(jī)理和壽命模型
3.2.1DC-link電容器的失效模式、失效機(jī)理和關(guān)鍵應(yīng)力
3.2.2DC-link電容器的壽命模型
3.2.3濕度條件下DC-link電容器的加速壽命測試
3.3DC-link的可靠性設(shè)計(jì)
3.3.1六種典型的DC-link設(shè)計(jì)方案
3.3.2容性DC-link的可靠性設(shè)計(jì)方法
3.4DC-link電容器的狀態(tài)監(jiān)測
參考文獻(xiàn)
第4章電力電子器件封裝的可靠性
4.1引言
4.2電力電子器件封裝的可靠性概念
4.3電力電子器件封裝的可靠性測試
4.3.1熱沖擊測試
4.3.2溫度循環(huán)測試
4.3.3功率循環(huán)測試
4.3.4高壓釜測試
4.3.5柵極電介質(zhì)可靠性測試
4.3.6高強(qiáng)度加速應(yīng)力試驗(yàn)(HAST)
4.3.7高溫存儲壽命(HSTL)測試
4.3.8老化測試
4.3.9其他測試
4.4功率半導(dǎo)體封裝或模塊可靠性
4.4.1焊接可靠性
4.4.2鍵合線可靠性
4.5高溫電力電子模塊的可靠性
4.5.1功率襯底
4.5.2高溫管芯附著可靠性
4.5.3管芯頂面電氣互連
4.5.4封裝技術(shù)
4.6總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章功率半導(dǎo)體模塊的壽命預(yù)測模型
5.1加速循環(huán)測試
5.2主要失效機(jī)理
5.3壽命模型
5.3.1熱建模
5.3.2經(jīng)驗(yàn)壽命模型
5.3.3基于物理的壽命模型
5.3.4基于PC壽命模型的壽命預(yù)測
5.4基于物理建模的功率半導(dǎo)體模塊焊點(diǎn)壽命估計(jì)
5.4.1應(yīng)力-應(yīng)變(磁滯)焊接行為
5.4.2組成焊料方程
5.4.3Clech算法
5.4.4基于能量的壽命預(yù)測模型
5.5基于物理建模的焊點(diǎn)壽命模型示例
5.5.1熱仿真
5.5.2應(yīng)力-應(yīng)變建模
5.5.3應(yīng)力-應(yīng)變分析
5.5.4模型驗(yàn)證
5.5.5壽命曲線的提取
5.5.6模型精度和參數(shù)敏感度
5.5.7壽命預(yù)測工具
5.6總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章電力電子變換器最小化DC-link電容器設(shè)計(jì)
6.1引言
6.2性能權(quán)衡
6.3無源方法
6.3.1無源濾波技術(shù)
6.3.2紋波減小技術(shù)
6.4有源方法
6.4.1功率解耦技術(shù)
6.4.2紋波減小技術(shù)
6.4.3控制和調(diào)制方法
6.4.4特殊電路結(jié)構(gòu)
6.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可靠性
7.1引言
7.2主要風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中電力電子架構(gòu)綜述
7.2.1陸上和海上風(fēng)電機(jī)組
7.3電力電子變換器可靠性
7.3.1可靠性結(jié)構(gòu)
7.3.2SCADA數(shù)據(jù)
7.3.3變換器可靠性
7.4組件的可靠性FMEA和前瞻性對比
7.4.1簡介
7.4.2組件
7.4.3小結(jié)
7.5故障的根本原因
7.6提升風(fēng)電機(jī)組變換器的可靠性和可用性的方法
7.6.1結(jié)構(gòu)
7.6.2熱管理
7.6.3控制
7.6.4監(jiān)測
7.7總結(jié)
7.8建議
參考文獻(xiàn)
第8章提升電力電子系統(tǒng)可靠性的主動熱控制方法
8.1引言
8.1.1電力電子的熱應(yīng)力和可靠性
8.1.2提高可靠性的主動熱控制概念
8.2減小熱應(yīng)力的調(diào)制方法
8.2.1調(diào)制方法對熱應(yīng)力的影響
8.2.2額定工況下的調(diào)制方法
8.2.3故障條件下的調(diào)制方法
8.3優(yōu)化熱循環(huán)的無功功率控制
8.3.1無功功率的影響
8.3.2基于DFIG的風(fēng)電機(jī)組的案例分析
8.3.3并聯(lián)變換器案例分析
8.4基于有功功率的熱控制
8.4.1有功功率對熱應(yīng)力的影響
8.4.2大型風(fēng)電變換器中的儲能裝置
8.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第9章功率器件的壽命建模及預(yù)測
9.1引言
9.2功率模塊的故障機(jī)理
9.2.1封裝相關(guān)故障機(jī)理
9.2.2器件燒毀故障
9.3壽命模型
9.3.1壽命和可用性
9.3.2指數(shù)分布
9.3.3威布爾分布
9.3.4冗余
9.4壽命建模及元器件設(shè)計(jì)
9.4.1基于任務(wù)剖面的壽命預(yù)測
9.4.2具有恒定故障率的系統(tǒng)的壽命建模
9.4.3低周疲勞的壽命建模
9.5總結(jié)和結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第10章功率模塊的壽命測試和狀態(tài)監(jiān)測
10.1功率循環(huán)測試方法概述
10.2交流電流加速測試
10.2.1簡介
10.2.2交流功率循環(huán)測試的應(yīng)力
10.3功率模塊的老化失效
10.3.1導(dǎo)通電壓測量方法
10.3.2電流測量
10.3.3冷卻溫度測量
10.4IGBT和二極管的電壓演變
10.4.1vce,on監(jiān)測的應(yīng)用
10.4.2老化和失效機(jī)理
10.4.3故障后調(diào)查
10.5芯片溫度估計(jì)
10.5.1簡介
10.5.2結(jié)溫預(yù)測方法綜述
10.5