(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210855598.7 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 国网冀北电力有限公司电力科 学研 究院 地址 100045 北京市西城区地 藏庵南巷1号 申请人 国网冀北电力有限公司 　 国家电网有限公司 (72)发明人 高静　吕志瑞　卢毅　宋鹏　赵媛　 徐广达　杨敏祥　杨大伟　胡应宏　 季一润　沈彦伶　槐青　袁茜　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 王爱涛 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种考虑IGBT模块键合线失效 的寿命预测方法及系统。 该方法包括根据I GBT模 块的在线监测数据判断I GBT模块的健康状态； 在 线监测数据包括： 键合线的断裂条数； 当IGBT模 块为健康模块时， 直接获取瞬态阻抗曲线， 并根 据瞬态阻抗曲线确定RC热网络模型， 进而进行功 率循环实验， 实现寿命预测； 当IGBT模块为老化 模块时， 根据瞬态热阻抗测量试验测得I GBT模块 当前的瞬态热阻抗曲线， 并利用当前的瞬态热阻 抗曲线确定当前的RC热网络模型， 进而进行功率 循环实验， 实现寿命预测。 本发明能够提高IGBT 模块的寿 命预测结果的准确性。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115203953 A 2022.10.18 CN 115203953 A 1.一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测方法， 其特 征在于， 包括： 根据IGBT模块的在线监测数据判断IGBT模块的健康状态； 所述在线监测数据包括： 键 合线的断裂条数； 所述健康状态包括： 键合线的断裂条数为0的健康模块以及键合线的断裂 条数不为0的老化模块； 当IGBT模块为健康模块时， 直接获取瞬态阻抗曲线， 并根据瞬态阻抗曲线确定RC热网 络模型， 进 而进行功率循环实验， 实现寿命预测； 当IGBT模块为老化模块时， 根据瞬态热阻抗测量试验测得IGBT模块当前的瞬态热阻抗 曲线， 并利用当前的瞬态热阻抗曲线确定 当前的RC热网络模 型， 进而进 行功率循环实验， 实 现寿命预测。 2.根据权利要求1所述的一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测方法， 其特征在于， 所述当IGBT模块为老化模块时， 根据瞬态热阻抗测量试验测得IGB T模块当前的瞬态热阻抗 曲线， 并利用当前的瞬态热阻抗曲线确定 当前的RC热网络模 型， 进而进 行功率循环实验， 实 现寿命预测， 具体包括： 对当前的瞬态热阻抗曲线 进行拟合， 确定当前的RC热网络模型； 在当前的RC热网络模型 下进行功率循环实验， 确定IGBT模块的结温变化曲线； 根据结温变化曲线确定一个周期内的结温数据； 所述结温数据包括： 平均结温和结温 波动作； 根据结温数据， 采用寿命预测模型和疲劳累积算法进行寿命预测。 3.根据权利要求2所述的一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测方法， 其特征在于， 所述对当前的瞬态热阻抗曲线 进行拟合， 确定当前的RC热网络模型， 具体包括： 利用 进行拟合； 其中， Ri和Ci为拟合的电阻和电容， t为时间， n为剩余键合线数量， Zth为瞬态热阻曲线， e 为自然对数， i 为拟合的RC热网络模型的阶数。 4.根据权利要求2所述的一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测方法， 其特征在于， 所述根据结温数据， 采用寿命预测模型和疲劳累积算法进行寿命预测， 具体包括： 利用公式 确定寿命预测模型； 其中， Nf为某载荷下的失效循环次数， Tj为结温， Tjavg为平均结温， ΔTj为结温波动， EB为 激活能， EB＝9.89×10‑20J， KB为波尔兹曼常数， KB＝1.38×10‑23J·K‑1， α， n均为老化实验 参数， α ＝97.2 231， n＝3.1292。 5.一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测系统， 其特 征在于， 包括： 健康状态判断模块， 用于根据IGBT模块的在线监测数据判断IGBT模块的健康状态； 所 述在线监测数据包括： 键合线的断裂条数； 所述健康状态包括： 键合线的断裂条数为0的健 康模块以及键合线的断裂条 数不为0的老化模块； 寿命预测第一模块， 用于当IGBT模块为健康模块时， 直接获取瞬态阻抗曲线， 并根据瞬 态阻抗曲线确定RC热网络模型， 进 而进行功率循环实验， 实现寿命预测； 寿命预测第二模块， 用于当IGBT模块为老化模块时， 根据瞬态热阻抗测量试验测得 IGBT模块当前的瞬态热阻抗曲线， 并利用当前的瞬态热阻抗曲线确定当前的RC热网络模权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203953 A 2型， 进而进行功率循环实验， 实现寿命预测。 6.根据权利要求5所述的一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测系统， 其特征在于， 所述寿命预测第二模块具体包括： RC热网络模型确定单元， 用于对当前的瞬态热阻抗曲线进行拟合， 确定当前的RC热网 络模型； 结温变化曲线确定单元， 用于在当前的RC热网络模型下进行功率循环实验， 确定IGBT 模块的结温变化曲线； 结温数据确定单元， 用于根据结温变化曲线确定一个周期内的结温数据； 所述结温数 据包括： 平均结温和结温波动作； 寿命预测单 元， 用于根据结温数据， 采用寿命预测模型和疲劳累积算法进行寿命预测。 7.根据权利要求6所述的一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测系统， 其特征在于， 所述RC热网络模型确定单 元具体包括： RC热网络模型确定 子单元， 用于利用 进行拟合； 其中， Ri和Ci为拟合的电阻和电容， t为时间， n为剩余键合线数量， Zth为瞬态热阻曲线， e 为自然对数， i 为拟合的RC热网络模型的阶数。 8.根据权利要求6所述的一种考虑IGBT模块键合线失效的寿命预测系统， 其特征在于， 所述寿命预测单 元具体包括： 寿命预测模型确定 子单元， 用于利用公式 确定寿命预测模型； 其中， Nf为某载荷下的失效循环次数， Tj为结温， Tjavg为平均结温， ΔTj为结温波动， EB为 激活能， EB＝9.89×10‑20J， KB为波尔兹曼常数， KB＝1.38×10‑23J·K‑1， α， n均为老化实验 参数， α ＝97.2 231， n＝3.1292。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203953 A 3