如何提高IGBT模块的寿命

如何提高IGBT模块的寿命
本文中所指的轨道交通主要是采用电力牵引的火车和地铁，其大功率交流传动电力机车内部构成有有两个重要的功率模块，即主牵引变流器和辅助变流器。主牵引变流器为牵引机车提供动力，功率最高、电压最大，运作条件最为严酷。辅助变流器为其他非动力电流供电，如空调、车灯、后备等，电压、功率相对较低，运作条件也相对较好。
　　主牵引变流器需要3.3千伏或6.5千伏高压模块，辅助变流器所需的电压则相对比较低，1.7千伏模块就能满足。它们均需要选用牵引级IGBT模块，因为机车运作环境非常恶劣。牵引级IGBT是电子应用领域要求等级最高的IGBT，对可靠性和产品生命周期的要求极高。
　　牵引级IGBT的功率高达1千万瓦，每个IGBT承受的最高电压可高达6.5千伏，标称电流高达600安。牵引级高压大功率IGBT的运作环境严酷，负载剧烈变化，对IGBT模块的寿命影响很大，这就需要采用特定的技术来提高器件的温度循环寿命和功率循环寿命。
　　一般工业级IGBT功率模块的运作温度为125℃，但英飞凌(Infineon)的牵引级IGBT功率模块的运作温度比常见工业级功率模块的运作温度高出25℃，达到150℃。提高25℃对于IGBT有两个好处：首先，增加了IGBT模块的输出功率能力，有利于提高模块输出功率的密度，进而使整个变流器的设计更为小巧。其次，提高牵引级IGBT的运作温度增强了功率循环能力，从而提高模块的可靠性和运作寿命。