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电动汽车驱动 功率模块 工商业光伏 可靠性分析 ★ 4.0

一种用于功率模块的新型瞬态热表征系统

A Novel Transient Thermal Characterization System for Power Modules

作者 Shuhei Fukunaga · Tsuyoshi Funaki
期刊 IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics
出版日期 2025年4月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 功率模块 工商业光伏 可靠性分析
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词 功率模块 瞬态热特性 热设计 测试系统 可靠性
语言:

中文摘要

功率模块的热设计对确保工业应用中的长期可靠性至关重要。静态测试方法利用功率器件I-V特性随温度变化的关系,表征模块封装的瞬态热阻。随着现代功率模块散热性能的提升,精确的瞬态热表征要求准确捕捉其快速且微小的电压响应。本文提出一种先进的瞬态热表征系统,以精确捕获功率模块的快速微弱电信号,实现准确的热特性分析。通过实验对比传统系统,并结合数值仿真验证,结果表明所研制系统的优越性能。

English Abstract

Thermal design of power modules has been required to ensure long-term reliability for industrial applications. The static test method utilizes the temperature dependency of I–V characteristics on power devices to characterize the transient thermal resistance of power module packages. With modern power modules achieving high heat dissipation performance, accurate transient thermal characterization demands precise measurement of the fast and small voltage responses associated with their enhanced thermal performance. This article develops an advanced transient thermal characterization system to capture the fast and small electrical response of power modules for their appropriate thermal characterization. The performance of the developed system is evaluated based on the experiment compared with the conventional characterization system and is validated with numerical simulation.
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SunView 深度解读

该瞬态热表征技术对阳光电源功率模块设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中,功率模块的热管理直接影响系统可靠性和寿命。该系统能精确捕捉SiC/GaN器件的快速微弱电压响应,为三电平拓扑的热设计提供准确数据支撑。可应用于PowerTitan储能系统和1500V光伏系统的功率模块优化设计,通过精确热阻测量改进散热结构,提升模块在高功率密度工况下的可靠性。结合iSolarCloud平台的预测性维护功能,该技术可建立热特性数据库,实现功率器件的智能诊断与寿命预测,降低工商业光伏和储能项目的运维成本。