【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子器件可靠性评估，具体涉及一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法和相关装置。
技术介绍
1、基于全控型压接式功率半导体器件绝缘栅双极型晶体管的柔性直流输电技术具有谐波含量更低、有功无功单独可控等优点，逐步取代了基于半控型功率半导体器件晶闸管的传统高压直流输电技术。因受直流偏置的系统交变工况应力及组件内部复杂的多场耦合应力影响，导致换流阀关键部件压接型igbt器件故障率居高不下，使得柔直系统面临运维成本高和系统停运风险。因此，提高换流阀系统可靠性、降低设备故障风险和运维成本显得尤为迫切和重要，而提高换流阀系统可靠性很大程度上依赖于较为准确的寿命评估模型，开展银烧结层压接型igbt器件寿命研究对降低输电系统运维成本及提高系统可靠性具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提供一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法和相关装置，对igbt模块银烧结层微观缺陷形态演化进行模拟，实现igbt模块剩余寿命的预测，此方法简易便捷实现了对igbt模块剩余寿命的预测。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法，包括如下步骤：
4、获取有限元精细化模型进行功率循环试验的结温、壳温，并基于结温和壳温计算热阻，有限元精细化模型为预先建立的关于银烧结层压接igbt模块的
5、依据miner理论，采用线性叠加的方式对有限元精细化模型的疲劳过程进行累积，计算模型中每个网格的累积损伤度；
6、不断进行功率循环，记录有限元精细化模型中累积损伤度达到临界值的网格为失效网格；
7、基于失效网格删除有限元精细化模型的网格实体；
8、删除网格实体后重新进行功率循环试验，直至热阻增加到设定值后，记录此时功率循环次数，并将此时的功率循环次数作为银烧结层压接igbt模块的寿命。
9、进一步地，有限元精细化模型是根据银烧结层压接igbt模块的封装结构、各层材料的尺寸与电热参数所建立的关于igbt模块的有限元精细化模型，有限元精细化模型添加有物理场，用于模拟多物理场下的热膨胀情况。
10、进一步地，关于银烧结层压接igbt模块的有限元精细化模型内部，热传导过程如下式：
11、
12、式中，q为单位时间内传递的热能，qs为吸收系数，t为温度，cq为比热容，ρ、k与u为热传导过程的材料参数。
13、进一步地，累积损伤度由当前功率循环周期次数与循环至疲劳失效的周期数比值所确定。
14、进一步地，循环至疲劳失效的周期数按照下式确定：
15、
16、式中，nf为循环至疲劳失效的周期数，δεin为单个周期下疲劳非弹性应变，α0和c是与焊料层相关的常数。
17、进一步地，累积损伤度达到临界值按照下式进行确定：
18、d＝n/nf≥1
19、式中，d为累积损伤度，n为功率循环周期次数，nf为循环至疲劳失效的周期数，d≥1表示累积损伤度达到临界值。
20、进一步地，热阻按照下式计算：
21、
22、式中，rth为igbt模块的热阻，tj为结温，tc为壳温，pe为功率循环试验的热源。
23、第二方面，本专利技术提供了一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测装置，包括如下步骤：
24、第一计算模块，用于获取有限元精细化模型进行功率循环试验的结温、壳温，并基于结温和壳温计算热阻，有限元精细化模型为预先建立的关于银烧结层压接igbt模块的有限元模型；
25、第二计算模块，用于依据miner理论，采用线性叠加的方式对有限元精细化模型的疲劳过程进行累积，计算模型中每个网格的累积损伤度；
26、失效网格记录模块，用于不断进行功率循环，记录有限元精细化模型中累积损伤度达到临界值的网格为失效网格；
27、失效网格删除模块，用于基于失效网格删除有限元精细化模型的网格实体；
28、寿命预测模块，用于删除网格实体后重新进行功率循环试验，直至热阻增加到设定值后，记录此时功率循环次数，并将此时的功率循环次数作为银烧结层压接igbt模块的寿命。
29、相应地，本专利技术还提供了一种计算机设备，设备包括处理器以及存储器：
30、存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；
31、处理器根据计算机程序的指令执行如第一方面的一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法。
32、相应地，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法。
33、综上，本专利技术提供了一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法和相关装置，包括获取有限元精细化模型进行功率循环试验的结温、壳温，并基于结温和壳温计算热阻，有限元精细化模型为预先建立的关于银烧结层压接igbt模块的有限元模型；依据miner理论，采用线性叠加的方式对有限元精细化模型的疲劳过程进行累积，计算模型中每个网格的累积损伤度；不断进行功率循环，记录有限元精细化模型中累积损伤度达到临界值的网格为失效网格；基于失效网格删除有限元精细化模型的网格实体；删除网格实体后重新进行功率循环试验，直至热阻增加到设定值后，记录此时功率循环次数，并将此时的功率循环次数作为银烧结层压接igbt模块的寿命。本专利技术通过建立基于银烧结层微观缺陷形态的有限元精细化模型，该方法能够更准确地模拟igbt模块在实际工作条件下的热行为。这种精细化模型考虑了银烧结层的具体特性，提高了预测igbt模块寿命的精确度。
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1.基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法，其特征在于，所述有限元精细化模型是根据银烧结层压接IGBT模块的封装结构、各层材料的尺寸与电热参数所建立的关于IGBT模块的有限元精细化模型，所述有限元精细化模型添加有物理场，用于模拟多物理场下的热膨胀情况。
3.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法，其特征在于，关于银烧结层压接IGBT模块的所述有限元精细化模型内部，热传导过程如下式：
4.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法，其特征在于，所述累积损伤度由当前功率循环周期次数与循环至疲劳失效的周期数比值所确定。
5.根据权利要求4所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法，其特征在于，所述循环至疲劳失效的周期数按照下式确定：
6.根据权利要求1所述的基于银烧结层微
7.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法，其特征在于，所述热阻按照下式计算：
8.基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测装置，其特征在于，包括如下步骤：
9.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型IGBT模块寿命预测方法。
...【技术特征摘要】
1.基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法，其特征在于，所述有限元精细化模型是根据银烧结层压接igbt模块的封装结构、各层材料的尺寸与电热参数所建立的关于igbt模块的有限元精细化模型，所述有限元精细化模型添加有物理场，用于模拟多物理场下的热膨胀情况。
3.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法，其特征在于，关于银烧结层压接igbt模块的所述有限元精细化模型内部，热传导过程如下式：
4.根据权利要求1所述的基于银烧结层微观缺陷形态老化模拟的压接型igbt模块寿命预测方法，其特征在于，所述累积损伤度由当前功率循环周期次数与循环至疲劳失效的周期数比值所确定。
5.根据权利要求4所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁智勇，熊岩，李盈，赖伟，周月宾，马凯，谭令其，江链涛，上官苗苗，夏克鹏，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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