Develop a Reliability Test System for IGBT Power Modules
Author
Anghelus, Dumitru Traian Cosmin
Term
4. term
Education
Publication year
2013
Submitted on
2013-05-30
Pages
67
Abstract
This project develops a reliability test system for IGBT power modules used in wind turbine power electronics. Building on a review of IGBT reliability challenges, the proposed system is designed to perform both power and thermal cycling and is divided into an electrical section and a cooling circuit. The electrical section was evaluated through four configurations aimed at practical laboratory implementation, targeting up to 3000 A with less than 5% DC-link voltage and current ripple. To limit ripple, two parallel power supplies with phase-shifted transformers were used so that, after rectification, ripple components on the DC link partially cancel. The cooling system is split between the bridge rectifiers and the device under test and is designed to control the IGBT surface temperature difference, enabling tests across ΔT values in the 20–140 °C range. Two aluminum chassis were developed to place the cooling loops close to the components. The work includes simulations, system description, and control/analysis options. Due to construction and power supply delays, power cycling tests on the IGBT module were not completed; the report therefore focuses on the system design and includes only limited voltage measurements from the supply side.
Dette projekt undersøger udviklingen af et pålidelighedstest-system for IGBT-strømmoduler i vindmøllers effektelektronik. Med afsæt i en kortlægning af IGBT’ers pålidelighedsudfordringer beskrives et testsystem, der kan udføre både effekt- og termisk cykling. Systemet består af en elektrisk del og en kølekreds. Den elektriske del blev analyseret i fire konfigurationer med henblik på laboratorieimplementering og krav om op til 3000 A samt mindre end 5 % ripple på DC-link spænding og strøm. For at reducere ripple blev to parallelforbundne strømforsyninger med faseforskudte transformere anvendt, så ripplekomponenter i DC-link’et delvist kunne udlignes efter ensretning. Kølekredsen er delt i to, én til bro-ensrettere og én til IGBT’en, og er designet til at styre temperaturforskellen på IGBT-overfladen, så der kan testes ved forskellige ΔT i området 20–140 °C. To aluminiumschassiser blev udviklet for at placere kølekredsløb tæt på de relevante komponenter. Arbejdet omfatter simuleringer, systembeskrivelse samt kontrol- og analyseforslag. På grund af forsinkelser i opbygningen og elforsyningen blev selve IGBT-effektcyklingstestene ikke gennemført; rapporten indeholder derfor primært designovervejelser og enkelte spændingsmålinger fra forsyningsdelen.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]