陈 航，马家庆，王 霄

（贵州大学 电气工程学院，贵阳550025）

0 引 言

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率电力电子器件，具有驱动功率小、饱和压降低的特点，是能源转换与传输的核心控制器件，其安全性与可靠性已成为电力电子技术研究领域的重点之一。据统计变流器中31%的故障是由功率模块引发，60%以上的模块故障是由热疲劳引起［1］。随着IGBT器件结温的升高，其安全运行裕度越小。通常IGBT模块是由不同热膨胀系数的叠装材料组成，IGBT模块在大功率状态运行下会产生大量的热量，散热不足时，结温升高致使IGBT模块主要散热材料焊料层失效，导致IGBT模块不能正常工作，对整个输电网络造成一定程度的破坏［2］。随着绝缘栅双极晶体管向高功率和高集成度方向发展，在高频传导和开合下不断产生大量的热，热产生问题日益突出，对IGBT模块内部结构优化设计，散热属性分析和散热的要求越来越高［3］。因此，研究IGBT的温升抑制方法对提高其寿命具有重大意义。

国内外学者对IGBT模块的散热效率进行了大量的研究工作。风力发电系统中IGBT模块长时间工作会使焊料层疲劳失效，借助建立IGBT模块电-热-机械应力多物理场模型，探究了焊料层空洞大小和位置对IGBT模块热-机械应力的影响规律，同时对不同焊料层失效程度对温度梯度的影响规律进行了分析，这对IGBT模块的寿命评估具有重要意义［4］。通过建立较为准确的IGBT模块通态损耗和开关损耗的计算方法，考虑了温度对损耗的影响，并采用等效热阻法推导出各点温度，在此基础上设计了适用的强迫风冷散热系统［5］。……