一种IGBT剩余使用寿命预测方法

技术特征：
1.一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，包括：步骤1：构建综合考虑结温t
j
和饱和通态压降v
ce(on)
的融合型老化评价指标v’(v
ce(on)
,t
j
)并确定失效判据；步骤2：根据加速老化试验得到的v
ce(on)
和t
j
老化曲线提取出融合型老化评价指标v’(v
ce(on)
,t
j
)的老化曲线，并对v’(v
ce(on)
,t
j
)数据进行预处理，所述预处理包括剔除异常数据和数据压缩；步骤3：将预处理后的v’(v
ce(on)
,t
j
)数据建立两段式回归模型，完成参数估计，并构建以v’(v
ce(on)
,t
j
)作为特征量的粒子滤波的观测方程和状态转移方程；步骤4：利用粒子滤波算法在状态空间中生成粒子集并预测下一周期即k 1时刻的融合型老化评价指标值v'(v
ce(on)
,t
j
)
k 1
；步骤5：预测igbt模块的剩余使用寿命。2.如权利要求1所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述步骤1中融合型老化评价指标v’(v
ce(on)
,t
j
)的公式为：v'(v
ce(on)
,t
j
)＝v
ce(on)-q1×
(t
j-t0)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)当t
j
＝t0时，v’(v
ce(on)
,t0)＝v
’0；其中，t0为初始结温，v
’0为融合型老化评价指标初始值，q1为描述v
ce(on)
与t
j
线性关系的常数系数；当v’(v
ce(on)
,t
j
)增加至初始值v
’0的预设倍数阈值时，认为igbt功率模块失效。3.如权利要求2所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述预设倍数阈值取值为1.05～1.2。4.如权利要求1所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述剔除异常数据包括：通过莱茵达准则来剔除由于实验设计上的误差产生的坏点，对剔除坏点后的数据进行压缩。5.如权利要求1所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述数据压缩包括：通过将一定循环数目的监测参数数据均值作为其特征值来实现数据压缩。6.如权利要求1所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述步骤3中两段式回归模型为：前m％的老化数据用一次函数拟合，公式为：v'(v
ce(on)
,t
j
)＝p1·
n p2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，p1、p2为拟合出的第一阶段的老化模型参数，n为表征igbt在老化过程中经历热循环数目的变量，m∈[50,70]；后(100-m)％的老化数据用双指数退化函数拟合，公式为：v'(v
ce(on)
,t
j
)＝a
·
exp(b
·
n) c
·
exp(d
·
n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，a、b、c和d均为拟合出的第二阶段的老化模型参数。7.如权利要求6所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述观测方程为z
k
＝v'(v
ce(on)
,t
j
)
,k
w
k
ꢀꢀꢀ
(7)其中，z
k
为k时刻系统的观测数据，w
k
为k时刻的测量噪声，v'(v
ce(on)
,t
j
)
,k
为k时刻的v'(v
ce(on)
,t
j
)值；所述状态转移方程为：
v'(v
ce(on)
,t
j
)
,k
＝v'(v
ce(on)
,t
j
)
,k-1
·
exp(b) c
·
exp(d
·
k)(1-exp(b-d)) v
k-1
ꢀꢀꢀ
(8)其中v'(v
ce(on)
,t
j
)
k-1
为k-1时刻的v'(v
ce(on)
,t
j
)值，v
k-1
为k-1时刻的过程噪声。8.如权利要求1所述的一种igbt剩余使用寿命预测方法，其特征在于，所述步骤5包括：重复执行步骤4，使目标igbt样本的预测值v'(v
ce(on)
,t
j
)
k 1
不断逼近其失效阈值，直至确定目标igbt样本的剩余使用寿命，并给出该预测结果的后验概率分布。

技术总结
本发明提出一种IGBT剩余使用寿命预测方法包括：步骤1：构建融合型老化评价指标V’(V


技术研发人员：汪涛 张茂强 周扬 白梁军 黄萌 文继锋 卢宇 李响
受保护的技术使用者：国家电网有限公司 国网冀北电力有限公司 武汉大学
技术研发日：2020.09.30
技术公布日：2022/4/12