CNTR01734_高海拔对功率模块应用的影响_CN_111205.pdf

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1、confidential高海拔对功率模块应用的影响2011/12/05FujiElectricChinaCo.,Ltd.TechnicalDesignCenterApplicationTechnologyDept.DeviceGr.APPROVALCHECKEDDRAWNHaining,H.KakikiWangCNTR017351高海拔环境的主要特点及其影响confidential■高海拔环境对功率器件的影响主要有以下三点：首先，高海拔环境下，空气稀薄导致风流量减少，对功率器件的散热影响很大；其次，高海拔环境下，

2、气压降低导致※电气间隙的击穿电压降低，容易造成功率器件失效；最后，高海拔环境下，宇宙射线粒子的增加将使得功率器件的空间电荷区遭到破坏，从而造成功率器件失效。※电气间隙：在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。即在保证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实现绝缘的最短距离。CNTR017352高海拔和风流量confidential■高海拔环境下，空气稀薄导致风流量减少，造成散热效果变差。直接影响风冷变流器的电流输出能力；间接影响水冷变流器的电流输出能力。※当风流量无法调整，模块无法更

3、换时，需要采用电流降额或降低工作频率等方法来降低功率器件的损耗。表2.冷却效果的海拔修正系数HeightCoolingcapabilityrateLessthan1000m11000-1500m0.971500-2000m0.952000-2500m0.912500-3000m0.88CNTR017353高海拔和电气间隙（Clearance）confidential■帕邢定律（Paschen’slaw）：在均匀电场中，击穿电压和电极距离与气压的乘积成正比。也就是说，当电气间隙距离不变而气压降低时，击穿电压将降低。

4、■安规IEC60664-1对绝缘距离的要求：由系统电压，过压等级和绝缘等级确定所需电气间隙距离，并按海拔高度进行修正。※当电气间隙距离无法调整，模块无法更换时需要进行电压降额使用表1.电气间隙距离的海拔修正系数（IEC60664-1）NormalMultiplicationfactorAltitudebarometricpressureforclearances[m][kPa]200080.01.00300070.01.14400062.01.29500054.01.48600047.01.70700041.01

5、.95800035.52.25900030.52.621000026.53.021500012.06.67200005.514.50CNTR017354高海拔和宇宙射线confidential■宇宙射线：来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。初级宇宙射线主要由太阳或超新星的爆发产生，基本对半导体器件是无害的；但是辐射过程中产生的二次粒子，带有很高的能量，能穿透地球的大气层和表面，可能破坏功率器件的空间电荷区电场，造成器件失效。■宇宙射线造成的※功率器件失效率（FIT），随着海拔高度的增加（宇宙射线粒子数增

6、加）或直流母线电压的增加而上升，随着结温的升高而下降。CNTR017355