9月24日,由中國城市軌道交通協會專家學術委主辦的“軌道交通自主IGBT關鍵技術研究及應用”科技成果評價會在湖南株洲成功召開。會議由專家學術委執行副主任仲建華主持,中國工程院院士傅志寰、劉友梅、羅安、王耀南等行業13位專家擔任評委,羅安院士任評價專家組組長。
專家組對株洲中車時代電氣股份有限公司進行了現場考察,詳細查看了國內首條、全球第二條8英寸IGBT芯片生產線、汽車、電網用自主IGBT模塊生產線,了解相關產品的研發、生產與應用情況。聽取了項目團隊的匯報,并對項目技術、經濟和社會效益、產品可靠性等方面進行了討論和質詢,項目團隊結合科研成果及應用業績等方面進行了答辯。
專家組一致認為,項目攻克了軌道交通自主IGBT關鍵技術,解決了國內變流產業核心器件難題,具有自主知識產權,取得了多項原創性成果。項目成果總體技術達到國際先進水平,其中自主IGBT的可靠性評估技術達到國際領先水平,滿足軌道交通車輛的運營要求。
項目攻克了具有自主知識產權的IGBT芯片與封裝設計及制造技術、應用可靠性提升技術和系統集成應用技術;解決了IGBT自主化及其高可靠性應用的難題;搭建了自主IGBT器件到牽引系統應用的技術、試驗及產品平臺。
項目研制的自主IGBT器件及變流裝置通過了第三方機構檢測,并已批量應用于城軌、機車和動車組車輛,產品運用穩定,性能可靠,產生了良好的經濟社會效益。
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自主IGBT發展歷程:
2008 收購Dynex
2009 建成國內首條IGBT模塊封裝線
2014 國內首條8英寸大功率IGBT芯片生產線,首列基于自主IGBT的變流器在無錫2號線裝車
2015 基于自主器件的牽引變流器在城軌海外項目及機車項目批量應用
2018 建成IGBT加速壽命評估試驗臺和物料技術管理體系
2019 基于自主器件的永磁牽引變流器在天津項目批量應用,在動車領域裝車應用
2021 基于自主器件的牽引系統即將在標準地鐵示范應用
技術創新:
軌道交通自主IGBT關鍵技術及應用科技成果實現了自主IGBT系列化產品的成功研制和高可靠批量應用,實現了4項技術創新:
提出了一種IGBT“U”型元胞結構、高穩定半絕緣多晶硅(SIPOS)終端結構,提高抗閂鎖能力,拓寬了安全工作區,提升了短路耐受能力,解決了高壓IGBT高耐壓、低損耗和高可靠性難以協調的技術難題;
提出一種IGBT模塊內部襯板焊接的封裝方法,攻克了大面積焊層厚度均勻性差、高溫循環焊層易萎縮的技術難題;
創建了一套面向工程化的IGBT應用壽命評估和物料可靠性保障技術體系,降低器件早期失效率,改善IGBT器件浴盆曲線,保障和提升了自主IGBT應用壽命及可靠性;
建立了基于機電熱磁多場耦合的自主IGBT模型,攻克了變流器結構強度、冷卻散熱、噪聲控制和電磁兼容的技術難題,開發了滿足軌道交通多電壓制式、多功率等級的高功率密度變流器平臺。