Predictive diagnosis of IGBT on photovoltaic plants

As the use of renewable energy plants has become increasingly prevalent, the Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT) has emerged as a critical component in Power Electronics Converter Systems (PECS). In order to ensure reliable and efficient operation of these systems, it is important to accurately predict the lifetime of IGBTs. This master thesis provides an overview and critical analysis of various lifetime modelling studies for IGBTs, which can be found in the literature. The aim of this thesis is to provide a comprehensive understanding of the available modelling approaches, including physics-based, data-driven, and hybrid models, and to compare their strengths and weaknesses. The literature review examines the various factors that affect the lifetime of IGBTs, including operating conditions, thermal cycling, and device design. It also discusses the limitations of existing models and potential areas for future research. This thesis provides valuable insights for researchers, engineers, and manufacturers who are involved in the design, operation, and maintenance of power electronics systems in renewable energy applications. By summarizing and analyzing the state-of-the-art in lifetime modelling for IGBTs, this thesis contributes to the ongoing effort to improve the reliability and sustainability of renewable energy systems.

Con la crescente diffusione degli impianti a energia rinnovabile, il transistor bipolare a porta isolata (IGBT) è diventato un componente fondamentale dei sistemi elettronici di potenza. Per garantire un funzionamento affidabile ed efficiente di questi sistemi, è importante prevedere con precisione la durata di vita degli IGBT. Questa tesi di laurea magistrale fornisce una panoramica e un'analisi critica dei vari studi di modellazione della durata di vita degli IGBT presenti in letteratura. L'obiettivo di questa tesi è quello di fornire una comprensione completa degli approcci di modellazione disponibili, compresi i modelli basati sulla fisica, quelli guidati dai dati e quelli ibridi, e di confrontare i loro punti di forza e di debolezza. La revisione della letteratura esamina i vari fattori che influenzano la durata di vita degli IGBT, tra cui le condizioni operative, i cicli termici e la progettazione del dispositivo. Vengono inoltre discussi i limiti dei modelli esistenti e le potenziali aree di ricerca future. Questa tesi offre spunti preziosi a ricercatori, ingegneri e produttori che si occupano di progettazione, funzionamento e manutenzione di sistemi elettronici di potenza in applicazioni di energia rinnovabile. Riassumendo e analizzando lo stato dell'arte della modellazione della durata di vita degli IGBT, questa tesi contribuisce allo sforzo in corso per migliorare l'affidabilità e la sostenibilità dei sistemi di energia rinnovabile.