[發(fā)明專利]一種IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510707048.0
• 申請(qǐng)日: 2015-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN106610601B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂錚;楊衛(wèi)剛;陳鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): G05B19/04
• 分類號(hào): G05B19/04
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明提供一種IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述裝置包括控制單元和IGBT驅(qū)動(dòng)器，所述IGBT驅(qū)動(dòng)器設(shè)于驅(qū)動(dòng)板卡上，控制單元通過光通訊接口與IGBT驅(qū)動(dòng)器相連；控制單元以曼徹斯特編碼的方式發(fā)送控制命令給IGBT驅(qū)動(dòng)器，以使IGBT驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)IGBT元件開通或關(guān)斷；IGBT驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)IGBT元件在運(yùn)行過程中的門極電壓Vge、集電極?發(fā)射極電壓Vce、IGBT元件開通時(shí)間、驅(qū)動(dòng)板卡電源電壓、驅(qū)動(dòng)板卡運(yùn)行環(huán)境溫度和電源溫度，并將檢測(cè)到的信號(hào)以曼徹斯特編碼的方式發(fā)送給控制單元。本發(fā)明采用曼徹斯特編碼的方式實(shí)現(xiàn)控制單元和IGBT驅(qū)動(dòng)器之間的控制反饋信息交換，可將IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行采集匯總并實(shí)時(shí)上傳至控制單元，從而使控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)裝置，具體講涉及一種IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

與基于自然換相技術(shù)的電流源型換流器的傳統(tǒng)直流輸電不同，柔性直流輸電技術(shù)是一種以電壓源換流器、可控關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制(PWM技術(shù))為基礎(chǔ)的新型直流輸電技術(shù)，電壓源換流器(voltage source converter簡(jiǎn)稱VSC)是柔性直流輸電系統(tǒng)的核心裝備。這種輸電技術(shù)能夠瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)有功和無功的獨(dú)立解耦控制、能向無源網(wǎng)絡(luò)供電、換流站間無需通訊、且易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)。另外，該輸電技術(shù)能同時(shí)向系統(tǒng)提供有功功率和無功功率的緊急支援，在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力等方面具有優(yōu)勢(shì)。

柔性直流輸電的控制方式和運(yùn)行方式靈活，傳輸?shù)挠泄β屎蜔o功功率可以獨(dú)立控制，而且適合中小功率的系統(tǒng)運(yùn)行，目前已有12個(gè)柔性直流輸電工程在運(yùn)行。以VSC為換流單元的柔性直流輸電所具有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)十分適合不同規(guī)模的風(fēng)力、太陽能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電。電壓源換流器既能滿足不同規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電需求，也能滿足整個(gè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，避免因采用其他輸電方式對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響。

由于柔性直流輸電系統(tǒng)輸電電壓等級(jí)逐漸提高，由最初的幾十千伏到現(xiàn)今投運(yùn)最高電壓等級(jí)±320kV，換流閥子模塊應(yīng)用的可關(guān)斷器件數(shù)量由最初的幾百片上升到近萬片，則換流閥核心可關(guān)斷器件IGBT失效特性成為影響柔性直流輸電系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。為保證柔性直流輸電系統(tǒng)可靠運(yùn)行，需要對(duì)其核心器件換流閥內(nèi)每個(gè)開關(guān)器件IGBT的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本發(fā)明提供一種IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置通過對(duì)每塊可關(guān)斷電力電子器件IGBT的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而完成對(duì)于各個(gè)IGBT元件的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)，并將監(jiān)測(cè)信息上報(bào)控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT元件的整體監(jiān)測(cè)功能，達(dá)到從整體上提高柔性直流換流閥運(yùn)行可靠性的目的。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種IGBT元件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，所述裝置包括控制單元和IGBT驅(qū)動(dòng)器，所述IGBT驅(qū)動(dòng)器設(shè)于驅(qū)動(dòng)板卡上，所述控制單元通過光通訊接口與所述IGBT驅(qū)動(dòng)器相連；其改進(jìn)之處在于：所述控制單元以曼徹斯特編碼的方式發(fā)送控制命令給所述IGBT驅(qū)動(dòng)器，以使所述IGBT驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)IGBT元件開通或關(guān)斷；所述IGBT驅(qū)動(dòng)器檢測(cè)所述IGBT元件在運(yùn)行過程中的門極電壓Vge、集電極-發(fā)射極電壓Vce、IGBT元件開通時(shí)間、驅(qū)動(dòng)板卡電源電壓、驅(qū)動(dòng)板卡運(yùn)行環(huán)境溫度和電源溫度，并將檢測(cè)到的信號(hào)以曼徹斯特編碼的方式發(fā)送給所述控制單元。

優(yōu)選的，所述IGBT驅(qū)動(dòng)器包括邏輯控制模塊，監(jiān)測(cè)控制模塊，光通訊接口，電源輸入模塊和短路檢測(cè)模塊；

所述邏輯控制模塊包括邏輯控制器和門極控制電路，所述門極控制電路分別與IGBT元件的門極和發(fā)射極雙向連接，所述邏輯控制器分別與所述短路檢測(cè)模塊、所述監(jiān)測(cè)控制模塊和所述光通訊接口雙向連接，所述監(jiān)測(cè)控制模塊還與所述光通訊接口、所述電源輸入模塊、所述IGBT元件的集電極和門極雙向連接，所述短路檢測(cè)模塊還與所述IGBT元件的集電極和所述監(jiān)測(cè)控制模塊連接。