[發(fā)明專利]一種IGBT故障的監(jiān)測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610961793.2
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106597245B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程學(xué)珍;張同輕;張姣;于永進(jìn);許傳諾;尹唱唱;楊婕
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種IGBT故障的監(jiān)測裝置，其特征在于，包括直流穩(wěn)壓電源、PWM控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊、IGBT、數(shù)據(jù)采集模塊和上位機(jī)；其中：

直流穩(wěn)壓電源用于為PWM控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊和IGBT供電；

PWM控制模塊用于產(chǎn)生頻率和幅值可調(diào)的脈沖，其中一路脈沖信號輸送到數(shù)據(jù)采集模塊，另一路脈沖信號輸送到IGBT驅(qū)動模塊；

IGBT驅(qū)動模塊用于將接收到的脈沖信號進(jìn)行放大處理，其中放大后的一路脈沖信號輸送到數(shù)據(jù)采集模塊，放大后的另一路脈沖信號輸送到IGBT柵極；

IGBT用于在IGBT驅(qū)動模塊的作用下反復(fù)通斷并產(chǎn)生通斷信號，通斷信號經(jīng)過IGBT發(fā)射極輸送到數(shù)據(jù)采集模塊；

數(shù)據(jù)采集模塊用于將采集到的上述三路信號上傳至上位機(jī)；

上位機(jī)用于將接收到的三路信號處理成高低電平信號，并根據(jù)上述三路信號對應(yīng)的高低電平邏輯運(yùn)算結(jié)果判斷IGBT是否出現(xiàn)故障以及根據(jù)故障率判斷IGBT是否需要更換；

其中，根據(jù)上述三路信號對應(yīng)的高低電平進(jìn)行邏輯運(yùn)算的過程如下：

先將由PWM控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊輸送到上位機(jī)的脈沖信號對應(yīng)的電平信號進(jìn)行與運(yùn)算，然后將與運(yùn)算的結(jié)果與IGBT上傳的通斷信號對應(yīng)的電平信號進(jìn)行異或運(yùn)算，得到最終的邏輯運(yùn)算結(jié)果；若邏輯運(yùn)算結(jié)果為1，則表明IGBT出現(xiàn)故障，否則，IGBT正常；

上位機(jī)對IGBT出現(xiàn)故障的次數(shù)進(jìn)行存儲和統(tǒng)計(jì)，并以故障率為依據(jù)，將該故障率與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，若根據(jù)故障率與閾值的比較結(jié)果判斷是否更換IGBT，具體如下：

IGBT有三種工作狀態(tài)，即正常狀態(tài)、間歇故障狀態(tài)和永久故障狀態(tài)；設(shè)定IGBT的故障率為T，IGBT由正常狀態(tài)到間歇故障狀態(tài)變化的閾值為T_L，IGBT由間歇故障狀態(tài)到永久故障狀態(tài)變化的閾值為T_H；經(jīng)過判斷：若T<T_L，則表示IGBT處于正常狀態(tài)；若T_L≤T≤T_H，則IGBT處于間歇故障狀態(tài)；若T>T_H，則IGBT處于永久故障狀態(tài)，需要更換IGBT。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT故障的監(jiān)測裝置，其特征在于，所述直流穩(wěn)壓電源與PWM控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊、IGBT的電源輸入端相連，PWM控制模塊與IGBT驅(qū)動模塊相連，IGBT驅(qū)動模塊經(jīng)過限流電阻與IGBT柵極相連，數(shù)據(jù)采集模塊分別與PWM控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊輸出端以及IGBT發(fā)射極相連，數(shù)據(jù)采集模塊與上位機(jī)相連。

3.一種IGBT故障的監(jiān)測方法，其采用的監(jiān)測裝置包括直流穩(wěn)壓電源、PWM控制模塊、IGBT驅(qū)動模塊、IGBT、數(shù)據(jù)采集模塊和上位機(jī)；其特征在于，所述監(jiān)測方法包括如下步驟：

①由PWM控制模塊產(chǎn)生頻率和幅值可調(diào)的脈沖，其中一路脈沖信號輸送到數(shù)據(jù)采集模塊，另一路脈沖信號輸送到IGBT驅(qū)動模塊；

②IGBT驅(qū)動模塊將接收到的脈沖信號進(jìn)行放大處理，其中放大后的一路脈沖信號輸送到數(shù)據(jù)采集模塊，放大后的另一路脈沖信號輸送到IGBT柵極；

③IGBT在IGBT驅(qū)動模塊的作用下反復(fù)通斷并產(chǎn)生通斷信號，通斷信號經(jīng)過IGBT發(fā)射極輸送到數(shù)據(jù)采集模塊；

④數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的上述三路信號上傳至上位機(jī)；

⑤上位機(jī)將接收到的三路信號處理成高低電平信號，并根據(jù)上述三路信號對應(yīng)的高低電平邏輯運(yùn)算結(jié)果判斷IGBT是否出現(xiàn)故障以及根據(jù)故障率判斷IGBT是否需要更換；

其中，根據(jù)上述三路信號對應(yīng)的高低電平進(jìn)行邏輯運(yùn)算的過程如下：

先將由PWM控制模塊和IGBT驅(qū)動模塊輸送到上位機(jī)的脈沖信號對應(yīng)的電平信號進(jìn)行與運(yùn)算，然后將與運(yùn)算的結(jié)果與IGBT上傳的通斷信號對應(yīng)的電平信號進(jìn)行異或運(yùn)算，得到最終的邏輯運(yùn)算結(jié)果；若邏輯運(yùn)算結(jié)果為1，則表明IGBT出現(xiàn)故障，否則，IGBT正常；

上位機(jī)對IGBT出現(xiàn)故障的次數(shù)進(jìn)行存儲和統(tǒng)計(jì)，并以故障率為依據(jù)，將該故障率與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，若根據(jù)故障率與閾值的比較結(jié)果判斷是否更換IGBT，具體如下：

IGBT有三種工作狀態(tài)，即正常狀態(tài)、間歇故障狀態(tài)和永久故障狀態(tài)；設(shè)定IGBT的故障率為T，IGBT由正常狀態(tài)到間歇故障狀態(tài)變化的閾值為T_L，IGBT由間歇故障狀態(tài)到永久故障狀態(tài)變化的閾值為T_H；經(jīng)過判斷：若T<T_L，則表示IGBT處于正常狀態(tài)；若T_L≤T≤T_H，則IGBT處于間歇故障狀態(tài)；若T>T_H，則IGBT處于永久故障狀態(tài)，需要更換IGBT。