[發明專利]一種IGBT故障的監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201610961793.2
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106597245B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 程學珍;張同輕;張姣;于永進;許傳諾;尹唱唱;楊婕
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明公開了一種IGBT故障的監測裝置及方法。其中，IGBT故障的監測裝置包括直流穩壓電源、PWM控制模塊、IGBT驅動模塊、IGBT、數據采集模塊和上位機；通過合理設計上述監測裝置中各部件之間的連接關系以及信號流向等，利于實現本發明監測裝置對于IGBT的故障檢測；此外，本發明中上位機可以記錄IGBT出現故障的次數，并以故障率為依據，判斷IGBT處于何種工作狀態；當IGBT處于間歇故障狀態時，僅僅提示故障報警；而當IGBT處于永久故障狀態時，產生壽命預警，提示更換IGBT。本發明裝置和方法可以有效的監測IGBT的故障類型，揭示間歇故障累積效應與永久故障的關系，預測永久故障的發生，為維修人員確定最佳的更換時機，避免盲目更換，節約維修成本。

技術領域

本發明涉及一種IGBT故障的監測裝置及方法。

背景技術

功率半導體器件尤其是IGBT的應用是許多工業系統的基礎所在。在一些應用中IGBT模塊易受到腐蝕、污染、過熱、過載等因素而發生故障，一旦出現故障常采取的措施是檢修或者更換發生了故障的IGBT模塊。事實上，在所有可能發生的故障中，間歇故障所占比例達到了90％。間歇故障是一種持續時間短、可重復出現、未經處理可自行消失的一類故障。一旦檢測到故障，未進行分析就認定為永久故障進行處理，會耗費大量的維修費用。

目前國內外對IGBT的研究主要集中于性能測試和永久故障的檢測，忽略了間歇故障對IGBT產生的影響。因此，尋求一種可以用于檢測IGBT是否為間歇故障的裝置和方法，使其能夠有效的監測IGBT的間歇故障，揭示間歇故障的累積效應與永久故障之間的關系，幫助維修人員確定最佳的更換時機，對于節約維修成本具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提出一種IGBT故障的監測裝置，可以有效的監測IGBT是否出現故障以及根據IGBT出現故障的頻率判斷是否需要更換IGBT。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種IGBT故障的監測裝置，包括直流穩壓電源、PWM控制模塊、IGBT驅動模塊、IGBT、數據采集模塊和上位機；其中：

直流穩壓電源用于為PWM控制模塊、IGBT驅動模塊和IGBT供電；

PWM控制模塊用于產生頻率和幅值可調的脈沖，其中一路脈沖信號輸送到數據采集模塊，另一路脈沖信號輸送到IGBT驅動模塊；

IGBT驅動模塊用于將接收到的脈沖信號進行放大處理，其中放大后的一路脈沖信號輸送到數據采集模塊，放大后的另一路脈沖信號輸送到IGBT柵極；

IGBT用于在IGBT驅動模塊的作用下反復通斷并產生通斷信號，通斷信號經過IGBT發射極輸送到數據采集模塊；

數據采集模塊用于將采集到的上述三路信號上傳至上位機；

上位機用于將接收到的三路信號處理成高低電平信號，并根據上述三路信號對應的高低電平邏輯運算結果判斷IGBT是否出現故障以及根據故障率判斷IGBT是否需要更換。

優選地，所述直流穩壓電源與PWM控制模塊、IGBT驅動模塊、IGBT的電源輸入端相連，PWM控制模塊與IGBT驅動模塊相連；IGBT驅動模塊經過限流電阻與IGBT柵極相連，數據采集模塊分別與PWM控制模塊和IGBT驅動模塊輸出端以及IGBT發射極相連，數據采集模塊與上位機相連。

此外，本發明還提出了一種IGBT故障的監測方法，技術方案具體如下：

一種IGBT故障的監測方法，其采用的監測裝置包括直流穩壓電源、PWM控制模塊、IGBT驅動模塊、IGBT、數據采集模塊和上位機；所述監測方法包括如下步驟：

①由PWM控制模塊產生頻率和幅值可調的脈沖，其中一路脈沖信號輸送到數據采集模塊，另一路脈沖信號輸送到IGBT驅動模塊；