[發明專利]一種功率組件故障記錄診斷系統及方法

有效

• 申請號: 201611130144.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108614167B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 李保國;盧圣文;陳燕平;黃南;劉敏安;蔣云富;彭鵬;陳正文;潘歡
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪

本發明公開了一種功率組件故障記錄診斷系統及方法，系統包括：功率組件和控制電路。主控單元通過采樣單元實時獲取電壓、溫度和電流傳感器采集的信號。控制電路包括主控單元，以及與主控單元相連的采樣、接口和故障存儲單元。當主控單元檢測到功率組件發生故障，將故障發生前后功率模塊的電壓、溫度和電流數據及故障狀態信息、輸入PWM脈沖數據保存至故障存儲單元。外部的上位機通過接口單元、主控單元訪問故障存儲單元，讀出故障發生前后的電壓、溫度、電流信號波形，以及故障狀態信息、輸入PWM脈沖數據，以分析、定位和排除功率組件故障。本發明能夠解決變流器功率組件發生故障時，無法復現故障時刻的條件，并準確定位故障原因的技術問題。

技術領域

本發明涉及電氣元件故障診斷領域，尤其是涉及一種變流器功率組件故障記錄及在線診斷系統及方法。

背景技術

變流器是電源系統的電壓、頻率、相數和其他電量或特性發生變化的電氣設備，廣泛應用于電子電氣系統領域。目前，變流器功率組件發生故障時，由于無法復現故障時刻的環境和條件，因而無法準確地定位故障發生的原因。在現有技術中，與本發明申請較為相近的主要有如下技術方案：

文獻1為由同濟大學于2013年03月26日申請，并于2013年07月31日公開，公開號為CN103226185A的中國發明專利《一種基于諧波監測的變流器功率模塊在線故障診斷方法》。該發明專利通過在線監測并分析變流器在某一個或多個工作點運行時電壓或電流低次諧波長期變化的趨勢，診斷變流器功率模塊當前運行的健康狀態、預測其剩余壽命并在故障發生前及時預警并停機。該專利通過監測變流器端部電氣變量低次諧波的變化獲取器件結溫變化信息，通過比較變流器諧波初始特性與當前諧波特性，計算變流器當前健康狀態指數并根據當前諧波變化特點判斷故障類型。但是，該專利只是給出了一種功率模塊通過結溫變化進行故障預測，并沒有給出故障時刻故障信息記錄及實現的方法。由于變流器模塊運行在高開關頻率下，電磁環境很差，對于通過提取電流信號諧波，并按照諧波特性來判斷故障，有很大的誤差，不能準確鎖定故障信息，并且對處理器處理能力要求非常高。

文獻2為日本三菱電機株式會社于2014年02月19日申請，并于2015年11月11日公開，公開號為CN105052030A的中國發明專利申請《功率模塊》。該發明申請采用溫度傳感器，設置于多個半導體芯片的周邊；一個A/D轉換器，將來自溫度傳感器的輸出變換為數字信號；根據從A/D 轉換器輸出的表示溫度的信號，診斷功率模塊的壽命。將AD診斷的結果的信號通過端子傳輸到外部。該發明申請功率模塊，在功率模塊IGBT芯片周圍放置溫度傳感器芯片，通過AD轉換器將溫度信號變換成數字信號，通過檢測IGBT芯片溫度，診斷功率模塊的壽命。但是，該發明申請只是檢測溫度信號，并將溫度信號實時傳輸出去，通過溫度信號反饋檢測功率模塊壽命，由于檢測信號單一并不能完全確定故障類型，同時不能實現故障時刻溫度信號故障存儲及通過在線訪問。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種功率組件故障記錄診斷系統及方法，解決當變流器功率組件發生故障時，無法復現故障時刻的條件，無法準確定位故障原因的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種功率組件故障記錄診斷系統的技術實現方案，一種功率組件故障記錄診斷系統，包括：功率組件，及與所述功率組件相連的控制電路；

所述功率組件包括：

功率模塊；

用于采集所述功率模塊電壓信號的電壓傳感器；

用于采集所述功率模塊溫度信號的溫度傳感器；

以及采集所述功率模塊電流信號的電流傳感器；

所述控制電路包括主控單元，以及與所述主控單元相連的采樣單元、接口單元和故障存儲單元；

所述主控單元通過所述采樣單元實時獲取所述電壓傳感器、溫度傳感器和電流傳感器采集的信號；