[發(fā)明專利]一種基于米勒平臺時延的IGBT在線狀態(tài)監(jiān)測方法與測量系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810448908.7
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108627753A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國鋼;劉競存;陳前;齊路;秦錚;王建華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種基于米勒平臺時延的IGBT在線狀態(tài)監(jiān)測方法與測量系統(tǒng)，驅(qū)動信號預(yù)處理電路的一端經(jīng)時間測量電路與控制器的一端連接，控制器的另一端與IGBT器件驅(qū)動電路的驅(qū)動芯片連接，驅(qū)動芯片分兩路，一路與IGBT器件連接，另一路與驅(qū)動信號預(yù)處理電路連接，驅(qū)動信號預(yù)處理電路通過提取IGBT開通過程驅(qū)動電壓信號中的米勒平臺時延作為IGBT狀態(tài)監(jiān)測的特征參數(shù)進行初始狀態(tài)標定與實時在線監(jiān)測，對老化過程中IGBT器件的健康狀態(tài)與可靠性進行評估。本發(fā)明可實現(xiàn)在線監(jiān)測、參數(shù)提取不影響主電路工作、對多種典型失效模式敏感的優(yōu)點，可直接用于IGBT的健康狀態(tài)監(jiān)測與壽命評估，用于解決現(xiàn)有電力電子器件狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中缺乏有效的特征參數(shù)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子器件可靠性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于米勒平臺時延的IGBT在線狀態(tài)監(jiān)測方法與測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)，是能源變換與傳輸?shù)葒覒?zhàn)略產(chǎn)業(yè)的核心器件，在軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣，IGBT是應(yīng)用最廣泛的功率器件，有著不可或缺的地位。

隨著IGBT的廣泛應(yīng)用，其功率等級和系統(tǒng)集成度越來越高，工作環(huán)境更加惡劣，使用條件日益苛刻，對可靠性的要求越來越嚴苛。在電力電子設(shè)備中因?qū)GBT的使用不當，或者長期工作導(dǎo)致的老化等各種原因都會使器件失效而發(fā)生損壞。若器件發(fā)生突發(fā)性損壞，輕則造成設(shè)備的嚴重故障，重則造成企業(yè)停工停產(chǎn)，甚至造成嚴重災(zāi)難性的事故。

目前，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是提高IGBT器件可靠性的最有效的手段和方法，如能實時監(jiān)測IGBT的老化和故障狀態(tài)，就可以及時替換，進而避免造成重大損失。

狀態(tài)監(jiān)測是指監(jiān)測出系統(tǒng)早期微弱的故障，如果監(jiān)測的數(shù)據(jù)漸漸偏離健康狀態(tài)，則要評估當前狀態(tài)偏離正常態(tài)的程度(即故障級別)。電力電子系統(tǒng)中IGBT器件的狀態(tài)監(jiān)測的研究還處于初期階段，主要是缺乏有效的狀態(tài)監(jiān)測特征參數(shù)。常規(guī)地，以IGBT導(dǎo)通管壓降VCE,ON為特征參數(shù)進行狀態(tài)監(jiān)測，但該參數(shù)在老化過程的變化量相對較小，在母線電壓值為幾百伏甚至上千伏時，測量毫伏級的變化量對采樣系統(tǒng)的要求極高，并且VCE,ON只與封裝級的老化效應(yīng)相關(guān)，忽略芯片級老化效應(yīng)，無法完整獲取IGBT的綜合性健康狀態(tài)信息。針對芯片級老化效應(yīng)，通常以IGBT閾值電壓或集電極漏電流為特征參數(shù)進行狀態(tài)監(jiān)測，然而這些參數(shù)的測量只能采用離線方式，需要停機測試，這顯然不適合現(xiàn)場應(yīng)用。因此，亟需發(fā)掘適用于IGBT狀態(tài)監(jiān)測新型特征參數(shù)，以實現(xiàn)在線參數(shù)提取及多種老化效應(yīng)診斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于米勒平臺時延的IGBT在線狀態(tài)監(jiān)測方法與測量系統(tǒng)，具有可實現(xiàn)在線監(jiān)測、參數(shù)提取不影響主電路工作、對多種典型失效模式敏感的優(yōu)點，可直接用于IGBT的健康狀態(tài)監(jiān)測與壽命評估，用于解決現(xiàn)有電力電子器件狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中缺乏有效的特征參數(shù)的問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于米勒平臺時延的IGBT在線狀態(tài)測量系統(tǒng)，包括驅(qū)動信號預(yù)處理電路、時間測量電路和控制器，驅(qū)動信號預(yù)處理電路的一端經(jīng)時間測量電路與控制器的一端連接，控制器的另一端與IGBT器件驅(qū)動電路的驅(qū)動芯片連接，驅(qū)動芯片分兩路，一路與IGBT器件連接，另一路與驅(qū)動信號預(yù)處理電路連接，驅(qū)動信號預(yù)處理電路通過提取IGBT開通過程驅(qū)動電壓信號中的米勒平臺時延作為IGBT狀態(tài)監(jiān)測的特征參數(shù)進行初始狀態(tài)標定與實時在線監(jiān)測，對老化過程中IGBT器件的健康狀態(tài)與可靠性進行評估。