[發明專利]在線監測VCE_ON

在審

• 申請號: 201911277327.2
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110927552A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 宮永辰;吳重熙;田野;唐聰
• 申請（專利權）人: 中車大連電力牽引研發中心有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在輔助逆變器正常運行時，檢測實時輸出相電流I和IGBT功率模塊在溫度T下的集電極-柵極導通電壓V_{CE_ON}；

S2：將所述實時輸出相電流I和所述IGBT功率模塊在溫度T下的首次檢測到的V_{CE_ON}作為基準值；

S3：將(I，T，V_{CE_ON})以基準表的形式儲存在存儲器中，之后實時檢測到的V_{CE_ON}與基準值做差，當差值小于10％，則累積次數歸零，返回步驟S1；當差值大于10％，則累積次數增加1次，返回步驟S1；當差值連續大于10％且所述累積次數達到設定次數時，則發出IGBT模塊失效故障報警。

2.根據權利要求1所述的一種基于在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法，其特征還在于：

當絕緣柵雙極型晶體管V1導通的時候，二極管D1、D2由于恒定電流源I_S而導通，當V1關斷的時，保護檢測電路的二極管D1阻礙來自母線的高壓；所述二極管D1與所述二極管D2為快恢復二極管，參數完全相同；

當V1導通時，所述二極管D1與所述二極管D2端電壓相等，即V_D1＝V_D2，則V_{CE_ON}為：

V_{CE_ON}＝V_b-V_D1＝V_b-(V_a-V_b)＝2V_b-V_a (1)

其中：V_{CE_ON}為集電極-柵極導通電壓；V_a為a點電動勢；V_b為b點電動勢；V_D1為二極管D1兩端電位差；V_D2為二極管D2兩端電位差；

則運算放大器輸出V_OUT表達式為：

V_OUT＝V_b–((V_a-V_b)×R₂/R₁ (2)

其中：V_OUT為運算放大器輸出電壓；R₁、R₂為增益電阻。

增益電阻通常為幾十千歐姆，如果采用R₁＝R₂，則輸出表達式簡化為：

V_OUT＝2V_b-V_a＝V_{CE_ON} (3)

所述運算放大器的輸出電壓等于V_{CE_ON}，電容C1起濾波作用，D3、D4表示穩壓二極管防止輸出過壓，采用16位及以上ADC芯片。

3.根據權利要求1所述的一種基于在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法，其特征還在于：

正常輸出3AC380V/50Hz電壓后，采用低通濾波算法減小干擾誤差：

Y_n＝a*X_n+(1-a)*Y_n-1 (4)

其中，X_n為本次采樣值；Y_n-1為上次的濾波輸出值；a為濾波系數，a的值通常遠小于1；Y_n為本次濾波的輸出值。

4.應用權利要求1所述方法的一種基于在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測裝置，其特征在于，包括：功率模塊溫度傳感模塊，輸出電流傳感模塊、IGBT的V_{CE_ON}的檢測模塊以及中央控制模塊；

當所述輔助逆變器正常工作輸出3AC380V/50Hz電壓后，所述功率模塊溫度傳感模塊采集所述輔助逆變器IGBT功率模塊的溫度，輸出電流傳感器采集輸出電流，所述輔助逆變器IGBT功率模塊的V_{CE_ON}檢測電路采集IGBT集電極-柵極的導通電壓，通過ADC芯片，將模擬量信號變成數字信號傳輸給所述中央控制模塊，將實時的V_{CE_ON}與基準值比較超過10％且累積次數達到設定次數，發出所述輔助逆變器IGBT功率模塊故障信號。