[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

本發明提供一種基于在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法，包括以下步驟：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}；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；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。

技術領域

本發明涉及預測方法及裝置技術領域，具體而言，尤其涉及在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法及裝置。

背景技術

輔助逆變器是軌道交通車輛的重要部件，其性能直接影響到空調、風機、電加熱、蓄電池等。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是逆變器核心器件，其可靠性問題已引起廣泛關注。IGBT狀態監測對IGBT功率模塊及輔助逆變器可靠運行起著至關重要的作用。

IGBT狀態監測電氣特征變量包括集電極-柵極電壓V_CE、門極電壓V_G，門極電流IG等。V_CE與IGBT鍵合線脫落有著密切的關系，通常將V_CE增大5-20％作為判斷IGBT模塊失效的標準。

目前輔助逆變器IGBT模塊的失效預測方法，一種是拆卸功率模塊，使用IGBT靜態測試儀離線測量IGBT的柵極-發射極閾值電壓、集電極-發射極截止電流、集電極-發射極飽和電壓等靜態參數等，進行IGBT的失效判斷；或將IGBT的封裝打開，使用掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope簡稱SEM)觀察IGBT內部鍵合線和焊料層，判斷IGBT的是否失效。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法及裝置。本發明主要利用一種基于在線監測V_{CE_ON}的輔助逆變器IGBT功率模塊失效預測方法，包括以下步驟：

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}；

步驟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；

步驟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。

進一步地，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。

更進一步地，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)