[實用新型]電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置

有效

• 申請號: 201921746568.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN211086505U
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 張國瑞;譚協初;龐廣明;侯曉明;徐國卿;向大為;董順虎;溫志恒;李鑫善;師盟宇;張海鋒;皇甫倩;陶富有;房磊磊;趙國憲;陳繼祥;許正權
• 申請（專利權）人: 國網青海省電力公司果洛供電公司;國網青海省電力公司;上海大學;濟南拉斐葉電力科技有限公司;中國電建集團青海省電力設計院有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周麗娟

1.一種電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，包括：

電流檢測單元，用于檢測待測IGBT的電流信號；

電壓檢測單元，用于檢測待測IGBT的電壓信號；

關斷時間采集單元，用于采集待測IGBT的關斷時間信號；

器件關斷損耗計算單元，用于計算待測IGBT的關斷損耗；

結溫-電流-關斷損耗關系表單元，用于存儲預先獲得的待測IGBT的結溫-電流-關斷損耗三維表；

結溫計算單元，用于計算待測IGBT的實時運行結溫；以及

IGBT狀態檢測單元，用于待測IGBT的可靠性狀態檢測；

其中，所述電流檢測單元、所述電壓檢測單元、所述關斷時間采集單元分別與所述器件關斷損耗計算單元相連，所述電流檢測單元與所述結溫計算單元相連，所述器件關斷損耗計算單元與所述結溫計算單元相連，所述結溫-電流-關斷損耗關系表單元與所述結溫計算單元相連，所述結溫計算單元與所述IGBT狀態檢測單元相連。

2.如權利要求1所述的電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，所述電流檢測單元包括依次連接的電流傳感器、電流調理電路、電流數據儲存單元和電流輸出單元，所述電流輸出單元與所述器件關斷損耗計算單元連接，同時，所述電流輸出單元還與所述結溫計算單元相連接；其中，

所述電流傳感器用于采集待測IGBT的電流信號，并獲得相應的電流波形；所述電流調理電路用于對所述電流傳感器所采集的電流信號進行放大，得到調理后的電流信號；所述電流數據儲存單元用于接收和儲存由所述電流調理電路輸出的調理后的電流信號；所述電流輸出單元用于調取所述電流數據儲存單元中儲存的調理后的電流信號，并將調理后的電流信號傳輸到所述器件關斷損耗計算單元，同時也將調理后的電流信號傳輸到所述結溫計算單元。

3.如權利要求1所述的電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，所述電壓檢測單元包括依次連接的電壓傳感器、電壓調理電路、電壓數據儲存單元和電壓輸出單元，所述電壓輸出單元與所述器件關斷損耗計算單元連接；其中，

所述電壓傳感器用于采集待測IGBT的電壓信號，并獲得相應的電壓波形；所述電壓調理電路用于對所述電壓傳感器所采集的電壓信號進行放大，得到調理后的電壓信號；所述電壓數據儲存單元用于接收和儲存由所述電壓調理電路輸出的調理后的電壓信號；所述電壓輸出單元用于調取所述電壓數據儲存單元中儲存的調理后的電壓信號，并將調理后的電壓信號傳輸到所述器件關斷損耗計算單元。

4.如權利要求1所述的電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，所述待測IGBT的關斷時間為：在一個關斷過程中，從柵極-發射極間電壓的脈沖下降至其幅值的90％的時刻起，到集電極電流下降至其幅值的10％的時刻止的這段時間。

5.如權利要求1所述的電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，所述器件關斷損耗計算單元包括關斷損耗計算單元和數據儲存單元，其中，

所述關斷損耗計算單元用于接收所述電流檢測單元輸出的電流信號、所述電壓檢測單元輸出的電壓信號以及所述關斷時間采集單元采集的關斷時間信號，并根據下式計算待測IGBT的關斷損耗：

其中P_off為關斷損耗，f_sw為開關頻率，t_off為關斷時間，v_ce為集電極-發射極間電壓，i_c為集電極電流；

所述數據儲存單元用于儲存關斷損耗信號。

6.如權利要求1所述的電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，所述結溫計算單元，用于接收所述電流檢測單元輸出的電流信號、所述器件關斷損耗計算單元輸出的關斷損耗信號、以及所述結溫-電流-關斷損耗關系表單元輸出的待測IGBT的結溫-電流-關斷損耗三維表信息，并據此計算待測IGBT的實時運行結溫。

7.如權利要求1所述的電力電子變電站中IGBT的可靠性狀態檢測裝置，其特征在于，所述IGBT狀態檢測單元，包括：結溫比較單元和可靠性狀態判斷單元，其中，所述結溫比較單元，用于將所接收到的待測IGBT的實時運行結溫與待測IGBT的最高允許結溫進行比較，并得到比較結果；可靠性狀態判斷單元，用于根據比較結果來判斷待測IGBT的可靠性狀態：當待測IGBT的實時運行結溫不高于待測IGBT的最高允許結溫時，判斷待測IGBT器件處于安全工作區；當待測IGBT的實時運行結溫超過待測IGBT的最高允許結溫時，判斷待測IGBT器件正處于不正常狀態。