[發(fā)明專利]一種IGBT的結(jié)溫監(jiān)測(cè)方法、裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010466376.7
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN111781480B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姬煜軻;侯婷;何智鵬;李凌飛;楊煜;李巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發(fā)明公開了一種IGBT的結(jié)溫監(jiān)測(cè)方法，包括當(dāng)被測(cè)IGBT設(shè)于校準(zhǔn)曲線測(cè)試電路中時(shí)，控制所述校準(zhǔn)曲線測(cè)試電路測(cè)試所述被測(cè)IGBT在不同結(jié)溫下的管壓降，以得到所述被測(cè)IGBT的結(jié)溫校準(zhǔn)曲線；當(dāng)所述被測(cè)IGBT設(shè)于熱阻測(cè)試電路中時(shí)，控制所述熱阻測(cè)試電路測(cè)量所述被測(cè)IGBT處于預(yù)設(shè)功率損耗下的管壓降，并根據(jù)所述結(jié)溫校準(zhǔn)曲線，獲取所述被測(cè)IGBT處于所述預(yù)設(shè)功率損耗下的結(jié)溫，以計(jì)算所述被測(cè)IGBT的熱阻；在所述被測(cè)IGBT投入實(shí)際工程運(yùn)行的過程中，根據(jù)所述被測(cè)IGBT的熱阻和實(shí)際功率損耗，計(jì)算所述被測(cè)IGBT的實(shí)時(shí)結(jié)溫。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的結(jié)溫監(jiān)測(cè)裝置和系統(tǒng)，采用本發(fā)明，能在不影響IGBT實(shí)際工程運(yùn)行條件的情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行過程中的IGBT的結(jié)溫，且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種IGBT的結(jié)溫監(jiān)測(cè)方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

功率子模塊是模塊化多電平換流器系統(tǒng)(Modular Multilevel Converter， MMC)最小的儲(chǔ)能和功率變換單元，其核心功率器件為絕緣柵雙極型晶體管 (Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)，同時(shí)也是子模塊運(yùn)行時(shí)主要的發(fā)熱器件。根據(jù)器件手冊(cè)可知，IGBT有最大工作結(jié)溫限制，為了避免IGBT因過負(fù)荷而導(dǎo)致器件發(fā)熱過高失效，需要對(duì)其結(jié)溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便對(duì)其配置相應(yīng)的過熱保護(hù)措施。

目前對(duì)于IGBT結(jié)溫的測(cè)試方法多種多樣，大致包括接觸式、溫敏電參數(shù)法和非接觸式3大類。然而，在實(shí)施本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在如下問題：接觸式測(cè)試方法會(huì)損壞器件封裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變散熱條件和散熱路徑，從而導(dǎo)致芯片結(jié)溫與實(shí)際情況存在較大差別。溫敏電參數(shù)法需要對(duì)IGBT搭建額外的小電流觸發(fā)電路，需要解決小電流觸發(fā)電路的耐壓問題和與實(shí)際工作電流的配合問題，該方法并不適用于實(shí)際工程運(yùn)行中IGBT結(jié)溫的測(cè)量。非接觸式測(cè)溫采用探測(cè)物體發(fā)出的電磁波等物理量來測(cè)試溫度，要求待測(cè)物體暴露在開放空間內(nèi)，與其他物體沒有阻隔，而且受環(huán)境因素影響較大。由于壓接型IGBT器件中的芯片被集電極和發(fā)射極極板完全覆蓋，芯片輻射的電磁波不能發(fā)射出去，因此該方法同樣不適用于實(shí)際工程中子模塊IGBT結(jié)溫的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種IGBT的結(jié)溫監(jiān)測(cè)方法、裝置和系統(tǒng)，能在不影響IGBT實(shí)際工程運(yùn)行條件的情況下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行過程中的IGBT的結(jié)溫，且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種IGBT的結(jié)溫監(jiān)測(cè)方法，包括：

當(dāng)被測(cè)IGBT設(shè)于校準(zhǔn)曲線測(cè)試電路中時(shí)，控制所述校準(zhǔn)曲線測(cè)試電路測(cè)試所述被測(cè)IGBT在不同結(jié)溫下的管壓降，以得到所述被測(cè)IGBT的結(jié)溫校準(zhǔn)曲線；其中，所述結(jié)溫校準(zhǔn)曲線記錄了所述被測(cè)IGBT的管壓降與結(jié)溫的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

在得到所述被測(cè)IGBT的結(jié)溫校準(zhǔn)曲線之后，當(dāng)所述被測(cè)IGBT設(shè)于熱阻測(cè)試電路中時(shí)，控制所述熱阻測(cè)試電路測(cè)量所述被測(cè)IGBT處于預(yù)設(shè)功率損耗下的管壓降；

根據(jù)所述被測(cè)IGBT處于所述預(yù)設(shè)功率損耗下的管壓降和所述結(jié)溫校準(zhǔn)曲線，獲取所述被測(cè)IGBT處于所述預(yù)設(shè)功率損耗下的結(jié)溫，以計(jì)算所述被測(cè)IGBT的熱阻；

在計(jì)算所述被測(cè)IGBT的熱阻之后，在所述被測(cè)IGBT投入實(shí)際工程運(yùn)行的過程中，根據(jù)所述被測(cè)IGBT的熱阻和實(shí)際功率損耗，計(jì)算所述被測(cè)IGBT的實(shí)時(shí)結(jié)溫。

作為上述方案的改進(jìn)，所述在所述被測(cè)IGBT投入實(shí)際工程運(yùn)行的過程中，根據(jù)所述被測(cè)IGBT的熱阻和實(shí)際功率損耗，計(jì)算所述被測(cè)IGBT的實(shí)時(shí)結(jié)溫，具體包括：

在所述被測(cè)IGBT投入實(shí)際工程運(yùn)行的過程中，監(jiān)測(cè)所述被測(cè)IGBT的實(shí)時(shí)表面溫度；

根據(jù)所述被測(cè)IGBT的熱阻、實(shí)際功率損耗和實(shí)時(shí)表面溫度，通過以下計(jì)算公式，計(jì)算所述被測(cè)IGBT的實(shí)時(shí)結(jié)溫：