[發明專利]一種基于光纖光柵傳感器的IGBT結溫監測系統

有效

• 申請號: 202011503267.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112731095B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 劉立;冉立;蔣華平;王小勇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 唐錫嬌

1.一種基于光纖光柵傳感器的IGBT結溫監測系統，包括光纖光柵傳感器（1）和光纖光柵解調儀（2），其特征在于：所述光纖光柵傳感器（1）有兩個，每個光纖光柵傳感器（1）包括光纖（11）和毛細玻璃管（12），光纖（11）上刻寫有一段光纖光柵（13），毛細玻璃管（12）同軸套裝在光纖光柵（13）外，且兩端通過膠體（14）與光纖（11）粘接為一體，光纖光柵（13）位于毛細玻璃管（12）的中心，其中一個光纖光柵傳感器（1）粘貼在IGBT功率模塊的IGBT芯片（3）表面，另一個光纖光柵傳感器（1）粘貼在IGBT功率模塊的二極管（4）表面，兩個光纖光柵傳感器（1）與光纖光柵解調儀（2）連接；光纖光柵解調儀（2）中的信號處理模塊被編程以執行如下步驟：

步驟一、使IGBT功率模塊溫差異常次數等于零，并開始計時，然后執行步驟二；

步驟二、采集兩個光纖光柵傳感器的信號，并進行解析計算，得到兩路溫度信號，然后執行步驟三；

步驟三、判斷兩路溫度信號的數值是否都超過光纖光柵傳感器量程，如果是，則執行步驟四，否則執行步驟五；

步驟四、輸出兩個光纖光柵傳感器檢測故障，然后結束；

步驟五、判斷是否有一路溫度信號的數值超過光纖光柵傳感器量程，如果是，則執行步驟六，否則執行步驟七；

步驟六、判斷另一路溫度信號的數值是否大于預設的溫度報警閾值，如果是，則執行步驟十，否則返回執行步驟二；

步驟七、判斷兩路溫度信號的數值之差的絕對值是否小于或等于預設的溫度差閾值，如果是，則執行步驟八，否則執行步驟十一；

步驟八、對兩路傳感器溫度信號求平均，得到溫度平均值，然后執行步驟九；

步驟九、判斷溫度平均值是否大于預設的溫度報警閾值，如果是，則執行步驟十，否則返回執行步驟二；

步驟十、輸出IGBT功率模塊溫度超限故障，然后結束；

步驟十一、使IGBT功率模塊溫差異常次數加1，然后執行步驟十二；

步驟十二、判斷計時時間是否到達預設的一個計數周期，如果是，則執行步驟十三，否則返回執行步驟二；

步驟十三、判斷IGBT功率模塊溫差異常次數是否大于或等于預設的次數閾值，如果是，則執行步驟十四，否則返回執行步驟一；

步驟十四、輸出IGBT功率模塊異常運行故障，然后結束。

2.根據權利要求1所述的基于光纖光柵傳感器的IGBT結溫監測系統，其特征在于：所述膠體（14）為耐高溫硅膠。

3.根據權利要求1所述的基于光纖光柵傳感器的IGBT結溫監測系統，其特征在于：所述預設的溫度差閾值為5℃，所述預設的次數閾值為10，所述預設的溫度報警閾值為95℃，所述預設的一個計數周期為200ms。

4.根據權利要求1至3任一項所述的基于光纖光柵傳感器的IGBT結溫監測系統，其特征在于：所述光纖光柵傳感器（1）通過如下方式制作而成：

第一步、在光纖（11）上刻寫一段光纖光柵（13），該光纖光柵（13）具有溫度敏感性；

第二步、根據IGBT芯片（3）和二極管（4）的長寬尺寸，選擇合適的毛細玻璃管（12）；

第三步、選取耐高溫硅膠作為膠體（14）；

第四步、將光纖（11）的一部分穿過毛細玻璃管（12），并且保證刻寫在光纖（11）上的光纖光柵（13）處于毛細玻璃管（12）的中心；

第五步、在毛細玻璃管（12）的一端部內均勻涂抹膠體（14），并靜置預設的第一時間；

第六步、當預設的第一時間到達后，使光纖（11）張緊，并在毛細玻璃管（12）的另一端部內均勻涂抹膠體（14），然后再靜置預設的第一時間；

第七步、當預設的第一時間到達后，將涂抹完成的光纖光柵傳感器整體放置在溫度箱中，按照預設的溫度進行加熱，待溫度箱達到預設的溫度后，維持預設的第二時間；

第八步、將光纖光柵傳感器從溫度箱中取出，光纖光柵傳感器制作完成。

5.根據權利要求4所述的基于光纖光柵傳感器的IGBT結溫監測系統，其特征在于：所述預設的溫度為60℃，所述預設的第一時間為15分鐘，所述預設的第二時間為2小時。