[發明專利]壓接型IGBT器件芯片電流分時測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202210159329.7
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114545184A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 詹雍凡;傅實;李學寶;趙志斌;崔翔;唐新靈;代安琪;王亮;韓榮剛
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明涉及一種壓接型IGBT器件芯片電流分時測量系統及測量方法，屬于壓接型IGBT器件領域，羅氏線圈陣列板獲取壓接型IGBT器件內部各芯片的電流微分信號，模擬多路復用器在主控機的控制下接收被測芯片的電流微分信號，通過積分器還原為被測芯片的電流比例信號，模數轉換器將被測芯片的電流比例信號轉換為被測芯片的數字電流比例信號，從而主控機獲得被測芯片的電流數據。本發明只需要1個積分器和1個模數轉換器即可實現多芯片電流的測量，減少硬件資源占用，降低系統復雜度。且本發明充分利用電流周期性和電流波形跨周期基本不變的特性，實現了多芯片電流的跨周期分時測量，同時在電流穩態階段將模數轉換器休眠，降低了系統運行成本。

技術領域

本發明涉及壓接型IGBT器件領域，特別是涉及一種壓接型IGBT器件芯片電流分時測量系統及測量方法。

背景技術

隨著現代電力工業的迅速發展，電力電子功率器件也向著高電壓和大功率的方向發展，其中在高壓領域應用最廣泛的就是IGBT器件，而目前主流的IGBT器件有焊接型和壓接型兩種。

IGBT器件在通流過程中，器件內部各芯片參數的分散性以及各芯片電流回路的阻抗差異造成了流過各個芯片的電流分布不均衡，當這種不均衡達到一定程度后，就會使得部分電流過大的芯片發生擊穿，最終導致整個器件損毀。可見器件內部各芯片電流是關系到IGBT器件可靠性的重要物理量，測量器件內部各芯片電流對提高IGBT器件可靠性具有重要意義。

IGBT器件內并聯芯片的電流不均衡根據發生的時間段可分為瞬態不均衡和穩態不均衡。瞬態不均衡發生在器件開通階段和關斷階段。穩態不均衡發生在器件的穩定通流階段和穩定阻斷階段。其中穩態不均衡能夠通過IGBT芯片的自身特性而補償，并且由于電壓和電流總有一個很小，芯片功耗較小，因此不會造成較大損害；而瞬態不均衡會產生較大的電壓變化率和電流變化率，并且同時在芯片上有較大電壓和較大電流，因此對器件的危害很大。所以，一般只關心瞬態電流均衡。

現有技術要測量器件內多個芯片的電流，需要為每一個芯片配置一個積分器和一個模數轉換器，測量系統中積分器和模數轉換器的數量與器件內芯片的數量相等，積分器與模數轉換器皆為昂貴且復雜的電子系統，系統的配置成本和復雜度很高。且積分器與模數轉換器運行所需的電源配置、參考配置、時鐘配置、隔離配置等附屬配置使得系統的配置成本和運行成本進一步提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種壓接型IGBT器件芯片電流分時測量系統及測量方法，以減少硬件資源占用，降低系統復雜度和運行成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種壓接型IGBT器件芯片電流分時測量系統，包括：羅氏線圈陣列板、模擬多路復用器、積分器、模數轉換器和主控機；

羅氏線圈陣列板安裝在壓接型IGBT器件中；

模擬多路復用器的信號輸入端與羅氏線圈陣列板的信號輸出端連接，模擬多路復用器的信號輸出端與積分器的信號輸入端連接，模擬多路復用器的信號通路控制端與主控機的第一輸出端連接；所述羅氏線圈陣列板用于獲取壓接型IGBT器件內部各芯片的電流微分信號；所述模擬多路復用器用于在主控機的控制下接收被測芯片的電流微分信號，并將被測芯片的電流微分信號傳輸至積分器；

模數轉換器的信號輸入端與積分器的信號輸出端連接，所述模數轉換器的信號輸出端與主控機的輸入端連接，模數轉換器的電源控制端與主控機的第二輸出端連接；所述積分器用于將被測芯片的電流微分信號還原為被測芯片的電流比例信號；所述模數轉換器用于在主控機控制模數轉換器的電源開啟后將被測芯片的電流比例信號轉換為數字電流比例信號，并將被測芯片的數字電流比例信號傳輸至所述主控機；所述主控機用于根據被測芯片的數字電流比例信號獲得被測芯片的電流數據。

可選的，所述羅氏線圈陣列板包括：PCB板、N個羅氏線圈和N個接口；