[发明专利]一种IGBT驱动故障检测及诊断系统有效

专利信息
申请号: 201410346694.4 申请日: 2014-07-21
公开(公告)号: CN104133132B 公开(公告)日: 2017-06-06
发明(设计)人: 任亚辉;伍泽东;袁炀;郑刚 申请(专利权)人: 中国东方电气集团有限公司
主分类号: G01R31/00 分类号: G01R31/00;G01R31/02
代理公司: 成都天嘉专利事务所(普通合伙)51211 代理人: 徐进
地址: 610036 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 igbt 驱动 故障 检测 诊断 系统
【说明书】:

技术领域

发明属于变流器控制技术领域,更为具体地讲,涉及一种以IGBT为变换单元的驱动故障检测及诊断系统。

背景技术

变流器的应用领域越来越广泛,而其功率变换器件多以IGBT为主。然而,目前仍有诸多技术瓶颈制约着变流器的产业化和商业化发展,其中IGBT驱动技术是制约变流器发展的突出因素之一,IGBT驱动模块的安全、稳定运行是影响变流器整体性能最关键的因素,但由于应用需要,变流器一般工作在高电压、大电流状态,瞬间的状态突变引起的故障如果未能及时发现或判断而进行保护处理,则会引起严重故障,危及设备安全。

经过分析,传统的IGBT驱动故障检测及诊断系统是以驱动故障输出信号触发主控单元中断,进入设备停机流程。然而,对驱动故障不加以分析和判断而贸然停机,则会减少设备的运行时间,进而影响设备的经济效益,而直接停机也并非最佳处理方式,严重时也会对设备造成损害,而且,对故障原因不加以分析判断也会增加后期维护排查难度,延长分析排查时间,间接影响设备的经济效益。

为解决此问题,本申请提出了一种检测方法,该方法针对在IGBT驱动领域应用最广的基于CONCEPT公司2SC0435T驱动核的驱动控制系统,使用主动单元(MCU(微处理单元)或主动电路)对采集到的故障信号快速的进行处理和逻辑判断,采用电气隔离的方式输出检测结果,一方面通过主动单元内部预设的保护逻辑进行甄别和控制,根据故障信号的级别采取不同保护措施,另一方面直观方便的提示操作人员。该方法能准确可靠的检测IGBT的驱动故障,根据故障现象迅速做出分析判断,得出故障原因,并采取正确有效措施保护故障设备,有效降低了故障对设备的危害,并且大大缩短了故障原因排查时间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有系统的缺点,提供一种IGBT驱动故障检测与诊断系统,通过该方法对驱动板的故障信号进行检测,并根据故障现象对故障的原因进行分析,缩短故障排查时间,提高设备运行的稳定性达到良好的运行性能。

为实现上述目的,本发明技术方案如下:

一种IGBT驱动故障检测与诊断系统,其特征在于:包括IGBT驱动板、控制系统、提示装置、其他相关系统;所述控制系统包括主动单元、通讯装置;IGBT驱动板产生故障,在预设定的保持时间内不再响应控制系统发送的驱动控制信号,并将故障信号传送给控制系统的主动单元;控制系统的主动单元实时监测故障信号,当检测到IGBT驱动板发出的故障信号后,在预设定的保持时间内,控制系统停止发送的驱动控制信号,主动单元采集IGBT驱动板输出的故障信号,根据故障信号的表象进行分析和逻辑判断,输出保护控制信号;控制系统的通讯装置将主动单元输出的保护控制信号传输到其他相关系统;提示装置接收通讯装置输出的保护控制信号,直观表示故障解决方案;操作人员根据故障原因进行相应操作,断电检修;故障排除后,控制系统重新上电,主动单元重新开始监测故障信号。

进一步的,所述故障信号包括:在IGBT上下桥臂发生短路情况下输出的IGBT短路故障,在驱动板供电电源低于正常工作电压范围情况下输出的驱动板供电电源欠压故障,在驱动板输出电源低于正常工作电压范围情况下输出的驱动板输出电源欠压故障以及在驱动板输出信号错误的情况下输出的驱动板信号输出故障;每一IGBT桥臂对应一路故障信号。

进一步的,所述对故障信号的表象进行分析和逻辑判断是指检测故障信号所对应的IGBT桥臂,同时对故障信号电平的保持时间进行计数,将计数结果与预设定的保持时间进行对比,根据对比结果和故障信号出现的桥臂,对故障信号表象进行状态组合,主动单元根据不同的组合状态进行判断,即:

若故障信号同时出现在IGBT同一桥臂的上下桥臂,且故障信号电平保持时间在配置保持时间的±20%以内,则表示IGBT在工作中出现了短路,为故障类型1,即IGBT短路故障;

若故障信号单一的出现在IGBT某一桥臂的上桥臂或下桥臂,且故障信号电平保持时间在配置保持时间的±20%以内,则表示驱动板输出电源出现了欠压情况,为故障类型2,即驱动板输出电源欠压故障;

若故障信号出现在IGBT的全部桥臂,且故障信号电平保持时间小于配置保持时间的1%,则表示驱动板输入电源出现了欠压情况,为故障类型3,即驱动板供电电源欠压故障;

若故障信号出现在IGBT某一或几个桥臂的上桥臂或下桥臂,且故障信号电平保持时间小于配置保持时间的1%,则表示驱动板输出信号受到了干扰,为故障类型4,即驱动板信号输出故障。

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