[发明专利]NPC型三电平逆变器可靠性在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种NPC型三电平逆变器可靠性在线监测系统，其特征在于，包括PWM驱动调整单元(10)、辅助电源单元(20)、继电器单元(30)、数据采集单元(40)、分析可靠性单元(50)和NPC型三电平逆变器主电路(60)；

其中所述NPC型三电平逆变器主电路(60)，包括十二个功率开关器件，器件中十二个IGBT分别为Ta1～Ta4、Tb1～Tb4、Tc1～Tc4，十二个与IGBT反并联的二极管分别为Da1～Da4、Db1～Db4、Dc1～Dc4；

其中所述PWM驱动调整单元(10)，输入端与分析可靠性单元(50)中控制器(501)连接，输出端与逆变器主电路(60)中十二个功率开关器件的驱动信号端相连；

所述辅助电源单元(20)，主要由幅值为I1和I2的两个电流源并联组成，通过继电器单元(30)与逆变器主电路(60)中待测功率开关器件(601)连接，其中待测功率开关器件(601)包括：Ta2、Ta3、Tb2、Tb3、Tc2、Tc3、Da2、Da3、Db2、Db3、Dc2、Dc3；

所述继电器单元(30)，包括三级连接，其中一级单元(301)包括DPDT1、DPDT2、DPDT3三个双刀双掷继电器，每个DPDT输出端四路引脚中间两路接通，引出三路连接线，共九路连接线，接至逆变器主电路(60)三相桥臂中六个待测功率开关器件(601)的两端共九个节点；二级单元(302)包括串联的DPDT4和DPDT5；一级单元(301)和二级单元(302)有六路连接，其中四路是一级单元(301)中两个DPDT的输入端和二级单元(302)中DPDT4的输出端，另两路是一级单元(301)中一个DPDT输入端和二级单元(302)中DPDT5输出端；三级单元(303)包括一个DPDT6，其输入端两路引脚和二级单元(302)中DPDT5输入端相连，输出端连接至辅助电源单元(20)；

所述数据采集单元(40)，包括高采样频率的数据采集卡，其测量电压信号的输入端连接至待测功率开关器件(601)两端，在上述PWM驱动调整单元(10)调整时段内，对待测功率开关器件(601)在被测时段的端电压进行测量，数据采集卡输出端连接至分析可靠性单元(50)存储；

所述分析可靠性单元(50)，其中控制器(501)的输入端与数据采集单元(40)相连，输出端分别连接至分析与监测单元(502)、PWM驱动调整单元(10)、辅助电源单元(20)和继电器单元(30)。

2.一种根据权利要求1所述的在线监测系统的实施方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤A、一个完整开关周期内，对NPC型三电平逆变器主电路(60)中三相桥臂共十二个IGBT器件的开关状态和电流路径做出分析，保持三相平衡工作，选取0.4ms时段调整逆变器开关管PWM驱动波形；

步骤B、通过控制继电器单元(30)中DPDT1至DPDT6的十二种开关状态，在辅助电流源(20)和待测功率开关器件(601)之间切换连接，按序循环选择每个待测IGBT器件的两端注入高低交替的电流脉冲序列；

步骤C、在步骤A做出调整的时段内，外部辅助电源(20)与待测功率开关器件中当前被选的单个IGBT器件连接路径中导通两种幅值的电流，数据采集单元(40)测得健康状态下该IGBT器件的导通电压并存储；

步骤D、分析在初始健康状态下时，步骤C存储的IGBT导通电压数据，和通态电流、结温对应起来，生成导通电压和结温关系图作校准曲线，将获得的通态压降和结温对应成基准查阅表；

步骤E、在线条件下，获取待测功率开关器件(601)端电压值，与健康状态下步骤D生成的基准查阅表对比，若通态压降波动幅值小于阈值，则认定该器件处于健康状态，检测下个器件；若增长幅值大于阈值，即认定该器件存在故障或处于即将损坏状态，循环依次得到每个待测IGBT及反并联二极管的健康程度，进而完成对整个逆变器的可靠性监测。