[发明专利]一种变流器IGBT模块现场故障预诊断方法

说明书

本发明涉及一种变流器IGBT模块现场故障预诊断方法，包括以下步骤：S1，系统停机；S2，利用输入电源给直流电容充电，直到电压稳定；S3，断开输入电源与变流器之间的连接，令直流电容放电，直到其电压下降为设定值；S4，记录被测IGBT的直通短路电流；S5，将步骤S4得到的直通短路电流的峰值与被测IGBT健康状态时的直通短路电流峰值进行比较，判断被测IGBT是否故障；S6，直流电容完全放电；S7，返回步骤S2，进行下一个被测IGBT的故障测试，直到所有IGBT测试完毕。与现有技术相比，本发明具有安全、简便、经济、准确等优点，有助于提高变流器系统的运行可靠性。

技术领域

本发明涉及一种变流器IGBT模块现场故障预诊断方法，尤其是涉及一种变流器IGBT模块现场故障预诊断方法。

背景技术

变流器是一种电能变换装置，广泛应用于新能源发电、电动汽车、轨道交通、航空航天以及冶金等领域。作为变流器的核心器件，IGBT模块故障直接影响变流器运行可靠性。以常见的封装类故障为例，由于内部各层材料热膨胀系数的差异，IGBT模块在长期运行过程中会出现芯片丢失与导热性能退化等故障。

故障预诊断技术可在IGBT模块失效前对故障进行及时预警，既能防止灾难性事故的发生又可为系统高效运维护提供支持，因此该技术已逐渐成为变流器系统高可靠性运行的关键技术。现有的变流器IGBT模块故障预诊断技术可大致分为模型法、器件参数法以及系统变量法三种不同的方法。模型法利用数学模型在线评估IGBT模块的健康状态，但其准确性受模型精度的限制；器件参数法通过监测功率器件动静态参数获取模块状态信息，但由于器件参数难以直接测量，该方法现场实施困难；系统变量法通过监测变流器系统变量的变化(如输出电压、电流以及散热器温度)对IGBT模块故障情况进行诊断，但IGBT模块故障引起系统变量变化微弱，在线监测比较困难。

文献“Bryant A T,Mawby P A,Palmer P R,et al.Exploration of powerdevice reliability using compact device models and fast electro-thermalsimulation.IEEE IAS Annual Meeting,2006:1465-1472.”与“Musallam M,Johnson C M,Yin C,et al.Real-time life consumption power modules prognosis using on-linerainflow algorithm in metro applications.IEEE Energy Conversion Congress andExposition(ECCE),2010:970-977.”利用功率器件紧凑电热模型与变流器快速电热仿真技术，在变流器系统运行工况不断变化的条件下对IGBT模块进行“在线”寿命预计。但是该方法中寿命预测结果是否准确取决于模型精度(器件可靠性模型、电热模型)。考虑到实际系统中器件参数的分散性、故障模式复杂多样以及器件状态影响结温估计等因素，该技术很难实现变流器IGBT模块寿命精确预测。