[发明专利]即插即用型IGBT功率模块键合线故障监测系统

说明书

本发明公开了一种即插即用型IGBT功率模块键合线故障监测系统，包括控制模块、监测模块、调制修改模块和即插即用接口，该监测系统可实现对IGBT功率模块的离线和在线监测。控制模块用于向监测模块发送监测指令以及接收监测模块的实测数据；监测模块用来测量判断IGBT功率模块键合线健康状态所需的故障特征参数；调制修改模块用于在线监测时修改控制IGBT功率模块中的待测IGBT开通与关断的PWM波形以注入在线监测电流。控制模块、监测模块和调制修改模块之间通过即插即用接口相连。该监测系统可用于多种IGBT功率模块键合线的在线和离线健康状态监测。

技术领域

本发明涉及大功率器件可靠性监测领域，更具体地说是涉及一种即插即用型IGBT功率模块键合线故障监测系统。

背景技术

随着风力发电、智能电网以及电动汽车等新兴行业的崛起，功率模块的可靠性问题越来越受到业内人士的关注。大功率绝缘栅极双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor,IGBT)作为电力电子装置的核心器件，其故障可能导致系统运行的中断，甚至造成严重的安全事故和经济损失。为此，对IGBT功率模块的可靠性监测势在必行。

中国发明专利申请《基于集电极漏电流的IGBT健康状态监测方法》(公开号CN105158670A)发明了一种基于集电极漏电流的IGBT健康状态监测方法，主要通过定期测试IGBT器件的集电极漏电流判断IGBT器件芯片是否疲劳失效，并利用仿真模型计算IGBT模块的老化进程与剩余寿命。中国发明专利申请《基于集射极饱和压降与焊料层空洞率的IGBT健康状态监测方法》(公开号CN105158670B)发明了一种基于集射极饱和压降与焊料层空洞率的IGBT健康状态监测方法，通过定期测试IGBT器件的集射极饱和压降与焊料层空洞率判断IGBT模块是否疲劳失效。

上述IGBT模块的健康监测方法都是应用于离线状态下的，未能实现IGBT功率模块的在线监测。当电力电子系统不允许停止运行时，离线监测方式无法实现其监测功能，故实现IGBT模块的在线监测意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种即插即用型的IGBT功率模块键合线故障监测系统。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一种即插即用型IGBT功率模块键合线故障监测系统，包括控制模块、监测模块、调制修改模块和即插即用接口；所述即插即用接口用于控制模块、监测模块、调制修改模块之间的连接；

所述控制模块包括上位机、电压采集卡、温度采集卡和热电偶，电压采集卡与温度采集卡通过USB接口与上位机相连，热电偶的一端连接在温度采集卡的通道上；

所述监测模块包括监测控制器、驱动板A、继电器开关网络、IGBT开关管、大电流源、小电流源和分流电阻，监测控制器与驱动板A之间、驱动板A与继电器开关网络和IGBT开关管之间都为电连接，监测控制器通过向驱动板A发送驱动信号控制继电器开关网络和IGBT开关管的开通与关断；

所述调制修改模块包括待测控制器、驱动板B和IGBT功率模块组，待测控制器与驱动板B之间、驱动板B与IGBT功率模块组之间均为电连接，待测控制器通过向驱动板B发送驱动信号控制IGBT功率模块组的开通与关断；所述IGBT功率模块组中共有M个IGBT功率模块，将M个IGBT功率模块中的任一个IGBT功率模块记为模块G_i,i＝1,2,..M,；所述M个IGBT功率模块中的每一个IGBT功率模块中均包括N个待测IGBT，将N个待测IGBT中的任一个待测IGBT记为待测C_ij，j＝1,2,..N；M和N均为正整数；

控制模块用于向监测模块发送监测指令以及接收监测模块的实测数据；监测模块用来测量判断IGBT功率模块键合线健康状态所需的故障特征参数；调制修改模块用于在线监测时修改控制IGBT功率模块组中的待测IGBT开通与关断的PWM波形以注入在线监测电流。