[发明专利]一种IGBT过流预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种IGBT过流预警系统及方法，系统包括驱动模块、与目标IGBT同规格的IGBT、温度采集模块、电压采集模块和信号处理及控制模块；驱动模块分别连接与目标IGBT同规格的IGBT和信号处理及控制模块，与目标IGBT同规格的IGBT与温度采集模块和电压采集模块相连接；温度采集模块和电压采集模块分别与信号处理及控制模块相连接。本发明结合了温度和老化对IGBT的影响，建立新的预警阈值确定方法，使得IGBT在任一时刻任一温度下的预警阈值更加精确，解决了现有预警方法可靠性低的问题，可以增加IGBT在工作中的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种IGBT过流预警系统及方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种功率半导体开关器件，广泛应用于中、大型的功率设备中，它在一定程度上提高了电力电子系统的可靠性，可以有效地预防电力电子系统的意外故障，在电力电子系统中所使用的开关有大约42％是IGBT。

同时功率半导体器件也是电力电子转换器中最脆弱的组件，有大约34％的电力电子系统故障是由于电力电子器件的芯片或焊接失效造成的，若不能快速采取实时的有效的维护措施，则可能造成严重的后果和巨额的经济损失。

IGBT驱动电路通常是采用监测Vce(集电极和发射极间电压)来实现IGBT的过流监测。其原理是在温度一定时，IGBT的Vce会随着流过IGBT电流的增加而增加，当前IGBT驱动电路通常将保护阈值设置为固定值，当检测到Vce超过保护阈值时，则进行过流预警。

由于IGBT具有正温度特性，在有相同导通电流条件下，随着温度升高，Vce电压增大，故采用固定阈值的保护方式，则仅能实现一段过流预警功能，不能适应不同工作温度的IGBT，可靠性较差。

少数能适应不同温度的IGBT过流保护方法，即根据温度的不同改变IGBT的保护阈值，进而实现IGBT全段的过流预警。但是该方法没有考虑到IGBT老化对Vce带来的影响：IGBT在反复使用后，会产生损耗老化的现象。温度对IGBT的Vce有影响，同时IGBT自身的老化也会对Vce产生影响，比如常见的键合线开裂和焊料层空洞等情况，在同一温度下，不同老化程度的IGBT的Vce是不同的。因此该检测方法的精度还有待提高。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种IGBT过流预警系统及方法基于温度变化和老化影响对IGBT进行预警，有效提高了预警的可靠性。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种IGBT过流预警系统，其包括驱动模块、与目标IGBT同规格的IGBT、温度采集模块、电压采集模块和信号处理及控制模块；驱动模块分别连接与目标IGBT同规格的IGBT和信号处理及控制模块，与目标IGBT同规格的IGBT与温度采集模块和电压采集模块相连接；温度采集模块和电压采集模块分别与信号处理及控制模块相连接；

驱动模块，用于给与目标IGBT同规格的IGBT提供驱动信号；

温度采集模块，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT工作时的温度数据；

电压采集模块，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT工作时集电极和发射极间的电压数据；

信号处理及控制模块，用于控制驱动模块的开启与关闭，并进行以下操作：

①、将采集的温度数据和电压数据转化为数字信号，并根据数字信号获取IGBT的实时温度和其对应的电压值；

②、根据与目标IGBT同规格IGBT的实时温度和电压值建立数据库；获取目标IGBT当前的温度值和电压值；

③、根据目标IGBT当前的温度值在数据库中进行电压值匹配，根据匹配得到的电压值乘以预警系数得到目标IGBT在a时间长度内的预警阈值；