[发明专利]一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，包括光纤光栅传感器（1）和光纤光栅解调仪（2），其特征在于：所述光纤光栅传感器（1）有两个，每个光纤光栅传感器（1）包括光纤（11）和毛细玻璃管（12），光纤（11）上刻写有一段光纤光栅（13），毛细玻璃管（12）同轴套装在光纤光栅（13）外，且两端通过胶体（14）与光纤（11）粘接为一体，光纤光栅（13）位于毛细玻璃管（12）的中心，其中一个光纤光栅传感器（1）粘贴在IGBT功率模块的IGBT芯片（3）表面，另一个光纤光栅传感器（1）粘贴在IGBT功率模块的二极管（4）表面，两个光纤光栅传感器（1）与光纤光栅解调仪（2）连接；光纤光栅解调仪（2）中的信号处理模块被编程以执行如下步骤：

步骤一、使IGBT功率模块温差异常次数等于零，并开始计时，然后执行步骤二；

步骤二、采集两个光纤光栅传感器的信号，并进行解析计算，得到两路温度信号，然后执行步骤三；

步骤三、判断两路温度信号的数值是否都超过光纤光栅传感器量程，如果是，则执行步骤四，否则执行步骤五；

步骤四、输出两个光纤光栅传感器检测故障，然后结束；

步骤五、判断是否有一路温度信号的数值超过光纤光栅传感器量程，如果是，则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤六、判断另一路温度信号的数值是否大于预设的温度报警阈值，如果是，则执行步骤十，否则返回执行步骤二；

步骤七、判断两路温度信号的数值之差的绝对值是否小于或等于预设的温度差阈值，如果是，则执行步骤八，否则执行步骤十一；

步骤八、对两路传感器温度信号求平均，得到温度平均值，然后执行步骤九；

步骤九、判断温度平均值是否大于预设的温度报警阈值，如果是，则执行步骤十，否则返回执行步骤二；

步骤十、输出IGBT功率模块温度超限故障，然后结束；

步骤十一、使IGBT功率模块温差异常次数加1，然后执行步骤十二；

步骤十二、判断计时时间是否到达预设的一个计数周期，如果是，则执行步骤十三，否则返回执行步骤二；

步骤十三、判断IGBT功率模块温差异常次数是否大于或等于预设的次数阈值，如果是，则执行步骤十四，否则返回执行步骤一；

步骤十四、输出IGBT功率模块异常运行故障，然后结束。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，其特征在于：所述胶体（14）为耐高温硅胶。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，其特征在于：所述预设的温度差阈值为5℃，所述预设的次数阈值为10，所述预设的温度报警阈值为95℃，所述预设的一个计数周期为200ms。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器（1）通过如下方式制作而成：

第一步、在光纤（11）上刻写一段光纤光栅（13），该光纤光栅（13）具有温度敏感性；

第二步、根据IGBT芯片（3）和二极管（4）的长宽尺寸，选择合适的毛细玻璃管（12）；

第三步、选取耐高温硅胶作为胶体（14）；

第四步、将光纤（11）的一部分穿过毛细玻璃管（12），并且保证刻写在光纤（11）上的光纤光栅（13）处于毛细玻璃管（12）的中心；

第五步、在毛细玻璃管（12）的一端部内均匀涂抹胶体（14），并静置预设的第一时间；

第六步、当预设的第一时间到达后，使光纤（11）张紧，并在毛细玻璃管（12）的另一端部内均匀涂抹胶体（14），然后再静置预设的第一时间；

第七步、当预设的第一时间到达后，将涂抹完成的光纤光栅传感器整体放置在温度箱中，按照预设的温度进行加热，待温度箱达到预设的温度后，维持预设的第二时间；

第八步、将光纤光栅传感器从温度箱中取出，光纤光栅传感器制作完成。

5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，其特征在于：所述预设的温度为60℃，所述预设的第一时间为15分钟，所述预设的第二时间为2小时。