[发明专利]一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法

权利要求书

1.一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，包括了栅极驱动芯片、信号提取与预处理电路、时间测量电路和控制器，所述信号提取与预处理电路的一端经时间测量电路与控制器的一端连接，所述控制器的另外一端与IGBT器件驱动电路的栅极驱动芯片连接，所述驱动芯片分别与IGBT器件和信号提取与预处理电路连接，所述信号提取与预处理电路是通过提取IGBT器件开通过程中栅射极电压信号中的米勒平台持续时间作为IGBT结温监测的特征参数进行初始状态设定与实时结温在线监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，所述信号提取与预处理电路，包括：微分单元、比较单元和隔离单元；所述微分单元，包括阻容电路，可产生步进式输入信号差分变换，所述阻容电路将IGBT开通过程中电压信号米勒平台前后两个上升沿信号提取出来，变换成模拟脉冲信号；所述比较单元将差分级的两个模拟脉冲都正确地转换为数字量，将微分单元与比较器的负输入端连接，同时比较器的正输入端通过电阻R2与基准电压相连，实现微分单元的模拟量与基准电压进行比较，将微分单元获得的脉冲模拟信号转换为同周期的数字信号；所述隔离单元防止电路的相互干扰，并对比较单元输出的电压进行调制。

3.根据权利要求2所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，所述阻容电路，包括电容C1和电阻R1；所述电容C1端分为两路，一路经电阻R1接地，组成简单的RC网络，另一路与比较器U1的第二引脚连接，所述比较器U1的第三引脚分为两路，一路经电阻R2与基准电压连接，另一路电阻R3接地，所述比较器U1的另一端第六引脚和隔离单元驱动器U2的第一引脚连接，所述隔离单元驱动器U2的第三引脚经过电阻R4与地连接、其第四引脚与地连接、其第五引脚输出预处理后波形、其第六引脚与电容C2连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，所述控制器匹配时间测量电路的测量模式，控制时间测量电路实时测量信号提取与预处理电路产生的两个脉冲。

5.根据权利要求4所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，所述时间测量电路测量信号提取与预处理电路所获得的IGBT器件开通过程中米勒平台起始和结束的脉冲之间的时间间隔，进而获得米勒平台持续时间。

6.根据权利要求5所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，所述时间测量电路，包括时间数字转换器，实现信号提取与预处理电路提取的信号可以被数字转化器捕获，所述控制器先向时间数字转换器输出START信号，再向IGBT发出驱动信号，驱动信号经栅极驱动芯片作用于IGBT，两个脉冲信号输入STOP端口后，经过时间数字转换器的时间测量模块进行测量校正，最终由串口通信芯片MAX485实现信息交互。

7.根据权利要求6所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测系统和方法，其特征在于，所述时间数字转换器的STOP引脚接收驱动信号预处理电路的输出信号，所述时间数字转换器的START引脚分别于控制器的P9.6引脚连接，所述时间数字转换器的EN-START引脚和EN-STOP引脚分别与控制器的P8.7引脚和P8.6引脚连接，所述控制器的P9.7引脚和IGBT栅极驱动芯片连接，所述控制器的P9.1～P9.4引脚与时间数字转换器的SPI连接，所述控制器的P10.5引脚、P10.4引脚和P2.0引脚分别与串口通信的RXD、TXD和CONTROL连接，所述控制器通过串口通信与监测软件连接。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种基于米勒平台持续时间的IGBT结温监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定米勒平台持续时间和结温之间的相关性，并创建拟合曲线；

S2：对开通过程中的米勒平台持续时间进行测量，并通过拟合曲线将测得的米勒平台持续时间转换为结温，据此可以做出简单寿命评估。