[发明专利]IGBT模块键合线断裂在线监测装置、监测方法和应用

权利要求书

1.IGBT模块键合线断裂在线监测装置，包括负载电流测量单元、门极电压测量单元、集电极电压测量单元、集电极电压过零检测单元、数据处理单元以及健康状态预警单元；其特征为：负载电流测量单元和门极电压测量单元直接与数据处理单元相连，数据处理单元与健康状态预警单元相连；集电极电压测量单元与集电极电压过零检测单元相连，集电极电压过零检测单元与门极电压测量单元相连；所述集电极电压测量单元测量得到的电压数据，经过集电极电压过零检测单元处理，检测到过零信号时启动门极电压测量单元。

2.适用于IGBT模块键合线断裂的监测方法，包括权利要求1所述的IGBT模块键合线断裂在线监测装置，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：将IGBT模块键合线断裂在线监测装置与处于半桥电路中的IGBT模块相连；

步骤2：建立IGBT模块健康状态时V_GE随负载电流变化的基准值；

步骤3：建立键合线断裂后IGBT模块V_GE随负载电流变化的失效阈值；

步骤4：启动IGBT模块在线监测装置，按照预定流程工作：

Step1：初始化监测装置，相关监测量归零，启动数据处理单元；

Step2：启动门极电压测量单元，监测IGBT器件是否处于负压关断状态，若为负压关断状态进行Step3，否则返回Step2；

Step3：关闭门极电压测量单元，启动负载电流测量单元，测量负载电流I_L0；

Step4：启动集电极电压测量单元，等待采样；

Step5：启动集电极电压过零监测单元，判断集电极电压是否到零，若到零，进行Step6；否则，返回Step4；

Step6：启动门极电压测量单元，对当前门极电压进行采样V_{GE_monitor}，计算健康阈值以及失效判据，并判断V_{GE_monitor}是否超过1.3 V_{GE_baseline}，若超过，进行Step7；否则，返回Step4；

Step7：启动健康状态预警单元，监测系统发出报警信号，提示键合线断裂情况超出阈值；

Step8：监测系统复位；

步骤5：得出IGBT模块运行状态。

3.根据权利要求2所述的适用于IGBT模块键合线断裂的监测方法，其特征为：所述步骤2进一步包括如下内容：

搭建IGBT模块的半桥双脉冲测试电路；使用健康状态时的IGBT模块，开展25摄氏度时不同负载电流情况下IGBT模块关断实验，分别记录关断过程的集电极电流I_L、互补IGBT器件集电极电压过零时的门极电压V_{GE_baseline}，采用以下公式拟合实验数据，建立V_{GE_baseline}随负载电流I_L变化的基准值：

V_{GE_baseline}(I_L)＝k_{_baseline}I_L+b_{_baseline}

式中k_{_baseline}、b_{_baseline}为健康状态时V_{GE_baseline}基准值的拟合参数。