[发明专利]NPC型三电平逆变器可靠性在线监测系统及方法

摘要

本发明公开了一种在线监测三电平逆变器中功率开关器件的系统及方法。该系统及方法包括：通过对NPC逆变器中电流流通路径判断出三相桥臂中十二个功率开关器件的开关状态，在每周期内微调PWM波形，以供选择合适测量时间段，在正常工况下进行检测工作；外部辅助电源单元，在上述检测时段内对被测器件注入两种幅值的电流，同时数据采集单元分别测得IGBT功率器件和其反并联二极管通态压降；分析可靠性单元将测得电压作为温敏电气参数，生成导通压降和结温关系图作校准曲线，将获得的结温和通态压降做成基准查阅表。在线监测高电流下器件导通压降增幅超过阈值，即可认定该IGBT器件内部发生键合引线失效。依次获取各器件健康状态，得到整个逆变器可靠性检测结果。

主权项

一种NPC型三电平逆变器可靠性在线监测系统，其特征在于，包括PWM驱动调整单元(10)、辅助电源单元(20)、继电器单元(30)、数据采集单元(40)、分析可靠性单元(50)和NPC型三电平逆变器主电路(60)；其中所述NPC型三电平逆变器主电路(60)，包括十二个功率开关器件，器件中十二个IGBT分别为Ta1～Ta4、Tb1～Tb4、Tc1～Tc4，十二个与IGBT反并联的二极管分别为Da1～Da4、Db1～Db4、Dc1～Dc4；其中所述PWM驱动调整单元(10)，输入端与分析可靠性单元(50)中控制器(501)连接，输出端与逆变器主电路(60)中十二个功率开关器件的驱动信号端相连；所述辅助电源单元(20)，主要由幅值为I1和I2的两个电流源并联组成，通过继电器单元(30)与逆变器主电路(60)中待测功率开关器件(601)连接，其中待测功率开关器件(601)包括：Ta2、Ta3、Tb2、Tb3、Tc2、Tc3、Da2、Da3、Db2、Db3、Dc2、Dc3；所述继电器单元(30)，包括三级连接，其中一级单元(301)包括DPDT1、DPDT2、DPDT3三个双刀双掷继电器，每个DPDT输出端四路引脚中间两路接通，引出三路连接线，共九路连接线，接至逆变器主电路(60)三相桥臂中六个待测功率开关器件(601)的两端共九个节点；二级单元(302)包括串联的DPDT4和DPDT5；一级单元(301)和二级单元(302)有六路连接，其中四路是一级单元(301)中两个DPDT的输入端和二级单元(302)中DPDT4的输出端，另两路是一级单元(301)中一个DPDT输入端和二级单元(302)中DPDT5输出端；三级单元(303)包括一个DPDT6，其输入端两路引脚和二级单元(302)中DPDT5输入端相连，输出端连接至辅助电源单元(20)；所述数据采集单元(40)，包括高采样频率的数据采集卡，其测量电压信号的输入端连接至待测功率开关器件(601)两端，在上述PWM驱动调整单元(10)调整时段内，对待测功率开关器件(601)在被测时段的端电压进行测量，数据采集卡输出端连接至分析可靠性单元(50)存储；所述分析可靠性单元(50)，其中控制器(501)的输入端与数据采集单元(40)相连，输出端分别连接至分析与监测单元(502)、PWM驱动调整单元(10)、辅助电源单元(20)和继电器单元(30)。