[发明专利]一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统及采集方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件及应用技术领域，涉及一种半导体功率器件实时数据同步采集系统，具体涉及一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，本发明还涉及采用上述系统进行高压IGBT模块实时数据同步采集的方法。

背景技术

功率半导体器件通过近半个世纪的快速发展，在制造技术上有了极大的提高。作为在大功率领域广泛应用的GTR，GTO，MOSFET等功率器件，正向着多样化，模块化，复合化，高电压，大电流的方向发展，以适应于大容量的设备，但其电流增益低，需要的驱动功率大，而且驱动电路复杂，使其在应用中受到很大的限制。与之相比，绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)扬长避短，兼顾了MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降，使IGBT在中大功率的场合得到了更为广泛的应用。IGBT集合了高压、大电流、高频三大优势技术，在实现节能减排，环境保护方面具有很大的优势，被公认为是第三次电力电子技术领域革命最具代表性的产品，成为未来电力电子器件应用发展的必然方向。

在中国，IGBT模块的市场随着几大应用领域的爆发性增长而快速增长，其中包括变频家电市场，电机变频驱动市场，高速列车市场，新能源以及智能电网。IGBT模块是这些电力电子装置中的核心部件，其价格高昂，模块内部结构、主电路或驱动控制电路等设计因素或环境运行因素多方面原因都可能导致其失效，IGBT模块的失效将给企业带来巨大的经济损失。从目前的实际运行情况来看，在某些应用场合中IGBT模块经常会发生不明原因的损坏，因此，将其损坏前电路中的各个电流、电压等参量进行采集和存储对分析故障原因至关重要。同时，为了进行产品质量监控、跟踪，实时掌握变流器产品在现场的运行状态以及运行环境具有重要意义，有利于提高产品管理质量和效率，并为今后产品的设计和改进提供依据。IGBT模块实时数据同步采集系统能够很好地解决这一问题。该系统主要是通过对IGBT模块运行的一些实时状态量(包括经度、纬度、速度、方向、电压及电流等)进行监测和采集，并将机车行驶的轨迹以动画的方式显示在电子地图上。当故障发生时，提取采集的数据信息，对采集的数据进行预处理，提取出故障诊断所需要的特征量进行分析，完成对IGBT模块故障的诊断，为后续产品的设计提供改进建议，提高IGBT模块的设计和生产质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，解决了现有技术无法对高压IGBT模块现场运行数据进行实时监测的问题，使得处于上下桥臂的IGBT模块相关数据通道达到几十KV以上的隔离电压并实现数据的同步采集，保证进行故障分析时数据的有效性以及可靠性。

本发明的另一目的是提供采用上述系统进行高压IGBT模块实时数据同步采集的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种高压IGBT模块实时数据同步采集系统，包括多个数据采集模块，每个数据采集模块通过两根光纤与数据存储模块连接，数据存储模块再与数据传输模块连接；

与每个数据采集模块连接的其中一根光纤用于传输编码数据，通过光纤进行编码数据的传输来实现各数据采集模块间以及数据采集模块与数据存储模块间高达10KV的隔离；

与每个数据采集模块连接的另外一根光纤用于传输同步时钟信号，通过光纤进行同步时钟信号的传输来实现各数据采集模块间相互隔离的同时保证数据的同步采集。

本发明的特点还在于：

数据采集模块包括主控芯片，主控芯片内嵌有数据编码器和A/D控制器，数据编码器分别连接A/D转换器和光纤发送器A，数据编码器将A/D转换器转换的数据进行编码通过光纤发送器A发送出去，A/D控制器分别与光纤接收器B和A/D转换器相连，A/D控制器在光纤接收器B传送过来的同步时钟信号的控制下控制A/D转换器进行数据的模拟-数字转换，A/D转换器也与数据调理电路相连；