[发明专利]一种IGBT故障的监测装置及方法

权利要求书

1.一种IGBT故障的监测装置，其特征在于，包括直流稳压电源、PWM控制模块、IGBT驱动模块、IGBT、数据采集模块和上位机；其中：

直流稳压电源用于为PWM控制模块、IGBT驱动模块和IGBT供电；

PWM控制模块用于产生频率和幅值可调的脉冲，其中一路脉冲信号输送到数据采集模块，另一路脉冲信号输送到IGBT驱动模块；

IGBT驱动模块用于将接收到的脉冲信号进行放大处理，其中放大后的一路脉冲信号输送到数据采集模块，放大后的另一路脉冲信号输送到IGBT栅极；

IGBT用于在IGBT驱动模块的作用下反复通断并产生通断信号，通断信号经过IGBT发射极输送到数据采集模块；

数据采集模块用于将采集到的上述三路信号上传至上位机；

上位机用于将接收到的三路信号处理成高低电平信号，并根据上述三路信号对应的高低电平逻辑运算结果判断IGBT是否出现故障以及根据故障率判断IGBT是否需要更换；

其中，根据上述三路信号对应的高低电平进行逻辑运算的过程如下：

先将由PWM控制模块和IGBT驱动模块输送到上位机的脉冲信号对应的电平信号进行与运算，然后将与运算的结果与IGBT上传的通断信号对应的电平信号进行异或运算，得到最终的逻辑运算结果；若逻辑运算结果为1，则表明IGBT出现故障，否则，IGBT正常；

上位机对IGBT出现故障的次数进行存储和统计，并以故障率为依据，将该故障率与设定的阈值进行比较，若根据故障率与阈值的比较结果判断是否更换IGBT，具体如下：

IGBT有三种工作状态，即正常状态、间歇故障状态和永久故障状态；设定IGBT的故障率为T，IGBT由正常状态到间歇故障状态变化的阈值为T_L，IGBT由间歇故障状态到永久故障状态变化的阈值为T_H；经过判断：若T<T_L，则表示IGBT处于正常状态；若T_L≤T≤T_H，则IGBT处于间歇故障状态；若T>T_H，则IGBT处于永久故障状态，需要更换IGBT。

2.根据权利要求1所述的一种IGBT故障的监测装置，其特征在于，所述直流稳压电源与PWM控制模块、IGBT驱动模块、IGBT的电源输入端相连，PWM控制模块与IGBT驱动模块相连，IGBT驱动模块经过限流电阻与IGBT栅极相连，数据采集模块分别与PWM控制模块和IGBT驱动模块输出端以及IGBT发射极相连，数据采集模块与上位机相连。

3.一种IGBT故障的监测方法，其采用的监测装置包括直流稳压电源、PWM控制模块、IGBT驱动模块、IGBT、数据采集模块和上位机；其特征在于，所述监测方法包括如下步骤：

①由PWM控制模块产生频率和幅值可调的脉冲，其中一路脉冲信号输送到数据采集模块，另一路脉冲信号输送到IGBT驱动模块；

②IGBT驱动模块将接收到的脉冲信号进行放大处理，其中放大后的一路脉冲信号输送到数据采集模块，放大后的另一路脉冲信号输送到IGBT栅极；

③IGBT在IGBT驱动模块的作用下反复通断并产生通断信号，通断信号经过IGBT发射极输送到数据采集模块；

④数据采集模块将采集到的上述三路信号上传至上位机；

⑤上位机将接收到的三路信号处理成高低电平信号，并根据上述三路信号对应的高低电平逻辑运算结果判断IGBT是否出现故障以及根据故障率判断IGBT是否需要更换；

其中，根据上述三路信号对应的高低电平进行逻辑运算的过程如下：

先将由PWM控制模块和IGBT驱动模块输送到上位机的脉冲信号对应的电平信号进行与运算，然后将与运算的结果与IGBT上传的通断信号对应的电平信号进行异或运算，得到最终的逻辑运算结果；若逻辑运算结果为1，则表明IGBT出现故障，否则，IGBT正常；

上位机对IGBT出现故障的次数进行存储和统计，并以故障率为依据，将该故障率与设定的阈值进行比较，若根据故障率与阈值的比较结果判断是否更换IGBT，具体如下：

IGBT有三种工作状态，即正常状态、间歇故障状态和永久故障状态；设定IGBT的故障率为T，IGBT由正常状态到间歇故障状态变化的阈值为T_L，IGBT由间歇故障状态到永久故障状态变化的阈值为T_H；经过判断：若T<T_L，则表示IGBT处于正常状态；若T_L≤T≤T_H，则IGBT处于间歇故障状态；若T>T_H，则IGBT处于永久故障状态，需要更换IGBT。