[发明专利]一种变流模块管电流波形重构装置及方法

说明书

本发明公开了一种变流模块管电流波形重构装置及方法，装置包括：波形重构单元、电流采集单元和功率器件状态采集单元。电流采集单元与波形重构单元相连，电流采集单元将从变流模块采集到的输出电流信号传输至波形重构单元。功率器件状态采集单元与波形重构单元相连，功率器件状态采集单元将从变流模块采集到的各路功率器件的工作状态信号传输至波形重构单元。波形重构单元根据变流模块的输出电流信号，以及各路功率器件的工作状态信号计算并输出各路功率器件的工作电流波形。本发明能够解决低成本实时获取变流模块中功率器件工作电流波形的技术问题。

技术领域

本发明涉及变流技术领域，尤其是涉及一种变流模块管电流波形实时重构的装置及方法。

背景技术

变流模块管(也被称为功率器件)是变流模块的核心部件，在变流模块运行过程中，绝大多数的变流模块故障都是变流模块管的故障。变流模块管失效故障会导致整个设备运行中断，甚至会造成严重的安全事故和重大的经济损失。因此，变流模块管的健康管理和热疲劳寿命预测问题已经成为研究的前沿，而如何实时获得变流模块管的电热应力也成为变流模块管健康管理与寿命预测的一大难点。

在现有技术中，一般是通过两种途径来获取变流模块管的电流波形：第一种是通过仿真的方法，另一种是采用直接测量的方法。通过仿真获得变流模块管电流波形的方法，其精度取决于模型建立的精度，变流模块的运行工况复杂，难以建立准确可靠的仿真模型。而采用直接测量的方法主要存在两方面的技术缺陷：其一是采用直接测量的方法需购置额外的设备，成本高，难以实现工程化的批量应用；其二是采取简单添加所需测量参数的额外电路和装置，增加了原电路的复杂性，从而降低了电路整体工作的可靠性。

与本发明申请较为接近的技术方案是由重庆大学于2016年01月28日申请，并于2016年06月29日公开，公开号为CN105717368A的中国发明申请《三相直流母线电容的在线监测方法》。该发明申请公开了一种三相直流母线的在线监测方法，该发明通过监测三相变频器等功率设备停机过程中的直流母线电压下降曲线和三相输出电流，以及半导体开关控制信号，准确地计算出直流母线电容的C和ESR，实现三相AC/DC/AC系统直流母线电容的无侵入式在线监测。但是，此种方法虽然能监测中间电容的C和ESR值，但却无法获得变流模块管的电流波形。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变流模块管电流波形重构装置及方法，以解决低成本实时获取变流模块中功率器件工作电流波形的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种变流模块管电流波形重构装置的技术实现方案，一种变流模块管电流波形重构装置，包括：波形重构单元、电流采集单元和功率器件状态采集单元；

所述电流采集单元与所述波形重构单元相连，所述电流采集单元将从变流模块采集到的输出电流信号传输至所述波形重构单元；

所述功率器件状态采集单元与所述波形重构单元相连，所述功率器件状态采集单元将从所述变流模块采集到的各路功率器件的工作状态信号传输至所述波形重构单元；

所述波形重构单元根据所述变流模块的输出电流信号，以及各路功率器件的工作状态信号计算并输出各路功率器件的工作电流波形。

优选的，所述功率器件状态采集单元获取各路功率器件中开关管的门极开关信号或所述开关管的导通压降，所述波形重构单元根据各路功率器件中开关管的门极开关信号或所述开关管的导通压降判断所述功率器件的工作状态。

优选的，所述电流采集单元采用所述变流模块中既有的电流传感器采集所述变流模块的输出电流信号。

优选的，当所述变流模块为单相变流器结构，所述波形重构单元根据以下公式计算所述功率器件的工作电流波形：