[发明专利]一种IGBT的结温监测方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种IGBT的结温监测方法，包括当被测IGBT设于校准曲线测试电路中时，控制所述校准曲线测试电路测试所述被测IGBT在不同结温下的管压降，以得到所述被测IGBT的结温校准曲线；当所述被测IGBT设于热阻测试电路中时，控制所述热阻测试电路测量所述被测IGBT处于预设功率损耗下的管压降，并根据所述结温校准曲线，获取所述被测IGBT处于所述预设功率损耗下的结温，以计算所述被测IGBT的热阻；在所述被测IGBT投入实际工程运行的过程中，根据所述被测IGBT的热阻和实际功率损耗，计算所述被测IGBT的实时结温。本发明还公开了相应的结温监测装置和系统，采用本发明，能在不影响IGBT实际工程运行条件的情况下，实时监测运行过程中的IGBT的结温，且测量结果准确性高。

技术领域

本发明涉及电力系统输电技术领域，尤其涉及一种IGBT的结温监测方法、装置和系统。

背景技术

功率子模块是模块化多电平换流器系统(Modular Multilevel Converter， MMC)最小的储能和功率变换单元，其核心功率器件为绝缘栅双极型晶体管 (Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)，同时也是子模块运行时主要的发热器件。根据器件手册可知，IGBT有最大工作结温限制，为了避免IGBT因过负荷而导致器件发热过高失效，需要对其结温进行实时监测，以便对其配置相应的过热保护措施。

目前对于IGBT结温的测试方法多种多样，大致包括接触式、温敏电参数法和非接触式3大类。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：接触式测试方法会损坏器件封装结构，进而改变散热条件和散热路径，从而导致芯片结温与实际情况存在较大差别。温敏电参数法需要对IGBT搭建额外的小电流触发电路，需要解决小电流触发电路的耐压问题和与实际工作电流的配合问题，该方法并不适用于实际工程运行中IGBT结温的测量。非接触式测温采用探测物体发出的电磁波等物理量来测试温度，要求待测物体暴露在开放空间内，与其他物体没有阻隔，而且受环境因素影响较大。由于压接型IGBT器件中的芯片被集电极和发射极极板完全覆盖，芯片辐射的电磁波不能发射出去，因此该方法同样不适用于实际工程中子模块IGBT结温的测量。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种IGBT的结温监测方法、装置和系统，能在不影响IGBT实际工程运行条件的情况下，实时监测运行过程中的IGBT的结温，且测量结果准确性高。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种IGBT的结温监测方法，包括：

当被测IGBT设于校准曲线测试电路中时，控制所述校准曲线测试电路测试所述被测IGBT在不同结温下的管压降，以得到所述被测IGBT的结温校准曲线；其中，所述结温校准曲线记录了所述被测IGBT的管压降与结温的对应关系；

在得到所述被测IGBT的结温校准曲线之后，当所述被测IGBT设于热阻测试电路中时，控制所述热阻测试电路测量所述被测IGBT处于预设功率损耗下的管压降；

根据所述被测IGBT处于所述预设功率损耗下的管压降和所述结温校准曲线，获取所述被测IGBT处于所述预设功率损耗下的结温，以计算所述被测IGBT的热阻；

在计算所述被测IGBT的热阻之后，在所述被测IGBT投入实际工程运行的过程中，根据所述被测IGBT的热阻和实际功率损耗，计算所述被测IGBT的实时结温。

作为上述方案的改进，所述在所述被测IGBT投入实际工程运行的过程中，根据所述被测IGBT的热阻和实际功率损耗，计算所述被测IGBT的实时结温，具体包括：

在所述被测IGBT投入实际工程运行的过程中，监测所述被测IGBT的实时表面温度；

根据所述被测IGBT的热阻、实际功率损耗和实时表面温度，通过以下计算公式，计算所述被测IGBT的实时结温：