[发明专利]一种电力电子变换装置驱动在线自检方法

说明书

本发明提供了一种电力电子变换装置驱动在线自检方法，用于监测已量产的电力电子变换装置的驱动器性能，该电力电子变换装置包括整流桥，其特征在于，同一桥臂内N个串联IGBT，使N‑1个IGBT处于常通状态，第N个IGBT使加固定时长T的脉冲。本发明提出的一种在线式驱动自检方法无需外部测试电路，仅利用电子电子自身元件，通过特定的控制方法，可以实现对量产产品驱动器性能的在线测试，可以快速、准确的判断驱动器及其对应电力电子开关(例如IGBT器件)的性能是否正常。

技术领域

本发明涉及一种驱动在线自检方法，属于电力电子装置技术领域。

背景技术

电力电子装置通常由电力电子器件、电容、电感、驱动器和控制器等组成。控制器通过驱动器控制电力电子器件的开关状态，间接控制电容的电压或电感的电流，进而实现电能转换。常见的电力电子器件有IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等。

一个典型的电力电子变换装置如图1所示，该装置包括：交流输入电感L、预充电接触器SW1、预充电电阻R1、主回路接触器SW2、IGBT器件S1/S2/S3/S4、IGBT驱动器DR1/DR2/DR3/DR4、直流电容C、负载接触器SW3。该装置将交流源A的交流电压转化为直流电容C两端的直流电压，为负载提供能量。

上述装置过程为，首先吸合预充电接触器SW1，交流源A通过预充电电阻R1和IGBT器件S1/S2/S3/S4内部的二极管给直流电容C预充电。当直流电容C电压达到要求的阀值时，断开预充电接触器SW1，闭合主回路接触器SW2，控制器通过驱动器DR1/DR2/DR3/DR4按一定方式控制IGBT器件S1/S2/S3/S4的开关状态，使直流电容C电压稳定在负载所需要的电压值，然后闭合负载接触器SW3，给负载提供能量。

电力电子装置中驱动器的作用是将控制器发出的使能或封锁信号转换为IGBT器件GE两端的控制电压，高电压使IGBT导通，零电压或负电压使IGBT关断。同时，在IGBT导通状态下，通过检测IGBT器件CE两端电压来判断IGBT的状态。驱动器具体工作过程如图2及图3所示。

如图2所示，正常工作模式下，驱动器工作方法是：

T0时刻，控制器给驱动器发送使能信号，驱动器在IGBT器件GE两端施加高电压，驱使IGBT导通。此时，IGBT器件CE间电流上升，电压下降。T1时刻，IGBT器件CE间电流到达稳定工作状态，IGBT器件CE间电压下降至退饱和电压以下。从T1至T2时刻之间，驱动器监测IGBT器件CE两端电压。

T2时刻，控制器给驱动器发送封锁信号，驱动器在IGBT器件GE两端施加零电压/负电压，驱使IGBT关断。此时，IGBT器件CE间电流下降，电压上升。T2时刻，IGBT器件CE间电压到达稳定状态，IGBT器件CE间电流下降至零。

如图3所示，退饱和工作模式下，驱动器工作方法是：

T0时刻，控制器给驱动器发送使能信号，驱动器在IGBT器件GE两端施加高电压，驱使IGBT导通。此时，IGBT器件CE间电流上升，电压下降。T1时刻，IGBT器件CE间电压下降至退饱和电压以下，IGBT器件CE间电流超过稳定工作电流。继续上升，IGBT器件进入退饱和状态，IGBT器件CE间电压开始上升。T2时刻，IGBT器件CE间电压超过退饱和电压，驱动器检测到该电压，判断IGBT进入退饱和状态，主动给IGBT器件GE两端施加零电压或负电压，驱动IGBT关断。T3时刻，IGBT关断，电流下降至零，IGBT器件CE两端电压恢复额定值。

由上述分析可知，驱动器的性能对电力电子装置的安全运行有决定性影响。电力电子装置在设计之初，需采用离线式测试方法，借助外部测试电路对驱动器的性能进行评估。进入量产后的电力电子装置，无法外接测试电路，因此通常并不会对量产产品上的驱动器性能进行离线评估，这会给电力电子装置的现场安全投运带来一定风险。

发明内容