A Gate Charge Q
【技术实现步骤摘要】
基于门极电荷Qg的大功率IGBT故障诊断及保护装置
本技术涉及一种大功率IGBT故障诊断及保护装置,尤其涉及一种基于门极电荷Qg的大功率IGBT故障诊断及保护装置。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGatedBipolarTransistor,IGBT)是广泛应用于中到大功率电力电子设备中的一种电压全控型功率半导体器件。它结合了电力晶体管(GTR)与金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的优点,具有开关频率高、驱动电路简单、输入阻抗高、输出阻抗低等优点。相关研究证明,大约34%的电力电子系统故障是由于功率器件IGBT失效造成的,可见主功率器件的失效是电力电子系统失效的主要原因。因此研究IGBT的保护与故障诊断方法对于大容量电力电子系统的可靠性具有重要的意义。目前常见的IGBT故障主要包括短路故障和开路故障。其中短路故障时间短,对系统的破坏性大,因此IGBT驱动板上都集成了相关硬件保护。但随着功率半导体技术的发展,IGBT芯片的热容参数逐渐减小,导致其短路耐受能力降低,因此对IGBT短路保护时间提出了更高的要求。目前关于IGBT开路故障的研究热点基本都是基于软件算法类,此类方法需要占用CPU资源,且诊断时间相对较长,不利于系统的可靠运行。同时,造成IGBT开路故障的原因不同,带来的故障现象和影响有所不同,因此,对于IGBT开路故障既期望以最快的速度进行故障识别,更需要准确定位故障原因。IGBT故障类型存在多种,现有IGBT驱动技术对于故障类型的诊断仅限于短路故障,然而,事实上IGBT存在多种短路故障类型,如果能进一步区分IGBT的具体故障类 ...
【技术保护点】
1.一种基于门极电荷Qg的大功率IGBT故障诊断及保护装置,其特征在于,包括:PWM输入模块,其与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于接收电力电子装置主控制器的IGBT触发信号传送给FPGA/CPLD逻辑处理模块;故障输出模块,其与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于将FPGA/CPLD逻辑处理模块监测到的IGBT故障信息发送至主控制器;推挽电路,其与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于完成IGBT的正常开关处理;电流采集电路,其一端与推挽电路相连,另一端通过门极电流采样电阻Rg,shunt与推挽电路相连,用于将采集到的IGBT门极电流信号传递给积分电路;积分电路,其一端与电流采集电路相连,另一端与高速AD采集模块相连,用于将门极电流信号进行积分和复位运算,得不同开关区间的门极电荷Qg模拟信号;高速AD采集模块,其一端与积分电路电路相连,另一端与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于将门极电荷模拟信号转换为数字信号传送至FPGA/CPLD逻辑处理模块;以及FPGA/CPLD逻辑处理模块,用于将主控制器发送来的PWM信号经过推挽电路触发IGBT,同时给出控制积分电路的复位信 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于门极电荷Qg的大功率IGBT故障诊断及保护装置,其特征在于,包括:PWM输入模块,其与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于接收电力电子装置主控制器的IGBT触发信号传送给FPGA/CPLD逻辑处理模块;故障输出模块,其与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于将FPGA/CPLD逻辑处理模块监测到的IGBT故障信息发送至主控制器;推挽电路,其与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于完成IGBT的正常开关处理;电流采集电路,其一端与推挽电路相连,另一端通过门极电流采样电阻Rg,shunt与推挽电路相连,用于将采集到的IGBT门极电流信号传递给积分电路;积分电路,其一端与电流采集电路相连,另一端与高速AD采集模块相连,用于将门极电流信号进行积分和复位运算,得不同开关区间的门极电荷Qg模拟信号;高速AD采集模块,其一端与积分电路电路相连,另一端与FPGA/CPLD逻辑处理模块相连,用于将门极电荷模拟信号转换为数字信号传送至FPGA/CPLD逻辑处理模块;以及FPGA/CPLD逻辑处理模块,用于将主控制器发送来的PWM信号经过推挽电路触发IGBT,同时给出控制积分电路的复位信号,并将采集到的IGBT的不同开关区间的门极电荷,与正常开关状态下相应开关区间的门极电荷进行对比,根据比较结果判断出具体的故障类型,并输出故障类型信息。2.根据权利要求1所述的基于门极电荷Qg的大功率IGBT故障诊断及保护装置,其特征在于:所述积分电路为可复位的积分电路。3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:耿程飞,张经纬,王强,何凤有,叶宗彬,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:新型
国别省市:江苏,32
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