本发明专利技术涉及一种包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的组件，其中的IGBT连接有栅极驱动器，该栅极驱动器用来接收用来驱动所述IGBT的选通信号，并提供所述IGBT的反馈信号，其中所述反馈信号反应了IGBT的集电极-发射极电压的变化。所述组件还包括失效模式检测单元，用来基于所述选通信号和反馈信号的时间顺序来判断所述IGBT是否发生故障，并区分包括这些类型的故障：栅极驱动器故障、开通失败的故障、短路故障、开通过压故障和关断过压故障。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的组件，其中的IGBT连接有栅极驱动器，该栅极驱动器用来接收用来驱动所述IGBT的选通信号，并提供所述IGBT的反馈信号，其中所述反馈信号反应了IGBT的集电极-发射极电压的变化。所述组件还包括失效模式检测单元，用来基于所述选通信号和反馈信号的时间顺序来判断所述IGBT是否发生故障，并区分包括这些类型的故障：栅极驱动器故障、开通失败的故障、短路故障、开通过压故障和关断过压故障。【专利说明】
本专利技术涉及绝缘栅双极型晶体管(insulatedgate bipolar transistor, IGBT)的失效模式检测及保护的系统和方法。
技术介绍
IGBT是一种开关晶体管，可在开通状态时让功率流进入，在关断状态时阻断功率流。IGBT是一种固态器件，没有移动部件，其不是通过打开和闭合一个物理连接来实现开关的，而是通过向半导体元件施加一定电压以使其改变极性来达到建立或断开电气连接的功能。在预定的情况下，IGBT普遍用作继路器和变频器中的开关元件，通过开通和关断电子装置来控制和转换电能。 IGBT可单独使用，也可以串联使用。作为一个简便直接的方法，串联操作的IGBT在高压功率转换中被普遍地使用。在串联的多个IGBT中，任何一个IGBT的失效都可能导致整个IGBT串的异常运行，更糟糕的是，还可能导致整个IGBT相桥损坏。比如，串联的多个IGBT中的任何一个失效都可能引发电位不平衡的问题，从而影响整个IGBT串的坚固性和可靠性。因此，有必要提供一种故障检测功能，能在串联的多个IGBT中快速而精确地检测出故障位置和故障类型。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了一种包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的组件，其中的IGBT连接有栅极驱动器，该栅极驱动器用来接收用来驱动所述IGBT的选通信号，并提供所述IGBT的反馈信号，其中所述反馈信号反应了 IGBT的集电极-发射极电压的变化。所述组件还包括失效模式检测单元，用来基于所述选通信号和反馈信号的时间顺序来判断所述IGBT是否发生故障，并区分包括这些类型的故障:栅极驱动器故障、开通失败的故障、短路故障、开通过压故障和关断过压故障。 本专利技术的另一个实施例提供了一种绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的失效模式检测方法。在该方法中，获得用来驱动一个或多个串联的IGBT的选通信号，并获得每一个IGBT的反馈信号，该反馈信号反应了相应IGBT的集电极-发射极电压的变化，然后将每一 IGBT的选通信号和反馈信号的时间顺序与一个参考时间顺序相比，来判断该IGBT是否发生了故障，并区分包括这些类型的故障:栅极驱动器故障、开通失败的故障、短路故障、开通过压故障和关断过压故障。 【专利附图】【附图说明】 通过结合附图对于本专利技术的实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中: 图1为一个实施例中的一种示例性组件的电路图，该组件包括一个或多个串连的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT),且每一 IGBT连接有一个失效模式检测单元。 图2显示了当IGBT处于正常工作模式时，发送到IGBT的选通信号(gatingsignal)和响应该选通信号的上升沿作出的反馈信号的时间顺序。 图3显示了在发生栅极驱动器故障时，发送到IGBT的选通信号和响应该选通信号的上升沿作出的反馈信号的时间顺序。 图4显示了在发生开通失败的故障时，发送到IGBT的选通信号和响应该选通信号的上升沿作出的反馈信号的时间顺序。 图5显示了在发生短路故障时，发送到IGBT的选通信号和响应该选通信号的上升沿作出的反馈信号的时间顺序。 图6显示了在发生开通过压故障时，发送到IGBT的选通信号和响应该选通信号的上升沿作出的反馈信号的时间顺序。 图7显示了当IGBT处于正常工作模式时，发送到IGBT的选通信号和响应该选通信号的下降沿作出的反馈信号的时间顺序。 图8显示了在发生关断过压故障时，发送到IGBT的选通信号和响应该选通信号的下降沿作出的反馈信号的时间顺序。 图9显示了一个是实例中的一种IGBT失效模式检测方法的流程图。 【具体实施方式】 为了确保平均故障间隔时间(mean time between failures, MTBF),对中压传动系统(medium voltage drive system)进行失效模式的监测和保护具有很重要的作用。由于中压传动系统通常会包括一个或多个绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor, IGBT),因此，为其中的一个或多个IGBT提供失效模式检测和保护单元/方法，以便快速准确地确定故障位置和故障类型也变得很重要。 本专利技术的实施例提供了一种包括一个或多个串联的IGBT的组件，其中，每一个IGBT连接有一个栅极驱动器，用来接收选通信号以驱动IGBT，并提供该IGBT的反馈信号，另外，每一个IGBT还配置有失效模式检测单元。经过程序编制，所述失效模式检测单元可基于所述选通信号和反馈信号的时间顺序来判断对应的IGBT是否发生故障并判断发生的故障的类型。所述失效模式检测单元能够区分可能发生于一个或多个串联的IGBT上的各种常见故障类型，包括栅极驱动器的故障、开通失败的故障、短路故障、开通过压故障和关断过压故障。 除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。 图1显示了一个组件的框图，该组件包括N个(N为自然数且N彡I)串联的IGBT，且每一 IGBT配备有一个用来监测IGBT故障及故障类型的失效模式检测单元。如图1所示，每一 IGBT包括栅极(G)、发射极(E)和集电极(C)，其中栅极上连接有栅极驱动器102。每一 IGBT的栅极驱动器102上连接有或结合有一个失效模式检测单元104。所述一个或多个失效模式检测单元104可以整合于一个用来控制整个所述组件的系统控制器，并且(或是)与该系统控制器联通。其中，适合用作所述系统控制器的控制装置包括但不限于:复杂可编程逻辑控制器件(complex programmable logic device, CPID)、可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)和单片机(single chip microcomputer, SCM)0 选通信号(Gl，G2,…，或Gn)被发送到各栅极驱动器102后，栅极驱动器102将选通信号转化成驱动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组件，其包括：绝缘栅双极型晶体管（IGBT），连接有栅极驱动器，该栅极驱动器用来接收用来驱动所述IGBT的选通信号，并提供所述IGBT的反馈信号，其中所述反馈信号反应了IGBT的集电极‑发射极电压的变化；失效模式检测单元，用来基于所述选通信号和反馈信号的时间顺序来判断所述IGBT是否发生故障，并区分包括这些类型的故障：栅极驱动器故障、开通失败的故障、短路故障、开通过压故障和关断过压故障
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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