功率模块及变流器制造技术

本实用新型专利技术公开一种功率模块及变流器。一种功率模块包括：功率转换电路；分散设置于所述功率模块内的多个传感器；录波装置，与所述多个传感器进行信号通讯；以及驱动控制装置，其电性耦接于所述功率转换电路及所述录波装置。本实用新型专利技术通过内置有录波装置的功率模块，能够实现实时录波功能并具有良好的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子技术，尤其涉及一种功率模块及变流器。
技术介绍
在大功率电力电子产品中，由开关器件所组成的功率模块(powermodule)是产品的核心部分，功率模块的性能表现和设计规则基本上决定了大功率电力电子产品的主要性能指标。传统的由逆变器所组成的大功率电力电子装置中，变频器或变流器等设备占有较大比重，而这类电力电子装置的核心部件就是由开关器件所组成的功率模块。大功率的逆变器工作在高压大电流的环境下，客户对变流器系统的可靠性和可用性有很高的要求，如何设计便于维护，可靠性高，具有超高可利用率的智能功率模块，是电力电子设计者最重要的课题。目前，大多数厂家会在变流器系统(包含变频器等)上设有故障录波功能。但是，由于系统所需要采集的信息很多，数据量很大，从而导致在一定的存储容量内，参数采样率比较低，录波时间比较短，不能完整的观察故障发生时各个参数的波形。而如果系统仅仅依靠增加存储设备的容量，不仅导致成本增加，同时利用工业接口读取存储设备中的数据所用的时间会很长。在一定状况下，需要让故障复现，观察实时上传的参数，这种参数的上传没有时间限制，从而在根本上利用在线实时上传的参数波形对故障原因进行分析。因此，系统上一般还需要配备在线示波功能。但是，现有的在线示波具有很大的局限性，只有在变流器能够正常开启的状态下，在线示波才有观察波形的可能，如果先前的故障使得某一器件发生了损坏，使得变流器运行不起来，也就不能通过在线示波来找到故障原因；只有故障能够复现，才能有分析故障的可能，对于某些偶尔发生的故障，在线示波具有很大的局限性。另一方面，现在越来越多的变流器生产厂商单独购买功率模块，但在现场调试或者运行的时候，一般只有变流器厂商人员调试，模块厂家一般不会派人跟随调试，一旦疑似功率模块故障导致系统停机，现场人员只能更换该功率模块，将疑似故障的功率模块返回模块厂家进行问题分析。由于模块厂家很难得到现场运行的各种工况以及参数，厂内测试情况又与现场情况不同，这就给模块厂家分析及解决故障带来很多不便，甚至无法找到根本原因。现有市场上的功率模块在故障信息存储上比较单一，当故障发生时，只会将发生的故障类型信息进行存储。在对功率模块的故障信息进行读取后，只能判断该时刻发生了哪些故障；当多个故障发生时，由于没有故障发生的时间信息并不能判断故障发生的先后次序，也没有更详细的数据信息。这种情况下，维护人员很难从存储的信息中提取到有用的信息来分析发生故障的根本原因。
技术实现思路
本技术基于系统录波的局限性及功率模块故障原因查找的困难性，提出一种功率模块及变流器，能够实现功率模块故障信息及相关参数的实时录波功能。根据本公开的一个方面，提供一种功率模块，包括：功率转换电路；分散设置于所述功率模块内的多个传感器；录波装置，与所述多个传感器进行信号通讯；以及驱动控制装置，其电性耦接于所述功率转换电路及所述录波装置。在本公开的一种示例性实施例中，所述功率转换电路由单相电路组成，所述单相电路输入或者输出一相交流电能；所述单相电路包含多个开关器件。在本公开的一种示例性实施例中，所述功率模块还包括：直流母排，交流母排，直流支撑电容，冷却组件。在本公开的一种示例性实施例中，其中所述多个传感器包括贴装于所述直流支撑电容表面的第一温度传感器、电性耦接于所述直流母排的电压传感器、套设于所述交流母排的电流传感器、测量环境温度的第二温度传感器、测量所述功率转换电路中开关器件内部温度的第三温度传感器、测量所述冷却组件入口处温度的第四温度传感器、测量所述冷却组件出口处温度的第五温度传感器以及测量所述功率模块内部湿度的湿度传感器。在本公开的一种示例性实施例中，所述录波装置包含一处理器和一存储器，所述处理器对所述多个传感器测量的相关参数进行运算并判断故障类型及故障位置；所述存储器存储故障信息和故障发生时所述功率模块的实时参数至一按照预设策略获得的存储地址中；所述存储器可存储多次故障信息及最近N次故障发生时的实时参数，N为正整数。在本公开的一种示例性实施例中，所述功率模块发生故障时，所述录波装置向所述驱动控制装置传送封锁信号，所述驱动控制装置根据所述封锁信号向所述功率转换电路发送封锁开关信号。根据本公开的一个方面，提供一种变流器，包括：如上述任一所述的功率模块。在本公开的一种示例性实施例中，所述变流器包括多个所述功率模块，其中所述多个功率模块中的部分或者全部之间彼此并联。本技术针对现有技术的有益效果至少体现在以下几点：可以将故障类型以及发生时间等信息存储到存储设备中，通过读取存储的信息，可以清晰的了解故障发生的频率，方便维护人员分析某些共性故障。同时通过对故障次数以及故障类型的了解，能够更好的掌握功率模块的运行状况，有利于功率模块的维护。将功率模块发生故障时前后一定时间内的参数进行记录存储，可以存储最近N次故障发生时的实时参数。维护人员通过读取其中任意一次或多次故障的实时参数波形，可以分析功率模块故障时各个参数的波形变化，从而判断发生故障的根本原因。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。图1示意性示出本技术一种功率模块的录波方法的流程图；图2示意性示出本技术一种功率模块的录波方法中第一存储单元存储数据的方法流程图；图3示意性示出本技术一种功率模块的录波方法中第二存储单元存储数据的方法流程图；图4示意性示出本技术一种功率模块内的录波装置的原理框图；图5示意性示出本技术一种功率模块内的录波装置的一具体实施例的结构示意图；图6示意性示出本技术一种功率模块的录波装置生成最近N次故障波形的示意图；图7A-7B示意性示出本技术一种功率模块的录波装置记录的某一次故障对应的电流波形及其放大图；图8示意性示出本技术中内置录波装置的功率模块的电路图；图9示意性示出本技术中内置录波装置的功率模块的结构示意图；图10A-10C示意性示出功率转换电路的电路图；图11示意性示出现有的功率模块并联的电路框图；图12示意性示出本技术的功率模块并联的电路框图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述本技术的实施方式，提供这些实施方式将使得本技术公开的更加全面和完整，但不应被解释为对本技术实施的限制。附图仅为本技术的示意性图解，并非是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。此外，所描述的特征、结构、方法步骤或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元器件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。在实施方式与专利申请范围中，除非文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或多个。本技术中，涉及“耦接”的描述，其可泛指一组件透过其它组件而间接连接至另一组件，或是一组件无须透过其它组件而直接连接至另一组件。请参照图1至图3，图1示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其特征在于，包括：功率转换电路；分散设置于所述功率模块内的多个传感器；录波装置，与所述多个传感器进行信号通讯；以及驱动控制装置，其电性耦接于所述功率转换电路及所述录波装置。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其特征在于，包括：功率转换电路；分散设置于所述功率模块内的多个传感器；录波装置，与所述多个传感器进行信号通讯；以及驱动控制装置，其电性耦接于所述功率转换电路及所述录波装置。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率转换电路由单相电路组成，所述单相电路输入或者输出一相交流电能；所述单相电路包含多个开关器件。3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括：直流母排，交流母排，直流支撑电容，冷却组件。4.根据权利要求3所述的功率模块，其特征在于，其中所述多个传感器包括贴装于所述直流支撑电容表面的第一温度传感器、电性耦接于所述直流母排的电压传感器、套设于所述交流母排的电流传感器、测量环境温度的第二温度传感器、测量所述功率转换电路中开关器件内部温度的第三温度传感器、测量所述冷却组件入口处温度的第四温度传感器、测量所述冷却组件出口处温度的第五温度传感器以及测量所述功率模块内部湿度的湿度传感器。5.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，孙宗宇，陆岩松，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31