电力变换装置及其功率半导体器件健康状态自检方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力变换装置及其功率半导体器件健康状态自检方法，该方法，包括：在待测功率半导体器件所在的模块满足健康状态检测条件时，获取待测功率半导体器件的结温，然后驱动待测功率半导体器件导通，并控制待测功率半导体器件流过检测电流，同时检测待测功率半导体器件的导通压降，得到导通压降的检测值；若导通压降的检测值与导通压降的理论值之间的差值大于等于阈值，则判定待测功率半导体器件出现封装失效现象；进而实现了对于待测功率半导体器件的健康状态自检测，避免了功率半导体器件发生封装失效现象所造成的IGBT器件的故障运行和整机运行崩溃的问题。

Self checking method of power conversion device and power semiconductor device health state

【技术实现步骤摘要】
电力变换装置及其功率半导体器件健康状态自检方法
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种电力变换装置及其功率半导体器件健康状态自检方法。
技术介绍
随着光伏、风电和电动车等领域的快速发展，IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)的应用也正在面临着日益增长的高可靠性的需求。IGBT不仅面临着功率密度的需求，而且扩展的应用领域也定义了功率器件更加恶劣的运行环境。由于IGBT的各个部分组成材料的热膨胀系数不同，在其不断切换运行状态时，整个器件也处于温度不断变化的过程，因此IGBT器件容易出现键合线脱离、断裂、坍陷，焊锡层失效以及金属化重构等封装失效现象。如果应用场合为高温环境或者温度多变的环境，则失效现象发生更加频繁。IGBT发生失效现象会直接引起IGBT器件的故障运行，甚至导致整机系统运行的崩溃，造成巨大的损失。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种电力变换装置及其功率半导体器件健康状态自检方法，以降低功率半导体器件出现封装失效的可能性。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：本专利技术第一方面公开了一种电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，包括：S101、判断待测功率半导体器件所在的模块是否满足健康状态检测条件；所述模块为所述电力变换装置中主电路的功率模块；若所述模块满足健康状态检测条件，则执行步骤S102；S102、获取所述待测功率半导体器件的结温；S103、驱动所述待测功率半导体器件导通；S104、控制所述待测功率半导体器件流过检测电流，同时检测所述待测功率半导体器件的导通压降，得到所述导通压降的检测值；S105、判断所述导通压降的检测值与所述导通压降的理论值之间的差值是否小于阈值；所述导通压降的理论值为根据所述检测电流计算得到的；若所述差值大于等于所述阈值，则执行步骤S106；S106、判定所述待测功率半导体器件出现封装失效现象。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，步骤S101包括：判断所述模块退出正常工作状态的时长是否大于第一预设时长。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，所述模块为逆变模块，则判断所述模块退出正常工作状态的依据为以下任意一个：当前时间在正常工作状态时间之外；所述逆变模块的母线电压低于预设启动电压；所述逆变模块的并网继电器和/或离网继电器为关断状态。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，步骤S102包括：检测所述待测功率半导体器件的环境温度；或者，通过控制所述待测功率半导体器件流过微电流，检测得到所述待测功率半导体器件的结温。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，检测所述待测功率半导体器件的环境温度，包括：通过所述模块中负温度特性电阻的检测信息，确定所述待测功率半导体器件的环境温度。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，所述检测电流为直流电流，且所述检测电流的电流值为已知或经电流采样获取的。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，若所述模块包括多个功率半导体器件，则在步骤S105之后，还包括：S201、等待第二预设时长；切换所述模块中另一功率半导体器件作为所述待测功率半导体器件，返回步骤S102；直至完成对于所述模块中全部功率半导体器件的健康状态自检测。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，所述检测电流为电流源的输出电流；步骤S104中的控制所述待测功率半导体器件流过检测电流，包括：控制所述电流源输出所述检测电流至所述待测功率半导体器件。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，控制所述电流源输出所述检测电流至所述待测功率半导体器件，包括：控制所述电流源至所述待测功率半导体器件之间的电流通路导通；或者，控制所述电流源与全部功率半导体器件之间的各个继电器动作，使所述电流源通过相应的继电器输出所述检测电流至所述待测功率半导体器件。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，若所述模块包括多个功率半导体器件，则在判定所述模块满足健康状态检测条件之后，以所述模块中各个功率半导体器件分别作为所述待测功率半导体器件、同时执行步骤S102。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，在步骤S103的同时，还包括：S301、检测所述待测功率半导体器件的门极阈值电压；S302、根据所述门极阈值电压判断所述待测功率半导体器件是否出现门极衰退现象。可选地，在上述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法中，在步骤S104之后，还包括：S401、检测所述待测功率半导体器件的热阻；S402、根据所述热阻判断所述待测功率半导体器件是否出现硅脂安装失效现象。本专利技术第二方面公开了一种电力变换装置，包括：主电路、检测装置和控制器；所述主电路中的功率模块包括多个功率半导体器件；所述检测装置用于检测得到所述功率模块中负温度特性电阻的检测信息以及各个功率半导体器件的导通压降；所述控制器用于执行上述任一所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法。可选地，在上述的电力变换装置中，还包括：直流源，用于输出检测电流。可选地，在上述的电力变换装置中，所述功率模块为逆变模块，且所述逆变模块的直流侧用于接收光伏阵列的输出电能。基于上述本专利技术实施例提供电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，在待测功率半导体器件所在的模块满足健康状态检测条件时，获取待测功率半导体器件的结温，然后驱动待测功率半导体器件导通，并控制待测功率半导体器件流过检测电流，同时检测待测功率半导体器件的导通压降，得到导通压降的检测值，若导通压降的检测值与导通压降的理论值之间的差值大于等于阈值，则判定待测功率半导体器件出现封装失效现象，进而实现了对于待测功率半导体器件的健康状态自检测，避免了功率半导体器件发生封装失效现象所造成的IGBT器件的故障运行和整机运行崩溃的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法的流程图；图2为本申请实施例提供的一种检测电流的波形图；图3为本申请实施例提供的另一种电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法的流程图；图4至图5为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，包括：/nS101、判断待测功率半导体器件所在的模块是否满足健康状态检测条件；所述模块为所述电力变换装置中主电路的功率模块；/n若所述模块满足健康状态检测条件，则执行步骤S102；/nS102、获取所述待测功率半导体器件的结温；/nS103、驱动所述待测功率半导体器件导通；/nS104、控制所述待测功率半导体器件流过检测电流，同时检测所述待测功率半导体器件的导通压降，得到所述导通压降的检测值；/nS105、判断所述导通压降的检测值与所述导通压降的理论值之间的差值是否小于阈值；所述导通压降的理论值为根据所述检测电流计算得到的；/n若所述差值大于等于所述阈值，则执行步骤S106；/nS106、判定所述待测功率半导体器件出现封装失效现象。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，包括：
S101、判断待测功率半导体器件所在的模块是否满足健康状态检测条件；所述模块为所述电力变换装置中主电路的功率模块；
若所述模块满足健康状态检测条件，则执行步骤S102；
S102、获取所述待测功率半导体器件的结温；
S103、驱动所述待测功率半导体器件导通；
S104、控制所述待测功率半导体器件流过检测电流，同时检测所述待测功率半导体器件的导通压降，得到所述导通压降的检测值；
S105、判断所述导通压降的检测值与所述导通压降的理论值之间的差值是否小于阈值；所述导通压降的理论值为根据所述检测电流计算得到的；
若所述差值大于等于所述阈值，则执行步骤S106；
S106、判定所述待测功率半导体器件出现封装失效现象。


2.根据权利要求1所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，步骤S101包括：
判断所述模块退出正常工作状态的时长是否大于第一预设时长。


3.根据权利要求2所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，所述模块为逆变模块，则判断所述模块退出正常工作状态的依据为以下任意一个：
当前时间在正常工作状态时间之外；
所述逆变模块的母线电压低于预设启动电压；
所述逆变模块的并网继电器和/或离网继电器为关断状态。


4.根据权利要求1所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，步骤S102包括：
检测所述待测功率半导体器件的环境温度；
或者，
通过控制所述待测功率半导体器件流过微电流，检测得到所述待测功率半导体器件的结温。


5.根据权利要求4所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，检测所述待测功率半导体器件的环境温度，包括：通过所述模块中负温度特性电阻的检测信息，确定所述待测功率半导体器件的环境温度。


6.根据权利要求1所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，所述检测电流为直流电流，且所述检测电流的电流值为已知或经电流采样获取的。


7.根据权利要求1-6任一所述的电力变换装置的功率半导体器件健康状态自检方法，其特征在于，若所述模块包括多个功率半导体器件，则在步骤S105之后，还包括：
S201、等待第二预设时长；
切换所述模块中另一功率半导体器件作为所述待测功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩然，王圣明，周法杰，王鼎奕，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34