本发明专利技术公开了一种IGBT过流预警系统及方法，系统包括驱动模块、与目标IGBT同规格的IGBT、温度采集模块、电压采集模块和信号处理及控制模块；驱动模块分别连接与目标IGBT同规格的IGBT和信号处理及控制模块，与目标IGBT同规格的IGBT与温度采集模块和电压采集模块相连接；温度采集模块和电压采集模块分别与信号处理及控制模块相连接。本发明专利技术结合了温度和老化对IGBT的影响，建立新的保护阈值确定方法，使得IGBT在任一时刻的保护阈值更加精确，解决了现有预警方法可靠性低的问题，可以增加IGBT在工作中的可靠性。在工作中的可靠性。在工作中的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种IGBT过流预警系统及方法
[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种IGBT过流预警系统及方法。
技术介绍
[0002]绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种功率半导体开关器件，广泛应用于中、大型的功率设备中，它在一定程度上提高了电力电子系统的可靠性，可以有效地预防电力电子系统的意外故障，在电力电子系统中所使用的开关有大约42％是IGBT。
[0003]同时功率半导体器件也是电力电子转换器中最脆弱的组件，有大约34％的电力电子系统故障是由于电力电子器件的芯片或焊接失效造成的，若不能快速采取实时的有效的维护措施，则可能造成严重的后果和巨额的经济损失。
[0004]IGBT驱动电路通常是采用监测Vce(集电极和发射极间电压)来实现IGBT的过流监测。其原理是在温度一定时，IGBT的Vce会随着流过IGBT电流的增加而增加，当前IGBT驱动电路通常将保护阈值设置为固定值，当检测到Vce超过保护阈值时，则进行过流预警。
[0005]由于IGBT具有正温度特性，在有相同导通电流条件下，随着温度升高，Vce电压增大，故采用固定阈值的保护方式，则仅能实现一段过流预警功能，不能适应不同工作温度的IGBT，可靠性较差。
[0006]少数能适应不同温度的IGBT过流保护方法，即根据温度的不同改变IGBT的保护阈值，进而实现IGBT全段的过流预警。但是该方法没有考虑到IGBT老化对Vce带来的影响：IGBT在反复使用后，会产生损耗老化的现象。温度对IGBT的Vce有影响，同时IGBT自身的老化也会对Vce产生影响，比如常见的键合线开裂和焊料层空洞等情况，在同一温度下，不同老化程度的IGBT的Vce是不同的。因此该检测方法的精度还有待提高。
技术实现思路
[0007]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种IGBT过流预警系统及方法基于温度变化和老化影响对IGBT进行预警，有效提高了预警的可靠性。
[0008]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]提供一种IGBT过流预警系统，其包括驱动模块、与目标IGBT同规格的IGBT、温度采集模块、电压采集模块和信号处理及控制模块；驱动模块分别连接与目标IGBT同规格的IGBT和信号处理及控制模块，与目标IGBT同规格的IGBT与温度采集模块和电压采集模块相连接；温度采集模块和电压采集模块分别与信号处理及控制模块相连接；
[0010]驱动模块，用于给与目标IGBT同规格的IGBT提供驱动信号；
[0011]温度采集模块，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT工作时的温度数据；
[0012]电压采集模块，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT工作时集电极和发射极间的电压数据；
[0013]信号处理及控制模块，用于控制驱动模块的开启与关闭，并进行以下操作：
[0014]①
、将采集的温度数据和电压数据转化为数字信号，并根据数字信号获取IGBT的
实时温度和其对应的电压值；
[0015]②
、根据与目标IGBT同规格IGBT的实时温度和电压值建立数据库；获取目标IGBT当前的温度值和电压值；
[0016]③
、根据目标IGBT当前的温度值在数据库中进行电压值匹配，根据匹配得到的电压值乘以预警系数得到目标IGBT在a时间长度内的预警阈值；
[0017]④
、判断目标IGBT在a时间长度内是否达到该预警阈值，若是则进行预警，否则进入操作
⑤
；
[0018]⑤
、判断是否继续预警，若是则返回操作
③
，否则停止驱动模块的工作并结束预警。
[0019]进一步地，预警系数为1.2。
[0020]进一步地，驱动模块包括型号为1ED020I12FA2的驱动芯片U1和型号为QA01的隔离电源M1，驱动芯片U1的OUT引脚为驱动信号输出引脚；驱动芯片U1的引脚20分别连接电容C1的一端、电容C2的一端、电容C3的一端、驱动芯片U1的引脚19、驱动芯片U1的引脚14、驱动芯片U1的引脚12、驱动芯片U1的引脚11和电阻R1的一端并接地；驱动芯片U1的IN+引脚连接电阻R1的另一端并作为控制信号输入引脚；驱动芯片U1的引脚19分别连接电容C1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端和5V电源；
[0021]驱动芯片U1的引脚1分别连接驱动芯片U1的引脚2、电容C15的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C8的一端、电容C7的一端、驱动芯片U1的引脚10、驱动芯片U1的引脚9和隔离电源M1的引脚5；电容C8的另一端与电容C7的另一端相连并接地；驱动芯片U1的引脚3和引脚4相连并接地；
[0022]隔离电源M1的引脚6分别连接电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端、电容C12的一端、电容C13的一端和电容C14的一端并接地；隔离电源M1的引脚7分别连接电容C12的另一端、电容C13的另一端、电容C14的另一端、电容C6的一端、电容C5的一端、电容C4的一端和驱动芯片U1的引脚6；电容C4的另一端分别连接电容C5的另一端和电容C6的另一端并接地；隔离电源M1的引脚1分别连接电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端和15V电源；电容C9的另一端分别连接电容C10的另一端和电容C11的另一端并接地。
[0023]进一步地，驱动模块还包括设置在驱动信号输出引脚与目标IGBT同规格的IGBT之间的电桥推挽电路；电桥推挽电路包括电阻R2，电阻R2的一端分别连接驱动芯片U1的引脚7和电阻R3的一端；电阻R2的另一端分别连接电阻R3的另一端、NPN型功率三极管T1的基极、PNP型功率三极管T3的基极、NPN型功率三极管T2的基极和PNP型功率三极管T4的基极；NPN型功率三极管T1的发射极分别连接NPN型功率三极管T2的发射极、PNP型功率三极管T3的发射极和PNP型功率三极管T4的发射极并作为电桥推挽电路的输出端；PNP型功率三极管T3的集电极分别连接接地电阻R4和PNP型功率三极管T4的集电极；NPN型功率三极管T1的集电极分别连接NPN型功率三极管T2的集电极和隔离电源M1的引脚7。
[0024]进一步地，电压采集模块包括型号为IR25750LTRPBF的芯片IC2，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT的集电极与发射极间的电压数据；其中芯片IC2的VSAM引脚为电压采集模块的信号输出引脚；芯片IC2的引脚3分别连接电阻R4的一端和与目标IGBT同规格的IGBT的G极；电阻R4的另一端连接驱动模块的输出端；芯片IC2的4接地；芯片IC2的引脚1为芯片IC2的输出端；芯片IC2的引脚5分别连接电阻R6的一端和与目标IGBT同规格的IGBT的C极；
[0025]电阻R6的另一端分别连接电容C19的一端、电感L1的一端和开关二极管D1的正极；电容C19的另一端连接电阻R7的一端；电阻R7的另一端分别连接电感L1的另一端、开关二极管D1的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种IGBT过流预警系统，其特征在于，包括驱动模块、与目标IGBT同规格的IGBT、温度采集模块、电压采集模块和信号处理及控制模块；所述驱动模块分别连接与目标IGBT同规格的IGBT和信号处理及控制模块，所述与目标IGBT同规格的IGBT与温度采集模块和电压采集模块相连接；所述温度采集模块和电压采集模块分别与信号处理及控制模块相连接；所述驱动模块，用于给与目标IGBT同规格的IGBT提供驱动信号；所述温度采集模块，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT工作时的温度数据；所述电压采集模块，用于采集与目标IGBT同规格的IGBT工作时集电极和发射极间的电压数据；所述信号处理及控制模块，用于控制驱动模块的开启与关闭，并进行以下操作：
①
、将采集的与目标IGBT同规格的IGBT的温度数据和电压数据转化为数字信号，并根据数字信号获取与目标IGBT同规格的IGBT的实时温度和其对应的电压值；
②
、根据与目标IGBT同规格IGBT的实时温度和电压值建立数据库；获取目标IGBT当前的温度值和电压值；
③
、根据目标IGBT当前的温度值在数据库中进行电压值匹配，根据匹配得到的电压值乘以预警系数得到目标IGBT在a时间长度内的预警阈值；
④
、判断目标IGBT在a时间长度内是否达到该预警阈值，若是则进行预警，否则进入操作
⑤
；
⑤
、判断是否继续预警，若是则返回操作
③
，否则停止驱动模块的工作并结束预警。2.根据权利要求1所述的IGBT过流预警系统，其特征在于，所述预警系数为1.2。3.根据权利要求1所述的IGBT过流预警系统，其特征在于，所述驱动模块包括型号为1ED020I12FA2的驱动芯片U1和型号为QA01的隔离电源M1，所述驱动芯片U1的OUT引脚为驱动信号输出引脚；所述驱动芯片U1的引脚20分别连接电容C1的一端、电容C2的一端、电容C3的一端、驱动芯片U1的引脚19、驱动芯片U1的引脚14、驱动芯片U1的引脚12、驱动芯片U1的引脚11和电阻R1的一端并接地；所述驱动芯片U1的IN+引脚连接电阻R1的另一端并作为控制信号输入引脚；所述驱动芯片U1的引脚19分别连接电容C1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端和5V电源；所述驱动芯片U1的引脚1分别连接驱动芯片U1的引脚2、电容C15的一端、电容C16的一端、电容C17的一端、电容C8的一端、电容C7的一端、驱动芯片U1的引脚10、驱动芯片U1的引脚9和隔离电源M1的引脚5；所述电容C8的另一端与电容C7的另一端相连并接地；所述驱动芯片U1的引脚3和引脚4相连并接地；所述隔离电源M1的引脚6分别连接电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端、电容C12的一端、电容C13的一端和电容C14的一端并接地；所述隔离电源M1的引脚7分别连接电容C12的另一端、电容C13的另一端、电容C14的另一端、电容C6的一端、电容C5的一端、电容C4的一端和驱动芯片U1的引脚6；所述电容C4的另一端分别连接电容C5的另一端和电容C6的另一端并接地；所述隔离电源M1的引脚1分别连接电容C9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端和15V电源；所述电容C9的另一端分别连接电容C10的另一端和电容C11的另一端并接地。4....
【专利技术属性】
技术研发人员：伍伟，古湧乾，陈勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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