一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，包括光纤光栅传感器和光纤光栅解调仪，光纤光栅传感器有两个，每个光纤光栅传感器包括光纤和毛细玻璃管，光纤上刻写有一段光纤光栅，毛细玻璃管同轴套装在光纤光栅外，且两端通过胶体与光纤粘接为一体，光纤光栅位于毛细玻璃管的中心，其中一个光纤光栅传感器粘贴在IGBT功率模块的IGBT芯片表面，另一个光纤光栅传感器粘贴在IGBT功率模块的二极管表面，两个光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪连接；光纤光栅解调仪中的信号处理模块被编程以执行结温监测步骤。其能解决IGBT结温监测结果不准确以及监测系统无冗余问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统
本专利技术涉及绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的结温监测，具体涉及一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有饱和压降低、载流密度大、开关速度快等优点，是一种应用于很多领域的半导体大功率器件，在交流电机、变频器、开关电源等领域有很多应用。但是随着应用场景和工况的复杂多变，各个领域对IGBT的稳定性要求越来越高，因此研究其可靠性的工作就显得尤为重要。导致IGBT失效的主因在于长时间的大电流、高电压的快速切换，这种极端工作条件会促使其工作温度过高、温升速度过快。工作温度过高会使IGBT芯片击穿，累积的热致机械应力也会导致许多故障，例如键丝脱落、焊料疲劳和铝腐蚀；但由于高压、大电流的存在，IGBT结温温度的监测方案存在较多的问题。现有的IGBT结温监测方法主要是热电偶法、电参数法以及红外热成像探测法。热电偶法和电参数法为传统的电学方法，非常容易受到IGBT快速切换的电磁场干扰，使测量结果产生偏差，并且很难长期稳定工作。而红外热成像探测法，如果待测物体温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，包括光纤光栅传感器（1）和光纤光栅解调仪（2），其特征在于：所述光纤光栅传感器（1）有两个，每个光纤光栅传感器（1）包括光纤（11）和毛细玻璃管（12），光纤（11）上刻写有一段光纤光栅（13），毛细玻璃管（12）同轴套装在光纤光栅（13）外，且两端通过胶体（14）与光纤（11）粘接为一体，光纤光栅（13）位于毛细玻璃管（12）的中心，其中一个光纤光栅传感器（1）粘贴在IGBT功率模块的IGBT芯片（3）表面，另一个光纤光栅传感器（1）粘贴在IGBT功率模块的二极管（4）表面，两个光纤光栅传感器（1）与光纤光栅解调仪（2）连接；光纤光栅解调仪（...

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅传感器的IGBT结温监测系统，包括光纤光栅传感器（1）和光纤光栅解调仪（2），其特征在于：所述光纤光栅传感器（1）有两个，每个光纤光栅传感器（1）包括光纤（11）和毛细玻璃管（12），光纤（11）上刻写有一段光纤光栅（13），毛细玻璃管（12）同轴套装在光纤光栅（13）外，且两端通过胶体（14）与光纤（11）粘接为一体，光纤光栅（13）位于毛细玻璃管（12）的中心，其中一个光纤光栅传感器（1）粘贴在IGBT功率模块的IGBT芯片（3）表面，另一个光纤光栅传感器（1）粘贴在IGBT功率模块的二极管（4）表面，两个光纤光栅传感器（1）与光纤光栅解调仪（2）连接；光纤光栅解调仪（2）中的信号处理模块被编程以执行如下步骤：
步骤一、使IGBT功率模块温差异常次数等于零，并开始计时，然后执行步骤二；
步骤二、采集两个光纤光栅传感器的信号，并进行解析计算，得到两路温度信号，然后执行步骤三；
步骤三、判断两路温度信号的数值是否都超过光纤光栅传感器量程，如果是，则执行步骤四，否则执行步骤五；
步骤四、输出两个光纤光栅传感器检测故障，然后结束；
步骤五、判断是否有一路温度信号的数值超过光纤光栅传感器量程，如果是，则执行步骤六，否则执行步骤七；
步骤六、判断另一路温度信号的数值是否大于预设的温度报警阈值，如果是，则执行步骤十，否则返回执行步骤二；
步骤七、判断两路温度信号的数值之差的绝对值是否小于或等于预设的温度差阈值，如果是，则执行步骤八，否则执行步骤十一；
步骤八、对两路传感器温度信号求平均，得到温度平均值，然后执行步骤九；
步骤九、判断温度平均值是否大于预设的温度报警阈值，如果是，则执行步骤十，否则返回执行步骤二；
步骤十、输出IGBT功率模块温度超限故障，然后结束；
步骤十一、使IGBT功率模块温差异常次数加1，然后执行步骤十二；
步骤十二、判断计时时间是否到达预设的一个计数周期，如果是，则执行步骤十三，否则返回执...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立，冉立，蒋华平，王小勇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50