【技术实现步骤摘要】
本申请涉及功率模块老化监测，尤其涉及igbt模块键合线失效状态的电磁声纹监测方法和装置。
技术介绍
1、电力电子装置在新能源发电、特种设备、轨道交通等领域有重要的作用，是实现电能变换的关键。igbt具有高电压、大电流、开关速度快以及较高的效率等特点，在电力转换设备中得到广泛的应用。然而igbt模块工作时需要频繁地经受热应力和机械应力的反复作用，进而出现疲劳损伤，给系统的安全稳定运行造成严重威胁。因此，igbt模块的损伤状态监测具有重要的意义。
2、其中，键合线疲劳失效是igbt模块常见的失效故障之一。现有键合线损伤状态监测方法主要是电气量的监测，包括饱和压降、短路电流和门极电压过冲等，然而电参数监测方法需要更改电力电子器件工作电路，无法实现非侵入式监测，并且容易受到温度等耦合变量的影响，产生误判；而x光，红外等非电量方法需要igbt模块离线进行检测，并且检测设备成本高昂，无法满足在线监测需求。目前还没有非侵入式、不受结温影响、失效判断准确率高的igbt模块状态监测方法。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种igbt模块键合线失效状态的电磁声纹监测方法，实现了对igbt模块键合线失效状态的监测，为新能源发电、特种设备、轨道交通等的安全运行提供技术支撑。
3、本申请的第二个目的在于提出一种igbt模块键合线失效状态的电磁声纹监测装置。
4、为达上述目的，本申请
5、在igbt模块待监测桥臂的预设范围内，选取电磁声纹监测点；
6、使用电磁声纹监测装置在电磁声纹监测点采集电磁声纹信号；
7、使用多尺度小波分解分离电磁声纹信号中的突变信号分量，确定突变信号分量特征；
8、建立igbt模块无键合线失效状态下的电磁声纹基准信号，提取基准信号特征；
9、将突变信号分量特征与基准信号特征进行比较，判断igbt模块键合线失效状态。
10、可选地，在本申请的一个实施例中，选取电磁声纹监测点，包括：
11、分析待测桥臂igbt器件开通时，igbt模块内部电流流动特征；
12、以待测桥臂igbt器件开通时电流流经路径到igbt模块外壳的投影为依据划定待测桥臂的电磁声纹监测分区；
13、以键合线与芯片或反并联二极管的结合点为中心，考虑监测探头安装难度，在电磁声纹监测分区内选取电磁声纹监测位置。
14、可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：
15、判断电磁声纹监测装置采集到的电磁声纹信号在500khz及以上频段总能量是否小于全部频段总能量的1％，若不满足，使用模拟低通滤波器滤除高频段干扰信号。
16、可选地，在本申请的一个实施例中，采用正交小波函数作为多尺度小波分解的小波基函数，多尺度小波分解级数大于5级，使用多尺度小波分解分离电磁声纹信号中的突变信号分量，包括：
17、利用分解级数大于5级的小波系数模极大值提取信号突变点，并使用包含模极大值的小波系数对突变信号成分进行重构。
18、可选地，在本申请的一个实施例中，建立igbt模块在键合线失效状态下的电磁声纹基准信号，包括：
19、选取与待测igbt模块同型号的无键合线失效的igbt模块，记录待测桥臂键合线根数i，在双脉冲实验平台对选取的igbt模块进行测试；
20、在测试时，考虑待测igbt模块实际工况下的母线电压、关断电流大小，调整双脉冲实验的母线电压与脉冲长度，保证母线电压、关断电流与实际工况相同；
21、在测试时，采集无键合线失效igbt模块对应的监测位置处的电磁声纹信号，作为0根键合线失效情形下的电磁声纹基准信号；
22、在测试时，依次剪断无键合线失效的igbt模块的键合线，在每次剪断后，记录剪断的键合线数目j，并采集电磁声纹信号作为j根键合线失效情形下的电磁声纹基准信号。
23、可选地，在本申请的一个实施例中，突变信号分量特征包括：
24、vapp＝max(w(t)-min(w(t))),t0≤t≤t0+10toff
25、其中，vapp为电磁声纹信号峰峰值，w(t)为采集到的电磁声纹信号，t0为开端瞬态开始时间，toff为igbt器件的典型关断时间。
26、可选地，在本申请的一个实施例中，将突变信号分量特征与基准信号特征进行比较，判断igbt模块键合线失效状态，包括：
27、确定待测igbt模块电磁声纹信号峰峰值所处的基准值区间，若信号峰峰值大于等于k根键合线失效对应的基准信号峰峰值，小于等于k+1根键合线失效对应的基准信号峰峰值，判断待测igbt模块存在k根键合线失效。
28、可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：
29、设置失效根数的预警阈值，在失效根数超过预警阈值时，发出预警。
30、为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种igbt模块键合线失效状态的电磁声纹监测装置，该装置实现上述电磁声纹监测方法，该装置包括数据采集单元、数据处理单元、显示预警单元和供电单元，其中，
31、数据采集单元包括：声发射探头，用于在电磁声纹监测位置采集电磁声纹信号；前置放大器，用于放大采集到的电磁声纹信号；模拟低通滤波器，用于滤除耦合到声发射探头的空间电磁噪声；电磁声纹信号发送芯片，用于将采集到的电磁声纹信号发送给数据处理单元；
32、数据处理单元包括：电磁声纹信号接收芯片，用于接收电磁声纹信号；数字滤波芯片，用于滤除电磁声纹信号高频噪声；主控芯片，用于计算电磁声纹信号峰峰值特征，将其与基准值进行特征比较，判断键合线失效情况，并控制显示预警单元发出预警；
33、显示预警单元，用于显示键合线根数并发出预警信号。
34、供电单元，用于为装置供电。
35、可选地，在本申请的一个实施例中，声发射探头为差分式声发射探头，灵敏度至少为65db；前置放大器增益至少为40db；模拟低通滤波器截止频率为500khz。
36、本申请实施例的igbt模块键合线失效状态的电磁声纹监测方法，通过采集igbt模块开通关断瞬态的电磁声纹信号，将其与基准电磁声纹信号进行比较，实现了键合线失效状态的监测；可实时监测并评估igbt模块键合线脱落根数，及时做出预警，监测侵入型低，受温度影响小，方法判据简单，实时性好，可靠性更高；监测装置成本低。
37、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种IGBT模块键合线失效状态的电磁声纹监测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选取所述电磁声纹监测点，包括：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用正交小波函数作为多尺度小波分解的小波基函数，多尺度小波分解级数大于5级，使用多尺度小波分解分离所述电磁声纹信号中的突变信号分量，包括：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述IGBT模块在键合线失效状态下的电磁声纹基准信号，包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述突变信号分量特征包括：
7.如权利要求5或6任一所述的方法，其特征在于，将所述突变信号分量特征与所述基准信号特征进行比较，判断IGBT模块键合线失效状态，包括：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.一种IGBT模块键合线失效状态的电磁声纹监测装置，其特征在于，所述电池声纹监测装置实现如权利要求1-7所述的电磁声纹监测方法，所述电池声纹监
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述声发射探头为差分式声发射探头，灵敏度至少为65dB；所述前置放大器增益至少为40dB；所述模拟低通滤波器截止频率为500kHz。
...【技术特征摘要】
1.一种igbt模块键合线失效状态的电磁声纹监测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选取所述电磁声纹监测点，包括：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用正交小波函数作为多尺度小波分解的小波基函数，多尺度小波分解级数大于5级，使用多尺度小波分解分离所述电磁声纹信号中的突变信号分量，包括：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述igbt模块在键合线失效状态下的电磁声纹基准信号，包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述突变信号分量特征包括：
<...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。