CN106329889A - 一种功率模块及功率系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率模块及功率系统，所述功率模块内部集成有包括模块控制板、晶体管、直流母线电容、模块驱动板、信号检测单元在内的多个功率模块子单元，其中，所述模块控制板用于对所述功率模块内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理，以使得所述功率模块能够作为一个内部可控、且能够满足设定的各功能需求的独立系统而存在。也就是说，本发明实施例所述的功率模块内部可集成有多个功率模块子单元，并且可通过内部集成的模块控制板满足设定的各功能需求，从而使得所述功率模块的集成化更高、可扩展性更高且更加智能。

Description

一种功率模块及功率系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种功率模块及功率系统。

背景技术

在变流器，如风电变流器等电力电子产品中，功率模块是进行电力电子变换的核心部件，其性能的好坏将直接影响电力电子产品的性能。同时，随着电力电子技术的不断发展以及市场需求的不断变化，用户对功率模块的要求越来越高，集成化、可扩展性以及智能化逐渐成为新的发展趋势。

但是，由于现有的功率模块主要由晶体管(如IGBT等)、直流母线电容、模块驱动板等组成，需要外部提供相应的控制电源、驱动信号等，即，现有的功率模块配置较为简单、功能较为单一，因而，在面对越来越多的需求变化时，往往无法实现，需要根据需求重新设计，从而存在无法满足相应的集成化、可扩展性以及智能化等需求，导致现有功率模块存在集成化较低、可扩展性较差以及智能化较低的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种功率模块及功率系统，用以解决现有功率模块存在的集成性不佳、智能性差以及可扩展性较差的问题。

本发明实施例提供了一种功率模块，所述功率模块内部集成有包括模块控制板、晶体管、直流母线电容、模块驱动板、信号检测单元在内的多个功率模块子单元；

其中，所述模块控制板用于对所述功率模块内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理，以使得所述功率模块能够作为一个内部可控、且能够满足设定的各功能需求的独立系统而存在。

进一步地，所述模块控制板，具体用于从所述功率模块内部的所述直流母线电容获取电源，并根据获取到的电源为所述功率模块内部的各其它功率模块子单元供电。

进一步地，所述模块控制板，具体还用于根据设定的功能需求，将所述功率模块配置为三相功率模块或单相功率模块。

进一步地，所述模块控制板，具体还用于接收所述功率模块内部的各信号检测单元发送的检测信号，并根据接收到的检测信号确定所述功率模块的当前状态，以及，根据确定的所述功率模块的当前状态，对所述功率模块进行相应控制。

进一步地，所述模块控制板，具体用于通过设置在所述模块控制板内部的逻辑芯片系统，接收所述功率模块内部的各信号检测单元发送的检测信号，并将每一检测信号与相应的故障门限进行比较，若确定任一或多个检测信号超出相应的故障门限，则确定所述功率模块处于故障状态。

可选地，所述逻辑芯片系统至少包括以下任意一种或多种逻辑芯片：

DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)、FPGA(Field-Programmoble Gate Array，现场可编程门阵列)或CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)。

可选地，所述检测信号至少包括以下信号中的任意一种或多种：模块交流电流信号、直流母线电压信号、散热器温度信号、散热器液体流量信号、入水口温度信号、模块湿度信号、驱动电源过欠压检测信号、晶体管过流信号、或晶体管温度检测信号。

进一步地，所述模块控制板，具体用于通过设置在所述模块控制板内部的逻辑芯片系统，接收所述功率模块内部的所述模块驱动板上的各驱动电路上报的晶体管过流信号，其中，每一驱动电路上报的晶体管过流信号包括一路或两路晶体管子过流信号；并将每一路晶体管子过流信号与相应的过流信号故障门限进行比较，若确定任一路晶体管子过流信号大于相应的过流信号故障门限，则确定所述模块驱动板上的与所述任一路晶体管子过流信号相对应的晶体管故障。

进一步地，所述模块控制板上设置有第一光纤收发接口；

所述模块控制板，具体还用于通过设置在所述模块控制板上的第一光纤收发接口将所述功率模块的当前状态发送给与所述功率模块处于同一功率系统的变流器主控板，以由所述变流器主控板根据接收到的所述功率模块的当前状态，对所述功率模块进行相应控制。

进一步地，所述模块控制板与所述变流器主控板之间采用异步点对点通信方式进行通信。

进一步地，所述模块控制板，具体还用于通过与所述变流器主控制板之间的通信进行程序的远程下载或更新。

进一步地，所述模块控制板上还设置有第二光纤收发接口；

所述模块控制板，具体还用于通过设置在所述模块控制板上的第二光纤收发接口和与所述功率模块处于同一功率系统中的其他功率模块进行通信、或与其他功率系统进行通信。

进一步地，本发明实施例还提供了一种功率系统，所述功率系统包括变流器主控板以及至少一个上述任一所述的功率模块。

进一步地，所述变流器主控板，用于接收各功率模块通过对应的光纤收发接口上报的功率模块状态信息，并根据接收到的各功率模块状态信息，对各功率模块进行相应控制。

进一步地，所述变流器主控板，具体用于根据接收到的每一功率模块状态信息，判断对应的功率模块是否故障，若是，则向对应的故障功率模块下发停止指令，指示所述故障功率模块停止运行。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种功率模块及功率系统，所述功率模块内部集成有包括模块控制板、晶体管、直流母线电容、模块驱动板、信号检测单元在内的多个功率模块子单元，其中，所述模块控制板用于对所述功率模块内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理，以使得所述功率模块能够作为一个内部可控、且能够满足设定的各功能需求的独立系统而存在。也就是说，本发明实施例所述的功率模块内部可集成有多个功率模块子单元，并且可通过内部集成的模块控制板满足设定的各功能需求，从而使得所述功率模块的集成化更高、可扩展性更高且更加智能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例中所述的一种功率模块的结构示意图；

图2所示为本发明实施例中所述模块控制板的结构示意图；

图3所示为本发明实施例中所述模块驱动板的结构示意图；

图4所示为本发明实施例中所述的一种功率系统的结构示意图；

图5所示为本发明实施例中所述的另一种功率系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种功率模块10，如图1所示，其为本发明实施例一中所述的功率模块10的结构示意图，所述功率模块10内部集成有包括模块控制板11、模块驱动板12、晶体管13(如IGBT等)、直流母线电容14、信号检测单元15在内的多个功率模块子单元，其中，所述模块控制板11可用于对所述功率模块10内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理，以使得所述功率模块10能够作为一个内部可控、且能够满足设定的各功能需求的独立系统而存在。

可选地，所述功率模块10内部集成的信号检测单元15可包括霍尔检测电路、驱动电源过欠压检测电路、晶体管温度检测电路以及模块散热器温度检测电路等，本发明实施例对此不作赘述。

需要说明的是，所述驱动电源过欠压检测电路以及晶体管温度检测电路通常可设置在所述模块驱动板12之上(当然也可独立于模块驱动板12而设置)，本发明实施例对此也不作赘述。

另外，需要说明的是，本发明实施例所述的功率模块10除了可包括上述模块控制板11、模块驱动板12、晶体管13(如IGBT等)、直流母线电容14、信号检测单元15等各功率模块子单元之外，还可包括叠层母排、模块散热器、直流连接排、交流连接排、整体框架、辅助电源和驱动转接板等功率模块子单元，本发明实施例对此不作赘述。

也就是说，本发明实施例所述的功率模块内部可集成有多个功率模块子单元，并且可通过内部集成的模块控制板满足设定的各功能需求，从而使得所述功率模块的集成化更高、可扩展性更高且更加智能。

可选地，所述模块控制板11的结构示意图可如图2所示，具体可包括隔离变换电路20(具体可为高压DC/DC隔离变换电路)、逻辑芯片系统21、第一驱动板接口22、光纤收发接口23、直流母线电压输入接口24、温度采样接口25以及霍尔采样接口26等。另外，所述模块控制板11还可包括代码烧写接口27和仿真与调试接口28等，本发明实施例对此不作赘述。

另外，所述模块驱动板12的结构示意图可如图3所示，具体可包括多个驱动电路31(每一驱动电路31可用于驱动相应的一个或两个晶体管)、第二驱动板接口32以及晶体管驱动接口(如上、下晶体管驱动接口33、34)等。另外，需要说明的是，以将所述驱动电源过欠压检测电路以及晶体管温度检测电路设置在所述模块驱动板12之上为例，所述模块驱动板12还可包括驱动电源过欠压检测电路35、晶体管温度检测电路36(即NTC检测电路)等。再有，需要说明的是，当将所述驱动电源过欠压检测电路35以及晶体管温度检测电路36设置在所述模块驱动板12之上时，所述模块驱动板12中还可设置有与所述驱动电源过欠压检测电路35以及晶体管温度检测电路36分别对应的接口，如与所述驱动电源过欠压检测电路35相对应的过欠压检测接口37，以及，与所述晶体管温度检测电路36相对应的晶体管温度检测接口38等；另外，需要说明的是，所述过欠压检测接口37和/或所述晶体管温度检测接口38可与所述第二驱动板接口32为同一接口，本发明实施例对此均不作赘述。

进一步地，需要说明的是，本发明实施例一所述的模块控制板11与模块驱动板12可分别设置于所述功率模块10的任两对立侧面，如所述模块控制板11设置于所述功率模块10的正侧面，所述模块驱动板12设置于所述功率模块10的后侧面；当然，也可如图1所示，并列设置于所述功率模块10的某一侧面。即，本发明实施例并不对所述模块控制板11以及所述模块驱动板12之间的位置关系进行限定。

下面，将针对所述模块控制板11对所述功率模块10内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理(如电源管理、功能配置管理、信号检测管理等)的过程进行详细说明。

具体地，在本发明实施例一中，所述模块控制板11，可具体用于从所述功率模块10内部的所述直流母线电容14获取电源，并根据获取到的电源为所述功率模块10内部的各其它功率模块子单元供电。

可选地，所述模块控制板11具体可通过设置在所述模块控制板11内部的隔离变换电路20将获取到的电源进行变换处理，得到多路电源，并根据得到的多路电源为所述功率模块10内部的各其它功率模块子单元供电。

例如，所述模块控制板11可通过设置在其内部的直流母线电压输入接口24从直流母线电容14获取电源，并通过隔离变换电路20将获取到的电源进行变换处理，得到多路电源。其中，所述隔离变换电路20将获取到的电源进行变换处理，得到多路电源可具体实施为：将获取到的电源分成两路，一路输出+15V驱动电源(可为模块驱动板12等供电)，另一路输出±24V控制电源(可为霍尔检测电路等供电)，且，+24V电源可经过降压斩波器(BUCK)变换处理后转化为±15V电源，以及可经过降压斩波器BUCK和线性稳压器(如LDO，即低压差线性稳压器等)的变换处理后转化为+3.3V、+1.8V、+2.5V、+1.2V等芯片用电源，从而实现了所述功率模块10内部各单元所需的控制电源完全从内部转换，避免了功率模块10存在控制电源引线较多，线缆错乱的问题，从而降低了功率系统布线的复杂度。需要说明的是，所述得到的多路电源的地线可直接相连或通过磁珠连接起来，以进一步降低功率模块10布线的复杂度。

另外，需要说明的是，所述隔离变换电路20除了可将获取到的电源变换处理为+15V驱动电源和±24控制电源之外，还可将获取到的电源变换处理为其他电压值的控制电源，本发明实施例对此不作限定。

再有，需要说明的是，所述模块控制板11自身所需的电源也可通过设置在其内部的直流母线电压输入接口24从直流母线电容14处获取，本发明实施例对此不作赘述。

进一步地，在所述功率模块10需要多模块并联使用时，由于其内部各单元所需控制电源是由内部直流母线电容14提供的，因此，还避免了造成变流器辅助电源功率不足的问题，给模块并联及扩展带来了非常大的便利。

也就是说，在本发明实施例一中，由于所述功率模块内的各单元的控制电源是从其内部的直流母线电容获取的，因此避免了功率模块存在控制电源引线较多，线缆错乱的问题，从而降低了功率系统布线的复杂度，并且，由于所述功率模块是从自身的直流母线电容获取电源为其内部的各功率模块子单元供电的，因此，还避免了因长线传输导致的功率模块的各控制电源电压值降低、进而无法满足各单元的电源需求的问题，从而提高了功率系统的性能。

进一步地，所述模块控制板11，具体还可根据设定的功能需求，将所述功率模块10配置为三相功率模块或单相功率模块(或其他形式的功率模块)，从而避免了因功率模块配置简单，功能单一，而导致的无法满足市场多样化需求以及可扩展性差等方面的问题，使得所述功率模块的内部配置完全可控，能够适应各种变化需求。

可选地，以模块驱动板12驱动三路IGBT为例，所述模块控制板11可根据设定的功能需求，将所述功率模块10内的模块驱动板12驱动的三路IGBT分别配置为U相、V相和W相，以将所述功率模块10配置为三相功率模块，或者，也可将所述模块驱动板12驱动的三路IGBT统一配置为一相(如统一配置为U相，或统一配置为V相，或统一配置为W相)，以将所述功率模块10配置为单相功率模块，本发明实施例对此不作限定。

例如，在图4所示的功率系统40中，每个功率模块10均可被模块控制板11配置为三相功率模块。具体地，每个功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可分别被配置为U相、V相、W相，以组成三相功率模块。

再例如，在图5所示的功率系统50中，每个功率模块10均可被模块控制板11配置为单相功率模块。具体地，与电网侧控制电路51连接的第一功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可均被配置为U相，以组成一个大的U相功率模块；同理，与电网侧控制电路51连接的第二功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可均被配置为V相，以组成一个大的V相功率模块；与电网侧控制电路51连接的第三功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可均被配置为W相，以组成一个大的W相功率模块。另外，与电机侧控制电路52连接的三个功率模块的配置与电网侧控制电路51所连接的三个功率模块的配置类似，本发明实施例对此不作赘述。

可选地，功率模块10除了可由其内部的模块控制板11将自身配置为三相功率模块或单相功率模块之外，还可以由上层设备(如变流器主控板)等将自身配置为三相功率模块或单相功率模块。

进一步地，所述模块控制板11，具体还可用于接收所述功率模块10内部的各信号检测单元15(如，驱动电源过欠压检测电路35、晶体管温度检测电路36以及模块散热器温度检测电路等)发送的检测信号，并根据接收到的检测信号确定所述功率模块10的当前状态，以及，根据确定的所述功率模块10的当前状态，对所述功率模块10进行相应控制。

可选地，各信号检测单元15可通过相应的接口将检测信号发送给所述模块控制板11内部的逻辑芯片系统21，如，驱动电源过欠压检测电路35、晶体管温度检测电路36可通过第二驱动板接口32以及第一驱动板接口22将检测信号发送给逻辑芯片系统21；模块散热器温度检测电路可通过温度采样接口25将检测信号发送给逻辑芯片系统21；霍尔检测电路可通过霍尔采样接口26将检测信号发送给逻辑芯片系统21等等，本发明实施例对此不作赘述。

也就是说，所述模块控制板11接收到的所述检测信号至少包括：模块交流电流信号、直流母线电压信号、散热器温度信号、驱动电源过欠压检测信号、晶体管过流信号、或晶体管温度检测信号等中的任意一种或多种。另外，所述模块控制板11接收到的所述检测信号还可包括散热器液体流量信号、入水口温度信号、或模块湿度信号等，本发明实施例对此也不作赘述。

进一步地，所述模块控制板11具体可通过设置在所述模块控制板11内部的逻辑芯片系统21，接收所述功率模块10内部的各信号检测单元15发送的检测信号，并将每一检测信号与相应的故障门限进行比较，若确定任一或多个检测信号超出相应的故障门限，则确定所述功率模块10处于故障状态。

可选地，所述逻辑芯片系统21至少包括以下任意一种或多种逻辑芯片：DSP、FPGA或CPLD，本发明实施例对此不作限定。

例如，以检测信号为晶体管13过流信号为例，所述模块控制板11具体可通过设置在所述模块控制板11内部的逻辑芯片系统21，接收所述功率模块10内部的所述模块驱动板12上的各驱动电路31上报的晶体管13过流信号，其中，每一驱动电路31上报的晶体管13过流信号包括一路或两路晶体管13子过流信号；并将每一路晶体管13子过流信号与相应的过流信号故障门限进行比较，若确定任一路晶体管13子过流信号大于相应的过流信号故障门限，则确定所述模块驱动板12上的与所述任一路晶体管13子过流信号相对应的晶体管13故障。

例如，如图3所示，假设模块驱动板12可包括三个驱动电路31(具体可为三相隔离驱动电路)，每个驱动电路31可驱动两个晶体管13，如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。则，具体地，各驱动电路31可通过第二驱动板接口32以及第一驱动板接口22向所述模块控制板11内部的逻辑芯片系统21上报2路IGBT子过流信号，相应地，如果功率模块10发生炸机或误报信号时，逻辑芯片系统21即可分辨出是哪一相的上管/下管IGBT出现故障。也就是说，本发明实施例所述功率模块10更加智能，不仅能够确定自身是否出现故障，还能够实现精确地故障定位，从而使得功率模块10的故障检测更为精确。

进一步地，若确定所述功率模块10处于故障状态，则所述模块控制板11还可根据自身或外界下发的控制指令，通过控制所述功率模块10的直流连接排以及交流连接排等断开的方式，控制所述功率模块10停止工作，从而使得本发明实施例所述的功率模块10的工作状态更加灵活可控。当然，此时，所述模块控制板11也可通过进行告警的方式，来提醒维护人员对所述功率模块进行相应控制，本发明实施例对此不作赘述。

也就是说，在本发明实施例中，功率模块10内部的模块控制板11可对功率模块10内部各检测单元的检测信号进行采样调理，并结合相应的故障门限，直接对功率模块10进行相应控制及保护，从而相对于需要将各检测信号上传至对应的变流器主控板进行处理而言，极大地降低了故障处理的时延，提高了故障处理的效率，提高了功率模块的性能。

进一步地，所述模块控制板11中的光纤收发接口23具体可包括第一光纤收发接口231，通过该第一光纤收发接口231，所述模块控制板11可将所述功率模块10的当前状态发送给与所述功率模块10处于同一功率系统的变流器主控板，以由所述变流器主控板根据接收到的所述功率模块10的当前状态，对所述功率模块10进行相应控制。

例如，以图4所示的功率系统40为例，每个功率模块10都可通过一第一光纤收发接口231与功率系统40中的变流器主控板41相连，并通过相应的第一光纤收发接口231将各自的当前状态发送给变流器主控板41，从而避免了通过在变流器主控板41与各功率模块10之间增加信号转接板来进行多个信号的转接及运算时所导致的信号处理较为复杂的问题，简化了系统的布局。

另外，由于每一功率模块10在向变流器主控板41上报状态信息时，所使用的光纤通路均是互不相同的，因而，可使得变流器主控板41能够根据各功率模块10通过不同的光纤通路上报的当前状态，准确确定哪一个功率模块10出现故障，以实现精确地故障定位，大大减少了故障分析时间。

进一步地，由于各功率模块10的模块控制板11可准确地确定是功率模块10的哪一相的上管/下管IGBT出现故障，即，各功率模块10向变流器主控板41上报的状态信息可指明具体是哪一相的上管/下管IGBT的故障信息，从而使得变流器主控板41可根据各功率模块10上报的状态信息，确定具体是哪一个功率模块10的哪一相的上管/下管IGBT发生故障，从而进一步提高了故障定位的精确度。

另外需要说明的是，各功率模块10的模块控制板11除了可通过对应的第一光纤收发接口231，将功率模块10的当前状态发送给与功率模块10处于同一功率系统的变流器主控板之外，还可通过对应的第一光纤收发接口231，将从相应功率模块10内部各检测单元获取到的检测信号直接发送给对应的变流器主控板，以由变流器主控板根据接收到的各功率模块的检测信号，对各功率模块进行相应控制，本发明实施例对此不作赘述。

再有，需要说明的是，所述模块控制板11与所述变流器主控板之间可采用异步点对点通信方式进行通信，通信速率较高，如传输速率可达10Mbps，从而能够充分满足us级的故障信号及ms级的采样信号的信息传输速率要求。

进一步地，为了提高本发明实施例所述功率模块10的应用灵活性，所述模块控制板11，具体还可用于通过与所述变流器主控制板之间的通信进行程序的远程下载或更新。

具体地，所述模块控制板11可通过第一光纤收发接口231与变流器主控板进行光纤通信，转借变流器主控板的远程下载功能，实现程序的远程下载或更新，避免了技术人员去现场烧写程序，大大提高了维护效率以及节约了维护费用。

进一步地，所述模块控制板11中的光纤收发接口23具体还可包括第二光纤收发接口232，通过该第二光纤收发接口232，所述模块控制板11可和与所述功率模块10处于同一功率系统中的其他功率模块进行通信、或与其他功率系统进行通信，从而提高了本发明实施例所述功率模块10的可扩展性。

本发明实施例一提供了一种功率模块及功率系统，所述功率模块内部集成有包括模块控制板、晶体管、直流母线电容、模块驱动板、信号检测单元在内的多个功率模块子单元，其中，所述模块控制板用于对所述功率模块内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理，以使得所述功率模块能够作为一个内部可控、且能够满足设定的各功能需求的独立系统而存在。也就是说，本发明实施例所述的功率模块内部可集成有多个功率模块子单元，并且可通过内部集成的模块控制板满足设定的各功能需求，从而使得所述功率模块的集成化更高、可扩展性更高且更加智能。

实施例二

基于与本发明实施例一相同的发明构思，本发明实施例二提供了一种功率系统40，其结构示意图可如图4或图5所示，所述功率系统40主要可包括变流器主控板41以及至少一个如本发明实施例一所述的功率模块10。

其中，所述功率模块10的具体实施可参见上述实施例一中的相关描述，重复之处不再赘述。

所述变流器主控板41，可用于接收各功率模块10通过对应的光纤收发接口上报的功率模块10状态信息，并根据接收到的各功率模块10状态信息，对各功率模块10进行相应控制。

具体地，所述变流器主控板41，可具体用于根据接收到的每一功率模块10状态信息，判断对应的功率模块10是否故障，若是，则向对应的故障功率模块10下发停止指令，指示所述故障功率模块10停止运行。

例如，以图4所示的功率系统40为例，每个功率模块10都可通过一第一光纤收发接口231与功率系统40中的变流器主控板41相连，并通过相应的第一光纤收发接口231将各自的当前状态发送给变流器主控板41，以使得变流器主控板41可根据各功率模块10上报的当前状态，确定各功率模块10是否出现故障。

具体地，由于每一功率模块10在向变流器主控板41上报状态信息时，所使用的光纤通路均是互不相同的，因而，变流器主控板41能够根据各功率模块10通过不同的光纤通路上报的当前状态，准确确定哪一个功率模块10出现故障，以实现精确地故障定位，大大减少了故障分析时间。

进一步地，由于各功率模块10可准确地确定是功率模块10的哪一相的上管/下管IGBT出现故障，即各功率模块10向变流器主控板41上报的状态信息可指明具体是哪一相的上管/下管IGBT的故障信息，从而使得变流器主控板41可根据各功率模块10上报的状态信息，确定具体是哪一个功率模块10的哪一相的上管/下管IGBT发生故障，从而进一步提高了故障定位的精确度。

进一步地，需要说明的是，功率系统40中的功率模块10具体可包括位于网侧的功率模块和/或位于机侧的功率模块，且，当功率系统40中的功率模块10包括位于网侧的功率模块以及位于机侧的功率模块时，在功率系统40的网侧以及机侧并联的功率模块10的个数可以为1+1～6+6等，本发明实施例对此不作限定。

另外，需要说明的是，所述功率系统40中的功率模块10可以被配置为单相、三相或者其他形式，以适应各种变化需求。

例如，在图4所示的功率系统40中，每个功率模块10均可被模块控制板11配置为三相功率模块。具体地，每个功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可分别被配置为U相、V相、W相，以组成三相功率模块。

再例如，在图5所示的功率系统50中，每个功率模块10均可被模块控制板11配置为单相功率模块，且与同一侧控制电路相连接的各单相功率模块的配置不重复，以使得在任一侧，所述功率系统40仍可被看作为是三相功率系统。具体地，与电网侧控制电路51连接的第一功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可均被配置为U相，以组成一个大的U相功率模块；同理，与电网侧控制电路51连接的第二功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可均被配置为V相，以组成一个大的V相功率模块；与电网侧控制电路51连接的第三功率模块10内部的模块驱动板12所驱动的三相IGBT(每相IGBT具体可对应2个IGBT)可均被配置为W相，以组成一个大的W相功率模块。另外，与电机侧控制电路52连接的三个功率模块的配置与电网侧控制电路51所连接的三个功率模块的配置类似，本发明实施例对此不作赘述。

进一步地，在变流器主控板41确认出哪个功率模块10出现故障之后，可通过向对应的故障功率模块10下发停止指令的方式，指示所述故障功率模块10将自身的直流连接排、交流连接排断开，以停止使用。进一步地，此时，功率系统40可以按照一定比例的功率降额继续启机运行，从而有效提高了功率系统40的运行时间。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种功率模块，其特征在于，

所述功率模块内部集成有包括模块控制板、晶体管、直流母线电容、模块驱动板、信号检测单元在内的多个功率模块子单元；

其中，所述模块控制板用于对所述功率模块内部集成的各其它功率模块子单元进行相应的控制管理，以使得所述功率模块能够作为一个内部可控、且能够满足设定的各功能需求的独立系统而存在。

2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，

所述模块控制板，具体用于从所述功率模块内部的所述直流母线电容获取电源，并根据获取到的电源为所述功率模块内部的各其它功率模块子单元供电。

3.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，

所述模块控制板，具体还用于根据设定的功能需求，将所述功率模块配置为三相功率模块或单相功率模块。

4.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，

所述模块控制板，具体还用于接收所述功率模块内部的各信号检测单元发送的检测信号，并根据接收到的检测信号确定所述功率模块的当前状态，以及，根据确定的所述功率模块的当前状态，对所述功率模块进行相应控制。

5.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，

所述模块控制板，具体用于通过设置在所述模块控制板内部的逻辑芯片系统，接收所述功率模块内部的各信号检测单元发送的检测信号，并将每一检测信号与相应的故障门限进行比较，若确定任一或多个检测信号超出相应的故障门限，则确定所述功率模块处于故障状态。

6.如权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述逻辑芯片系统至少包括以下任意一种或多种逻辑芯片：

数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD。

7.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述检测信号至少包括以下信号中的任意一种或多种：模块交流电流信号、直流母线电压信号、散热器温度信号、散热器液体流量信号、入水口温度信号、模块湿度信号、驱动电源过欠压检测信号、晶体管过流信号、或晶体管温度检测信号。

8.如权利要求7所述的功率模块，其特征在于，

所述模块控制板，具体用于通过设置在所述模块控制板内部的逻辑芯片系统，接收所述功率模块内部的所述模块驱动板上的各驱动电路上报的晶体管过流信号，其中，每一驱动电路上报的晶体管过流信号包括一路或两路晶体管子过流信号；并将每一路晶体管子过流信号与相应的过流信号故障门限进行比较，若确定任一路晶体管子过流信号大于相应的过流信号故障门限，则确定所述模块驱动板上的与所述任一路晶体管子过流信号相对应的晶体管故障。

9.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述模块控制板上设置有第一光纤收发接口；

所述模块控制板，具体还用于通过设置在所述模块控制板上的第一光纤收发接口将所述功率模块的当前状态发送给与所述功率模块处于同一功率系统的变流器主控板，以由所述变流器主控板根据接收到的所述功率模块的当前状态，对所述功率模块进行相应控制。

10.如权利要求9所述的功率模块，其特征在于，所述模块控制板与所述变流器主控板之间采用异步点对点通信方式进行通信。

11.如权利要求9所述的功率模块，其特征在于，

所述模块控制板，具体还用于通过与所述变流器主控制板之间的通信进行程序的远程下载或更新。

12.如权利要求9所述的功率模块，其特征在于，所述模块控制板上还设置有第二光纤收发接口；

所述模块控制板，具体还用于通过设置在所述模块控制板上的第二光纤收发接口和与所述功率模块处于同一功率系统中的其他功率模块进行通信、或与其他功率系统进行通信。

13.一种功率系统，其特征在于，所述功率系统包括变流器主控板以及至少一个如权利要求1～12任一所述的功率模块。

14.如权利要求13所述的功率系统，其特征在于，

所述变流器主控板，用于接收各功率模块通过对应的光纤收发接口上报的功率模块状态信息，并根据接收到的各功率模块状态信息，对各功率模块进行相应控制。

15.如权利要求14所述的功率系统，其特征在于，

所述变流器主控板，具体用于根据接收到的每一功率模块状态信息，判断对应的功率模块是否故障，若是，则向对应的故障功率模块下发停止指令，指示所述故障功率模块停止运行。