CN111398766A - 一种igbt模块健康状态在线监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IGBT模块健康状态在线监测方法及系统，属于IGBT状态监测领域，为了克服现有的IGBT模块健康状态不能实时监测，本发明的方法包括：使用电流传感器测量每个IGBT模块的集电极电流；将采集到的电流值代入到仿真模型中得到电流不平衡率；根据电流不平衡率与温度对失效模块进行定位，以达到监测IGBT健康状态的目的。本发明的实施简单，监测精度较高，特别是对于模块内部键合线脱落的监测灵敏度较高，具有较好的实时性能，能在线监测IGBT的健康状态。

Description

一种IGBT模块健康状态在线监测方法及系统

技术领域

本发明属于IGBT状态监测领域，更具体地，涉及一种基于集电极电流不平衡率的IGBT健康状态在线监测方法及系统。

背景技术

电力电子设备已成为各种设备中的关键组件之一，这些设备主要由绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)组成。对于单个IGBT芯片，其可承受的电流最大值为200A。已远远不能满足目前对于功率转换装置当中电流等级的要求。如果电流继续上升，则需要将各个模块并联组成一个系统，或者直接将各个模块并联。需要IGBT模块进行并联的场合还有很多，其都在IGBT并联应用中扮演着十分重要的角色，比如当所需电流等级的IGBT模块不存在时，或者虽然可以满足电流等级的要求，但是其封装无法满足额定参数的需要，亦或者对于很多大规模生产的设备，其机械结构相对固定，因此需要特定封装的模块。并联模块在运行过程中，其最重要的指标在于各个模块能否分得相同的电流。这不仅关系到每个模块的寿命与可靠性，同时关系到整个系统的效率，是保证系统稳定运行的关键。

绝缘栅双极晶体管的失效种类有很多。在一般情况下可分为两大类：突发失效和渐变失效。突发失效是在器件使用过程中的任意过程，任意阶段都有可能发生的不可预测性的失效。而渐变失效是由于器件工作状态随时间的推移而产生的由量变到质变的失效，在时间上来讲是可以预测的。同时渐变失效的主要失效形式为封装失效，即分为焊料层失效和键合线失效两种失效模式。

焊料层失效将主要导致结温升高。对于目前大多数IGBT器件来说，基本采用的正温度系数工艺保证了并联时模块具有均流能力。即温度越高的模块在并联各支路中分得的电流越少，从而形成负反馈以保证发生焊料层老化的模块不会进一步加速其老化进程。然而这种温度的自我调节能力并不十分有效，在焊料层老化开始后，除非增加系统的散热能力，否则老化进程将逐步加快，直至芯片脱落或导致其他问题而造成模块失效。

键合线的失效将主要导致模块的导通电阻增加，对外呈导通压降增加的趋势。尽管单根键合线的电阻小于芯片的导通电阻，但当多根键合线一同脱落时，其增加的电阻则无法忽略不计。对于并联模块的各支路而言，键合线脱落将导致更为严重的电流分配不均的问题。当通过老化模块的电流值减小时，其他正常模块将通过更多的电流，甚至导致其余模块超载，从而加速其他模块的失效。因此，对整个系统进行适当的降额是十分必要的。

无论何种失效模式，其潜在失效的表现形式均与单管的失效形式表现有所不同，成为健康状态在线监测的盲区。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于集电极电流不平衡率的IGBT健康状态在线监测方法及系统，通过实时在线的方式，在无历史数据的情况下对各个并联IGBT模块进行健康状态评估与监测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种IGBT模块健康状态在线监测方法，包括：

根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块；

提取各所述异常IGBT模块的集电极电流值，并与正常IGBT模块的集电极电流的测量值中的最大值进行比较，获得各所述异常IGBT模块的电流不平衡率；

根据所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型；

对于任一所述异常IGBT模块，将所述异常IGBT模块的电流不平衡率及其外壳温度带入到并联IGBT健康状态检测模型中，并根据所述异常IGBT模块的异常类型确定所述异常IGBT模块是否失效。

优选地，所述根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块，包括：

比较并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值，将集电极电流值小于预设电流值的IGBT模块作为异常IGBT模块；

所述根据所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型，包括：

比较所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度，将外壳温度小于预设外壳温度值的IGBT模块作为键合线异常IGBT模块，将外壳温度等于所述预设外壳温度值的IGBT模块作为焊料层异常IGBT模块。

优选地，由

确定各所述异常IGBT模块的电流不平衡率，其中，I_C为正常IGBT模块中集电极电流的测量值中的最大值，I_C'为异常IGBT模块的集电极电流。

优选地，所述并联IGBT健康状态检测模型为：

若ΔV＝0，则

T_j＝P_loss·r_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·r_jc+T_C

ΔT_j＝P_loss·Δr_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·Δr_jc+T_C

其中，V_dc为主电路外电压，V_o为温度为室温25℃时IGBT模块的开启电压，R为温度为室温25℃时IGBT模块的导通电阻，ΔV为开启电压在不同温度下的增量，ΔR为导通电阻在不同温度下的增量，ΔR'为IGBT模块内导通电阻在键合线断裂时的增量，R_load为负载电阻，

为数据手册中所给的在最大温度T^max下的开启电压值，

为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的开启电压值，R^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的导通电阻值，R^typ为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的导通电阻值，T_j为IGBT模块内部芯片的实时工作温度，n表示并联模块格式，k₁和b₁表示开启电压随温度变化的函数系数，k₂和b₂表示导通电阻随温度变化的函数系数，ΔT_j表示由不同失效过程引起的结温增量，P_loss表示IGBT模块的损耗功率，包括开关损耗功率P_sw和导通损耗功率P_cond，r_jc表示IGBT模块从芯片到外壳的热阻，T_C表示IGBT模块的外壳温度，Δr_jc表示由不同失效过程引起的热阻增量。

优选地，所述根据所述异常IGBT模块的异常类型确定所述异常IGBT模块是否失效，包括：

若所述异常IGBT模块的异常类型为键合线断裂异常，则由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量，判断所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量是否大于预设电阻增量值；若大于所述预设电阻增量值，则判定所述异常IGBT模块由键合线断裂而导致失效，否则，判定所述异常IGBT模块未失效；

若所述异常IGBT模块的异常类型为焊料层老化异常，则由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的热阻的增量，判断所述异常IGBT模块的热阻的增量是否大于预设热阻增量值，若大于所述预设热阻增量值，则判定所述IGBT模块由焊料层老化而导致失效，否则，判定所述IGBT模块未失效。

按照本发明的另一方面，提供了一种IGBT模块健康状态在线监测系统，包括：

异常确定模块，用于根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块；

电流不平衡率计算模块，用于提取各所述异常IGBT模块的集电极电流值，并与正常IGBT模块的集电极电流的测量值中的最大值进行比较，获得各所述异常IGBT模块的电流不平衡率；

异常类型确定模块，用于根据所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型；

失效确定模块，用于对于任一所述异常IGBT模块，将所述异常IGBT模块的电流不平衡率及其外壳温度带入到并联IGBT健康状态检测模型中，并根据所述异常IGBT模块的异常类型确定所述异常IGBT模块是否失效。

优选地，所述异常确定模块，用于比较并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值，将集电极电流值小于预设电流值的IGBT模块作为异常IGBT模块；

所述异常类型确定模块，用于比较所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度，将外壳温度小于预设外壳温度值的IGBT模块作为键合线异常IGBT模块，将外壳温度等于所述预设外壳温度值的IGBT模块作为焊料层异常IGBT模块。

优选地，由

确定各所述异常IGBT模块的电流不平衡率，其中，I_C为正常IGBT模块中集电极电流的测量值中的最大值，I_C'为异常IGBT模块的集电极电流。

优选地，所述并联IGBT健康状态检测模型为：

若ΔV＝0，则

T_j＝P_loss·r_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·r_jc+T_C

ΔT_j＝P_loss·Δr_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·Δr_jc+T_C

其中，V_dc为主电路外电压，V_o为温度为室温25℃时IGBT模块的开启电压，R为温度为室温25℃时IGBT模块的导通电阻，ΔV为开启电压在不同温度下的增量，ΔR为导通电阻在不同温度下的增量，ΔR'为IGBT模块内导通电阻在键合线断裂时的增量，R_load为负载电阻，

为数据手册中所给的在最大温度T^max下的开启电压值，

为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的开启电压值，R^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的导通电阻值，R^typ为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的导通电阻值，T_j为IGBT模块内部芯片的实时工作温度，n表示并联模块格式，k₁和b₁表示开启电压随温度变化的函数系数，k₂和b₂表示导通电阻随温度变化的函数系数，ΔT_j表示由不同失效过程引起的结温增量，P_loss表示IGBT模块的损耗功率，包括开关损耗功率P_sw和导通损耗功率P_cond，r_jc表示IGBT模块从芯片到外壳的热阻，T_C表示IGBT模块的外壳温度，Δr_jc表示由不同失效过程引起的热阻增量。

优选地，所述失效确定模块，用于在所述异常IGBT模块的异常类型为键合线断裂异常时，由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量，判断所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量是否大于预设电阻增量值；若大于所述预设电阻增量值，则判定所述异常IGBT模块由键合线断裂而导致失效，否则，判定所述异常IGBT模块未失效；

在所述异常IGBT模块的异常类型为焊料层老化异常时，由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的热阻的增量，判断所述异常IGBT模块的热阻的增量是否大于预设热阻增量值，若大于所述预设热阻增量值，则判定所述IGBT模块由焊料层老化而导致失效，否则，判定所述IGBT模块未失效。

按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现如上述任一所述的IGBT模块健康状态在线监测方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明根据IGBT模块应用发展现状，对IGBT模块最常用的并联连接的电气特性进行详细研究，详细分析电气信号随各个IGBT模块健康状态变化的变化趋势。在横向比较各个模块的电器特征量的基础上，建立了一种针对并联IGBT模块的健康状态在线监测方法，通过实时的电流监测，即可对各个模块的健康状态进行有效的评估。在潜在失效阶段将器件的健康状态进行实时监测，从而避免由器件失效而对整个系统带来的损失。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种并联模块等效电路图；

图3是本发明实施例提供的一种并联电流分布各支路变化示意图；

图4是本发明实施例提供的一种故障模块与正常模块集电极电流分布仿真结果图，其中，(a)为2根键合线脱落时各个模块的电流分布仿真图，(b)为4根键合线脱落时各个模块的电流分布仿真图，(c)为6根键合线脱落时各个模块的电流分布仿真图；

图5是本发明实施例提供的一种故障模块与正常模块集电极电流分布实验验证图，其中，左图为6根键合线脱落的模块电流值9.7A，右图为正常模块电流值10.8A；

图6是本发明实施例提供的一种系统框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示是本发明实施例提供的一种方法的流程示意图，在图1所示的方法中，包括以下步骤：

S1：根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块；

在本发明实施例中，将各个IGBT模块电流值全部测量完毕后，异常模块的电流会比正常模块电流值偏小，电流值较小的模块为发生异常的模块。

具体地，可以通过比较并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值，将集电极电流值小于预设电流值的IGBT模块作为异常IGBT模块。

其中，预设电流值可以根据实际需要确定，本发明实施例不做唯一性限定。

S2：提取各个异常IGBT模块的集电极电流值I_c'，并与正常IGBT模块的集电极电流的测量值中的最大值I_c进行比较，获得电流不平衡率α；

S3：根据并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型；

其中，可以通过比较并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度，将外壳温度小于预设外壳温度值的IGBT模块作为键合线异常IGBT模块，将外壳温度等于预设外壳温度值的IGBT模块作为焊料层异常IGBT模块。

其中，预设外壳温度值可以根据实际需要确定，本发明实施例不做唯一性限定。

S4：对于任一异常IGBT模块，将异常IGBT模块的电流不平衡率及其外壳温度带入到并联IGBT健康状态检测模型中，并根据异常IGBT模块的异常类型确定异常IGBT模块是否失效。

其中，若失效则更换IGBT器件，若没有失效，则根据异常IGBT模块的老化方式，对于焊料层失效需要增加散热，对于键合线断裂则需要降额使用。

在本发明实施例中，步骤S2中电流不平衡率计算方法为：

其中，I_C为正常IGBT模块中集电极电流的测量值中的最大值，I_C'为异常IGBT模块的集电极电流。

在本发明实施例中，步骤S4中的并联IGBT健康状态检测模型如下式：

若ΔV＝0，则

T_j＝P_loss·r_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·r_jc+T_C

ΔT_j＝P_loss·Δr_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·Δr_jc+T_C

其中，V_dc为主电路外电压，V_o为温度为室温25℃时IGBT模块的开启电压，R为温度为室温25℃时IGBT模块的导通电阻，ΔV为开启电压在不同温度下的增量，ΔR为导通电阻在不同温度下的增量，ΔR'为IGBT模块内导通电阻在键合线断裂时的增量，R_load为负载电阻，

为数据手册中所给的在最大温度T^max下的开启电压值，

为数据手册中所给的在典型温度T^typ(一般取室温25℃)下的开启电压值，R^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的导通电阻值，R^typ为数据手册中所给的在典型温度T^typ(一般取室温25℃)下的导通电阻值，T_j为IGBT模块内部芯片的实时工作温度，n表示并联模块格式，k₁和b₁表示开启电压随温度变化的函数系数，k₂和b₂表示导通电阻随温度变化的函数系数，ΔT_j表示由不同失效过程引起的结温增量，P_loss表示IGBT模块的损耗功率，包括开关损耗功率P_sw和导通损耗功率P_cond，r_jc表示IGBT模块从芯片到外壳的热阻，T_C表示IGBT模块的外壳温度，Δr_jc表示由不同失效过程引起的热阻增量。其中，根据目前制造工艺，大部分IGBT模块的ΔV可认为等于零。

其中，本发明实施例中的数据手册指使用的IGBT模块对应的数据手册。

在本发明实施例中，步骤S4中提到的根据异常IGBT模块的异常类型确定异常IGBT模块是否失效，可以通过以下方式实现：

若异常IGBT模块的异常类型为键合线断裂异常，则由并联IGBT健康状态检测模型得到异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量，判断异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量是否大于预设增量值；若大于预设增量值，则判定异常IGBT模块由键合线断裂而导致失效，否则，判定异常IGBT模块未失效；

若异常IGBT模块的异常类型为焊料层老化异常，则由并联IGBT健康状态检测模型得到异常IGBT模块的热阻的增量，判断异常IGBT模块的热阻的增量是否大于预设增量值，若大于预设增量值，则判定IGBT模块由焊料层老化而导致失效，否则，判定IGBT模块未失效。

其中，IGBT器件失效标准依据IGBT行业通用标准，由并联IGBT健康状态检测模型可以得到各异常IGBT模块的热阻或导通电阻在不同温度下的增量，判断各异常IGBT模块的热阻或导通电阻在不同温度下的增量是否大于预设增量值；若大于预设增量值，则根据异常类型判定当前IGBT模块失效，否则，判定当前IGBT模块未失效。

其中，预设增量值可以根据实际需要确定，本发明实施例不做唯一性限定。目前根据相关标准：热阻或导通电阻增加20％(即当热阻或导通电阻增加为原先电阻值的1.2倍时)即可认为失效，则可以推断电流不平衡率低于83％时器件发生失效。

其中，并联各支路等效电路如图2所示，每个IGBT模块电气特性可由一个电阻和一个电压源分别模拟导通电阻和开启电压压降表示，键合线可由多个电阻并联表示。当其中一根键合线脱落时，其支路总电阻上升，引起电流的不均匀分布，为本发明的基本原理。

并联电流分布原理如图3所示，当发生焊料层融化时，结温上升，由于模块的正温度效应，集电极电流减少，从而导致其余模块电流增加，产生电流不平衡分布。减少的电流会减弱结温上升的效应，从而在负反馈中形成动态平衡。键合线脱落会直接导致导通电阻上升从而减少对应支路的集电极电流。

如图4所示是本发明实施例提供的一种故障模块与正常模块集电极电流分布仿真结果图，其中，(a)为2根键合线脱落时各个模块的电流分布仿真图，(b)为4根键合线脱落时各个模块的电流分布仿真图，(c)为6根键合线脱落时各个模块的电流分布仿真图；如图5所示是本发明实施例提供的一种故障模块与正常模块集电极电流分布实验验证图，其中，左图为6根键合线脱落的模块电流值9.7A，右图为正常模块电流值10.8A。图4和图5中以不同根数的键合线脱落以模拟模块不同的老化程度。

如图6所示，在本发明的另一实施例中，还提供了一种IGBT模块健康状态在线监测系统，包括：

异常确定模块201，用于根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块；

电流不平衡率计算模块202，用于提取各异常IGBT模块的集电极电流值，并与正常IGBT模块的集电极电流的测量值中的最大值进行比较，获得各异常IGBT模块的电流不平衡率；

异常类型确定模块203，用于根据并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型；

失效确定模块204，用于对于任一异常IGBT模块，将异常IGBT模块的电流不平衡率及其外壳温度带入到并联IGBT健康状态检测模型中，并根据异常IGBT模块的异常类型确定异常IGBT模块是否失效。

其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本发明实施例将不再复述。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，该程序指令被处理器执行时实现如上述的一种IGBT模块健康状态在线监方法。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IGBT模块健康状态在线监测方法，其特征在于，包括：

根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块；

提取各所述异常IGBT模块的集电极电流值，并与正常IGBT模块的集电极电流的测量值中的最大值进行比较，获得各所述异常IGBT模块的电流不平衡率；

根据所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型；

对于任一所述异常IGBT模块，将所述异常IGBT模块的电流不平衡率及其外壳温度带入到并联IGBT健康状态检测模型中，并根据所述异常IGBT模块的异常类型确定所述异常IGBT模块是否失效。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块，包括：

比较并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值，将集电极电流值小于预设电流值的IGBT模块作为异常IGBT模块；

所述根据所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型，包括：

比较所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度，将外壳温度小于预设外壳温度值的IGBT模块作为键合线异常IGBT模块，将外壳温度等于所述预设外壳温度值的IGBT模块作为焊料层异常IGBT模块。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由

确定各所述异常IGBT模块的电流不平衡率，其中，I_C为正常IGBT模块中集电极电流的测量值中的最大值，I_C'为异常IGBT模块的集电极电流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述并联IGBT健康状态检测模型为：

若ΔV＝0，则

T_j＝P_loss·r_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·r_jc+T_C

ΔT_j＝P_loss·Δr_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·Δr_jc+T_C

其中，V_dc为主电路外电压，V_o为温度为室温25℃时IGBT模块的开启电压，R为温度为室温25℃时IGBT模块的导通电阻，ΔV为开启电压在不同温度下的增量，ΔR为导通电阻在不同温度下的增量，ΔR'为IGBT模块内导通电阻在键合线断裂时的增量，R_load为负载电阻，V_o ^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的开启电压值，

为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的开启电压值，R^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的导通电阻值，R^typ为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的导通电阻值，T_j为IGBT模块内部芯片的实时工作温度，n表示并联模块格式，k₁和b₁表示开启电压随温度变化的函数系数，k₂和b₂表示导通电阻随温度变化的函数系数，ΔT_j表示由不同失效过程引起的结温增量，P_loss表示IGBT模块的损耗功率，包括开关损耗功率P_sw和导通损耗功率P_cond，r_jc表示IGBT模块从芯片到外壳的热阻，T_C表示IGBT模块的外壳温度，Δr_jc表示由不同失效过程引起的热阻增量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述异常IGBT模块的异常类型确定所述异常IGBT模块是否失效，包括：

若所述异常IGBT模块的异常类型为键合线断裂异常，则由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量，判断所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量是否大于预设电阻增量值；若大于所述预设电阻增量值，则判定所述异常IGBT模块由键合线断裂而导致失效，否则，判定所述异常IGBT模块未失效；

若所述异常IGBT模块的异常类型为焊料层老化异常，则由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的热阻的增量，判断所述异常IGBT模块的热阻的增量是否大于预设热阻增量值，若大于所述预设热阻增量值，则判定所述IGBT模块由焊料层老化而导致失效，否则，判定所述IGBT模块未失效。

6.一种IGBT模块健康状态在线监测系统，其特征在于，包括：

异常确定模块，用于根据并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值确定异常IGBT模块；

电流不平衡率计算模块，用于提取各所述异常IGBT模块的集电极电流值，并与正常IGBT模块的集电极电流的测量值中的最大值进行比较，获得各所述异常IGBT模块的电流不平衡率；

异常类型确定模块，用于根据所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度确定IGBT模块的异常类型；

失效确定模块，用于对于任一所述异常IGBT模块，将所述异常IGBT模块的电流不平衡率及其外壳温度带入到并联IGBT健康状态检测模型中，并根据所述异常IGBT模块的异常类型确定所述异常IGBT模块是否失效。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述异常确定模块，用于比较并联IGBT模块中各IGBT模块的集电极电流值，将集电极电流值小于预设电流值的IGBT模块作为异常IGBT模块；

所述异常类型确定模块，用于比较所述并联IGBT模块中各IGBT模块的外壳温度，将外壳温度小于预设外壳温度值的IGBT模块作为键合线异常IGBT模块，将外壳温度等于所述预设外壳温度值的IGBT模块作为焊料层异常IGBT模块。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，由

确定各所述异常IGBT模块的电流不平衡率，其中，I_C为正常IGBT模块中集电极电流的测量值中的最大值，I_C'为异常IGBT模块的集电极电流。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述并联IGBT健康状态检测模型为：

若ΔV＝0，则

T_j＝P_loss·r_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·r_jc+T_C

ΔT_j＝P_loss·Δr_jc+T_C＝(P_sw+P_cond)·Δr_jc+T_C

其中，V_dc为主电路外电压，V_o为温度为室温25℃时IGBT模块的开启电压，R为温度为室温25℃时IGBT模块的导通电阻，ΔV为开启电压在不同温度下的增量，ΔR为导通电阻在不同温度下的增量，ΔR'为IGBT模块内导通电阻在键合线断裂时的增量，R_load为负载电阻，V_o ^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的开启电压值，

为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的开启电压值，R^max为数据手册中所给的在最大温度T^max下的导通电阻值，R^typ为数据手册中所给的在典型温度T^typ下的导通电阻值，T_j为IGBT模块内部芯片的实时工作温度，n表示并联模块格式，k₁和b₁表示开启电压随温度变化的函数系数，k₂和b₂表示导通电阻随温度变化的函数系数，ΔT_j表示由不同失效过程引起的结温增量，P_loss表示IGBT模块的损耗功率，包括开关损耗功率P_sw和导通损耗功率P_cond，r_jc表示IGBT模块从芯片到外壳的热阻，T_C表示IGBT模块的外壳温度，Δr_jc表示由不同失效过程引起的热阻增量。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述失效确定模块，用于在所述异常IGBT模块的异常类型为键合线断裂异常时，由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量，判断所述异常IGBT模块的导通电阻在不同温度下的增量是否大于预设电阻增量值；若大于所述预设电阻增量值，则判定所述异常IGBT模块由键合线断裂而导致失效，否则，判定所述异常IGBT模块未失效；

在所述异常IGBT模块的异常类型为焊料层老化异常时，由所述并联IGBT健康状态检测模型得到所述异常IGBT模块的热阻的增量，判断所述异常IGBT模块的热阻的增量是否大于预设热阻增量值，若大于所述预设热阻增量值，则判定所述IGBT模块由焊料层老化而导致失效，否则，判定所述IGBT模块未失效。

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