CN111812476A - 一种igbt模块电气参数在线测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种IGBT模块电气参数在线测量装置和方法，装置包括中断控制单元、微控制单元和模数转换单元，微控制单元包括微处理单元和第一定时单元，本发明未使用FPGA，大大降低了硬件成本，同时减小了在线测量装置的功耗和电路板面积，便于集成。本发明基于第一中断信号实现IGBT模块开通或关断的瞬态过程内电气参数的高速采样，通过第二中断信号实现在IGBT模块导通或关断的稳态过程内电气参数的低速采样，同时实现了IGBT模块导通或关断的高低速采样，采样脉冲的频率范围宽，且大幅降低电气参数采样的数据量，对电力电子设备器件级的故障诊断、结温在线预估、老化健康指标监测提供了数据基础。
Description
技术领域
本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种IGBT模块电气参数在线测量装置和方法。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)因具有通态压降小、载流能力大、可控关断等特性，近几年在高压柔性直流输电、混合式直流断路器以及高压DC/DC变换器等电力电子设备得到广泛应用。目前上述电力电子设备的IGBT的失效率日益成为关注的焦点，因为IGBT开关速度较快，一般开关瞬态过程只持续几百纳秒至几个微秒，而反应IGBT老化程度、器件结温等特征的电气参数大多蕴含在瞬态过程，如开通关断延迟、米勒平台宽度等。记录IGBT的瞬态过程，需要用到高速采集，现有技术一般采用FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)+ADC(Analog-to-DigitalConverte,模数转换模块)+MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、FPGA+ADC+DSP(digital signal processor，数字信号处理器)或者SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统)+ADC硬件结构对IGBT模块的电气参数进行测量，即通过FPGA实现高速模数转换芯片驱动及采样控制，然后再利用MCU嵌入式微控制器进行数据处理、通信，但是随着采样频率的升高，上述几种结构的硬件成本高，功耗和电路板面积均较大，且不便于集成。
发明内容
为了克服上述现有技术中硬件成本高、功耗和电路板面积均较大且不便于集成的不足，本发明提供一种IGBT模块电气参数在线测量装置，包括：中断控制单元、微控制单元和模数转换单元，所述微控制单元包括微处理单元和第一定时单元；
中断控制单元，用于基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将所述第一中断信号传输给微处理单元；
微处理单元，用于基于所述第一中断信号生成第一更新事件，并将所述第一更新事件传输给第一定时器单元，还用于保存来自于模数转换单元的电气参数数字量；
第一定时单元，用于基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；
模数转换单元，用于基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将所述电气参数数字量传输给微处理单元；
所述第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz。
所述微控制单元还包括：
第二定时单元，用于接收所述微处理单元在接收第一中断信号时产生的启动信号，基于所述启动信号生成第二中断信号，并将所述第二中断信号传输给微处理单元。
所述微处理单元基于所述第二中断信号生成第二更新事件，并将所述第二更新事件传输给第一定时单元。
所述第一定时单元的工作模式为脉冲宽度调制模式，其包括：
第一定时器，用于基于第一更新事件和/或第二更新事件确定第一定时单元输出采样脉冲的频率；
ARR寄存器，用于存储所述第一定时单元输出采样脉冲的频率；
CCR寄存器，用于存储预先设置的脉冲宽度调制占空比；
所述脉冲宽度调制占空比为1:1；
所述第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率不低于50MHz。
所述第二定时单元的工作模式为计时模式，其包括：
第二定时器，用于基于预设时间进行计时，当计时时间达到预设时间时，其停止计数，并生成第二中断信号，并将所述第二中断信号传输给所述微处理单元；
CNT寄存器，用于存储所述预设时间；
其中，预设时间基于所述IGBT模块的导通延迟时间和关断延迟时间确定。
所述第一定时时器和第二定时器均采用可编程自动装载定时器。
所述中断控制单元具体用于：
当所述IGBT模块由导通状态转换为关断状态时，捕获所述门极控制脉冲信号下降沿并产生第一中断信号；
当所述IGBT模块由关断状态转换为导通状态时，捕获所述门极控制脉冲信号上升沿并产生第一中断信号。
还包括：
信号调理单元，用于将来自于IGBT模块的高电压等级的电气参数模拟量调理为低电压等级的电气参数模拟量，并将所述低电压等级的电气参数模拟量传输给模数转换单元。
所述电气参数包括IGBT模块的集射极电压、IGBT模块的门极驱动电压和IGBT模块的集电极电流。
基于同一发明构思，本发明还提供一种IGBT模块电气参数在线测量方法，包括：
中断控制单元基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将所述第一中断信号传输给微处理单元；
微处理单元基于所述第一中断信号生成第一更新事件，将所述第一更新事件传输给第一定时单元；
第一定时单元基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；
模数转换单元基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将所述电气参数数字量传输给微处理单元；
通过所述微处理单元保存来自于模数转换单元的电气参数数字量；
所述第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz。
所述微处理单元基于所述第一中断信号生成第一更新事件之后，还包括：
通过第二定时单元接收所述微处理单元在接收第一中断信号时产生的启动信号，所述第二定时单元基于所述启动信号生成第二中断信号，并将所述第二中断信号传输给微处理单元。
所述微处理单元基于所述第二中断信号生成第二更新事件，并将所述第二更新事件传输给第一定时单元。
所述第一定时单元基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元，包括：
所述第一定时单元中的第一定时器基于第一更新事件和/或第二更新事件确定第一定时单元输出采样脉冲的频率；
通过ARR寄存器存储所述第一定时单元输出采样脉冲的频率，并通过CCR寄存器存储预先设置的脉冲宽度调制占空比；
所述脉冲宽度调制占空比为1:1；
所述第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率不低于50MHz。
所述第二定时单元基于所述启动信号生成第二中断信号，包括：
所述第二定时单元中的第二定时器基于预设时间进行计时，当计时时间达到CNT寄存器存储的预设时间时，其停止计数，并生成第二中断信号；
其中，预设时间基于所述IGBT模块的导通延迟时间和关断延迟时间确定。
所述第一定时时器和第二定时器均采用可编程自动装载定时器。
所述中断控制单元基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，包括：
当所述IGBT模块由导通状态转换为关断状态时，捕获所述门极控制脉冲信号下降沿并产生第一中断信号；
当所述IGBT模块由关断状态转换为导通状态时，捕获所述门极控制脉冲信号上升沿并产生第一中断信号。
所述模数转换单元基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量之前，包括：
信号调理单元将来自于IGBT模块的高电压等级的电气参数模拟量调理为低电压等级的电气参数模拟量，并通过信号调理单元将所述低电压等级的电气参数模拟量传输给模数转换单元。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的IGBT模块电气参数在线测量装置包括中断控制单元、微控制单元和模数转换单元，微控制单元包括微处理单元和第一定时单元；中断控制单元，用于基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将第一中断信号传输给微处理单元；微处理单元，用于基于所述第一中断信号生成第一更新事件，并将所述第一更新事件传输给第一定时器单元，还用于保存来自于模数转换单元的电气参数数字量；第一定时单元，用于基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；模数转换单元，用于基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将所述电气参数数字量传输给微处理单元，第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz，对IGBT模块电气参数在线测量未使用FPGA，而是通过微处理单元、第一定时器单元和模数转换单元实现对IGBT模块电气参数的在线测量，且通过第一定时单元实现IGBT开通或关断的稳态过程内进行低频采样，大大降低了硬件成本，同时减小了在线测量装置的功耗和电路板面积，便于集成；
本发明提供的IGBT模块电气参数在线测量装置通过中断控制单元生成第一中断信号，并通过第二定时单元产生第二中断信号，基于第一中断信号实现IGBT模块开通或关断的瞬态过程内电气参数的高速采样，通过第二中断信号实现在IGBT模块导通或关断的稳态过程内电气参数的低速采样，同时实现了IGBT模块导通或关断的高低速采样，采样脉冲的频率范围宽；
本发明大幅降低电气参数采样的数据量，从而有效减少了通信、控制、存储、电源等软硬件开销，大大提高了IGBT模块电气参数在线测量的可靠性，对实现柔性直流换流阀或混合直流断路器等电力电子设备器件级的故障诊断、结温在线预估、老化健康指标监测提供了数据基础。
附图说明
图1是本发明实施例中IGBT模块电气参数在线测量装置框图；
图2是本发明实施例中IGBT模块电气参数在线测量装置具体结构图；
图3是本发明实施例中IGBT模块电气参数在线测量方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种IGBT模块电气参数在线测量装置，如图1所示，包括中断控制单元、微控制单元(即MCU)和模数转换单元(即ADC)，微控制单元包括微处理单元和第一定时单元；
中断控制单元，用于基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将第一中断信号传输给微处理单元；
微处理单元，用于基于第一中断信号生成第一更新事件，并将第一更新事件传输给第一定时器单元，还用于保存来自于模数转换单元的电气参数数字量；
第一定时单元，用于基于第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz；
模数转换单元，用于基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将电气参数数字量传输给微处理单元，本发明实施例1中模数转换单元传输给微处理单元的为14bit的电气参数数字量。
如图2所示，本发明实施例1中的微控制单元还包括：
第二定时单元，用于接收微处理单元在接收第一中断信号时产生的启动信号，基于启动信号生成第二中断信号，并将第二中断信号传输给微处理单元。
微处理单元基于第二中断信号生成第二更新事件，并将第二更新事件传输给第一定时单元。
本发明实施例1中，微处理单元不会同时接收来自于中断控制单元的第一中断信号和来自于第二定时单元的第二中断信号，即微处理单元接收的来自于中断控制单元的第一中断信号和来自于第二定时单元的第二中断信号在时间上有先后顺序，因此当微处理单元接收到来自于中断控制单元的第一中断信号时，微处理单元基于第一中断信号生成第一更新事件，当微处理单元接收到来自于第二定时单元的第二中断信号时，微处理单元基于第二中断信号生成第二更新事件。
第一定时单元的工作模式为脉冲宽度调制模式，即PWM(Pulse WidthModulation)模式，第一定时单元包括：
第一定时器，用于基于第一更新事件和/或第二更新事件确定第一定时单元输出采样脉冲的频率；
ARR寄存器，用于存储第一定时单元输出采样脉冲的频率；
CCR寄存器，用于存储预先设置的脉冲宽度调制占空比，脉冲宽度调制占空比为1:1。
第一定时器基于第一更新事件确定的采样脉冲频率和第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率与IGBT模块的开关频率以及IGBT模块的导通/关断延迟时间相关，根据经验值，第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率不低于50MHz，本发明实施例1中第一定时器基于第一更新事件确定的采样脉冲频率为50MHz，第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率为20kHz。
第二定时单元的工作模式为计时模式，其包括：
第二定时器，用于基于预设时间进行计时，当计时时间达到预设时间时，其停止计数，并生成第二中断信号，并将第二中断信号传输给微处理单元；第二定时器停止计数后，其自动复位；
CNT寄存器，用于存储预设时间。
预设时间依据所采用IGBT的器件手册或者用户自定义，预设时间基于IGBT模块的导通延迟时间和关断延迟时间对预设时间进行自定义，一般为2～5微秒，本发明实施例1为预设时间为5微秒。
第一定时时器和第二定时器均采用可编程自动装载定时器，本发明实施例1采用16位或32位的可编程自动装载定时器，即在定时器工作时，可以通过软件或其它方式，更新所对应的寄存器。
中断控制单元的工作模式为边沿触发模式；具体为：
当IGBT模块由导通状态转换为关断状态时(即对应的门极控制信号将出现高电平向低电平的转换)，捕获门极控制脉冲信号下降沿并产生第一中断信号；本发明实施例1中第一终端信号的响应时间为12个时钟周期；
当IGBT模块由关断状态转换为导通状态时(即对应的门极控制信号将出现低电平向高电平的转换)，捕获门极控制脉冲信号上升沿并产生第一中断信号。
如图2所示，本发明实施例1提供的IGBT模块电气参数在线测量装置还包括：
信号调理单元，用于将来自于IGBT模块的高电压等级的电气参数模拟量调理为低电压等级的电气参数模拟量，并将高电压等级的电气参数模拟量传输给模数转换单元。
本发明实施例1中的门极控制脉冲信号为3.3V的门极控制脉冲信号，门极控制脉冲信号为IGBT控制器与驱动单元之间的电平信号。IGBT控制器还将门极控制脉冲信号同时还发送给驱动单元，驱动单元根据门极控制脉冲信号产生驱动信号，驱动IGBT模块导通或关断，本发明实施例1中驱动单元输出的为15V的驱动信号。IGBT模块导通或关断瞬态过程和稳态过程内的高电压等级的电气参数模拟量再通过信号调理单元转换为低电压等级的电气参数模拟量，本发明实施例1中通过信号调理单元得到的是±5v以内的低电压电气参数模拟量。
驱动单元一般包含光耦隔离电路和功率放大电路，因此存在几百纳秒的驱动延时，本发明实施例1将驱动单元前的门极控制脉冲信号捕获至中断控制单元，通过中断实现高、低速采样频率的切换，中断延迟约为100ns左右，保证了本发明实施例1可以高效率的实现IGBT自适应变速采样，可靠捕获IGBT开关瞬态整个过程。
通过本发明实施例1提供的装置在线测量得到的电气参数包括IGBT模块的集射极电压Vce、IGBT模块的门极驱动电压Vge和IGBT模块的集电极电流Ic。
本发明实施例1中的微控制单元采用32位的STM32F4芯片，工作频率为168MHz。模数转换单元采用AD9259芯片，STM32F4芯片的TIM1输出通道所对应的芯片引脚与AD9259芯片的采样控制引脚连接，AD9259芯片完成一次转换后产生中断请求，STM32F4芯片检测到该中断请求，将采样值存储到微控制单元内的SRAM存储器中。
IGBT模块应用于模块化多电平柔性直流换流阀，模块化多电平柔性直流换流阀的平均开关频率一般为150～300Hz，假设开关频率为200Hz，高速采样频率设为50MHz，低速采样频率为20kHz，预设时间设为5微秒，则每秒采样个数为为350个，若该方式中采用现有的定速率采样，即全程采用50MHz进行采样，则每秒采样个数为250000个，本发明实施例1在不影响IGBT正常监测情况下，可以将数据压缩约714倍。由此可见，本发明实施例1提供的在线测量装置大大减少了电气参量采样的数据量。
实施例2
基于同一发明构思，本发明2提供一种IGBT模块电气参数在线测量方法，具体流程图如图3所示，
S301：中断控制单元基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将第一中断信号传输给微处理单元；
S302：微处理单元基于第一中断信号生成第一更新事件，将第一更新事件传输给第一定时单元；
S303：第一定时单元基于第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz；
S304：模数转换单元基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将电气参数数字量传输给微处理单元；
S305：通过微处理单元保存来自于模数转换单元的电气参数数字量。
微处理单元基于第一中断信号生成第一更新事件之后，还包括：
通过第二定时单元接收微处理单元在接收第一中断信号时产生的启动信号，第二定时单元基于启动信号生成第二中断信号，并将第二中断信号传输给微处理单元。
微处理单元基于第二中断信号生成第二更新事件，并将第二更新事件传输给第一定时单元。
第一定时单元基于第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元，包括：
第一定时单元中的第一定时器基于第一更新事件和/或第二更新事件确定第一定时单元输出采样脉冲的频率；
通过ARR寄存器存储第一定时单元输出采样脉冲的频率，并通过CCR寄存器存储预先设置的脉冲宽度调制占空比；脉冲宽度调制占空比为1:1。
第一定时器基于第一更新事件确定的采样脉冲频率和第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率与IGBT模块的开关频率以及IGBT模块的导通/关断延迟时间相关，根据经验值，第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率不低于50MHz，本发明实施例2中第一定时器基于第一更新事件确定的采样脉冲频率为50MHz，第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率为20kHz。
第二定时单元基于启动信号生成第二中断信号，包括：
第二定时单元中的第二定时器基于预设时间进行计时，当计时时间达到CNT寄存器存储的预设时间时，其停止计数，并生成第二中断信号。
预设时间基于IGBT模块的导通延迟时间和关断延迟时间确定。
第一定时时器和第二定时器均采用可编程自动装载定时器。
中断控制单元基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，包括：
当IGBT模块由导通状态转换为关断状态时，捕获门极控制脉冲信号下降沿并产生第一中断信号；
当IGBT模块由关断状态转换为导通状态时，捕获门极控制脉冲信号上升沿并产生第一中断信号。
模数转换单元基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量之前，包括：
信号调理单元将来自于IGBT模块的高电压等级的电气参数模拟量调理为低电压等级的电气参数模拟量，并通过信号调理单元将低电压等级的电气参数模拟量传输给模数转换单元。
通过本发明实施例2提供的装置在线方法得到的电气参数包括IGBT模块的集射极电压Vce、IGBT模块的门极驱动电压Vge和IGBT模块的集电极电流Ic。
本发明实施例2中采用的微控制单元为32位STM32F4芯片，工作频率为168MHz。模数转换单元为AD9259芯片，STM32F4芯片的TIM1输出通道所对应的芯片引脚与AD9259芯片的采样控制引脚连接，AD9259芯片完成一次转换后产生中断请求，STM32F4芯片检测到该中断请求，将采样值存储到微控制单元内的SRAM存储器中。
IGBT模块应用于模块化多电平柔性直流换流阀，模块化多电平柔性直流换流阀的平均开关频率一般为150～300Hz，假设开关频率为200Hz，高速采样频率设为50MHz，低速采样频率为20kHz，预设时间设为5微秒，则每秒采样个数为为350个，若该方式中采用现有的定速率采样，即全程采用50MHz进行采样，则每秒采样个数为250000个，本发明实施例2在不影响IGBT正常监测情况下，可以将数据压缩约714倍。由此可见，本发明实施例2提供的在线测量装置大大减少了电气参数采样的数据量。
为了描述的方便，以上装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，包括：中断控制单元、微控制单元和模数转换单元，所述微控制单元包括微处理单元和第一定时单元；
中断控制单元，用于基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将所述第一中断信号传输给微处理单元；
微处理单元，用于基于所述第一中断信号生成第一更新事件，并将所述第一更新事件传输给第一定时单元，还用于保存来自于模数转换单元的电气参数数字量；
第一定时单元，用于基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；
模数转换单元，用于基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将所述电气参数数字量传输给微处理单元；
所述第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述微控制单元还包括：
第二定时单元，用于接收所述微处理单元在接收第一中断信号时产生的启动信号，基于所述启动信号生成第二中断信号，并将所述第二中断信号传输给微处理单元。
3.根据权利要求2所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述微处理单元基于所述第二中断信号生成第二更新事件，并将所述第二更新事件传输给第一定时单元。
4.根据权利要求3所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述第一定时单元的工作模式为脉冲宽度调制模式，其包括：
第一定时器，用于基于第一更新事件和/或第二更新事件确定第一定时单元输出采样脉冲的频率；
ARR寄存器，用于存储所述第一定时单元输出采样脉冲的频率；
CCR寄存器，用于存储预先设置的脉冲宽度调制占空比；
所述脉冲宽度调制占空比为1:1；
所述第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率不低于50MHz。
5.根据权利要求4所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述第二定时单元的工作模式为计时模式，其包括：
第二定时器，用于基于预设时间进行计时，当计时时间达到预设时间时，其停止计数，并生成第二中断信号，并将所述第二中断信号传输给所述微处理单元；
CNT寄存器，用于存储所述预设时间；
其中所述预设时间基于所述IGBT模块的导通延迟时间和关断延迟时间确定。
6.根据权利要求5所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述第一定时时器和第二定时器均采用可编程自动装载定时器。
7.根据权利要求1所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述中断控制单元具体用于：
当所述IGBT模块由导通状态转换为关断状态时，捕获所述门极控制脉冲信号下降沿并产生第一中断信号；
当所述IGBT模块由关断状态转换为导通状态时，捕获所述门极控制脉冲信号上升沿并产生第一中断信号。
8.根据权利要求1所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，还包括：
信号调理单元，用于将来自于IGBT模块的高电压等级的电气参数模拟量调理为低电压等级的电气参数模拟量，并将所述低电压等级的电气参数模拟量传输给模数转换单元。
9.根据权利要求1所述的IGBT模块电气参数在线测量装置，其特征在于，所述电气参数包括IGBT模块的集射极电压、IGBT模块的门极驱动电压和IGBT模块的集电极电流。
10.一种IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，包括：
中断控制单元基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，并将所述第一中断信号传输给微处理单元；
微处理单元基于所述第一中断信号生成第一更新事件，将所述第一更新事件传输给第一定时单元；
第一定时单元基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元；
模数转换单元基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量，并将所述电气参数数字量传输给微处理单元；
通过所述微处理单元保存来自于模数转换单元的电气参数数字量；
所述第一定时单元基于第一更新事件确定的采样脉冲频率不低于20kHz。
11.根据权利要求10所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述微处理单元基于所述第一中断信号生成第一更新事件之后，还包括：
通过第二定时单元接收所述微处理单元在接收第一中断信号时产生的启动信号，所述第二定时单元基于所述启动信号生成第二中断信号，并将所述第二中断信号传输给微处理单元。
12.根据权利要求11所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述微处理单元基于所述第二中断信号生成第二更新事件，并将所述第二更新事件传输给第一定时单元。
13.根据权利要求12所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述第一定时单元基于所述第一更新事件输出采样脉冲给模数转换单元，包括：
所述第一定时单元中的第一定时器基于第一更新事件和/或第二更新事件确定第一定时单元输出采样脉冲的频率；
通过ARR寄存器存储所述第一定时单元输出采样脉冲的频率，并通过CCR寄存器存储预先设置的脉冲宽度调制占空比；
所述脉冲宽度调制占空比为1:1；
所述第一定时器基于第二更新事件确定的采样脉冲频率不低于50MHz。
14.根据权利要求13所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述第二定时单元基于所述启动信号生成第二中断信号，包括：
所述第二定时单元中的第二定时器基于预设时间进行计时，当计时时间达到CNT寄存器存储的预设时间时，其停止计数，并生成第二中断信号；
其中，所述预设时间基于所述IGBT模块的导通延迟时间和关断延迟时间确定。
15.根据权利要求14所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述第一定时器和第二定时器均采用可编程自动装载定时器。
16.根据权利要求10所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述中断控制单元基于来自于IGBT控制器的门极控制脉冲信号生成第一中断信号，包括：
当所述IGBT模块由导通状态转换为关断状态时，捕获所述门极控制脉冲信号下降沿并产生第一中断信号；
当所述IGBT模块由关断状态转换为导通状态时，捕获所述门极控制脉冲信号上升沿并产生第一中断信号。
17.根据权利要求10所述的IGBT模块电气参数在线测量方法，其特征在于，所述模数转换单元基于采样脉冲，将IGBT模块的电气参数模拟量转换为电气参数数字量之前，包括：
信号调理单元将来自于IGBT模块的高电压等级的电气参数模拟量调理为低电压等级的电气参数模拟量，并通过信号调理单元将所述低电压等级的电气参数模拟量传输给模数转换单元。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| CN202010303353.4A CN111812476A (zh) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | 一种igbt模块电气参数在线测量装置和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112557860A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-26 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 一种降压转换器电路igbt开关在工频下的老化方法 |
| CN112986784A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-06-18 | 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 | 一种大功率焊接型igbt模块的异常识别方法及装置 |
| JP2023035699A (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-13 | 富士電機株式会社 | 試験方法 |
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2020
- 2020-04-17 CN CN202010303353.4A patent/CN111812476A/zh active Pending
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