CN113433377B - 用于igbt的ge电压检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于IGBT的GE电压检测装置，其包含：GE电压检测采样单元，其用于对栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge；状态监测阈值设置单元，其用于设置待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2；GE电压状态比较单元，其用于将比较输入信号Vge分别与高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2进行比较，得到高电平状态以及低电平状态；GE电压状态转换单元，其用于得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号；GE电压状态处理单元，其用于得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。本发明能够快速、精确地定位IGBT栅极GE电压故障，便于故障诊断；有利于实现智能化控制，增强智能化控制的可靠性和稳定性。

Description

用于IGBT的GE电压检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体地说，涉及一种用于IGBT的GE电压检测装置及方法。

背景技术

IGBT广泛应用于变流器领域，而变流器工作的稳定性尤为重要，发生故障时需要能够快速响应，否则就会造成较大的经济损失。而IGBT的栅极信号VGE是其正常工作的重要参数指标。

针对IGBT栅极信号VGE与理论输出不符时产生的电气故障，在现有技术中，往往需要拆卸下对应驱动板和IGBT，逐级调试找出故障点进而进行故障分析。为了简化故障排查，实现故障诊断和智能化控制，这就需要监测栅极信号VGE的多个数字状态信息，从而快速、精确地定位故障。

因此，本发明提供了一种用于IGBT的GE电压检测装置及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于IGBT的GE电压检测装置，所述装置包含：

GE电压检测采样单元，其用于采集待检测IGBT的栅极电压VGE，对所述栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge；

状态监测阈值设置单元，其用于设置所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2；

GE电压状态比较单元，其用于将所述比较输入信号Vge分别与所述高电平阈值Vref1以及所述低电平阈值Vref2进行比较，得到所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态；

GE电压状态转换单元，其用于对所述高电平状态以及所述低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号；

GE电压状态处理单元，其用于分别对所述高电平状态信号、所述中间电平状态信号以及所述低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压检测采样单元包含：第一分压电路以及滤波电路。

根据本发明的一个实施例，所述状态监测阈值设置单元包含：第二分压电路以及第三分压电路。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压状态比较单元包含：高电平阈值比较电路，其用于将所述比较输入信号Vge以及所述高电平阈值Vref1进行比较，得到所述高电平状态。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压状态比较单元包含：低电平阈值比较电路，其用于将所述比较输入信号Vge以及所述低电平阈值Vref2进行比较，得到所述低电平状态。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压状态转换单元包含：第一状态转换电路，其用于对所述高电平状态进行电平转换，得到所述高电平状态信号。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压状态转换单元包含：第二状态转换电路，其用于对所述高电平状态以及所述低电平状态进行电平转换，得到所述中间电平状态信号。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压状态转换单元包含：第三状态转换电路，其用于对所述低电平状态进行电平转换，得到所述低电平状态信号。

根据本发明的一个实施例，所述GE电压状态处理单元包含：

第一状态处理电路，其用于对所述高电平状态信号进行状态处理，得到所述高电平状态代码；

第二状态处理电路，其用于对所述中间电平状态信号进行状态处理，得到所述中间电平状态代码；

第三状态处理电路，其用于对所述低电平状态信号进行状态处理，得到所述低电平状态代码。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于IGBT的GE电压检测方法，所述方法包含以下步骤：

采集待检测IGBT的栅极电压VGE，对所述栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge；

设置所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2；

将所述比较输入信号Vge分别与所述高电平阈值Vref1以及所述低电平阈值Vref2进行比较，得到所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态；

对所述高电平状态以及所述低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号；

分别对所述高电平状态信号、所述中间电平状态信号以及所述低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

本发明提供的用于IGBT的GE电压检测装置及方法通过电压采样及后续电路完成了栅极GE电压的状态信号的转换，产生3种状态信号用以判定栅极GE电压的状态；产生的状态信号，可以直接用于上层智能化控制。实现了功率器件的智能监控，能实时监测功率器件GE电压的变化状态。本发明能够快速、精确地定位IGBT栅极GE电压故障，便于故障诊断；有利于实现智能化控制，增强智能化控制的可靠性和稳定性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于IGBT的GE电压检测装置结构框图；

图2显示了根据本发明的另一个实施例的用于IGBT的GE电压检测装置结构框图；以及

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于IGBT的GE电压检测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

本发明能够同时检测栅极信号VGE的多个数字状态信息，进而判定IGBT运行时可能产生的电气故障，从而更加快速、精确地定位故障，给故障诊断和智能化控制提供信号输入，极大简化了故障排查的工作。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于IGBT的GE电压检测装置结构框图。

如图1所示，GE电压检测装置100包含GE电压检测采样单元101、状态监测阈值设置单元102、GE电压状态比较单元103、GE电压状态转换单元104以及GE电压状态处理单元105。

GE电压检测采样单元101用于采集待检测IGBT的栅极电压VGE，对栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge。

状态监测阈值设置单元102用于设置待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2。

GE电压状态比较单元103用于将比较输入信号Vge分别与高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2进行比较，得到待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态。

GE电压状态转换单元104用于对高电平状态以及低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号。

GE电压状态处理单元105用于分别对高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

图2显示了根据本发明的另一个实施例的用于IGBT的GE电压检测装置结构框图。

如图2，GE电压检测装置200包含第一分压电路201、滤波电路202、第二分压电路203、第三分压电路204、高电平阈值比较电路205、低电平阈值比较电路206、第一状态转换电路207、第二状态转换电路208、第三状态转换电路209、第一状态处理电路2010、第二状态处理电路2011、第三状态处理电路2012。

GE电压检测采样单元101包含：第一分压电路201以及滤波电路202。GE电压检测采样单元101将IGBT功率器件的栅极电压VGE通过电阻进行分压，经滤波处理后转换成GE电压状态比较单元103可接收的信号Vge；该单元需要保证GE电压的快速转换和响应。

状态监测阈值设置单元102包含：第二分压电路203以及第三分压电路204。状态监测阈值设置单元102通过电阻分压设置Vref1和Vref2，分别用于监测栅极GE电压的高电平(>0)状态及低电平(<0)状态。

GE电压状态比较单元103包含：高电平阈值比较电路205，用于将比较输入信号Vge以及高电平阈值Vref1进行比较，得到高电平状态。

GE电压状态比较单元103包含：低电平阈值比较电路206，用于将比较输入信号Vge以及低电平阈值Vref2进行比较，得到低电平状态。

GE电压状态比较单元103将GE电压检测采样单元101以及状态监测阈值设置单元102的输出信号进行比较，判定GE电压的状态。通过Vge信号与Vref1比较，产生栅极GE电压的高电平(>0)状态，通过Vge信号与Vref2比较，产生栅极GE电压的低电平(<0)状态。

GE电压状态转换单元104包含：第一状态转换电路207，用于对高电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号(栅极GE电压的高电平状态ge1)。

GE电压状态转换单元104包含：第二状态转换电路208，用于对高电平状态以及低电平状态进行电平转换，得到中间电平状态信号(栅极GE电压的中间电平状态ge2)。

GE电压状态转换单元104包含：第三状态转换电路209，用于对低电平状态进行电平转换，得到低电平状态信号(栅极GE电压的低电平状态ge3)。

GE电压状态转换单元104根据比较器的类型和接口方式，实现栅极GE电压的状态信号的转换，产生3种状态信号(高电平状态信号、中间电平状态信号和低电平状态信号)。

GE电压状态处理单元105包含：

第一状态处理电路2010用于对高电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码(栅极GE电压的高电平状态代码)。

第二状态处理电路2011用于对中间电平状态信号进行状态处理，得到中间电平状态代码(栅极GE电压的中间电平状态代码)。

第三状态处理电路2012用于对低电平状态信号进行状态处理，得到低电平状态代码(栅极GE电压的低电平状态代码)。

GE电压状态处理单元105将3种栅极GE电压的状态(高电平状态信号、中间电平状态信号和低电平状态信号)形成3种栅极GE电压状态代码(高电平状态代码、中间电平状态代码和低电平状态代码)，并传递给上层智能化控制系统。

本发明通过GE电压检测采样单元将IGBT功率器件的栅极电压VGE通过滤波处理转换为栅极比较输入信号Vge，同时经状态监测阈值设置单元设置好功率器件(IGBT)栅极GE电压的状态监测阈值(Vref1和Vref2)。

以上信号输入到GE电压状态比较单元通过比较判定GE电压的状态，再通过GE电压状态转换单元完成电平转换，将栅极GE电压的状态转换成后级(GE电压状态处理单元)需要的信号，最后由GE电压状态处理单元将栅极GE电压的状态转换成状态代码信息。

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于IGBT的GE电压检测方法流程图。

如图3，在步骤S301中，采集待检测IGBT的栅极电压VGE，对栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge。

具体来说，通过GE电压检测采样单元101采集待检测IGBT的VGE，对栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge。

如图3，在步骤S302中，设置待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2。

具体来说，通过状态监测阈值设置单元102设置待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2。

如图3，在步骤S303中，将比较输入信号Vge分别与高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2进行比较，得到待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态。

具体来说，通过GE电压状态比较单元103将比较输入信号Vge分别与高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2进行比较，得到待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态。

如图3，在步骤S304中，对高电平状态以及低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号。

具体来说，通过GE电压状态转换单元104对高电平状态以及低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号。

如图3，在步骤S305中，分别对高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

具体来说，通过GE电压状态处理单元105分别对高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

综上，本发明提供的用于IGBT的GE电压检测装置及方法通过电压采样及后续电路完成了栅极GE电压的状态信号的转换，产生3种状态信号用以判定栅极GE电压的状态；产生的状态信号，可以直接用于上层智能化控制。实现了功率器件的智能监控，能实时监测功率器件GE电压的变化状态。本发明能够快速、精确地定位IGBT栅极GE电压故障，便于故障诊断；有利于实现智能化控制，增强智能化控制的可靠性和稳定性。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于IGBT的GE电压检测装置，其特征在于，所述装置包含：

GE电压检测采样单元，其用于采集待检测IGBT的栅极电压VGE，对所述栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge；

状态监测阈值设置单元，其用于设置所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2；

GE电压状态比较单元，其用于将所述比较输入信号Vge分别与所述高电平阈值Vref1以及所述低电平阈值Vref2进行比较，得到所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态；

GE电压状态转换单元，其用于对所述高电平状态以及所述低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号；

GE电压状态处理单元，其用于分别对所述高电平状态信号、所述中间电平状态信号以及所述低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述GE电压检测采样单元包含：第一分压电路以及滤波电路。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述状态监测阈值设置单元包含：第二分压电路以及第三分压电路。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述GE电压状态比较单元包含：高电平阈值比较电路，其用于将所述比较输入信号Vge以及所述高电平阈值Vref1进行比较，得到所述高电平状态。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述GE电压状态比较单元包含：低电平阈值比较电路，其用于将所述比较输入信号Vge以及所述低电平阈值Vref2进行比较，得到所述低电平状态。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述GE电压状态转换单元包含：第一状态转换电路，其用于对所述高电平状态进行电平转换，得到所述高电平状态信号。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述GE电压状态转换单元包含：第二状态转换电路，其用于对所述高电平状态以及所述低电平状态进行电平转换，得到所述中间电平状态信号。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述GE电压状态转换单元包含：第三状态转换电路，其用于对所述低电平状态进行电平转换，得到所述低电平状态信号。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述GE电压状态处理单元包含：

第一状态处理电路，其用于对所述高电平状态信号进行状态处理，得到所述高电平状态代码；

第二状态处理电路，其用于对所述中间电平状态信号进行状态处理，得到所述中间电平状态代码；

第三状态处理电路，其用于对所述低电平状态信号进行状态处理，得到所述低电平状态代码。

10.一种用于IGBT的GE电压检测方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

采集待检测IGBT的栅极电压VGE，对所述栅极电压VGE进行分压及滤波处理后得到比较输入信号Vge；

设置所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平阈值Vref1以及低电平阈值Vref2；

将所述比较输入信号Vge分别与所述高电平阈值Vref1以及所述低电平阈值Vref2进行比较，得到所述待检测IGBT栅极GE电压的高电平状态以及低电平状态；

对所述高电平状态以及所述低电平状态进行电平转换，得到高电平状态信号、中间电平状态信号以及低电平状态信号；

分别对所述高电平状态信号、所述中间电平状态信号以及所述低电平状态信号进行状态处理，得到高电平状态代码、中间电平状态代码以及低电平状态代码。

Images