CN116185749A - 一种用于igbt模块散热监测的方法、装置及终端 - Google Patents

一种用于igbt模块散热监测的方法、装置及终端 Download PDF

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CN116185749A CN202110995217.0A CN202110995217A CN116185749A CN 116185749 A CN116185749 A CN 116185749A CN 202110995217 A CN202110995217 A CN 202110995217A CN 116185749 A CN116185749 A CN 116185749A
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倪丹
冯玉萍
郑金祥
丁一
杨海涌
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Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co Ltd
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Abstract

本发明涉及电子电路相关领域，具体为一种用于IGBT模块散热监测的方法、装置及终端，该方法包括：获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；在所述内部温度和所述内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常；根据所述风扇转速、所述风扇电压、所述内部温度、所述外部温度、所述内部标准温度和所述外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。本发明能够及时发现并定位IGBT模块散热异常的原因，便于维修人员及时进行异常处理，从而避免IGBT模块散热异常影响IGBT模块使用寿命和稳定性。

Description

一种用于IGBT模块散热监测的方法、装置及终端
技术领域
本发明涉及电子电路相关领域，具体为一种用于IGBT模块散热监测的方法、装置及终端。
背景技术
目前，IGBT模块由于其工作电压和电流以及可选容量范围很宽的特点，在电力电子装置中被广泛运用，IGBT模块的可靠工作除了可靠功率驱动外，可靠散热也非常重要。IGBT模块失效原因主要包括过电压击穿、过流损坏和其他方式的热损坏，其存在以下特征：
(1)电压击穿：IGBT模块关断瞬间产生的反峰电压高可引起过电压击穿。IGBT模块一旦过电压击穿则立即失效，逆变器立即通过控制系统保护电路实现保护并切换至旁路输出。因故障发生到系统保护持续时间很短，无法在系统保护前监测报警，设计时IGBT模块选型余量较大，过电压击穿失效概率低；
(2)过流损坏：可能原因是输出短路且限流电路未动作或IGBT模块驱动电路异常导致上下桥臂IGBT模块共同导通；一旦出现以上工况，IGBT模块立即失效，逆变器立即通过控制系统保护电路实现保护并切换至旁路输出。因故障发生到系统保护持续时间很短，无法在系统保护前监测报警，设计时IGBT模块选型余量较大，过流损坏失效概率低。
(3)其他方式的热损坏：可能原因是IGBT模块内部导热硅胶失效、IGBT模块内部并联的IGBT子模块部分断路失效、IGBT模块铜基板和散热器之间的导热硅胶失效、IGBT模块和散热器之间的固定螺丝松动导致散热性能下降、系统风扇异常导致IGBT模块热损坏等，以上工况产生时IGBT模块不会立即失效，但长期运行时IGBT模块内部热量无法及时散出可降低IGBT模块使用寿命，或负载较大时引起IGBT模块过热损坏。因故障发生到系统保护持续时间较长，可进行监测和提前预警。
基于上述的导致IGBT模块失效的三大原因的特性，除电压击穿和过流损坏之外的其他方式的热损坏可以实现监测和提前预警的。虽然IGBT模块散热异常短时间内不会导致IGBT模块失效，但是，IGBT模块散热异常无法及时发现会严重影响IGBT模块使用寿命和稳定性，所以针对上述问题，设计了一种用于IGBT模块散热监测的方法、装置及终端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于IGBT模块散热监测的方法、装置及终端，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于IGBT模块散热监测的方法，所述方法包括如下：
步骤S101、获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；
步骤S102、根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；
步骤S103、在所述内部温度和所述内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常；
步骤S104、根据所述风扇转速、所述风扇电压、所述内部温度、所述外部温度、所述内部标准温度和所述外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。
优选的，所述散热异常原因包括：风扇断路、风扇低压和导热失效。
优选的，所述风扇断路、风扇低压和导热失效判断依据为：
在所述风扇转速小于或等于设定转速的情况下，确定散热异常原因为风扇断路；
在所述风扇转速大于所述设定转速，且所述风扇电压小于设定电压的情况下，确定散热异常原因为风扇低压；
在所述风扇转速大于所述设定转速，且所述风扇电压大于或等于所述设定电压的情况下，根据所述IGBT模块的负载确定温度阈值，根据所述内部温度和所述外部温度确定实际温差，根据所述内部标准温度和所述外部标准温度确定标准温差，并在所述实际温差与所述标准温差的差值大于所述温度阈值的情况下，确定散热异常原因为导热失效。
优选的，根据所述负载确定温度阈值，包括以下几个步骤：
在所述负载小于第一设定负载的情况下，所述温度阈值为第一设定温度；
在所述负载大于或等于第二设定负载的情况下，所述温度阈值为第二设定温度；
在所述负载大于或等于所述第一设定负载且小于所述第二设定负载的情况下，根据如下公式确定所述温度阈值：
Figure BDA0003233623410000031
其中，ΔTlimit为所述温度阈值；l为所述负载；L1为所述第一设定负载；L2为所述第二设定负载；T1为所述第一设定温度；T2为所述第二设定温度；所述第二设定负载大于所述第一设定负载；所述第二设定温度大于所述第一设定温度。
优选的，根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度，计算公式如下：
根据所述负载、所述环境温度和如下公式确定所述内部标准温度：
Figure BDA0003233623410000032
其中，Th-l为所述内部标准温度；l为所述负载；h为所述环境温度；TA-l为负载为l在环境温度A时IGBT模块的内部温度；TB-l为负载为l在环境温度B时IGBT模块的内部温度；
根据所述负载、所述环境温度和如下公式确定所述外部标准温度：
Figure BDA0003233623410000041
其中，T′h-l为所述外部标准温度；T′A-l为负载为l在环境温度A时IGBT模块的外部温度；T′B-l为负载为l在环境温度B时IGBT模块的外部温度；所述环境温度A和所述环境温度B为设定温度，根据所述环境温度h确定。
优选的，一种用于IGBT模块散热监测的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；
第一确定模块，用于根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；
第二确定模块，用于在所述内部温度和所述内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常；
第三确定模块，用于根据所述风扇转速、所述风扇电压、所述内部温度、所述外部温度、所述内部标准温度和所述外部标准温度确定散热异常原因；
生成模块，用于根据所述散热异常原因生成预警信息。
优选的，一种用于IGBT模块散热监测的终端，其特征在于：包括终端本体，所述终端本体内部设置有存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至5中任一项所述用于IGBT模块散热监测的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压，根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度，为判断IGBT模块存在散热异常提供准确的依据。在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常。进一步的，根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。综合不同的参数确定造成IGBT模块散热异常的具体原因，并生成提示信息，能够及时发现并定位IGBT模块散热异常的原因，便于维修人员及时进行异常处理，从而避免IGBT模块散热异常影响IGBT模块使用寿命和稳定性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的方法的实现流程图；
图2a是本发明一实施例提供的IGBT模块温度监测点位置的示意图；
图2b是本发明另一实施例提供的IGBT模块温度监测点位置的示意图；
图2c是本发明一实施例拟合得出的负载-温度曲线；
图3是本发明另一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的方法的实现流程图；
图4是本发明另一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的方法的实现流程框图；
图5是本发明一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的终端的示意图。
图中：501、获取模块；502、第一确定模块；503、第二确定模块；504、第三确定模块；505、生成模块；6、终端本体；60、处理器；61、存储器；62、计算机程序。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的方法的实现流程图，如图所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101、获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；
步骤S102、根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；
步骤S103、在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常；
步骤S104、根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。
本实施例中，获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压，根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度，为判断IGBT模块存在散热异常提供准确的依据。在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常。进一步的，根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。综合不同的参数确定造成IGBT模块散热异常的具体原因，并生成提示信息，能够及时发现并定位IGBT模块散热异常的原因，便于维修人员及时进行异常处理，从而避免IGBT模块散热异常影响IGBT模块使用寿命和稳定性。
步骤S101中，IGBT模块的负载指负载率，基于IGBT模块的运行功率与额定功率的比值确定。例如：IGBT模块的运行功率与额定功率的比值为1：2时，IGBT模块的负载为50％，IGBT模块的运行功率与额定功率的比值为1：2.5时，IGBT模块的负载为40％。
IGBT模块的内部温度由自带负温度系数温度传感器的NTC阻抗计算得出。
IGBT模块的外部温度和环境温度由其他传统型温度传感器测量获得。可选的，测量IGBT模块的外部温度和环境温度的温度传感器的型号为CWF410KF3435。变压器发热后引起温度明显升高，因此，外部温度和环境温度采集点不得布置在变压器舱室或其他有明显热源的位置，否则无法得到环境温度和IGBT模块温度的准确关系。可选的，IGBT模块的外部温度采集点位置处于前门板进风口位置。
在一些实施例中，IGBT模块的外部温度的监测点包括一个或两个。
如图2a所示，IGBT模块的外部温度的监测点为一个。其中，TP1为IGBT模块的内部NTC温度传感器的位置，TP2为IGBT模块的外部温度的监测点，该监测点处于安装NTC温度传感器一侧。可选的，监测点检测的温度为散热器温度。
如图2b所示，IGBT模块的外部温度的监测点为两个。其中，TP1为IGBT模块的内部NTC温度传感器的位置，TP2和TP2'为IGBT模块的外部温度的监测点，监测点TP2和TP2'同时监测IGBT模块左侧和右侧的散热器温度，可以提高IGBT模块外部温度检测的准确性。可选的，IGBT模块外部温度为两个IGBT模块左侧和右侧的散热器温度的平均值。
在一些实施例中，步骤S102包括如下步骤：
根据负载、环境温度和如下公式确定内部标准温度：
Figure BDA0003233623410000081
其中，Th-l为内部标准温度；l为负载；h为环境温度；TA-l为负载为l在环境温度A时IGBT模块的内部温度；TB-l为负载为l在环境温度B时IGBT模块的内部温度；
根据负载、环境温度和如下公式确定外部标准温度：
Figure BDA0003233623410000082
其中，T′h-l为外部标准温度；T′A-l为负载为l在环境温度A时IGBT模块的外部温度；T′B-l为负载为l在环境温度B时IGBT模块的外部温度；环境温度A和环境温度B为设定温度，环境温度A和环境温度B根据环境温度h确定。
上述内部标准温度Th-l的计算公式和外部标准温度T′h-l为的计算公式基于实际实验数据进行曲线拟合获得。
IGBT是逆变器里的核心电子器件，逆变器正常运行的环境温度范围为0～50℃，为得到不同负载和不同环境温度下的IGBT模块的内部温度和外部温度曲线，先选择典型的几种工况进行温度数据采集，再拟合出完整的温度曲线。
可选的，选择在环境温度为15℃、25℃和40℃的工况下进行温度数据采集，分别测试负载为10％，20％，30％，50％，60％，70％，80％，90％和100％时对应的IGBT模块的内部温度和外部温度。以环境温度为15℃、25℃和40℃进行分组，共采集6组稳定温度数据，并基于采集的数据进行温度曲线拟合。
可选的，选择在环境温度为10℃、25℃和40℃的工况下进行温度数据采集，分别测试负载为10％，20％，30％，50％，60％，70％，80％，90％和100％时对应的IGBT模块的内部温度和外部温度。以环境温度为10℃、25℃和40℃进行分组，共采集6组稳定温度数据。其中，25℃为环境温度典型值，25±15℃为设备在室内的最常见温度，选择10℃、25℃和40℃工况下的温度数据进行温度曲线拟合，保证拟合的温度曲线更精确反应负载与温度之间的关系。
采集的温度数据经曲线拟合得到完整负载-温度曲线，导入数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)作为判据依据，同时记录正常运行时风扇转速及风扇电压数据，一并导入DSP处理器作为判据依据。随后基于判断依据进行故障模拟，通过异常识别判据识别出异常并报警。
在一具体实施例中，以IGBT模块的内部温度说明负载-温度曲线拟合过程，在环境温度恒定为10℃、25℃和40℃时，对应不同负载，测得IGBT模块中NTC温度传感器检测的部位的稳定温度数据如下述三个表格：
表1
Figure BDA0003233623410000091
表2
Figure BDA0003233623410000092
表3
Figure BDA0003233623410000093
其中，表1中T1-10为环境温度为10℃的情况下的第一条温度数据记录；T2-10为环境温度为10℃的情况下的第二条温度数据记录；同理，表2中T1-25为环境温度为25℃的情况下的第一条温度数据记录；表3中T1-40为环境温度为40℃的情况下的第一条温度数据记录。
图2c是按照表格中的温度数据绘制的相应曲线。通过曲线拟合得到三条曲线，其中，曲线采用二次方程进行拟合，当前使用二次方程接近实际温度曲线，偏差0.5℃内，相较于高次方程计算量小，曲线拟合速率高。拟合后的三条曲线分别为如下表达式：
T40-l＝a1*l2+b1*l+c1
T25-l＝a2*l2+b2*l+c2
T10-l＝a3*l2+b3*l+c3
式中，l代表负载；T40-l为环境温度为40℃负载为l时IGBT模块的内部温度；T25-l为环境温度为25℃负载为l时IGBT模块的内部温度；T10-l为环境温度为10℃负载为l时IGBT模块的内部温度；a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2和c3为调节系数。
因5℃以下区域和负载小于10％区域温度较低，IGBT模块的内部温度较低，失效时温度偏离基准较小，按照5℃和10％计算其稳定温度，简化了监测算法。因设备有过载短暂延时保护，通常保护时间较短，因此，不再监测100％以上负载温度，环境温度＞50℃已超设备正常工作范围，由设备过温保护单元实现保护，这里不再监测。
基于上述简化处理后，对10℃、25℃和40℃环境温度下的负载-温度曲线，进一步分割为两个区域，每5℃～25℃区域和25℃～50℃区域，对区域内的不同环境温度和负载线性化处理，即可计算出不同负载和环境温度下的稳定温度，即内部标准温度。
当环境温度在5℃～25℃区间内时，计算负载l下10℃与25℃的内部温度的温度差(T25-l-T10-l)，并基于如下关系式得到环境温度h在10℃与25℃之间时，负载l对应的内部标准温度：
Figure BDA0003233623410000111
其中，5℃≤h≤25℃；10％≤l≤100％；Th-l为环境温度为h，负载为l时IGBT模块的内部标准温度；
同理，当环境温度在25℃～50℃区间内时，计算负载l下25℃与40℃的内部温度的温度差(T25-l-T10-l)，基于如下关系式得到环境温度h在25℃～50℃之间时，负载l对应的内部标准温度：
Figure BDA0003233623410000112
其中，25℃≤h≤50℃，10％≤l≤100％；Th-l为环境温度为h，负载为l时IGBT模块的内部标准温度。
上述实施例示例性的示出了IGBT模块的内部温度的负载-温度曲线拟合过程和内部标准温度的确定方式，IGBT模块的外部温度的负载-温度曲线拟合过程和外部标准温度的确定方式与上述过程一致，本文不再展开描述。
在一些实施例中，步骤S104中，散热异常原因包括：风扇断路、风扇低压和导热失效。
图3是本发明一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的方法的实现流程图，重点示出了步骤104的具体过程，如图3所示，步骤S104包括如下步骤：
步骤S1041、在风扇转速小于或等于设定转速的情况下，确定散热异常原因为风扇断路；
步骤S1042、在风扇转速大于设定转速，且风扇电压小于设定电压的情况下，确定散热异常原因为风扇低压；
步骤S1043、在风扇转速大于设定转速，且风扇电压大于或等于设定电压的情况下，根据IGBT模块的负载确定温度阈值，根据内部温度和外部温度确定实际温差，根据内部标准温度和外部标准温度确定标准温差，并在实际温差与标准温差的差值大于温度阈值的情况下，确定散热异常原因为导热失效。
在本实施例中，环境温度变化同时影响IGBT内部和外部温度，因此，步骤S1043通过实际温差与标准温差来判断散热异常原因为导热失效时，排除了环境温度变化的影响。
在一些实施例中，步骤S1043中，根据负载确定温度阈值包括：在负载小于第一设定负载的情况下，温度阈值为第一设定温度；在负载大于或等于第二设定负载的情况下，温度阈值为第二设定温度；在负载大于或等于第一设定负载且小于第二设定负载的情况下，根据如下公式确定温度阈值：
Figure BDA0003233623410000121
其中，ΔTlimit为温度阈值；l为负载；L1为第一设定负载；L2为第二设定负载；T1为第一设定温度；T2为第二设定温度；第二设定负载大于第一设定负载；第二设定温度大于第一设定温度。
在一些实施例中，步骤S1043中，根据负载确定温度阈值包括：在负载小于30％的情况下，温度阈值为第一设定温度；在负载大于或等于100％的情况下，温度阈值为第二设定温度；在负载大于或等于30％且小于100％的情况下，根据如下公式确定温度阈值：
Figure BDA0003233623410000122
其中，ΔTlimit为温度阈值；l为负载；T1为第一设定温度；T2为第二设定温度；第二设定温度大于第一设定温度。
其中，第一设定温度和第二设定温度是判断IGBT模块散热异常的门限值。该门限值不宜过大或过小，在不同实施例中，可以根据具体电路的实验数据确定。不同负载对应的偏差阈值ΔTlimit按照负载量线性变化。可选的，按照负载30～100％对应偏差阈值4℃～12℃设置。负载低于30％时，导热失效引起的温度异常变化较小，如果门限选过小可能由于采样偏差导致误检测，因此偏差阈值限制为4℃，负载超出100％时，导热失效引起的温度异常变化较大，为了加快过载时的温度异常检测，偏差阈值限制为12℃。
在一具体实施例中，偏差阈值ΔTlimit表达式如下：
Figure BDA0003233623410000131
即在负载小于30％的情况下，温度阈值为4℃，在负载大于或等于100％的情况下，温度阈值为12℃，在负载大于或等于30％且小于100％的情况下，根据如下公式确定温度阈值：
Figure BDA0003233623410000132
异常判断表达式如下：
(Tin-Tout)-ΔTin-out>ΔTlimit
即在实际温差与标准温差的差值大于温度阈值的情况下，确定散热异常原因为导热失效。
例如，当环境温度为25℃，负载为50％时，实际测得的IGBT模块内部温度为57℃，实际测得的外部温度为41℃，通过前述负载-温度曲线计算出的IGBT模块内部标准温度为47.9℃，外部标准温度为42.1℃，可以计算出内部温度和外部温度的实际温差、内部标准温度和外部标准温度的标准温差、温度阈值为：
Tin-Tout＝57℃-41℃＝16℃
ΔTin-out＝T(h-l)in-T(h-l)out＝47.9℃-42.1℃＝5.8℃
Figure BDA0003233623410000133
实际温差与标准温差的差值大于温度阈值，此时判断IGBT模块散热异常原因为导热失效。
图4是本发明另一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的方法的实现流程图，具体包括如下步骤：
步骤S401、开始；
步骤S402、获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；
步骤S403、根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；
步骤S404、判断内部温度和内部标准温度的差值是否大于散热异常阈值。在判断及结果为是的情况下，执行步骤S405，在判断结果为否的情况下，执行步骤S413；
步骤S405、判断风机转速是否小于或等于设定转速。在判断结果为是的情况下，执行步骤S406，在判断结果为否的情况下，执行步骤S407；
步骤S406、确定散热异常原因为风扇断路，并执行步骤S411；
步骤S407、判断风扇电压是否小于设定电压。在判断结果为是的情况下，执行步骤，在判断结果为否的情况下，执行步骤S409；
步骤S408、确定散热异常原因为风扇低压，并执行步骤S411；
步骤S409、判断(Tin-Tout)-ΔTin-out>ΔTlimit，即判断实际温差与标准温差的差值是否大于温度阈值，在判断结果为是的情况下，执行步骤S410，在判断结果为否的情况下，执行步骤S412；
步骤S410、确定散热异常原因为导热失效，并执行步骤S411；
步骤S411、根据步骤S406、S408或S410确定的散热异常原因生成异常信息；
步骤S412、确定导致IGBT模块散热异常的原因为其他异常导致。例如：温度传感器异常等，具体异常原因需要进一步的进行确认，本发明不重点进行展开说明。
本发明获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压，根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度，为判断IGBT模块存在散热异常提供准确的依据。在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常。进一步的，根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。综合不同的参数确定造成IGBT模块散热异常的具体原因，并生成提示信息，能够及时发现并定位IGBT模块散热异常的原因，便于维修人员及时进行异常处理，从而避免IGBT模块散热异常影响IGBT模块使用寿命和稳定性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图5是本发明一实施例提供的用于IGBT模块散热监测的装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，该装置包括：获取模块501、第一确定模块502、第二确定模块503、第三确定模块504和生成模块505。
其中，获取模块501，用于获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压。
第一确定模块502，用于根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度。
第二确定模块503，用于在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常。
第三确定模块504，用于根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因。
生成模块505，用于根据散热异常原因生成预警信息。
在一些实施例中，散热异常原因包括：风扇断路、风扇低压和导热失效。
在一些实施例中，第三确定模块504，用于在风扇转速小于或等于设定转速的情况下，确定散热异常原因为风扇断路；在风扇转速大于设定转速，且风扇电压小于设定电压的情况下，确定散热异常原因为风扇低压；在风扇转速大于设定转速，且风扇电压大于或等于设定电压的情况下，根据IGBT模块的负载确定温度阈值，根据内部温度和外部温度确定实际温差，根据内部标准温度和外部标准温度确定标准温差，并在实际温差与标准温差的差值大于温度阈值的情况下，确定散热异常原因为导热失效。
在一些实施例中，第三确定模块504根据负载确定温度阈值，包括：在负载小于第一设定负载的情况下，温度阈值为第一设定温度；在负载大于或等于第二设定负载的情况下，温度阈值为第二设定温度；在负载大于或等于第一设定负载且小于第二设定负载的情况下，根据如下公式确定温度阈值：
Figure BDA0003233623410000161
其中，ΔTlimit为温度阈值；l为负载；L1为第一设定负载；L2为第二设定负载；T1为第一设定温度；T2为第二设定温度；第二设定负载大于第一设定负载；第二设定温度大于第一设定温度。
在一些实施例中，第三确定模块504根据负载确定温度阈值，包括：
在负载小于30％的情况下，温度阈值为第一设定温度；
在负载大于或等于100％的情况下，温度阈值为第二设定温度；
在负载大于或等于30％且小于100％的情况下，根据如下公式确定温度阈值：
Figure BDA0003233623410000162
其中，ΔTlimit为温度阈值；l为负载；T1为第一设定温度；T2为第二设定温度；第二设定温度大于第一设定温度。
本实施例中，获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压，根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度，为判断IGBT模块存在散热异常提供准确的依据。在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常。进一步的，根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。综合不同的参数确定造成IGBT模块散热异常的具体原因，并生成提示信息，能够及时发现并定位IGBT模块散热异常的原因，便于维修人员及时进行异常处理，从而避免IGBT模块散热异常影响IGBT模块使用寿命和稳定性。
图6是本发明一实施例提供的终端的示意图。如图6所示，该实施例的终端本体6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个用于IGBT模块散热监测的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤106。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至505的功能。
示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述终端本体6中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成获取模块、第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块和生成模块，各模块具体功能如下：
其中，获取模块，用于获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压。
第一确定模块，用于根据负载和环境温度确定内部标准温度和外部标准温度。
第二确定模块，用于在内部温度和内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常。
第三确定模块，用于根据风扇转速、风扇电压、内部温度、外部温度、内部标准温度和外部标准温度确定散热异常原因。
生成模块，用于根据散热异常原因生成预警信息。
所述终端本体6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端本体6的示例，并不构成对终端本体6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器60可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、DSP、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器61可以是所述终端本体6的内部存储单元，例如终端本体6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述终端本体6的外部存储设备，例如所述终端本体6上配备的插接式硬盘，智能存储卡，安全数字卡，闪存卡等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述终端本体6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于IGBT模块散热监测的方法，其特征在于，所述方法包括如下：
步骤S101、获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；
步骤S102、根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；
步骤S103、在所述内部温度和所述内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常；
步骤S104、根据所述风扇转速、所述风扇电压、所述内部温度、所述外部温度、所述内部标准温度和所述外部标准温度确定散热异常原因，并根据异常原因生成预警信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于IGBT模块散热监测的方法，其特征在于：所述散热异常原因包括：风扇断路、风扇低压和导热失效。
3.根据权利要求2所述的一种用于IGBT模块散热监测的方法，其特征在于：所述风扇断路、风扇低压和导热失效判断依据为：
在所述风扇转速小于或等于设定转速的情况下，确定散热异常原因为风扇断路；
在所述风扇转速大于所述设定转速，且所述风扇电压小于设定电压的情况下，确定散热异常原因为风扇低压；
在所述风扇转速大于所述设定转速，且所述风扇电压大于或等于所述设定电压的情况下，根据所述IGBT模块的负载确定温度阈值，根据所述内部温度和所述外部温度确定实际温差，根据所述内部标准温度和所述外部标准温度确定标准温差，并在所述实际温差与所述标准温差的差值大于所述温度阈值的情况下，确定散热异常原因为导热失效。
4.根据权利要求3所述的一种用于IGBT模块散热监测的方法，其特征在于：根据所述负载确定温度阈值，包括以下几个步骤：
在所述负载小于第一设定负载的情况下，所述温度阈值为第一设定温度；
在所述负载大于或等于第二设定负载的情况下，所述温度阈值为第二设定温度；
在所述负载大于或等于所述第一设定负载且小于所述第二设定负载的情况下，根据如下公式确定所述温度阈值：
Figure FDA0003233623400000021
其中，ΔTlimit为所述温度阈值；l为所述负载；L1为所述第一设定负载；L2为所述第二设定负载；T1为所述第一设定温度；T2为所述第二设定温度；所述第二设定负载大于所述第一设定负载；所述第二设定温度大于所述第一设定温度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种用于IGBT模块散热监测的方法，其特征在于：根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度，计算公式如下：
根据所述负载、所述环境温度和如下公式确定所述内部标准温度：
Figure FDA0003233623400000022
其中，Th-l为所述内部标准温度；l为所述负载；h为所述环境温度；TA-l为负载为l在环境温度A时IGBT模块的内部温度；TB-l为负载为l在环境温度B时IGBT模块的内部温度；
根据所述负载、所述环境温度和如下公式确定所述外部标准温度：
Figure FDA0003233623400000023
其中，T′h-l为所述外部标准温度；T′A-l为负载为l在环境温度A时IGBT模块的外部温度；T′B-l为负载为l在环境温度B时IGBT模块的外部温度；所述环境温度A和所述环境温度B为设定温度，根据所述环境温度h确定。
6.一种用于IGBT模块散热监测的装置，其特征在于，包括：
获取模块(501)，用于获取IGBT模块的负载、IGBT模块的内部温度、IGBT模块的外部温度、环境温度、风扇转速和风扇电压；
第一确定模块(502)，用于根据所述负载和所述环境温度确定内部标准温度和外部标准温度；
第二确定模块(503)，用于在所述内部温度和所述内部标准温度的差值大于散热异常阈值的情况下，确定IGBT模块存在散热异常；
第三确定模块(504)，用于根据所述风扇转速、所述风扇电压、所述内部温度、所述外部温度、所述内部标准温度和所述外部标准温度确定散热异常原因；
生成模块(505)，用于根据所述散热异常原因生成预警信息。
7.一种用于IGBT模块散热监测的终端，其特征在于：包括终端本体(6)，所述终端本体(6)内部设置有存储器(61)、处理器(60)以及存储在所述存储器(61)中并可在所述处理器(60)上运行的计算机程序(62)，所述处理器(60)执行所述计算机程序(62)时实现如上的权利要求1至5中任一项所述用于IGBT模块散热监测的方法的步骤。
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