CN117741384A - 一种全自动igbt衰退特性交互检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法及系统，包括：根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路在不同检测指令对应的连接方式和信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，根据第一检测数据计算IGBT模块的衰退特性。本发明通过控制继电器切换触点以使IGBT模块测试电路的内部连接方式自动切换和信号采集点自动切换，从而解决了传统的IGBT衰退特性检测方法自动化程度不高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及IGBT衰退检测技术领域，尤其涉及一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法及系统。
背景技术
我国国土面积大，风能资源丰富，风电的装机容量远超过其他新能源发电装机容量，而且增长迅速，在未来的发展中，风力发电将在新能源发电中占有重要的地位。
电力电子装置因其高效、节能，在很多新能源领域得到广泛的应用和发展，尤其在风电领域。由于风速是随机变化的，风电机组发出交流电的频率和功率也是随机变化的，因从风电机组产生的电能需要通过风电变流器处理后再传到电网。风电变流器作为风力发电机组与电网之间连接的桥梁，其可靠性直接关系到电网系统的安全运行，因此对变流器可靠性要求越来越高。功率变流器作为风力发电系统故障的主要故障之一，据统计，在功率变流器中最容易失效的元件则为功率半导体器件。因此，对功率半导体器件进行衰退特性检测，进而对其健康状态进行监测和寿命评估，对于制定和优化变流器检修计划、降低变流器故障率和风力发电成本，提高系统运行可靠性都具有十分重要的学术意义和工程价值。
目前，现有的IGBT衰退特性检测方法不具备更加直观的人机交互与系统内部交互功能，不能对IGBT模块的衰退程度进行直观的结果展示，需要操作人员对采集的数据进行手动的储存和记录，针对得到的数据进行分析和处理后方可得知IGBT模块的衰退程度。并且在接线的处理上需要耗费大量的时间，将导线、铜排和信号采集探头重新进行连接，自动化程度不足。
发明内容
为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明提供一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法及系统，以解决传统IGBT衰退检测自动化程度不高的问题。
一方面，提供了一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，包括：
根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对所述信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据；
根据所述第一检测数据计算所述IGBT模块的衰退特性。
优选地，所述根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对所述信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，包括：
根据当前时刻的检测指令，控制所述继电器切换所述IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点以采集当前时刻的检测指令对应的检测数据；
将当前时刻的检测指令下采集到的检测数据加入到第一检测数据中，逐步判断分析，当所有时刻的检测指令执行完成后，得到第一检测数据。
优选地，所述根据当前时刻的检测指令之前，还包括：
若当前时刻的检测指令与上一时刻的检测指令不处于同一模态，则检测所述IGBT模块测试电路的电压状态是否满足模态之间切换的条件；
若不满足，则终止当前时刻检测指令的执行；
对所述IGBT模块测试电路进行能量释放；
断开所述IGBT模块测试电路的电容与主回路的连接；
向直流电源发送低压指令集合；
根据所述低压指令集合，终止程序。
优选地，所述对所述信号采集点进行数据采集，包括：
采用虚拟示波器对所述信号采集点进行数据采集。
优选地，所述得到第一检测数据之后，还包括：
将所述第一检测数据以波形的形式显示到所述上位机上。
优选地，所述上位机与工控机存储数据共享以快速建模仿真。
优选地，所述第一检测数据，包括：导通电流数据，漏电流数据，门极电压数据和集-射极电压数据。
优选地，所述IGBT模块采用压接式转换板方式安装在IGBT测试电路测试台上。
第二方面，提供了一种全自动IGBT衰退特性交互检测系统，包括：
数据检测单元，用于根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对所述信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据；
数据处理单元，用于根据所述第一检测数据计算所述IGBT模块的衰退特性。
第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现所述的全自动IGBT衰退特性交互检测方法。
本发明通过根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT测试模块的内部连接方式和不同检测指令对应的信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，根据第一检测数据计算IGBT模块的衰退特性。本发明通过控制继电器切换触点以使IGBT模块测试电路的内部连接方式自动切换和信号采集点自动切换，从而解决了传统的IGBT衰退特性检测方法自动化程度不高的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本发明公开的技术方案。
图1为本发明实施例提供的一种全自动IGBT衰退特性交互检测流程示意图；
图2为本发明某一实施例提供的控制流程示意图；
图3为本发明某一实施例提供的系统内部交互流程图；
图4为本发明某一实施例提供的上位机人机交互界面；
图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样能够实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
目前，传统IGBT衰退特性检测方法，存在自动化程度不高的问题。因此，本申请旨在提供一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，该方法包括：根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT测试模块的内部连接方式和不同检测指令对应的信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，根据第一检测数据计算IGBT的衰退特性。本发明通过控制继电器切换触点以使IGBT测试模块内部连接方式自动切换和信号采集点自动切换，从而解决了传统的IGBT衰退特性检测方法自动化程度不高的问题。
实施例1
提供了一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，参考图1，包括：
S100，根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据；
S200，根据第一检测数据计算IGBT的衰退特性。
本实施例中，通过上位机对整个系统进行控制，将检测过程分为多个检测模式，例如：门极电压数据检测、集-射极电压数据与漏电流数据检测等。每个检测模式对应不同的检测指令，根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换触点来进行IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，例如：在接收到上位机的门极电压检测指令时，控制继电器切换至第一触点，以切换IGBT模块测试电路内部的连接方式，以使IGBT模块测试电路处于门极电压检测模式中且同时完成门极电压信号采集点的切换，在接收到上位机的集-射极电压数据与漏电流数据检测指令时，控制继电器切换至第二触点，以切换IGBT模块测试电路内部的连接方式，以使IGBT模块测试电路处于集-射极电压数据与漏电流数据检测模式中且同时完成集-射极电压数据与漏电流信号采集点的切换。
对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，上位机根据采集到的第一检测信号进行计算，得到IGBT的衰退特性。本实施例通过上位机发出的不同检测指令，控制继电器的触点切换，实现了内部线路自动切换信号采集点，节省了大量的时间。
优选地，根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，包括：
根据当前时刻的检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点以采集当前时刻的检测指令对应的检测数据；
将当前时刻的检测指令下采集到的检测数据加入到第一检测数据中，逐步判断分析，当所有时刻的检测指令执行完成后，得到第一检测数据。
本实施例中，参考图2，通过上位机间接控制，单片机直接控制继电器，完成全自动状态下的IGBT模块测试电路内部连接关系切换和信号采集点切换，上位机根据操作人员所选定的测试项目对单片机发出检测指令，同时单片机会对上位机进行信号回馈，确保整个系统处于连接的状态，单片机根据接收到的上位机当前时刻的检测指令，控制高压直流电源、继电器和驱动器进行相应的动作，完成对应项目的测试，虚拟示波器可以通过线路切换IGBT模块测试电路中不同信号采集点的信号，完成不同信号的自动采集工作，上位机对采集到的信号进行实时处理判断，发出下一时刻的检测指令，从而推进测试过程自动进行，可以实现对IGBT模块的多个时刻的检测和数据采集，从而获得更全面和准确的测试结果。在完整的测试流程中，从上位机发出指令到接收信号反馈这一过程随着测试项目的不断推进，上位机对采集到的数据进行处理判断，发出新的指令，采集新的数据，反复循环这一过程，直至测试结束。通过控制继电器和信号采集点的切换，可以在不同的时刻测量不同的电路参数或信号，从而满足不同的测试需求。
优选地，参考图3，根据当前时刻的检测指令之前，还包括：
若当前时刻的检测指令与上一时刻的检测指令不处于同一模态，则检测IGBT模块测试电路的电压状态是否满足模态之间切换的条件；
若不满足，则终止当前时刻检测指令的执行；
对IGBT模块测试电路进行能量释放；
断开IGBT模块测试电路的电容与主回路的连接；
向直流电源发送低压指令集合；
根据低压指令集合，终止程序。
本实施例中，为增加系统的安全性，防止上位机发出的指令有误的情况，单片机对所有可能接收到的上位机指令进行模态编辑与分类，当接收到与当前模态不同的指令时，单片机模块会先对IGBT模块测试电路的电压状态进行判断，确认是否满足模态之间切换的条件，如果出现不满足切换条件的异常信号，则拒绝执行该动作，并立即进行IGBT模块测试电路的能量释放，能量释放完毕后，断开IGBT模块测试电路中的电容与主回路的连接，向直流电源发送编辑好的低压集射极电压指令合集，上位机通过虚拟示波器采集到电压信号指令合集，立即终止程序并进行报错处理，保护设备和人员的安全。
优选地，对信号采集点进行数据采集，包括：
采用虚拟示波器对信号采集点进行数据采集。
需要说明的是，虚拟示波器是一种通过计算机硬件及其自带的应用程序来实现信号测量的设备，与传统的示波器相比，虚拟示波器不需要独立的硬件设备，而是利用计算机的处理能力和显示屏来完成信号的采集、处理和显示。
本实施例中，通过使用虚拟示波器，相比传统示波器成本更为经济实惠，通过计算机的处理能力，可以进行复杂的数据处理和分析，提供更详细和准确的测量结果，进一步的，使用虚拟示波器能够更方便地将测量数据保存和共享。
优选地，参考图4，得到第一检测数据之后，还包括：
将第一检测数据以波形的形式显示到上位机上。
本实施例中，操作人员可以在上位机显示界面选择需要的测试模式，并可以对预设参数调整，上位机针对选定测试项目进行全自动测试，上位机对收集的数据进行显示与处理，将每一步的测试结果对操作人员进行直观展示，上位机的软件会将每一个测试项目测得信号的波形进行展示，针对波形的关键参数进行提取用数字展示，完成人机交互的目的，通过上位机提供的交互界面，实现一键点击即可自动完成测试，降低操作难度，提高测试系统的效率。
优选地，上位机与工控机存储数据共享以快速建模仿真。
本实施例中，通过将上位机和工控机的存储数据共享，实现了数据一致性，实时性，数据分析和决策支持，系统集成和协同工作，数据存储和备份，同时，上位机可以及时获取工控机采集的实时数据，实现实时监测和控制，提高生产效率和质量。此外，上位机可以利用工控机采集的数据进行深入的数据分析和挖掘，为决策者提供更好的决策支持。数据共享还可以实现系统的集成和协同工作，提高整个系统的效率和稳定性。
优选地，第一检测数据，包括：导通电流数据，漏电流数据，门极电压数据和集-射极电压数据。
本实施例中，通过采集IGBT的导通电流数据，漏电流数据，门极电压数据和集-射极电压数据来计算和评估IGBT的衰退特性，在一个可能的实施例中，还可以通过开关速度、功率损耗和温度等参数来进行IGBT的衰退特性的计算和评估。
优选地，IGBT模块采用压接式转换板方式安装在IGBT测试电路测试台上。
本实施例中，IGBT模块的安装采用测试转接板，方便信号采集的同时为IGBT的安装提供了便利，压接式测试转接板将传统的螺栓与夹具共同使用的安装方式变为压接，除此之外无需任何安装操作，极大程度简化了准备工作。
实施例2
提供了一种全自动IGBT衰退特性交互检测系统，系统包括：
数据检测单元，用于根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据；
数据处理单元，用于根据第一检测数据计算IGBT模块的衰退特性。
实施例3
参见图5，图5为本发明实施例提供的一种的电子设备的结构示意图。如图5所示的电子设备600包括：至少一个处理器601、存储器602、至少一个网络接口604和其他用户接口603。电子设备600中的各个组件通过总线系统605耦合在一起。可理解，总线系统605用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统605除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图5中将各种总线都标为总线系统605。
其中，用户接口603可以包括显示器、键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。
可以理解，本发明实施例中的存储器602可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synch link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的存储器602旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器602存储了如下的元素，可执行单元或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统6021和应用程序6022。
其中，操作系统6021，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序6022，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序6022中。
在本发明实施例中，通过调用存储器602存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序6022中存储的程序或指令，处理器601用于执行各方法实施例所提供的全自动IGBT衰退特性交互检测方法的步骤。
本发明提供了一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，包括：根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，根据第一检测数据计算IGBT的衰退特性。本发明通过控制继电器切换触点以使IGBT模块测试电路内部连接方式自动切换和信号采集点自动切换，从而解决了传统的IGBT衰退特性检测方法自动化程度不高的问题。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，包括：
根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对所述信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据；
根据所述第一检测数据计算所述IGBT模块的衰退特性。
2.根据权利要求1所述的一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对所述信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据，包括：
根据当前时刻的检测指令，控制所述继电器切换所述IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点以采集当前时刻的检测指令对应的检测数据；
将当前时刻的检测指令下采集到的检测数据加入到第一检测数据中，逐步判断分析，当所有时刻的检测指令执行完成后，得到第一检测数据。
3.根据权利要求2所述一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述根据当前时刻的检测指令之前，还包括：
若当前时刻的检测指令与上一时刻的检测指令不处于同一模态，则检测所述IGBT模块测试电路的电压状态是否满足模态之间切换的条件；
若不满足，则终止当前时刻检测指令的执行；
对所述IGBT模块测试电路进行能量释放；
断开所述IGBT模块测试电路的电容与主回路的连接；
向直流电源发送低压指令集合；
根据所述低压指令集合，终止程序。
4.根据权利要求1所述的一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述对所述信号采集点进行数据采集，包括：
采用虚拟示波器对所述信号采集点进行数据采集。
5.根据权利要求1所述的一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述得到第一检测数据之后，还包括：
将所述第一检测数据以波形的形式显示到所述上位机上。
6.根据权利要求1所述的一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述上位机与工控机存储数据共享以快速建模仿真。
7.根据权利要求1所述的一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述第一检测数据，包括：导通电流数据，漏电流数据，门极电压数据和集-射极电压数据。
8.根据权利要求1所述的一种全自动IGBT衰退特性交互检测方法，其特征在于，所述IGBT模块采用压接式转换板方式安装在IGBT测试电路测试台上。
9.一种全自动IGBT衰退特性交互检测系统，其特征在于，包括：
数据检测单元，用于根据上位机的不同检测指令，控制继电器切换IGBT模块测试电路的在不同检测指令下对应的不同连接方式和信号采集点，对所述信号采集点进行数据采集，得到第一检测数据；
数据处理单元，用于根据所述第一检测数据计算所述IGBT的衰退特性。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1至8中任意一项所述的全自动IGBT衰退特性交互检测方法。
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