CN211348522U - 一种地铁车辆igbt故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地铁车辆IGBT故障检测装置，包括：上位机；下位机，其与上位机双向通信，用于接收上位机发送的通讯指令，并输出PWM脉冲信号至IGBT的门极；整流调压器，其接收外部电源、以及下位机发送的第一控制信号，且反馈集电极电压至下位机；负载仪，其连接IGBT的发射极且接收下位机发送的第二控制信号，并将负载的负载电流反馈至下位机；温度传感器，其用于采集IGBT的温度并反馈至所述下位机；电压采集装置，其用于采集发射极电压并反馈至下位机；下位机将发射极电压、集电极电压、负载电流和温度上传至上位机。本实用新型用于实现检测IGBT是否故障并定位故障点，提高IGBT检修效率。

Description

一种地铁车辆IGBT故障检测装置

技术领域

本实用新型涉及地铁车辆故障检测技术领域，具体地说，涉及一种地铁车辆IGBT故障检测装置。

背景技术

地铁车辆的辅助逆变器和牵引逆变器上具有IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管），且IGBT为牵引和辅助供电系统的核心重要部件。随着地铁运行时间的加长，IGBT时常会发生故障（例如，烧损、集电极和发射极之间饱和电阻过大、集电极和发射极之间误导通、集电极和发射极之间导通或关闭时间过长，结温过大等）。结合地铁车辆运营实践，在IGBT发生故障后，无法确定是IGBT自身发生故障还是其对应的驱动板或外围电路故障，需要对IGBT及其外围附件进行故障排查，无法有效且迅速地检测及定位故障点，导致检修效率低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种地铁车辆IGBT故障检测装置，实现检测IGBT是否故障并定位故障点，提高IGBT检修效率。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，包括：上位机；下位机，其与所述上位机双向通信，用于接收所述上位机发送的通讯指令，且输出PWM脉冲信号至所述IGBT的门极；整流调压器，其接收外部电源、以及所述下位机发送的用于调节输出至所述集电极电压的第一控制信号，且反馈集电极电压至所述下位机；负载仪，其连接所述IGBT的发射极且接收所述下位机发送的第二控制信号，用于调节连接在所述发射极的负载大小，并将所述负载的负载电流反馈至所述下位机；温度传感器，其用于采集所述IGBT的温度并反馈至所述下位机；电压采集装置，其用于采集所述发射极电压并反馈至所述下位机；所述下位机将发射极电压、集电极电压、负载电流和温度上传至所述上位机。

如上所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，所述电压采集装置为高精度示波器。

如上所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，所述上位机为具有可视化界面的工控机，所述可视化界面用于实时显示所述发射极电压、集电极电压、负载电流和温度。

如上所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，所述下位机为包括数字信号处理 芯片及外围电路的集成电路板。

如上所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，所述下位机具有与所述整流调压器通信的第一RS485通信接口、与所述负载仪通信的第二RS584通信接口、与所述高精度示波器通信的第三RS485通信接口和与所述温度传感器连接的模数采样口。

如上所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，所述上位机具有第一RS232通信接口，且所述下位机具有与所述第一RS232通信接口进行通信的第二RS232通信接口。

如上所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，所述上位机设有存储器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：通过上位机控制下位机向IGBT的门极输入PWM脉冲信号，用于控制IGBT的导通和断开，且在整流调压器3为集电极提供变压且通过负载仪4提供负载时，下位机采集集电极电压、发射极电压以及负载电流并上传至上位机，且下位机接收到IGBT的温度信息并上传至上位机，上位机通过对所接收到信号，分析IGBT是否故障且定位故障点，提高检测效率，且无需人工参与，方便对IGBT的24小时检测，降低检测任务量。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提出的地铁车辆IGBT故障检测装置一种实施例的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

为了对地铁车辆IGBT故障检测，本实施例涉及一种地铁车辆IGBT故障检测装置，包括：上位机1；下位机2，其与上位机1双向通信，用于接收上位机1发送的通讯指令，且上位机1控制下位机2发出PWM脉冲信号至IGBT的门极；整流调压器3，其接收外部电源、以及下位机2发送的用于调节输出至集电极电压的第一控制信号，且反馈集电极电压至下位机2；负载仪4，其连接IGBT的发射极且接收下位机2发送的第二控制信号，用于调节连接在发射极的负载大小，并将负载的负载电流反馈至下位机2；温度传感器5，其用于采集IGBT的温度并反馈至下位机2；电压采集装置，其用于采集发射极电压并反馈至下位机2；下位机2将发射极电压、集电极电压、负载电流和温度上传至上位机1

具体地，如图1所示，在本实施例中，上位机1为安装软件的工控机，上位机1与下位机2通过RS232通信接口进行RS232通信，上位机1中的软件采用VB.NET编程语言开发可视化截界面，用于显示由下位机2反馈过来的电压信息、电流信息和温度信息，操作人员可在可视化界面上输入通向下位机2发送的通讯指令，以控制下位机2发出PWM脉冲信号至IGBT的门极，从而控制IGBT 3的导通和关断。

本实施例下位机2采用数字信号处理（digital signal processing，DSP）芯片开发的集成电路板，该集成电路板还设置有外围电路，其外围电路可以包括光耦合器、电阻及继电器线圈等，其中DSP芯片可以输出PWM脉冲波形，该PWM脉冲波形可以通过光耦合器及继电器线圈传输至IGBT 3的门极。

如图1所示，整流调压器3连接IGBT的集电极，由地面电源供电，且与下位机2进行RS485双向通信，整流调压器3接收下位机2发出的第一控制信号，用于调节为集电极所提供的电压，且整流调压器3也可以通过RS485通信网络将集电极电压反馈至下位机2。为了向IGBT提供负载，负载仪4连接IGBT的发射极，且与下位机2进行RS485双向通信，负载仪5接收下位机2发出的第二控制信号，用于调节负载的大小，且负载仪2也可以通过RS485通信网络将负载的负载电压和负载电流反馈至下位机2。为了监测发射极电压，通过电压采集装置采集发射极电压并反馈至下位机2，具体在本实施例中，电压采集装置为高精度示波器6，IGBT的发射极与高精度示波器6的输入端相连，高精度示波器6采集IGBT发射极电压，绘制波形，并通过RS485通信网络反馈至下位机2。

下位机2将集电极电压、发射极电压、负载电流反馈至上位机1，上位机1可以通过这些信息计算IGBT的饱和电阻，在饱和电阻大于固定的阻值时，表示该IGBT存在故障；可以根据集电极电压和发射极压之间的差压大小是否超过两者之间的耐压来判断IGBT是否故障；可以根据上位机1控制发出的PWM脉冲信号，以及反馈的集电极电压、发射极电压、负载电流，判断集电极和发射极之间导通的情况、集电极和发射极之间导通或关闭的时间；通过整流调压器3供应至集电极的电压以及负载仪4调节负载的大小，测试在额定功率范围内，IGBT是否容易烧毁等。

此外，还对IGBT的温度进行监测，本实施例中温度传感器5与IGBT紧密贴合连接，负责采集IGBT温度，同时所采集的温度输入至下位机2，具体输入至DSP芯片的模数（analogdigital，AD）采样口，下位机2采集温度数值，并通过RS232通信网络实时上传至上位机1，且在可视化界面上显示温度曲线，分析IGBT散热情况是否良好，且IGBT的温度是否超过其允许值等。

上位机1内设存储器（未示出），在上位机2通过接收的来自下位机2的数据分析IGBT是否存在故障时，工控机内软件自动产生日志文本，其存储在存储器中，便于查看对IGBT的分析记录，且也可以输出测试记录温度文件，并根据分析，自动出具IGBT散热情况报告。

本实施例的地铁车辆IGBT故障检测装置，通过上位机1控制下位机2向IGBT的门极输入PWM脉冲信号，用于控制IGBT的导通和断开，且在整流调压器3为集电极提供变压且通过负载仪4提供负载时，下位机2采集集电极电压、发射极电压以及负载电流并上传至上位机1，且下位机1接收到IGBT的温度信息并上传至上位机2，上位机3通过对所接收到信号，分析IGBT是否故障且定位故障点，提高检测效率，且无需人工参与，方便对IGBT的24小时检测，降低检测任务量。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，包括：

上位机；

下位机，其与所述上位机双向通信，用于接收所述上位机发送的通讯指令，且输出PWM脉冲信号至所述IGBT的门极；

整流调压器，其接收外部电源、以及所述下位机发送的用于调节输出至所述IGBT的集电极的电压的第一控制信号，且反馈集电极电压至所述下位机；

负载仪，其连接所述IGBT的发射极且接收所述下位机发送的第二控制信号，用于调节连接在所述发射极的负载大小，并将所述负载的负载电流反馈至所述下位机；

温度传感器，其用于采集所述IGBT的温度并反馈至所述下位机；

电压采集装置，其用于采集所述发射极的电压并反馈至所述下位机；

所述下位机将发射极电压、集电极电压、负载电流和温度上传至所述上位机。

2.根据权利要求1所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，所述电压采集装置为高精度示波器。

3.根据权利要求1所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，所述上位机为具有可视化界面的工控机，所述可视化界面用于实时显示所述发射极电压、集电极电压、负载电流和温度。

4.根据权利要求2所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，所述下位机为包括数字信号处理芯片及外围电路的集成电路板。

5.根据权利要求4所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，所述下位机具有与所述整流调压器通信的第一RS485通信接口、与所述负载仪通信的第二RS584通信接口、与所述高精度示波器通信的第三RS485通信接口和与所述温度传感器连接的模数采样口。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，所述上位机具有第一RS232通信接口，且所述下位机具有与所述第一RS232通信接口进行通信的第二RS232通信接口。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的地铁车辆IGBT故障检测装置，其特征在于，所述上位机设有存储器。

Images