WO2015139990A1 - Method and device for detecting ageing in a power-electronic switching module - Google Patents

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WO2015139990A1
WO2015139990A1 PCT/EP2015/054847 EP2015054847W WO2015139990A1 WO 2015139990 A1 WO2015139990 A1 WO 2015139990A1 EP 2015054847 W EP2015054847 W EP 2015054847W WO 2015139990 A1 WO2015139990 A1 WO 2015139990A1
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switching module
electronic switching
power electronic
signal
frequency
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Martin Honsberg-Riedl
Gerhard Mitic
Marek Galek
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01R31/70—Testing of connections between components and printed circuit boards
    • G01R31/71—Testing of solder joints

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for determining the aging of at least one power electronic switching module and more particularly to a method and a Vorrich ⁇ tion for aging determination of an inverter system containing at least one power electronic switching module having interconnected power electronic components.
  • Inverter systems can have multiple power electronics
  • the active switching modules of power electronic converters for example AC converters (AC / AC converters) or DC / DC converters (DC / DC converters) are subject to aging within their specified operating limits during normal operation. This aging process is mainly caused by a high number of cycles of operational heating and cooling, which result in the gradual destruction of cooling chip layers beneath the semiconductor chips and fatigue of contact bonding wires that conduct current into the switching and rectifying semiconductor chips. Due to an occasional overload of these power electronic switching modules, a usually expected operating ⁇ life, which is usually between a few years and a few decades, unintentionally be significantly reduced.
  • Switching modules replaced unnecessarily without their having is considered as a matter of fact. With this conventional approach, power electronic switching modules are thus preventively replaced in order to avoid an operational standstill.
  • An alternative conventional approach is to redundantly provide switching module functions or power electronic switching modules .
  • switching module functions or power electronic switching modules there are more power electronic switching modules than would be absolutely necessary. If a slightest ⁇ processing electronic switching module, it is short-circuited by a si ⁇ chere measure, such as a detonator or a re ⁇ relay, and does not bother the operation. The remaining power electronic switching modules are able to take over the operating voltage due to the retained redundancy.
  • the invention accordingly provides a system, in particular an inverter system, with at least one power-electronic switching module which contains interconnected power electronic components a signal generator, the gene ⁇ riert a high-frequency measurement signal which is coupled to at least one measuring point in the power ⁇ electronic switching module and reflected within the power electronic switching module, and
  • an evaluation unit which evaluates the reflected radio-frequency signals for the determination of reflection signal signatures of electronic power switching module and compares the ermit ⁇ telten reflection signal signatures for detecting for an aging process of the power-electronic GmbHmo ⁇ duls characteristic change in the reflection signal signatures.
  • the inventive system has the advantage that for ER detection of individual aging process of a slightest ⁇ processing electronic switching module, this must not be removed from the system or inverter or removed.
  • the measurements necessary for an aging determination or for the detection of an aging process can thus take place in an operably mounted system or converter system in order to map its actual operating state.
  • Another advantage of the present system is that the measurements can be carried out during normal operation of the quietest ⁇ processing electronic switching module so that downtime of the power electronic switching module or the entire converter system can be avoided.
  • the evaluation unit compares the reflection signal ⁇ signatures for detecting the type and / or position caused by the aging process of the power electronic switching module caused by thermo-mechanical stress points, especially delaminations or cracks
  • the evaluation unit has an autocorrelator which correlates the generated transmitted high-frequency measurement signal with a reflected received high-frequency measurement signal for the determination of the reflection signal signatures.
  • the evaluation unit calculated depending on the characteristic change of the signatures Reflexionssignal- a predicted remaining functional life ⁇ duration of power electronic switching module.
  • the evaluation unit carries out an aging mood of the power electronic switching module in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the electronic switching module.
  • the signal generated by the signal generator high-frequency measurement signal is wired into ⁇ coupled to at least one measuring point of the power electronic switching module.
  • the generated from the signal generator Hochfre ⁇ quenzmesssignal least is coupled by means of a coupling antenna wirelessly min ⁇ a measuring point of the power electronic Wegmo ⁇ duls.
  • an angle of incidence of the high-frequency measuring signal coupled in by means of the antenna is preferably varied in order to determine further reflection signal signatures.
  • the determined Reflexionssignalsigna ⁇ structures form one for the power electronic switching module cha ⁇ acteristic signature data set by the Ausnceein- unit for detecting an electronic power
  • the evaluation unit determines the reflection ⁇ signal signatures for different switching states of the power electronic switching module ⁇ .
  • a carrier frequency of the high-frequency measurement signal is adjusted so high at the signal generator, that the near field of the coupling antenna does not reach into a Laderstruk ⁇ tur of power electronic switching module.
  • the high frequency measurement signal generated by the signal generator is a digital or analog random noise signal.
  • the measuring frequency of the signal generated by the signal Gene ⁇ rator high-frequency measurement signal is in a frequency range of 100 MHz to 240 GHz.
  • the high-frequency measuring signal is transmitted via a coaxial cable up to a measuring signal frequency of 3 GHz. In a further possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal is transmitted via a waveguide from a carrier frequency of 60 GHz.
  • the high-frequency measuring signal is coupled in wirelessly from a measuring signal frequency of 3GHz by means of a coupling antenna at a measuring point of the power electronic switching module.
  • the high-frequency measurement signal is a harnessfre ⁇ Quentes electrical signal that is coupled to the measurement point of the performance-electronic switching module.
  • the high-frequency measurement signal is an optical signal which is converted into a high-frequency electrical signal at the measurement point of the power electronic switching module.
  • the invention further provides a method for determining the aging of at least one power electronic switching module having the features specified in claim 15.
  • the invention provides a method for determining the aging of at least one power electronic switching module with the steps:
  • Comparing reflection signal signatures for detecting a characteristic of an aging process of the power electronic switching module change the reflection signal signatures.
  • the reflection signal signatures are used to detect the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module due to thermomechanical stresses, in particular re of delaminations or cracks on wire bonds and / or solder joints of integrated circuits within the power electronic switching module, compared.
  • a predicted remaining functional life of the power electronic switching module is calculated as a function of the characteristic change of the reflection signal signatures.
  • the aging determination of the power electronic switching module is carried out in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module.
  • the determined reflection signal signatures form a signature data record which is characteristic of the power electronic switching module and which is evaluated for the purpose of detecting an aging process taking place on the power electronic switching module.
  • reflection signal signatures are determined for different switching states of the power electronic switching ⁇ module.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of the system according to the invention.
  • Figure 2 is a flow chart illustrating one embodiment of the inventive method for determining at least one aging performance ⁇ electronic switching module.
  • Fig. 3 is a circuit diagram illustrating an exemplary
  • FIG. 4 shows an exemplary further measuring arrangement for Dar ⁇ position of another embodiment of the method according to the invention.
  • environmentally contemplates a system, in particular a converter system, at least one power electronic switching module 1, which contains miteinan ⁇ the interconnected power electronic devices.
  • a power electronic switching module 1 has, for example, a switching capacity of more than 100 watts.
  • Such electronic power switching modules 1 are provided at ⁇ play, in a system, in particular a Umrichtersys ⁇ tem.
  • the system shown in FIG. 1 includes a signal generator 2 which generates a high frequency measurement signal.
  • This generated high-frequency measurement signal is coupled to min ⁇ least one measuring point MP in the power electronic switching module 1 and reflected within the adoselekt ⁇ tronic switch module.
  • the 1 Darge ⁇ in Fig. Presented system further comprises an evaluation unit 3, WEL che the reflected high-frequency measuring signals for the determination of reflection signal signatures of electronic power switching module 1 evaluates and the determined Reflexionssig ⁇ nalsignaturen for detecting a for an aging process the power electronic switching module 1 characteristic change of the reflection signal signatures compares.
  • the evaluation unit 3 compares each preferably ⁇ reflection signal signatures.
  • the evaluation unit 3 can recognize the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module 1 due to thermo-mechanical stresses.
  • these fatigue points include delaminations or cracks on wire bonds and / or solder joints of integrated circuits ICs located within the power electronic switching module 1.
  • the Ausireein ⁇ unit 3 to an autocorrelator correlating the generated by the signal generator 2 transmitted high-frequency measurement signal with a reflected received high-frequency measuring signal for detecting the reflection signal signatures.
  • the evaluation unit 3 is preferably calculated in depen ⁇ dependence of the characteristic change in the reflection signal signatures a predicted remaining functional onslebensdauer the power electronic switching module. 1
  • the evaluation unit 3 can carry out an aging determination of the power electronic switching module 1 in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module 1.
  • the signal generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS is wired coupled to at least one measuring point MP of the power ⁇ electronic switching module.
  • the old ⁇ native generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS is wirelessly coupled to at least one measuring point MP of the power ⁇ electronic circuit module 1 by means of a coupling antenna.
  • an angle of incidence of the means of the antenna is coupled ⁇ high-frequency measurement signal can preferably HFMS for determining learne- rer reflection signal signatures are varied before ⁇ .
  • This characteristic signature data record can be found in a data memory are temporarily stored and evaluated or analyzed by the evaluation unit 3 for detecting an aging process performed on the power electronic switching module 1.
  • the evaluation unit determines 3 reflection ⁇ signal signatures for various switching states of the quietest ⁇ tung electronic switching module 1, for example in a switched-on or a switched-off operating state of the power-electronic switch module 1 will be at of a possible embodiment of the system according to the invention at the signal generator 2, a carrier frequency of the High frequency measurement signal HFMS set so high that the near field of the coupling antenna does not extend into a conductor structure of the power ⁇ electronic switching module 1.
  • the high-frequency measuring signal HFMS generated by the signal generator 2 is a digital random noise signal.
  • the high-frequency measuring signal generated by the signal generator 2 is an analog random noise signal.
  • Embodiment of the system according to the invention is the measurement signal frequency of the generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS in a frequency range of 100 MHz to 240 GHz.
  • the high-frequency measurement signal HFMS which is generated by the signal generator 2 is preferably transmitted to the measuring point MP of the power electronic switching module 1 via a coaxial cable up to a measurement signal frequency of approximately 3 GHz.
  • the high-frequency measurement signal HFMS is preferably transmitted via a waveguide to the measuring point MP of the power electronic switching module 1.
  • the high-frequency measuring signal is coupled in wirelessly from a measuring signal frequency of about 3 GHz by means of a coupling antenna at the measuring point MP of the power electronic switching module 1.
  • a possible embodiment of the system according to the invention as shown in FIG. 1, is the high-frequency measuring ⁇ signal generated by the signal generator 2 HFMS a high-frequency electric signal, which is coupled at the measurement point MP of the power electronic switching module.
  • HFMS in the Hochfre ⁇ quenzmesssignal HFMS an optical signal, which is converted at the measurement point MP of the power electronic switching module 1 in a high-frequency electrical signal.
  • the high frequency measurement signal HFMS has a carrier frequency and a modulation frequency. The ratio between carrier frequency and measuring signal frequency is preferably in a range from 1: 1 to 100: 1.
  • Fig. 2 shows a flow diagram illustrating an exemplary embodiment of the inventive method for Old ⁇ approximately determining at least one power electronic switching module 1.
  • Sl high-frequency measuring signals are generated in a first step, each having a Messsig ⁇ nalfrequenz of more than 100 MHz.
  • the carrier frequency of the high-frequency measurement signal HFMS is preferably adjustable.
  • the high-frequency measuring signal generated HFMS is coupled to at least one measuring point MP of the quietest ⁇ tung electronic switching module 1 therein, the injected radio-frequency measuring signals are reflected within the power electronic switching module.
  • the reflected high-frequency measurement signals HFMS are evaluated to determine reflectance signal signatures of the power electronic switching module 1.
  • the Reflexionssignalsignatu ⁇ ren are for detecting a characteristic of an aging process of the power-electronic switch module 1 Verän- tion of the reflection signal signatures compared.
  • the reflection signal signatures for detecting the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module 1 caused by thermomechanical voltages are compared with one another.
  • a predicted remaining functional life of the power electronic switching module 1 under investigation is preferably calculated.
  • the aging determination of a power electronic switching module 1 shown in FIG. 2 is preferably carried out in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module 1.
  • the determined reflection signal signals form a signature data record which is characteristic for the power electronic switching module 1 and which is evaluated for the purpose of detecting an aging process taking place on the power electronic switching module 1.
  • reflection signal signatures are preferably determined for different switching states of the power electronic switching module 1.
  • the Ortsauflö ⁇ solution of the remote impedance measurement spread spectrum is preferably raised so that a larger number of individual reflectance measurement values are obtained from the internal circuit structure of the components or the power electronic switching module 1, as of values or record a reflection signal signature form that varies characteris ⁇ table as part of the aging process. If these changes in the reflection signal signature are known or stored over an entire aging period, the evaluation unit 3 can make an accurate prediction about the respectively remaining functional lifetime of the affected power electronic switching module 1. As the measuring frequency increases, the spatial resolution is increasingly increased.
  • the power electronic in Fig. 1 Darge ⁇ set switching module 1 and which are, for example, in located power electronic components exposed to high thermo-mechanical stresses. From a cracking on the surface of a higher load by thermo-mechanical stress point within the power electronic switching module 1, a complete conductor break can finally be caused. If high-frequency currents flow through these scribed areas, the impedance increases significantly there, as the high-frequency currents can only flow at the surface due to the well-known skin effect. Since the cracking begins on the surface, the high frequency currents are forced to take detours already at the onset of aging of the affected power electronic device, whereby an impedance increase at this point is measurable.
  • the bit rate of the high-frequency measuring signal generated by the signal generator 2 is raised to at least 100 MHz.
  • the high-frequency measurement signal is, for example, a PSFK signal.
  • the measuring signal frequency and / or the carrier frequency of the high-frequency measuring signal HFMS can be set in a targeted manner.
  • ⁇ at the measuring signal frequency of the high frequency measuring signal is preferably in a frequency range between 100 MHz and 240 GHz.
  • the high frequency measurement signal HFMS can be discharged via a coaxial cable over ⁇ .
  • the high-frequency measuring signal HFMS is preferably coupled in wirelessly by means of a coupling antenna at a measuring point MP of the power electronic switching module 1. From one
  • the Hochfrequenzmesssig ⁇ nal HFMS is preferably transmitted via a waveguide.
  • the generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS is preferably a digital random or pseudozu ⁇ mature noise signal. At higher carrier frequencies also a true analog noise ⁇ signal can be used as high-frequency measuring signal HFMS.
  • the high-frequency measurement signal is min ⁇ least one measuring point MP of the electronic power wirelessly by means of a coupling antenna from a measurement signal frequency of approximately 3 GHz
  • the number of measured values and so ⁇ with the validity of the reflection signal signatures can be charged increases, when a plurality of coupling points of the Messsig ⁇ Nals be used to the electronic power switching module 1, so contributing in the interior of the switching module 1 as many fatigue points as reflection points to the reflection signal signatures and This way, the aging process of the power electronic switching module 1 can be reproduced as well as possible.
  • the irradiation point and the angle of incidence can be varied in a simple manner, in order to obtain in this way a sufficient number of different reflection signal signatures.
  • a phased-array antenna phased array
  • the measuring arrangement is coupled via protective capacitances CAP at different measuring points MP into the power electronic switching module 1 and, after the reflection in the interior of the power electronic switching module 1, the reflected high-frequency measuring signals are decoupled again at the measuring points MP.
  • the transmission of the High-frequency measurement signals HFMS via a coaxial cable 4, in ⁇ example via a 50 ohm RF cable.
  • the adoselek ⁇ tronic switch module 1 in the switching mode each producing through-connected, that is electrically conductive switching semiconductor, signature signals other than blocked semiconductor switch. Since the reflection measurements correlate very quickly (about 20 ys to 40 ys per impedance measurement point at a selected Kausstel ⁇ le), a plurality of signature partial signals can occur at a measuring point MP time when the power electronic
  • Switching module 1 is measured during its operation. This switching state signatures depend on a wiring diagram used and expand in this way the data collected ⁇ deep and data relevance clear.
  • IGBT switching transistors and diodes D may be provided, for example. These are connected via collector rails C and emitter rails E, which in the exemplary embodiment illustrated form measuring points MP for coupling in and out high-frequency measuring signals.
  • the coaxial cable 4 is connected via a coupling element 5 with the Signalgenera ⁇ tor 2 and the evaluation unit 3.
  • the evaluation unit 3 contains in the illustrated embodiment, an autocorrelator 6.
  • the signal generator 2 consists in the embodiment shown in Fig. 3 of a Genera ⁇ gate unit 2A, a pulse shaper 2B and a pseudo noise signal generator 2C, the output signal through a multiplier or a mixing unit 2D is multiplied by the output of the generator unit 2A and passes via a Wi ⁇ resistor 2E to the coupling element. 5
  • the evaluation unit 3 has an autocorrelator 6, which correlates the generated transmitted high-frequency measurement signal with the reflected received high-frequency measurement signal for determining reflection signal signatures.
  • the autocorrelator 6 in the illustrated example contains a delay unit 6A which generates the generator unit 2A which delayed signal with an adjustable delay time verzö ⁇ siege. This can vary in the inner struc ⁇ ren the power electronic switch module 1 is a view depth.
  • the autocorrelator 6 includes a pulse shaper 6B and a pseudo-noise signal generator 6C, the output signal is multiplied by a mixing unit 6D to the input signal of the ⁇ pulse formation unit 6B, in which the signal obtained multiplied signal by a further mixing unit 6E with the signal received by the coupling element 5 reflected Hochfrequenzmess- becomes.
  • the output of the integrated Mischein ⁇ 6E is integrated by an integrating unit 6F of Autokorre- lators. 6
  • the integrated signal can then be converted by an analog-to-digital converter 7 of the evaluation unit 3 into a digital measurement signal.
  • the reflection signal signatures obtained in this way can be evaluated by a data processing unit 8 of the evaluation unit 3.
  • This data processing unit 8 may also control the Mes ⁇ sablauf.
  • 4 shows an alternative embodiment of the measuring arrangement used in the method according to the invention.
  • the capacitive coupling shown in FIG. 3 is replaced by means of discrete capacitors by capacitive or low-inductive coupling elements or by antennas, as shown in FIG. 4.
  • the carrier frequency of the high frequency measurement signal HFMS is preferably so high chosen such that the coupling antenna can be configured in such a small 9 or part of a group antenna that their near-field does not extend in the conductor pattern of the quietest ⁇ tung electronic switching module.
  • FIG. 4 shows a coaxial cable 4, which is connected to a coupling antenna 9 at a measuring point MP.
  • the signal generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal is then wirelessly coupled by means of the coupling antenna 9 at the measurement point MP of the power electro ⁇ African switching module 1 therein.
  • the reflected high-frequency measurement signals are transmitted through the coupling antenna 9. the decoupled and transmitted back via the coaxial cable 4 to the coupling ⁇ element 5.
  • the evaluation unit 3 preferably has an autocorrelator 6.
  • the measurement by extraneous signals in particular signals of a work ⁇ sondere in operation slightest ⁇ tung electronic switching module 1, only slightly disturbed, as by the correlation of a very high Störsignalunterdrü ⁇ ckung occurs.
  • the measuring arrangement it is possible received without any which topological changes such as Strom Vietnameseauftrennungen or the like within the power electronic system, for example, the inverter system, and during normal operation locally distributed reflection values ⁇ or to win reflection signal signatures that represent a data set a signature.
  • This signature is age-dependent, since in particular surfaces of the bonding wires and solder surfaces on the edge of chip-printed layers under the semiconductor chips significantly degrade. High-frequency measuring currents flow in these surfaces, so that the impedance at these points changes greatly and thus measurement signal reflections are caused.
  • the data processing unit 8 shown in Figures 3, 4 calculated in a possible embodiment as a function of the characteristic change in the reflection signal signatures a predicted remaining radio ⁇ tion life of the power electronic circuit module 1. If the remaining functional life below a prescribed threshold value, can be shown that the affected power electronic switching module 1 must be replaced.
  • power electronic switching modules 1 of a system for example a wind turbine, can be examined at regular intervals, for example once a year, with regard to an aging process that has occurred.
  • the signal generator 2 and the evaluation unit 3, including the autocorrelator 6 contained therein are integrated in a portable measuring device which has coupling capacitors and / or coupling antennas to power electronic Druckmodu ⁇ le 1 an inverter system can be connected by a user.
  • the signal generator 2 and the evaluation unit 3 is continuously connected to the power electronic switching modules 1 of the system to be monitored or the converter system to be monitored via a measuring path and monitor the aging of the power electronic switching modules 1 contained therein at periodic shorter time intervals of, for example, once per Day.
  • the signal generator 2 and the evaluation unit 3 is continuously connected to the power electronic switching modules 1 of the system to be monitored or the converter system to be monitored via a measuring path and monitor the aging of the power electronic switching modules 1 contained therein at periodic shorter time intervals of, for example, once per Day.
  • Signal generator 2 and the evaluation unit 3 are integrated in the converter system to be examined or monitored and can be switched with a switching device to different measuring points MP of different power electronic switching modules 1 targeted.
  • the signal generator 2 and the evaluation unit 3 is cyclically switched between different measuring points MP at different power electronic switching modules 1 within the system to be monitored or the converter system to be monitored in order to obtain reflection signal signatures of the various power electronic switching modules 1 of the system.
  • the data processing unit 8 of the evaluation unit 3 ren the reflected signal signatures and / or predicted remainingtheseslebensdau ⁇ ern of power electronic switching modules 1 in data packets over a data network, in particular the Internet to ei ⁇ ne remote monitoring unit or a Transfer control center.
  • a fitter can be sent to the affected system, which exchanges the affected, strongly aged power electronic switching module 1 ⁇ .
  • an identification or a serial number of the affected power electronic switching module 1 can also be transmitted, so that the risk of confusion by the fitter on site can be excluded.

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Abstract

The invention relates to a system, particularly a converter system, which comprises at least one power-electronic switching module (1) that contains interconnected power-electronic components; a signal generator (2) that generates a high-frequency measurement signal that is coupled into said power-electronic switching module (1) at at least one measurement point (MP) and is reflected inside said power-electronic switching module (1); and an evaluation unit (3) that evaluates the reflected high frequency signals in order to determine reflection signal signatures for the power-electronic switching module (1) and compares the reflection signal signatures that have been determined so as to identify a change in the reflection signal signatures that is characteristic of an ageing process of said power-electronic switching module (1).

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur Alterungsbestimmung eines leistungselektronischen Schaltmoduls Method and device for aging determination of a power electronic switching module
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Alterungsbestimmung mindestens eines leistungselektronischen Schaltmoduls und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zur Alterungsbestimmung eines Umrichtersystems, das min- destens ein leistungselektronisches Schaltmodul enthält, das miteinander verschaltete leistungselektronische Bauelemente aufweist . The invention relates to a device and a method for determining the aging of at least one power electronic switching module and more particularly to a method and a Vorrich ¬ tion for aging determination of an inverter system containing at least one power electronic switching module having interconnected power electronic components.
Umrichtersysteme können mehrere leistungselektronische Inverter systems can have multiple power electronics
Schaltmodule enthalten, die ihrerseits miteinander verschal¬ tete leistungselektronische Bauelemente umfassen. Die aktiven Schaltmodule leistungselektronischer Wandler, beispielsweise Wechselspannungsumrichter (AC/AC-Wandler) oder Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) unterliegen im Normalbetrieb in- nerhalb ihrer spezifizierten Betriebsgrenzen einer Alterung. Dieser Alterungsprozess wird hauptsächlich durch eine hohe Anzahl von Zyklen der Betriebserwärmung und Betriebsabkühlung hervorgerufen, die zur allmählichen Zerstörung von kühlenden Chiplotschichten unter den Halbleiterchips und zur Ermüdung von Kontaktbonddrähten führen, die den Strom in die schaltenden und gleichrichtenden Halbleiterchips leiten. Durch eine gelegentliche Überlastung dieser leistungselektronischen Schaltmodule kann eine üblicherweise zu erwartende Betriebs¬ lebensdauer, die meist zwischen einigen Jahren und einigen Jahrzehnten liegt, ungewollt deutlich verkürzt werden. Da¬ durch wird eine zutreffende Prognose der noch zu erwartenden Betriebslebensdauer des Systems bzw. Umrichtersystems auf Ba¬ sis von Erfahrungswerten erschwert bzw. unmöglich gemacht. Insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen, in denen ein Ausfall eines leistungselektronischen Schaltmoduls mit einem damit verbundenen unvorhersehbaren Betriebsstillstand nicht zulässig ist, werden daher leistungselektronische Include switching modules, which in turn comprise each other geschal ¬ tete power electronic components. The active switching modules of power electronic converters, for example AC converters (AC / AC converters) or DC / DC converters (DC / DC converters) are subject to aging within their specified operating limits during normal operation. This aging process is mainly caused by a high number of cycles of operational heating and cooling, which result in the gradual destruction of cooling chip layers beneath the semiconductor chips and fatigue of contact bonding wires that conduct current into the switching and rectifying semiconductor chips. Due to an occasional overload of these power electronic switching modules, a usually expected operating ¬ life, which is usually between a few years and a few decades, unintentionally be significantly reduced. Since ¬ by an accurate forecast of expected operational life of the system and inverter system on Ba ¬ sis is made more difficult by experience or impossible. In particular, in safety-critical applications in which a failure of a power electronic switching module with an associated unpredictable downtime is not allowed, therefore power electronic
Schaltmodule unnötigerweise ausgetauscht, ohne dass ihr tat- sächlicher Alterungszustand berücksichtigt wird. Bei dieser herkömmlichen Vorgehensweise werden somit leistungselektronische Schaltmodule zur Vermeidung eines Betriebsstillstandes präventiv ausgewechselt. Switching modules replaced unnecessarily without their having is considered as a matter of fact. With this conventional approach, power electronic switching modules are thus preventively replaced in order to avoid an operational standstill.
Eine alternative herkömmliche Vorgehensweise besteht darin, Schaltmodulfunktionen bzw. leistungselektronische Schaltmodu¬ le redundant vorzusehen. So gibt es beispielsweise in kaska- dierten Höchstspannungsschaltern mehr leistungselektronische Schaltmodule als zwingend erforderlich wären. Fällt ein leis¬ tungselektronisches Schaltmodul aus, wird es durch eine si¬ chere Maßnahme, beispielsweise eine Sprengkapsel oder ein Re¬ lais, kurzgeschlossen und stört den Betrieb nicht weiter. Die verbleibenden leistungselektronischen Schaltmodule sind auf- grund der vorgehaltenen Redundanz in der Lage, die Betriebsspannung zu übernehmen. An alternative conventional approach is to redundantly provide switching module functions or power electronic switching modules . For example, in cascaded high-voltage switches, there are more power electronic switching modules than would be absolutely necessary. If a slightest ¬ processing electronic switching module, it is short-circuited by a si ¬ chere measure, such as a detonator or a re ¬ relay, and does not bother the operation. The remaining power electronic switching modules are able to take over the operating voltage due to the retained redundancy.
Die herkömmlichen Vorgehensweisen berücksichtigen nicht den individuellen Alterungsprozess der verschiedenen leistungs- elektronischen Schaltmodule. Daher ist der technische Aufwand aufgrund des präventiven Auswechseins oder Bereitstellens von redundanten leistungselektronischen Schaltmodulen erheblich, um einen unzulässigen Betriebszustand sicher zu vermeiden. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einThe conventional approaches do not consider the individual aging process of the various power electronic switching modules. Therefore, the technical complexity due to the preventive Auswechseseins or providing redundant power electronic switching modules considerably in order to avoid an illegal operating safely. It is therefore an object of the present invention to provide a
Verfahren und eine Vorrichtung zur Alterungsbestimmung eines leistungselektronischen Schaltmoduls zu schaffen, mit der eine noch verbleibende Betriebslebensdauer des leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls prognostiziert werden kann. To provide a method and a device for aging determination of a power electronic switching module with which a remaining operating life of the power ¬ electronic switching module can be predicted.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved by a system having the features specified in claim 1.
Die Erfindung schafft demnach ein System, insbesondere ein Umrichtersystem, mit mindestens einem leistungselektronischen Schaltmodul, das miteinander verschaltete leistungselektronische Bauelemente enthält, mit einem Signalgenerator, der ein Hochfrequenzmesssignal gene¬ riert, das an mindestens einem Messpunkt in das leistungs¬ elektronische Schaltmodul eingekoppelt und innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls reflektiert wird, und mit The invention accordingly provides a system, in particular an inverter system, with at least one power-electronic switching module which contains interconnected power electronic components a signal generator, the gene ¬ riert a high-frequency measurement signal which is coupled to at least one measuring point in the power ¬ electronic switching module and reflected within the power electronic switching module, and
einer Auswerteeinheit, welche die reflektierten Hochfrequenzsignale zur Ermittlung von Reflexionssignalsignaturen des leistungselektronischen Schaltmoduls auswertet und die ermit¬ telten Reflexionssignalsignaturen zur Erkennung einer für einen Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmo¬ duls charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen vergleicht. an evaluation unit, which evaluates the reflected radio-frequency signals for the determination of reflection signal signatures of electronic power switching module and compares the ermit ¬ telten reflection signal signatures for detecting for an aging process of the power-electronic Schaltmo ¬ duls characteristic change in the reflection signal signatures.
Das erfindungsgemäße System bietet den Vorteil, dass zur Er- kennung eines individuellen Alterungsprozesses eines leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls dieses nicht aus dem System bzw. Umrichtersystem ausgebaut bzw. entnommen werden muss. Die für eine Alterungsbestimmung bzw. zur Erkennung eines Alterungsprozesses notwendigen Messungen können also in einem betriebsfähig montierten System bzw. Umrichtersystem erfolgen, um dessen tatsächlichen Betriebszustand abzubilden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass die Messungen während des normalen Betriebs des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls durchgeführt werden können, sodass Stillstandzeiten des leistungselektronischen Schaltmoduls oder des gesamten Umrichtersystems vermieden werden können . The inventive system has the advantage that for ER detection of individual aging process of a slightest ¬ processing electronic switching module, this must not be removed from the system or inverter or removed. The measurements necessary for an aging determination or for the detection of an aging process can thus take place in an operably mounted system or converter system in order to map its actual operating state. Another advantage of the present system is that the measurements can be carried out during normal operation of the quietest ¬ processing electronic switching module so that downtime of the power electronic switching module or the entire converter system can be avoided.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vergleicht die Auswerteeinheit die Reflexionssignal¬ signaturen zur Erkennung der Art und/oder Position der durch den Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls durch thermomechanische Spannungen hervorgerufenen Ermüdungsstellen, insbesondere von Delaminationen oder Rissen an In one possible embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit compares the reflection signal ¬ signatures for detecting the type and / or position caused by the aging process of the power electronic switching module caused by thermo-mechanical stress points, especially delaminations or cracks
Drahtbondungen und/oder Lötstellen von integrierten Schaltungen innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls, mit¬ einander . Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Auswerteeinheit einen Autokorrelator auf, der das generierte gesendete Hochfrequenzmesssignal mit einem reflektierten empfangenen Hochfrequenzmesssignal zur Ermitt- lung der Reflexionssignalsignaturen korreliert. Wire bonds and / or solder joints of integrated circuits within the power electronic switching module, with ¬ each other. In one possible embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit has an autocorrelator which correlates the generated transmitted high-frequency measurement signal with a reflected received high-frequency measurement signal for the determination of the reflection signal signatures.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems berechnet die Auswerteeinheit in Abhängigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignal- Signaturen eine prognostizierte verbleibende Funktionslebens¬ dauer des leistungselektronischen Schaltmoduls. In a further possible embodiment of the system according to the invention the evaluation unit calculated depending on the characteristic change of the signatures Reflexionssignal- a predicted remaining functional life ¬ duration of power electronic switching module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems führt die Auswerteeinheit eine Alterungsbe- Stimmung des leistungselektronischen Schaltmoduls in einem betriebsfähig montierten Zustand und/oder einem normalen laufenden Betriebszustand des elektronischen Schaltmoduls durch. In another possible embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit carries out an aging mood of the power electronic switching module in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the electronic switching module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Systems wird das von dem Signalgenerator generierte Hochfrequenzmesssignal drahtgebunden an mindestens einem Messpunkt des leistungselektronischen Schaltmoduls einge¬ koppelt . Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird das von dem Signalgenerator generierte Hochfre¬ quenzmesssignal mittels einer Koppelantenne drahtlos an min¬ destens einem Messpunkt des leistungselektronischen Schaltmo¬ duls eingekoppelt. In a further possible embodiment of the system of invention according to the signal generated by the signal generator high-frequency measurement signal is wired into ¬ coupled to at least one measuring point of the power electronic switching module. In an alternative embodiment of the system according to the invention, the generated from the signal generator Hochfre ¬ quenzmesssignal least is coupled by means of a coupling antenna wirelessly min ¬ a measuring point of the power electronic Schaltmo ¬ duls.
Hierbei wird vorzugsweise ein Einstrahlwinkel des mittels der Antenne eingekoppelten Hochfrequenzmesssignals zur Ermittlung weiterer Reflexionssignalsignaturen variiert. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bilden die ermittelten Reflexionssignalsigna¬ turen einen für das leistungselektronische Schaltmodul cha¬ rakteristischen Signaturdatensatz, der durch die Auswerteein- heit zur Erkennung eines an dem leistungselektronischen In this case, an angle of incidence of the high-frequency measuring signal coupled in by means of the antenna is preferably varied in order to determine further reflection signal signatures. In a further possible embodiment of the system according to the invention, the determined Reflexionssignalsigna ¬ structures form one for the power electronic switching module cha ¬ acteristic signature data set by the Auswerteein- unit for detecting an electronic power
Schaltmodul stattgefundenen Alterungsprozesses ausgewertet wird . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ermittelt die Auswerteeinheit die Reflexions¬ signalsignaturen für verschiedene Schaltzustände des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird an dem Signalgenerator eine Trägerfrequenz des Hochfrequenzmesssignals derart hoch eingestellt, dass das Nahfeld der Koppelantenne nicht in eine Leiterstruk¬ tur des leistungselektronischen Schaltmoduls reicht. Switching module occurred aging process is evaluated. In another possible embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit determines the reflection ¬ signal signatures for different switching states of the power electronic switching module ¬ . In a further possible embodiment of the system according to the invention, a carrier frequency of the high-frequency measurement signal is adjusted so high at the signal generator, that the near field of the coupling antenna does not reach into a Laderstruk ¬ tur of power electronic switching module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das von dem Signalgenerator generierte Hochfrequenzmesssignal ein digitales oder analoges zufälliges Rauschsignal . In a further possible embodiment of the system according to the invention, the high frequency measurement signal generated by the signal generator is a digital or analog random noise signal.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt die Messsignalfrequenz des von dem Signalgene¬ rator generierten Hochfrequenzmesssignals in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis 240 GHz. In one possible embodiment of the system according to the invention, the measuring frequency of the signal generated by the signal Gene ¬ rator high-frequency measurement signal is in a frequency range of 100 MHz to 240 GHz.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird bis zu einer Messsignalfrequenz von 3 GHz das Hochfrequenzmesssignal über ein Koaxialkabel übertragen. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird ab einer Trägerfrequenz von 60 GHz das Hochfrequenzmesssignal über einen Hohlleiter übertragen. In one possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal is transmitted via a coaxial cable up to a measuring signal frequency of 3 GHz. In a further possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal is transmitted via a waveguide from a carrier frequency of 60 GHz.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Systems wird ab einer Messsignalfrequenz von 3GHz das Hochfrequenzmesssignal drahtlos mittels einer Koppelantenne an einem Messpunkt des leistungselektronischen Schaltmoduls eingekoppelt . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Hochfrequenzmesssignal ein hochfre¬ quentes elektrisches Signal, das an dem Messpunkt des leis- tungselektronischen Schaltmoduls eingekoppelt wird. In a further possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal is coupled in wirelessly from a measuring signal frequency of 3GHz by means of a coupling antenna at a measuring point of the power electronic switching module. In a further possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measurement signal is a hochfre ¬ Quentes electrical signal that is coupled to the measurement point of the performance-electronic switching module.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Hochfrequenzmesssignal ein optisches Signal, das an dem Messpunkt des leistungselektronischen Schaltmoduls in ein hochfrequentes elektrisches Signal umgewandelt wird. In an alternative embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measurement signal is an optical signal which is converted into a high-frequency electrical signal at the measurement point of the power electronic switching module.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Alterungsbestimmung mindestens eines leistungselektronischen Schaltmoduls mit den in Patentanspruch 15 angegebenen Merkmalen. The invention further provides a method for determining the aging of at least one power electronic switching module having the features specified in claim 15.
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zur Alterungsbestimmung mindestens eines leistungselektronischen Schaltmoduls mit den Schritten: Accordingly, the invention provides a method for determining the aging of at least one power electronic switching module with the steps:
Erzeugen von Hochfrequenzmesssignalen, die jeweils eine Mess- signalfrequenz von mehr als 100 MHz aufweisen,  Generation of high-frequency measurement signals, each having a measurement signal frequency of more than 100 MHz,
Einkoppeln der erzeugten Hochfrequenzmesssignale an mindes¬ tens einem Messpunkt des leistungselektronischen Schaltmoduls, wobei die eingekoppelten Hochfrequenzmesssignale inner¬ halb des leistungselektronischen Schaltmoduls reflektiert werden, Coupling the generated high-frequency measuring signals to Minim ¬ least one measuring point of the power electronic switching module, wherein the injected radio-frequency measuring signals are reflected intra ¬ half the power electronic switching module,
Auswerten der reflektierten Hochfrequenzmesssignale zur Ermittlung von Reflexionssignalsignaturen des leistungselektronischen Schaltmoduls und  Evaluating the reflected high-frequency measurement signals for the determination of reflection signal signatures of the power electronic switching module and
Vergleichen von Reflexionssignalsignaturen zur Erkennung einer für einen Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen.  Comparing reflection signal signatures for detecting a characteristic of an aging process of the power electronic switching module change the reflection signal signatures.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Reflexionssignalsignaturen zur Erkennung der Art und/oder Position der durch den Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls durch thermomechani- sche Spannungen hervorgerufenen Ermüdungsstellen, insbesonde- re von Delaminationen oder Rissen an Drahtbondungen und/oder Lötstellen von integrierten Schaltungen innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls, miteinander verglichen. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Abhängigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen eine prognostizierte verbleibende Funktionslebensdauer des leistungselektronischen Schaltmoduls berechnet. In one possible embodiment of the method according to the invention, the reflection signal signatures are used to detect the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module due to thermomechanical stresses, in particular re of delaminations or cracks on wire bonds and / or solder joints of integrated circuits within the power electronic switching module, compared. In one possible embodiment of the method according to the invention, a predicted remaining functional life of the power electronic switching module is calculated as a function of the characteristic change of the reflection signal signatures.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Alterungsbestimmung des leistungselektronischen Schaltmoduls in einem betriebsfähig montierten Zustand und/oder einem normalen laufenden Betriebszu- stand des leistungselektronischen Schaltmoduls durchgeführt. In another possible embodiment of the method according to the invention, the aging determination of the power electronic switching module is carried out in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden die ermittelten Reflexionssignal¬ signaturen einen für das leistungselektronische Schaltmodul charakteristischen Signaturdatensatz, der zur Erkennung eines an dem leistungselektronischen Schaltmodul stattgefundenen Alterungsprozesses ausgewertet wird. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the determined reflection signal signatures form a signature data record which is characteristic of the power electronic switching module and which is evaluated for the purpose of detecting an aging process taking place on the power electronic switching module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Verfahrens werden Reflexionssignalsignaturen für verschiedene Schaltzustände des leistungselektronischen Schalt¬ moduls ermittelt. In a further possible embodiment of the method according invention reflection signal signatures are determined for different switching states of the power electronic switching ¬ module.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungs- gemäßen Systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Alterungsbestimmung von mindestens einem leistungselektronischen Schaltmodul unter Bezugnahme auf die beigefügten Figu¬ ren näher erläutert. Es zeigen: In addition, possible embodiments of the inventive system and the inventive method for deterioration determination of at least one power electronic switching module with reference to the accompanying Figu ¬ ren be explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems ; Fig. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of the system according to the invention;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Alterungsbestimmung mindestens eines leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls; Figure 2 is a flow chart illustrating one embodiment of the inventive method for determining at least one aging performance ¬ electronic switching module.
Fig. 3 ein Schaltbild zur Darstellung einer beispielhaften Fig. 3 is a circuit diagram illustrating an exemplary
Messanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;  Measuring arrangement for carrying out the method according to the invention;
Fig. 4 eine beispielhafte weitere Messanordnung zur Dar¬ stellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens . Wie man aus dem Blockschaltbild in Fig. 1 erkennen kann, um- fasst ein System, insbesondere ein Umrichtersystem, mindestens ein leistungselektronisches Schaltmodul 1, das miteinan¬ der verschaltete leistungselektronische Bauelemente enthält. Ein derartiges leistungselektronisches Schaltmodul 1 weist beispielsweise eine Schaltleistung von mehr als 100 Watt auf. Derartige leistungselektronische Schaltmodule 1 sind bei¬ spielsweise in einem System, insbesondere einem Umrichtersys¬ tem, vorgesehen. Das in Fig. 1 dargestellte System enthält einen Signalgenerator 2, der ein Hochfrequenzmesssignal gene- riert. Dieses generierte Hochfrequenzmesssignal wird an min¬ destens einem Messpunkt MP in das leistungselektronische Schaltmodul 1 eingekoppelt und innerhalb des leistungselekt¬ ronischen Schaltmoduls 1 reflektiert. Das in Fig. 1 darge¬ stellte System weist ferner eine Auswerteeinheit 3 auf, wel- che die reflektierten Hochfrequenzmesssignale zur Ermittlung von Reflexionssignalsignaturen des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 auswertet und die ermittelten Reflexionssig¬ nalsignaturen zur Erkennung einer für einen Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen vergleicht. Die Auswerteeinheit 3 vergleicht dabei vorzugsweise Reflexions¬ signalsignaturen miteinander. Durch den Vergleich der Refle- xionssignalsignaturen kann die Auswerteeinheit 3 die Art und/oder Position der durch den Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 durch thermomechanische Spannungen hervorgerufenen Ermüdungsstellen erkennen. Diese Ermüdungsstellen umfassen insbesondere Delaminationen oder Risse an Drahtbondungen und/oder Lötstellen von integrierten Schaltungen ICs, die sich innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 befinden. Hierzu weist die Auswerteein¬ heit 3 vorzugsweise einen Autokorrelator auf, der das durch den Signalgenerator 2 generierte gesendete Hochfrequenzmess- signal mit einem reflektierten empfangenen Hochfrequenzmesssignal zur Ermittlung der Reflexionssignalsignaturen korreliert. Die Auswerteeinheit 3 berechnet vorzugsweise in Abhän¬ gigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen eine prognostizierte verbleibende Funkti- onslebensdauer des leistungselektronischen Schaltmoduls 1.4 shows an exemplary further measuring arrangement for Dar ¬ position of another embodiment of the method according to the invention. As can be seen from the block diagram in Fig. 1, environmentally contemplates a system, in particular a converter system, at least one power electronic switching module 1, which contains miteinan ¬ the interconnected power electronic devices. Such a power electronic switching module 1 has, for example, a switching capacity of more than 100 watts. Such electronic power switching modules 1 are provided at ¬ play, in a system, in particular a Umrichtersys ¬ tem. The system shown in FIG. 1 includes a signal generator 2 which generates a high frequency measurement signal. This generated high-frequency measurement signal is coupled to min ¬ least one measuring point MP in the power electronic switching module 1 and reflected within the leistungselekt ¬ tronic switch module. 1 The 1 Darge ¬ in Fig. Presented system further comprises an evaluation unit 3, WEL che the reflected high-frequency measuring signals for the determination of reflection signal signatures of electronic power switching module 1 evaluates and the determined Reflexionssig ¬ nalsignaturen for detecting a for an aging process the power electronic switching module 1 characteristic change of the reflection signal signatures compares. The evaluation unit 3 compares each preferably ¬ reflection signal signatures. By comparing the reflection signal signatures, the evaluation unit 3 can recognize the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module 1 due to thermo-mechanical stresses. In particular, these fatigue points include delaminations or cracks on wire bonds and / or solder joints of integrated circuits ICs located within the power electronic switching module 1. For this purpose, preferably, the Auswerteein ¬ unit 3 to an autocorrelator correlating the generated by the signal generator 2 transmitted high-frequency measurement signal with a reflected received high-frequency measuring signal for detecting the reflection signal signatures. The evaluation unit 3 is preferably calculated in depen ¬ dependence of the characteristic change in the reflection signal signatures a predicted remaining functional onslebensdauer the power electronic switching module. 1
Dabei kann die Auswerteeinheit 3 eine Alterungsbestimmung des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 in einem betriebsfähig montierten Zustand und/oder einem normalen laufenden Betriebszustand des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 durchführen. Bei einer möglichen Ausführungsform wird das von dem Signalgenerator 2 generierte Hochfrequenzmesssignal HFMS drahtgebunden an mindestens einem Messpunkt MP des leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls 1 eingekoppelt. Bei einer alter¬ nativen Ausführungsform wird das von dem Signalgenerator 2 generierte Hochfrequenzmesssignal HFMS drahtlos mittels einer Koppelantenne an mindestens einem Messpunkt MP des leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls 1 eingekoppelt. Dabei kann vor¬ zugsweise ein Einstrahlwinkel des mittels der Antenne einge¬ koppelten Hochfrequenzmesssignals HFMS zur Ermittlung weite- rer Reflexionssignalsignaturen variiert werden. Die ermittelten Reflexionssignalsignaturen bilden einen für das leistungselektronische Schaltmodul 1 charakteristischen Signatur¬ datensatz. Dieser charakteristische Signaturdatensatz kann in einem Datenspeicher zwischengespeichert werden und durch die Auswerteeinheit 3 zur Erkennung eines an dem leistungselektronischen Schaltmodul 1 stattgefundenen Alterungsprozesses ausgewertet bzw. analysiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Auswerteeinheit 3 Reflexions¬ signalsignaturen für verschiedene Schaltzustände des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls 1 beispielsweise in einem eingeschalteten oder einem ausgeschalteten Betriebszustand des leistungselektronischen Schaltmoduls 1. Bei einer mögli- chen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird an dem Signalgenerator 2 eine Trägerfrequenz des Hochfrequenzmesssignals HFMS derart hoch eingestellt, dass das Nahfeld der Koppelantenne nicht in eine Leiterstruktur des leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls 1 hineinreicht. Bei einer mögli- chen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das von dem Signalgenerator 2 generierte Hochfrequenzmesssignal HFMS ein digitales zufälliges Rauschsignal. Bei einer alter¬ nativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das von dem Signalgenerator 2 generierte Hochfrequenzmesssignal ein analoges zufälliges Rauschsignal. Bei einer bevorzugtenIn this case, the evaluation unit 3 can carry out an aging determination of the power electronic switching module 1 in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module 1. In one possible embodiment, the signal generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS is wired coupled to at least one measuring point MP of the power ¬ electronic switching module. 1 In one embodiment, the old ¬ native generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS is wirelessly coupled to at least one measuring point MP of the power ¬ electronic circuit module 1 by means of a coupling antenna. In this case, an angle of incidence of the means of the antenna is coupled ¬ high-frequency measurement signal can preferably HFMS for determining weite- rer reflection signal signatures are varied before ¬. The reflection signal signatures obtained form a characteristic of the power electronic switching module 1 Signature ¬ data set. This characteristic signature data record can be found in a data memory are temporarily stored and evaluated or analyzed by the evaluation unit 3 for detecting an aging process performed on the power electronic switching module 1. In a preferred embodiment, the evaluation unit determines 3 reflection ¬ signal signatures for various switching states of the quietest ¬ tung electronic switching module 1, for example in a switched-on or a switched-off operating state of the power-electronic switch module 1 will be at of a possible embodiment of the system according to the invention at the signal generator 2, a carrier frequency of the High frequency measurement signal HFMS set so high that the near field of the coupling antenna does not extend into a conductor structure of the power ¬ electronic switching module 1. In one possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal HFMS generated by the signal generator 2 is a digital random noise signal. In an alternative embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal generated by the signal generator 2 is an analog random noise signal. In a preferred
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems liegt die Messsignalfrequenz des von dem Signalgenerator 2 erzeugten Hochfrequenzmesssignals HFMS in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis 240 GHz. Dabei wird vorzugsweise das Hochfrequenzmesssig- nal HFMS, welches von dem Signalgenerator 2 erzeugt wird, bis zu einer Messsignalfrequenz von etwa 3 GHz über ein Koaxialkabel zu dem Messpunkt MP des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 übertragen. Ab einer Trägerfrequenz von etwa 60 GHz wird das Hochfrequenzmesssignal HFMS vorzugsweise über einen Hohlleiter zu dem Messpunkt MP des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 übertragen. Embodiment of the system according to the invention is the measurement signal frequency of the generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS in a frequency range of 100 MHz to 240 GHz. In this case, the high-frequency measurement signal HFMS, which is generated by the signal generator 2, is preferably transmitted to the measuring point MP of the power electronic switching module 1 via a coaxial cable up to a measurement signal frequency of approximately 3 GHz. From a carrier frequency of about 60 GHz, the high-frequency measurement signal HFMS is preferably transmitted via a waveguide to the measuring point MP of the power electronic switching module 1.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird ab einer Messsignalfrequenz von etwa 3 GHz das Hochfrequenzmesssignal drahtlos mittels einer Koppelantenne an dem Messpunkt MP des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 eingekoppelt. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist das von dem Signalgenerator 2 erzeugte Hochfrequenzmess¬ signal HFMS ein hochfrequentes elektrisches Signal, das an dem Messpunkt MP des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 eingekoppelt wird. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems handelt es sich bei dem Hochfre¬ quenzmesssignal HFMS um ein optisches Signal, das an dem Messpunkt MP des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 in ein hochfrequentes elektrisches Signal umgewandelt wird. Das Hochfrequenzmesssignal HFMS hat eine Trägerfrequenz und eine Modulationsfrequenz. Das Verhältnis zwischen Trägerfrequenz und Messsignalfrequenz liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1:1 zu 100:1. In one possible embodiment of the system according to the invention, the high-frequency measuring signal is coupled in wirelessly from a measuring signal frequency of about 3 GHz by means of a coupling antenna at the measuring point MP of the power electronic switching module 1. In a possible embodiment of the system according to the invention, as shown in FIG. 1, is the high-frequency measuring ¬ signal generated by the signal generator 2 HFMS a high-frequency electric signal, which is coupled at the measurement point MP of the power electronic switching module. 1 In an alternative embodiment of the system according to the invention is in the Hochfre ¬ quenzmesssignal HFMS an optical signal, which is converted at the measurement point MP of the power electronic switching module 1 in a high-frequency electrical signal. The high frequency measurement signal HFMS has a carrier frequency and a modulation frequency. The ratio between carrier frequency and measuring signal frequency is preferably in a range from 1: 1 to 100: 1.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausfüh- rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Alte¬ rungsbestimmung mindestens eines leistungselektronischen Schaltmoduls 1. Fig. 2 shows a flow diagram illustrating an exemplary embodiment of the inventive method for Old ¬ approximately determining at least one power electronic switching module 1.
Wie in Fig. 2 dargestellt, werden in einem ersten Schritt Sl Hochfrequenzmesssignale erzeugt, die jeweils eine Messsig¬ nalfrequenz von mehr als 100 MHz aufweisen. Dabei ist die Trägerfrequenz des Hochfrequenzmesssignals HFMS vorzugsweise einstellbar . In einem weiteren Schritt S2 wird das erzeugte Hochfrequenzmesssignal HFMS an mindestens einem Messpunkt MP des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls 1 darin eingekoppelt, wobei die eingekoppelten Hochfrequenzmesssignale innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 reflektiert werden. As shown in Fig. 2, Sl high-frequency measuring signals are generated in a first step, each having a Messsig ¬ nalfrequenz of more than 100 MHz. In this case, the carrier frequency of the high-frequency measurement signal HFMS is preferably adjustable. In a further step S2, the high-frequency measuring signal generated HFMS is coupled to at least one measuring point MP of the quietest ¬ tung electronic switching module 1 therein, the injected radio-frequency measuring signals are reflected within the power electronic switching module. 1
In einem weiteren Schritt S3 werden die reflektierten Hochfrequenzmesssignale HFMS zur Ermittlung von Reflexionssignal¬ signaturen des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 ausgewertet . In a further step S3, the reflected high-frequency measurement signals HFMS are evaluated to determine reflectance signal signatures of the power electronic switching module 1.
Schließlich werden in Schritt S4 die Reflexionssignalsignatu¬ ren zur Erkennung einer für einen Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 charakteristischen Verän- derung der Reflexionssignalsignaturen verglichen. Dabei werden vorzugsweise die Reflexionssignalsignaturen zur Erkennung der Art und/oder Position der durch den Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 durch thermomechani- sehe Spannungen hervorgerufenen Ermüdungsstellen miteinander verglichen. In Abhängigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen wird vorzugsweise eine prognostizierte verbleibende Funktionslebensdauer des unter¬ suchten leistungselektronischen Schaltmoduls 1 berechnet. Finally, in step S4, the Reflexionssignalsignatu ¬ ren are for detecting a characteristic of an aging process of the power-electronic switch module 1 Verän- tion of the reflection signal signatures compared. In this case, preferably the reflection signal signatures for detecting the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module 1 caused by thermomechanical voltages are compared with one another. Depending on the characteristic change in the reflection signal signatures , a predicted remaining functional life of the power electronic switching module 1 under investigation is preferably calculated.
Die in Fig. 2 dargestellte Alterungsbestimmung eines leistungselektronischen Schaltmoduls 1 wird vorzugsweise in einem betriebsfähig montierten Zustand und/oder einem normalen laufenden Betriebszustand des leistungselektronischen Schaltmo- duls 1 durchgeführt. Die ermittelten Reflexionssignalsignatu¬ ren bilden einen für das leistungselektronische Schaltmodul 1 charakteristischen Signaturdatensatz, der zur Erkennung eines an dem leistungselektronischen Schaltmodul 1 stattgefundenen Alterungsprozesses ausgewertet wird. Dabei werden Reflexions- Signalsignaturen vorzugsweise für verschiedene Schaltzustände des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 ermittelt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise die Ortsauflö¬ sung der Fernimpedanzmessung mit verteiltem Spektrum so weit angehoben, dass eine größere Anzahl von einzelnen Reflexions- messwerten aus der inneren Schaltstruktur der Bauteile oder des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 gewonnen werden, die als Werte- oder Datensatz eine Reflexionssignalsignatur bilden, die sich im Zuge des Alterungsprozesses charakteris¬ tisch verändert. Sind diese Veränderungen der Reflexionssig- nalsignatur über einen gesamten Alterungszeitraum bekannt bzw. gespeichert, kann die Auswerteeinheit 3 eine zutreffende Prognose über die jeweils verbleibende Funktionslebensdauer des betroffenen leistungselektronischen Schaltmoduls 1 treffen. Mit zunehmender Messfrequenz wird dabei die Ortsauflö- sung zunehmend erhöht. The aging determination of a power electronic switching module 1 shown in FIG. 2 is preferably carried out in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module 1. The determined reflection signal signals form a signature data record which is characteristic for the power electronic switching module 1 and which is evaluated for the purpose of detecting an aging process taking place on the power electronic switching module 1. In this case, reflection signal signatures are preferably determined for different switching states of the power electronic switching module 1. In the inventive method, the Ortsauflö ¬ solution of the remote impedance measurement spread spectrum is preferably raised so that a larger number of individual reflectance measurement values are obtained from the internal circuit structure of the components or the power electronic switching module 1, as of values or record a reflection signal signature form that varies charakteris ¬ table as part of the aging process. If these changes in the reflection signal signature are known or stored over an entire aging period, the evaluation unit 3 can make an accurate prediction about the respectively remaining functional lifetime of the affected power electronic switching module 1. As the measuring frequency increases, the spatial resolution is increasingly increased.
Im laufenden Betrieb sind beispielsweise das in Fig. 1 darge¬ stellte leistungselektronische Schaltmodul 1 und die darin befindlichen leistungselektronischen Bauelemente hohen ther- momechanischen Spannungen ausgesetzt. Aus einer Rissbildung an der Oberfläche einer durch thermomechanische Spannungen höher belasteten Stelle innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 kann schließlich ein kompletter Leiterabriss hervorgerufen werden. Fließen Hochfrequenzströme über diese angerissenen Stellen, erhöht sich dort die Impedanz deutlich, da durch den bekannten Skin-Effekt die Hochfrequenzströme nur an der Oberfläche fließen können. Da die Rissbildung an der Oberfläche beginnt, sind die Hochfrequenzströme gezwungen, schon bei beginnender Alterung des betroffenen leistungselektronischen Bauelementes Umwege zu nehmen, wodurch eine Impedanzerhöhung an dieser Stelle messbar wird. Bei einer für die Alterung repräsentativen Hochfrequenzmesssignalsignatur führt eine derartige Impedanzerhöhung zu einem Anwachsen einer Spitze innerhalb der Signaturkurve bzw. der Signatur¬ fläche, insbesondere wenn Ermüdungsstellen auftreten, die De- laminationen oder Risse an Drahtbondungen und/oder Lötstellen von integrierten Schaltungen innerhalb des leistungselektro- nischen Schaltmoduls 1 aufweisen. Um eine ausreichende Orts¬ auflösung zu gewährleisten, wird die Bitfolgefrequenz des von dem Signalgenerator 2 erzeugten Hochfrequenzmesssignals auf mindestens 100 MHz angehoben. Das Hochfrequenzmesssignal ist beispielsweise ein PSFK-Signal. Je nach Struktur und Aufbau des zu untersuchenden leistungselektronischen Schaltmoduls 1 kann die Messsignalfrequenz und/oder die Trägerfrequenz des Hochfrequenzmesssignals HFMS gezielt eingestellt werden. Da¬ bei liegt die Messsignalfrequenz des Hochfrequenzmesssignals vorzugsweise in einem Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 240 GHz. Bis zu einer Messsignalfrequenz von etwa 3 GHz kann das Hochfrequenzmesssignal HFMS über ein Koaxialkabel über¬ tragen werden. Ab einer Messsignalfrequenz von etwa 3 GHz wird das Hochfrequenzmesssignal HFMS vorzugsweise drahtlos mittels einer Koppelantenne an einem Messpunkt MP des leis- tungselektronischen Schaltmoduls 1 eingekoppelt. Ab einerDuring operation, the power electronic in Fig. 1 Darge ¬ set switching module 1 and which are, for example, in located power electronic components exposed to high thermo-mechanical stresses. From a cracking on the surface of a higher load by thermo-mechanical stress point within the power electronic switching module 1, a complete conductor break can finally be caused. If high-frequency currents flow through these scribed areas, the impedance increases significantly there, as the high-frequency currents can only flow at the surface due to the well-known skin effect. Since the cracking begins on the surface, the high frequency currents are forced to take detours already at the onset of aging of the affected power electronic device, whereby an impedance increase at this point is measurable. In a representative for the aging of the high frequency measuring signal signature such an impedance increase results in an increase of a peak within the signature curve or the signature ¬ surface, especially when fatigue points occur, the de laminations or cracks on wire bonds and / or soldering of integrated circuits within the leistungselektro- have nischen switching module 1. In order to ensure a sufficient spatial ¬ resolution, the bit rate of the high-frequency measuring signal generated by the signal generator 2 is raised to at least 100 MHz. The high-frequency measurement signal is, for example, a PSFK signal. Depending on the structure and structure of the power electronic switching module 1 to be examined, the measuring signal frequency and / or the carrier frequency of the high-frequency measuring signal HFMS can be set in a targeted manner. Since ¬ at the measuring signal frequency of the high frequency measuring signal is preferably in a frequency range between 100 MHz and 240 GHz. Up to a measuring signal frequency of approximately 3 GHz, the high frequency measurement signal HFMS can be discharged via a coaxial cable over ¬. From a measuring signal frequency of about 3 GHz, the high-frequency measuring signal HFMS is preferably coupled in wirelessly by means of a coupling antenna at a measuring point MP of the power electronic switching module 1. From one
Trägerfrequenz von etwa 60 GHz wird das Hochfrequenzmesssig¬ nal HFMS vorzugsweise über einen Hohlleiter übertragen. Das durch den Signalgenerator 2 generierte Hochfrequenzmesssignal HFMS ist vorzugsweise ein digitales zufälliges bzw. pseudozu¬ fälliges Rauschsignal. Bei höheren Trägerfrequenzen kann als Hochfrequenzmesssignal HFMS auch ein echtes analoges Rausch¬ signal verwendet werden. Bei einer möglichen Ausführungsform wird ab einer Messsignalfrequenz von etwa 3 GHz das Hochfrequenzmesssignal drahtlos mittels einer Koppelantenne an min¬ destens einem Messpunkt MP des leistungselektronischen Carrier frequency of about 60 GHz, the Hochfrequenzmesssig ¬ nal HFMS is preferably transmitted via a waveguide. The generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal HFMS is preferably a digital random or pseudozu ¬ mature noise signal. At higher carrier frequencies also a true analog noise ¬ signal can be used as high-frequency measuring signal HFMS. In one possible embodiment, the high-frequency measurement signal is min ¬ least one measuring point MP of the electronic power wirelessly by means of a coupling antenna from a measurement signal frequency of approximately 3 GHz
Schaltmoduls 1 eingekoppelt. Die Anzahl der Messwerte und so¬ mit die Aussagekraft der Reflexionssignalsignaturen kann ge- steigert werden, wenn mehrere Ankopplungspunkte des Messsig¬ nals an das leistungselektronische Schaltmodul 1 verwendet werden, sodass im Inneren des Schaltmoduls 1 möglichst viele Ermüdungsstellen als Reflexionsstellen zu den Reflexionssignalsignaturen beitragen und auf diese Weise den Alterungspro- zess des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 möglichst gut abbilden. Wird eine Antenneneinkopplung verwendet, kann die Einstrahlstelle und der Einstrahlwinkel in einfacher Weise variiert werden, um auf diese Weise eine ausreichende Anzahl verschiedener Reflexionssignalsignaturen zu erhalten. Neben einem beweglichen Antennenfeld kann auch eine phasengesteuerte Gruppenantenne (phased array) bei einer möglichen Ausfüh¬ rungsform eingesetzt werden. Switching module 1 coupled. The number of measured values and so ¬ with the validity of the reflection signal signatures can be charged increases, when a plurality of coupling points of the Messsig ¬ Nals be used to the electronic power switching module 1, so contributing in the interior of the switching module 1 as many fatigue points as reflection points to the reflection signal signatures and This way, the aging process of the power electronic switching module 1 can be reproduced as well as possible. If an antenna coupling is used, the irradiation point and the angle of incidence can be varied in a simple manner, in order to obtain in this way a sufficient number of different reflection signal signatures. In addition to a mobile antenna field and a phased-array antenna (phased array) can be used in a possible exporting ¬ approximate shape.
Mit zunehmender Trägerfrequenz des Hochfrequenzmesssignals HFMS tritt die galvanische Ankopplung zunehmend in den Hin¬ tergrund. Aufgrund der hohen Betriebsspannungen bei leistungselektronischen Schaltmodulen 1 ist eine sichere kapazitive Trennung der Messanordnung bzw. Messschaltung von den Modulanschlüssen des Schaltmoduls 1 vorgesehen. With increasing carrier frequency of the high frequency measurement signal HFMS galvanic coupling is increasingly tergrund in Hin ¬. Due to the high operating voltages in power electronic switching modules 1, a reliable capacitive separation of the measuring arrangement or measuring circuit from the module terminals of the switching module 1 is provided.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer leitungsgebundenen Signaturmessung. Dabei wird die Messanordnung über Schutzkapazitäten CAP an verschiedenen Messpunkten MP in das leistungselektronische Schaltmodul 1 eingekoppelt und nach der Reflexion im Inneren des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 werden die reflektierten Hochfrequenzmesssignale an den Messpunkten MP wieder ausgekoppelt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Übertragung der Hochfrequenzmesssignale HFMS über ein Koaxialkabel 4, bei¬ spielsweise über ein 50 Ohm-HF-Kabel. Ist das leistungselek¬ tronische Schaltmodul 1 im Schaltbetrieb, erzeugen jeweils durchgeschaltete, d.h. elektrisch leitende Schalthalbleiter, andere Signatursignale als gesperrte Schalthalbleiter. Da die Reflexionsmessungen sehr schnell korrelieren (etwa 20 ys bis 40 ys pro Impedanzmesspunkt an einer gewählten Leitungsstel¬ le) , können an einem Messpunkt MP zeitlich mehrere Signaturteilsignale auftreten, wenn das leistungselektronische 3 shows an exemplary embodiment of a line-bound signature measurement. In this case, the measuring arrangement is coupled via protective capacitances CAP at different measuring points MP into the power electronic switching module 1 and, after the reflection in the interior of the power electronic switching module 1, the reflected high-frequency measuring signals are decoupled again at the measuring points MP. In the embodiment shown in FIG. 3, the transmission of the High-frequency measurement signals HFMS via a coaxial cable 4, in ¬ example via a 50 ohm RF cable. Is the leistungselek ¬ tronic switch module 1 in the switching mode, each producing through-connected, that is electrically conductive switching semiconductor, signature signals other than blocked semiconductor switch. Since the reflection measurements correlate very quickly (about 20 ys to 40 ys per impedance measurement point at a selected Leitungsstel ¬ le), a plurality of signature partial signals can occur at a measuring point MP time when the power electronic
Schaltmodul 1 während seines Betriebes vermessen wird. Diese Schaltzustandssignaturen hängen von einem verwendeten Schaltschema ab und erweitern auf diese Weise die erhobene Daten¬ tiefe und Datenrelevanz deutlich. Bei dem in Fig. 3 dargestellten leistungselektronischen Schaltmodul 1 können bei- spielsweise IGBT-Schalttransistoren und Dioden D vorgesehen sein. Diese sind über Kollektorschienen C sowie Emitterschienen E verbunden, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Messpunkte MP zum Ein- bzw. Auskoppeln von Hochfrequenzmesssignalen bilden. Switching module 1 is measured during its operation. This switching state signatures depend on a wiring diagram used and expand in this way the data collected ¬ deep and data relevance clear. In the power electronic switching module 1 shown in FIG. 3, IGBT switching transistors and diodes D may be provided, for example. These are connected via collector rails C and emitter rails E, which in the exemplary embodiment illustrated form measuring points MP for coupling in and out high-frequency measuring signals.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Koaxialkabel 4 über ein Koppelelement 5 mit dem Signalgenera¬ tor 2 und der Auswerteeinheit 3 verbunden. Die Auswerteeinheit 3 enthält bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Autokorrelator 6. Der Signalgenerator 2 besteht bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Genera¬ toreinheit 2A, einem Impulsformer 2B und einem Pseudorausch- signalgenerator 2C, dessen Ausgangssignal durch einen Multiplizierer bzw. eine Mischeinheit 2D mit dem Ausgangssignal der Generatoreinheit 2A multipliziert wird und über einen Wi¬ derstand 2E zu dem Koppelelement 5 gelangt. In the embodiment shown in Fig. 3, the coaxial cable 4 is connected via a coupling element 5 with the Signalgenera ¬ tor 2 and the evaluation unit 3. The evaluation unit 3 contains in the illustrated embodiment, an autocorrelator 6. The signal generator 2 consists in the embodiment shown in Fig. 3 of a Genera ¬ gate unit 2A, a pulse shaper 2B and a pseudo noise signal generator 2C, the output signal through a multiplier or a mixing unit 2D is multiplied by the output of the generator unit 2A and passes via a Wi ¬ resistor 2E to the coupling element. 5
Die Auswerteeinheit 3 besitzt einen Autokorrelator 6, der das generierte gesendete Hochfrequenzmesssignal mit dem reflek- tierten empfangenen Hochfrequenzmesssignal zur Ermittlung von Reflexionssignalsignaturen korreliert. Hierzu enthält der Autokorrelator 6 in dem dargestellten Beispiel eine Verzögerungseinheit 6A, die das von der Generatoreinheit 2A gene- rierte Signal mit einer einstellbaren Verzögerungszeit verzö¬ gert. Hierdurch kann eine Blicktiefe in die inneren Struktu¬ ren des leistungselektronischen Schaltmoduls 1 variiert werden. Der Autokorrelator 6 enthält einen Impulsformer 6B und einen Pseudorauschsignalgenerator 6C, dessen Ausgangssignal mittels einer Mischeinheit 6D mit dem Eingangssignal der Im¬ pulsformeinheit 6B multipliziert wird, wobei das gewonnene Signal durch eine weitere Mischeinheit 6E mit dem von dem Koppelelement 5 empfangenen reflektierten Hochfrequenzmess- signal multipliziert wird. Das Ausgangssignal der Mischein¬ heit 6E wird mittels einer Integriereinheit 6F des Autokorre- lators 6 integriert. Das integrierte Signal kann anschließend durch einen Analog-Digital-Wandler 7 der Auswerteeinheit 3 in ein digitales Messsignal umgewandelt werden. Die auf diese Weise gewonnenen Reflexionssignalsignaturen können durch eine Datenverarbeitungseinheit 8 der Auswerteeinheit 3 ausgewertet werden. Diese Datenverarbeitungseinheit 8 kann zudem den Mes¬ sablauf steuern. Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Messanordnung. Bei Verwendung höherer Messfrequenzen wird die in Fig. 3 dargestellte kapazitive Kopplung mittels diskreter Kondensatoren durch kapazitive oder niedriginduktive Koppelelemente oder durch Antennen ersetzt, wie in Fig. 4 dargestellt. Um detaillierte örtliche Reflexionsinformationen zu erhalten, wird die Trägerfrequenz des Hochfrequenzmesssignals HFMS vorzugsweise derart hoch gewählt, dass die Koppelantenne 9 oder ein Teil einer Gruppenantenne derart klein ausgestaltet werden kann, dass ihr Nahfeld sich nicht in die Leiterstruktur des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls 1 erstreckt. Fig. 4 zeigt ein Koaxialkabel 4, welches an einem Messpunkt MP mit einer Koppelantenne 9 verbunden ist. Das von dem Signalgenerator 2 generierte Hochfrequenzmesssignal wird dabei drahtlos mittels der Koppelantenne 9 an dem Messpunkt MP des leistungselektro¬ nischen Schaltmoduls 1 darin eingekoppelt. Die reflektierten Hochfrequenzmesssignale werden durch die Koppelantenne 9 wie- der ausgekoppelt und über das Koaxialkabel 4 zu dem Koppel¬ element 5 zurückübertragen. The evaluation unit 3 has an autocorrelator 6, which correlates the generated transmitted high-frequency measurement signal with the reflected received high-frequency measurement signal for determining reflection signal signatures. For this purpose, the autocorrelator 6 in the illustrated example contains a delay unit 6A which generates the generator unit 2A which delayed signal with an adjustable delay time verzö ¬ siege. This can vary in the inner struc ¬ ren the power electronic switch module 1 is a view depth. The autocorrelator 6 includes a pulse shaper 6B and a pseudo-noise signal generator 6C, the output signal is multiplied by a mixing unit 6D to the input signal of the ¬ pulse formation unit 6B, in which the signal obtained multiplied signal by a further mixing unit 6E with the signal received by the coupling element 5 reflected Hochfrequenzmess- becomes. The output of the integrated Mischein ¬ 6E is integrated by an integrating unit 6F of Autokorre- lators. 6 The integrated signal can then be converted by an analog-to-digital converter 7 of the evaluation unit 3 into a digital measurement signal. The reflection signal signatures obtained in this way can be evaluated by a data processing unit 8 of the evaluation unit 3. This data processing unit 8 may also control the Mes ¬ sablauf. 4 shows an alternative embodiment of the measuring arrangement used in the method according to the invention. When using higher measurement frequencies, the capacitive coupling shown in FIG. 3 is replaced by means of discrete capacitors by capacitive or low-inductive coupling elements or by antennas, as shown in FIG. 4. To obtain more detailed local reflection information, the carrier frequency of the high frequency measurement signal HFMS is preferably so high chosen such that the coupling antenna can be configured in such a small 9 or part of a group antenna that their near-field does not extend in the conductor pattern of the quietest ¬ tung electronic switching module. 1 FIG. 4 shows a coaxial cable 4, which is connected to a coupling antenna 9 at a measuring point MP. The signal generated by the signal generator 2 high-frequency measurement signal is then wirelessly coupled by means of the coupling antenna 9 at the measurement point MP of the power electro ¬ African switching module 1 therein. The reflected high-frequency measurement signals are transmitted through the coupling antenna 9. the decoupled and transmitted back via the coaxial cable 4 to the coupling ¬ element 5.
Die Auswerteeinheit 3 weist vorzugsweise einen Autokorrelator 6 auf. Hierdurch wird die Messung durch Fremdsignale, insbe¬ sondere Arbeitssignale eines in Betrieb befindlichen leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls 1, nur unwesentlich gestört, da durch die Korrelation eine sehr hohe Störsignalunterdrü¬ ckung erfolgt. Mit der Messanordnung ist es möglich, ohne ir- gendwelche topologischen Änderungen, beispielsweise Stromkreisauftrennungen oder dergleichen, innerhalb des leistungselektronischen Systems, beispielsweise Umrichtersystems, und während des normalen Betriebs örtlich verteilte Reflexions¬ werte bzw. Reflexionssignalsignaturen zu gewinnen, die als Datensatz eine Signatur darstellen. Diese Signatur ist alterungsabhängig, da insbesondere Oberflächen der Bonddrähte und Lotoberflächen an der Kante von Chiplotschichten unter den Halbleiterchips deutlich degradieren. In diesen Oberflächen fließen Hochfrequenzmessströme, sodass sich die Impedanz an diesen Stellen stark verändert und somit Messsignalreflexio¬ nen hervorgerufen werden. The evaluation unit 3 preferably has an autocorrelator 6. Thereby, the measurement by extraneous signals, in particular signals of a work ¬ sondere in operation slightest ¬ tung electronic switching module 1, only slightly disturbed, as by the correlation of a very high Störsignalunterdrü ¬ ckung occurs. With the measuring arrangement, it is possible received without any which topological changes such as Stromkreisauftrennungen or the like within the power electronic system, for example, the inverter system, and during normal operation locally distributed reflection values ¬ or to win reflection signal signatures that represent a data set a signature. This signature is age-dependent, since in particular surfaces of the bonding wires and solder surfaces on the edge of chip-printed layers under the semiconductor chips significantly degrade. High-frequency measuring currents flow in these surfaces, so that the impedance at these points changes greatly and thus measurement signal reflections are caused.
Die in den Figuren 3, 4 dargestellte Datenverarbeitungseinheit 8 berechnet bei einer möglichen Ausführungsform in Ab- hängigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen eine prognostizierte verbleibende Funk¬ tionslebensdauer des leistungselektronischen Schaltmoduls 1. Sinkt die verbleibende Funktionslebensdauer unter einen vorgeschriebenen Schwellenwert, kann angezeigt werden, dass das betroffene leistungselektronische Schaltmodul 1 ausgetauscht werden muss. Beispielsweise können leistungselektronische Schaltmodule 1 einer Anlage, beispielsweise einer Windanlage, in regelmäßigen Abständen, beispielsweise einmal pro Jahr, hinsichtlich eines aufgetretenen Alterungsprozesses unter- sucht werden. Bei einer möglichen Ausführungsform sind der Signalgenerator 2 und die Auswerteeinheit 3 einschließlich des darin enthaltenen Autokorrelators 6 in einem tragbaren Messgerät integriert, welches über Koppelkondensatoren und/oder Koppelantennen an leistungselektronische Schaltmodu¬ le 1 eines Umrichtersystems durch einen Nutzer anschließbar ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Signalgenerator 2 und die Auswerteeinheit 3 über eine Messstrecke ständig mit den leistungselektronischen Schaltmodulen 1 der zu überwachenden Anlage bzw. des zu überwachenden Umrichtersystems verbunden und überwachen die Alterung der darin enthaltenen leistungselektronischen Schaltmodule 1 in periodischen kürzeren Zeitabständen von beispielsweise einmal pro Tag. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform sind derThe data processing unit 8 shown in Figures 3, 4 calculated in a possible embodiment as a function of the characteristic change in the reflection signal signatures a predicted remaining radio ¬ tion life of the power electronic circuit module 1. If the remaining functional life below a prescribed threshold value, can be shown that the affected power electronic switching module 1 must be replaced. For example, power electronic switching modules 1 of a system, for example a wind turbine, can be examined at regular intervals, for example once a year, with regard to an aging process that has occurred. In one possible embodiment, the signal generator 2 and the evaluation unit 3, including the autocorrelator 6 contained therein, are integrated in a portable measuring device which has coupling capacitors and / or coupling antennas to power electronic Schaltmodu ¬ le 1 an inverter system can be connected by a user. In an alternative embodiment, the signal generator 2 and the evaluation unit 3 is continuously connected to the power electronic switching modules 1 of the system to be monitored or the converter system to be monitored via a measuring path and monitor the aging of the power electronic switching modules 1 contained therein at periodic shorter time intervals of, for example, once per Day. In another possible embodiment, the
Signalgenerator 2 und die Auswerteeinheit 3 in dem zu untersuchenden bzw. zu überwachenden Umrichtersystem integriert und können mit einer Schalteinrichtung an verschiedene Messpunkten MP von verschiedenen leistungselektronischen Schalt- modulen 1 gezielt geschaltet werden. Beispielsweise wird der Signalgenerator 2 und die Auswerteeinheit 3 in regelmäßigen Zeitabständen zyklisch zwischen verschiedenen Messpunkten MP an verschiedenen leistungselektronischen Schaltmodulen 1 innerhalb der zu überwachenden Anlage bzw. dem zu überwachenden Umrichtersystem geschaltet, um Reflexionssignalsignaturen der verschiedenen leistungselektronischen Schaltmodule 1 der Anlage zu gewinnen. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann die Datenverarbeitungseinheit 8 der Auswerteeinheit 3 die gewonnenen Reflexionssignalsignatu- ren und/oder prognostizierte verbleibende Funktionslebensdau¬ ern von leistungselektronischen Schaltmodulen 1 in Datenpaketen über ein Datennetzwerk, insbesondere das Internet, an ei¬ ne entfernte Überwachungseinheit bzw. ein Kontrollzentrum übertragen. Sobald eine gemeldete Funktionslebensdauer eines leistungselektronischen Schaltmoduls 1 einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, kann dann ein Monteur zu der betroffenen Anlage geschickt werden, welcher das betroffene, stark gealterte leistungselektronische Schaltmodul 1 aus¬ tauscht. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann zudem eine Identifizierung bzw. eine Seriennummer des betroffenen leistungselektronischen Schaltmoduls 1 mit übertragen werden, sodass die Gefahr von Verwechslungen durch den Monteur vor Ort ausgeschlossen werden kann. Signal generator 2 and the evaluation unit 3 are integrated in the converter system to be examined or monitored and can be switched with a switching device to different measuring points MP of different power electronic switching modules 1 targeted. For example, the signal generator 2 and the evaluation unit 3 is cyclically switched between different measuring points MP at different power electronic switching modules 1 within the system to be monitored or the converter system to be monitored in order to obtain reflection signal signatures of the various power electronic switching modules 1 of the system. In one possible embodiment of the system according to the invention, the data processing unit 8 of the evaluation unit 3 ren the reflected signal signatures and / or predicted remaining Funktionslebensdau ¬ ern of power electronic switching modules 1 in data packets over a data network, in particular the Internet to ei ¬ ne remote monitoring unit or a Transfer control center. Once a reported functional life of a power electronic switching module 1 falls below a predetermined threshold, then a fitter can be sent to the affected system, which exchanges the affected, strongly aged power electronic switching module 1 ¬ . In another possible embodiment, an identification or a serial number of the affected power electronic switching module 1 can also be transmitted, so that the risk of confusion by the fitter on site can be excluded.

Claims

Patentansprüche claims
System, insbesondere Umrichtersystem, mit mindestens einem leistungselektronischen Schaltmodul (1), das mitei¬ nander verschaltete leistungselektronische Bauelemente enthält, A system, in particular converter system, with at least one power electronic switching module (1), the MITEI ¬ Nander interconnected power electronic devices,
einem Signalgenerator (2), der ein Hochfrequenzmesssignal (HFMS) generiert, das an mindestens einem Messpunkt (MP) in das leistungselektronische Schalt¬ modul (1) eingekoppelt und innerhalb des leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls (1) reflektiert wird, und mit a signal generator (2), which generates a high-frequency measurement signal (HFMS), the at least one measurement point (MP) in the power electronic switching ¬ module (1) is coupled and inside the power ¬ electronic switching module (1) is reflected, and with
einer Auswerteeinheit (3) , welche die reflektierten Hochfrequenzsignale zur Ermittlung von Reflexionssig¬ nalsignaturen des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) auswertet und die ermittelten Reflexionssig¬ nalsignaturen zur Erkennung einer für einen Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen vergleicht. an evaluation unit (3), which evaluates the reflected radio-frequency signals for determining Reflexionssig ¬ nalsignaturen the power electronic switching module (1), and compares the determined Reflexionssig ¬ nalsignaturen for detecting a for an aging process of the power electronic switching module (1) characteristic change in the reflection signal signatures.
2. System nach Anspruch 1, 2. System according to claim 1,
wobei die Auswerteeinheit (3) die Reflexionssignalsigna¬ turen zur Erkennung der Art und/oder Position der durch den Alterungsprozess des leistungselektronischen Schalt¬ moduls (1) durch thermomechanische Spannungen hervorgeru¬ fenen Ermüdungsstellen, insbesondere von Delaminationen oder Rissen an Drahtbondungen und/oder Lötstellen von integrierten Schaltungen innerhalb des leistungselektroni- sehen Schaltmoduls (1), miteinander vergleicht. wherein the evaluation unit (3) the Reflexionssignalsigna ¬ structures for detecting the nature and / or position of the aging process of the power electronic switching ¬ module (1) by thermo-mechanical stresses hervorgeru ¬ fenen fatigue points, in particular of delamination or cracks at wire bonds and / or soldering of integrated circuits within the Leistungselektroni- see switching module (1), compared with each other.
System nach Anspruch 1 oder 2, System according to claim 1 or 2,
wobei die Auswerteeinheit (3) einen Autokorrelator (6) aufweist, der das generierte gesendete Hochfrequenzmess signal (HFMS) mit einem reflektierten empfangenen Hochfrequenzmesssignal zur Ermittlung der Reflexionssignal¬ signaturen korreliert. wherein the evaluation unit (3) has an autocorrelator (6), which correlates the generated transmitted high-frequency measurement signal (HFMS) with a reflected received high-frequency measurement signal for determining the reflection signal ¬ signatures.
4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auswerteeinheit (3) in Abhängigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsigna turen eine prognostizierte verbleibende Funktionslebens¬ dauer des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) berechnet . 4. System according to one of the preceding claims 1 to 3, wherein the evaluation unit (3) as a function of the characteristic change of the Reflexionssignaleigna factors a predicted remaining Funktionslebens ¬ duration of the power electronic switching module (1) calculated.
5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auswerteeinheit (3) eine Alterungsbestimmung des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) in einem be triebsfähig montierten Zustand und/oder einem normalen laufenden Betriebszustand des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) durchführt. 5. System according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the evaluation unit (3) performs an aging determination of the power electronic switching module (1) in a be operably mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module (1).
6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei das von dem Signalgenerator (2) generierte Hochfre quenzmesssignal (HFMS) drahtgebunden oder mittels einer Koppelantenne (4) drahtlos an mindestens einem Messpunkt (MP) des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) eingekoppelt wird. 6. System according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the signal generated by the signal generator (2) Hochfre quenzmesssignal (HFMS) wired or by means of a coupling antenna (4) wirelessly at least one measuring point (MP) of the power electronic switching module (1) is coupled ,
7. System nach Anspruch 6, 7. System according to claim 6,
wobei ein Einstrahlwinkel des mittels der Koppelantenne (9) eingekoppelten Hochfrequenzmesssignals (HFMS) zur Er mittlung weiterer Reflexionssignalsignaturen variierbar ist .  wherein an angle of incidence of the coupled by means of the coupling antenna (9) high-frequency measurement signal (HFMS) for He mediation of further reflection signal signatures is variable.
8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die ermittelten Reflexionssignalsignaturen einen für das leistungselektronische Schaltmodul (1) charakte¬ ristischen Signaturdatensatz bilden, der durch die Auswerteeinheit (3) zur Erkennung eines an dem leistungs¬ elektronischen Schaltmodul (1) stattgefundenen Alterungs Prozesses ausgewertet wird. 8. System according to one of the preceding claims 1 to 7, wherein the determined reflection signal signatures form a ¬ for the power electronic switching module (1) ¬ characteristic signature data set, which by the evaluation unit (3) for detecting a at the power ¬ electronic switching module (1) took place Aging process is evaluated.
9. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei die Auswerteeinheit (3) die Reflexionssignalsigna- turen für verschiedene Schaltzustände des leistungselek¬ tronischen Schaltmoduls (1) ermittelt. 9. System according to one of the preceding claims 1 to 8, wherein the evaluation unit (3) the reflection signal determined for different switching states of Leistungselek ¬ tronic switching module (1).
System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei an dem Signalgenerator (2) eine Frequenz des Hochfrequenzmesssignals (HFMS) derart hoch eingestellt wird, dass das Nahfeld der Koppelantenne (9) nicht in eine Lei¬ terstruktur des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) reicht . System according to one of the preceding claims 1 to 9, wherein at the signal generator (2) a frequency of the high frequency measurement signal (HFMS) is set so high that the near field of the coupling antenna (9) does not extend into a Lei ¬ terstruktur the power electronic switching module (1) ,
System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei das von dem Signalgenerator (2) generierte Hochfre¬ quenzmesssignal (HFMS) ein digitales oder analoges zufäl¬ liges Rauschsignal ist, dessen Messsignalfrequenz in einem Frequenzbereich von 100 MHz bis 240 GHz liegt. System according to one of the preceding claims 1 to 10, wherein the generated by the signal generator (2) Hochfre ¬ quenzmesssignal (HFMS) is a digital or analog zufäl ¬ liges noise signal whose measurement signal frequency is in a frequency range of 100 MHz to 240 GHz.
System nach Anspruch 11, System according to claim 11,
wobei bis zu einer Messsignalfrequenz von 3 GHz das Hochfrequenzmesssignal (HFMS) über ein Koaxialkabel (4) über¬ tragen wird und ab einer Trägerfrequenz von 60 GHz das Hochfrequenzmesssignal (HFMS) über einen Hohlleiter über¬ tragen wird. wherein up to a measuring signal frequency of 3 GHz, the high frequency measuring signal (HFMS) via a coaxial cable (4) over ¬ will carry and from a carrier frequency of 60 GHz, the high frequency measurement signal (HFMS) via a waveguide over ¬ wear.
13. System nach Anspruch 11 oder 12, 13. System according to claim 11 or 12,
wobei ab einer Messsignalfrequenz von 3GHz das Hochfrequenzmesssignal (HFMS) drahtlos mittels einer Koppelan¬ tenne (9) an einem Messpunkt (MP) des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) eingekoppelt wird. wherein is injected from a measuring signal frequency of 3 GHz, the high-frequency measurement signal (HFMS) wirelessly using a Kopp Elan ¬ antenna (9) at a measuring point (MP) of the power electronic switching module (1).
System nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei das Hochfrequenzmesssignal (HFMS) ein hochfrequen¬ tes elektrisches Signal ist, das an dem Messpunkt (MP) des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) eingekoppelt wird, oder ein optisches Signal, das an dem Messpunkt (MP) des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) in ein hochfrequentes elektrisches Signal umgewandelt wird. System according to one of the preceding claims 1 to 13, wherein the high-frequency measurement signal (HFMS) is a hochfrequen ¬ tes electrical signal which is coupled to the measuring point (MP) of the power electronic switching module (1), or an optical signal at the measuring point ( MP) of the power electronic switching module (1) is converted into a high-frequency electrical signal.
15. Verfahren zur Alterungsbestimmung mindestens eines leistungselektronischen Schaltmoduls (1) mit den Schritten:15. A method for determining the aging of at least one power electronic switching module (1) with the steps:
(a) Erzeugen (Sl) von Hochfrequenzmesssignalen, die jeweils eine Messsignalfrequenz von mehr als 100 MHz aufweisen; (a) generating (Sl) radio-frequency measurement signals each having a measurement signal frequency of more than 100 MHz;
(b) Einkoppeln (S2) der erzeugten Hochfrequenzmesssignale an mindestens einem Messpunkt (MP) des leistungs¬ elektronischen Schaltmoduls (1), wobei die eingekop¬ pelten Hochfrequenzmesssignale innerhalb des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls (1) reflektiert wer¬ den, (b) coupling (S2) of the high-frequency measuring signals generated at at least one measurement point (MP) of the power ¬ electronic switching module (1), wherein the eingekop ¬-coupled high-frequency measuring signals within the quietest ¬ tung electronic switching module (1) reflects who ¬,
(c) Auswerten (S3) der reflektierten Hochfrequenzmesssig¬ nale zur Ermittlung von Reflexionssignalsignaturen des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) und(c) evaluating (S3) the reflected Hochfrequenzmesssig ¬ dimensional for determining reflection signal signatures of power electronic switching module (1) and
(d) Vergleichen (S4) von Reflexionssignalsignaturen zur Erkennung einer für einen Alterungsprozess des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls (1) charakteristi¬ schen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen. (d) comparing (S4) of reflection signal signatures for detecting a for an aging process of the quietest ¬ tung electronic switching module (1) charac ¬ rule change in the reflection signal signatures.
16. Verfahren nach Anspruch 15, 16. The method according to claim 15,
wobei die Reflexionssignalsignaturen zur Erkennung der Art und/oder Position der durch den Alterungsprozess des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) durch thermome- chanische Spannungen hervorgerufenen Ermüdungsstellen, insbesondere von Delaminationen oder Rissen an Drahtbondungen und/oder Lötstellen von integrierten Schaltungen innerhalb des leistungselektronischen Schaltmoduls (1), miteinander verglichen werden.  wherein the reflection signal signatures for detecting the type and / or position of the fatigue points caused by the aging process of the power electronic switching module (1) by thermomechanical stresses, in particular delamination or cracks on wire bonds and / or solder joints of integrated circuits within the power electronic switching module (1) , compared with each other.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, 17. The method according to claim 15 or 16,
wobei in Abhängigkeit von der charakteristischen Veränderung der Reflexionssignalsignaturen eine prognostizierte verbleibende Funktionslebensdauer des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) berechnet wird.  wherein a predicted remaining functional life of the power electronic switching module (1) is calculated as a function of the characteristic change of the reflection signal signatures.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 17, Method according to one of the preceding claims 15 to 17,
wobei die Alterungsbestimmung des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) in einem betriebsfähig montierten Zustand und/oder einem normalen laufenden Betriebszustand des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) durchgeführt wird . wherein the aging determination of the power electronic Switching module (1) in an operatively mounted state and / or a normal running operating state of the power electronic switching module (1) is performed.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 18, 19. The method according to any one of the preceding claims 15 to 18,
wobei die ermittelten Reflexionssignalsignaturen einen für das leistungselektronische Schaltmodul (1) charakte- ristischen Signaturdatensatz bilden, der zur Erkennung eines an dem leistungselektronischen Schaltmodul (1) stattgefundenen Alterungsprozesses ausgewertet wird.  wherein the determined reflection signal signatures form a signature data record which is characteristic for the power electronic switching module (1) and which is evaluated for the purpose of detecting an aging process taking place on the power electronic switching module (1).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 19, Method according to one of the preceding claims 15 to 19,
wobei Reflexionssignalsignaturen für verschiedene Schalt zustände des leistungselektronischen Schaltmoduls (1) er mittelt werden.  wherein reflection signal signatures for different switching states of the power electronic switching module (1) he be averaged.
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