專利名稱：一種igbt結(jié)溫檢測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種IGBT結(jié)溫檢測裝置及其方法。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)是由雙極型三極管(BJT, Bipolar Junction Transistor)和絕緣柵型場效應(yīng)管(M0S, MetalOxidSemiconductor)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOS的高輸入阻抗和巨型晶體管(GTR, Giant Transistor)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。IGBT具有易于驅(qū)動(dòng)、峰值電流容量大、自關(guān)斷、開關(guān)頻率高(10-40kHz)的特點(diǎn)，是目前發(fā)展最為迅速的新一代電カ電子器件。IGBT廣泛應(yīng)用于變頻電源、調(diào)速電機(jī)、不間斷電源及逆變焊機(jī)當(dāng)中。IGBT的結(jié)溫是IGBT工作狀態(tài)的最直觀反應(yīng)，第三代IGBT的結(jié)溫是125°C，在正常工作中，要保證IGBT的結(jié)溫不能超過這個(gè)溫度，否則會損壞IGBT。目前，沒有一個(gè)較好的辦法來直接測量IGBT的結(jié)溫，大多是通過測量IGBT的基板溫度或者檢測IGBT的散熱器溫度間接估計(jì)IGBT的結(jié)溫，但是這兩種方式均不能準(zhǔn)確的測量IGBT的結(jié)溫。所以，為了更安全、高效的使用IGBT，更精確的測量IGBT的結(jié)溫是本領(lǐng)域需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種IGBT結(jié)溫檢測裝置及其方法，能夠準(zhǔn)確檢測IGBT的結(jié)溫。本發(fā)明提供ー種IGBT結(jié)溫檢測裝置，包括散熱器溫度檢測單元、電流檢測單元、頻率檢測單元、IGBT結(jié)溫升獲得單元以及加法単元；所述散熱器溫度檢測單元，用于檢測IGBT散熱器的溫度；所述電流檢測單元，用于檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；所述頻率檢測單元，用于檢測IGBT的開關(guān)頻率；所述IGBT結(jié)溫升獲得單元，用于由所述IGBT的電流和IGBT的開關(guān)頻率根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT結(jié)溫升；所述加法単元，用于將所述IGBT散熱器的溫度和所述IGBT結(jié)溫升相加，獲得IGBT的結(jié)溫。優(yōu)選地，所述預(yù)定模型的公式為 Tj- — KcondX Iphase+Kswitch X IphaseX fswitch其中，Tj為IGBT的結(jié)溫升；Kcond為IGBT導(dǎo)通時(shí)的系數(shù)；Iphase是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；Kswitch是IGBT的開關(guān)過程中的系數(shù)；fswitch是IGBT的開關(guān)頻率。
優(yōu)選地，還包括電壓頻率轉(zhuǎn)換單元、隔離單元和頻率電壓轉(zhuǎn)換単元；所述電壓頻率轉(zhuǎn)換單元，用于將所述散熱器溫度檢測單元檢測的IGBT散熱器的溫度轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送給所述隔離単元；所述隔離単元，用于對所述頻率信號進(jìn)行隔離，將隔離后的頻率信號發(fā)送給頻率電壓轉(zhuǎn)換單元所述頻率電壓轉(zhuǎn)換單元，用于將隔離后的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號發(fā)送給所述加法單元。優(yōu)選地，當(dāng)需要檢測兩個(gè)或兩個(gè)以上IGBT的結(jié)溫時(shí)，所述電流檢測單元的個(gè)數(shù)與IGBT的個(gè)數(shù)相同，還包括與每個(gè)所述電流檢測單元連接的電流最大值選擇単元，用于選擇電流檢測單元輸出的最大電流值，發(fā)送該最大電流值給所述IGBT結(jié)溫升獲得單元。優(yōu)選地，還包括過溫比較單元，用于將所述加法單元獲得的IGBT的結(jié)溫與過溫點(diǎn)進(jìn)行比較，如果所述IGBT的結(jié)溫超過所述過溫點(diǎn)，則發(fā)出過溫故障信號。本發(fā)明提供ー種IGBT結(jié)溫檢測方法，包括檢測IGBT散熱器的溫度；檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；檢測IGBT的開關(guān)頻率；由所述IGBT的電流和IGBT的開關(guān)頻率根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT結(jié)溫升；將所述IGBT散熱器的溫度和所述IGBT結(jié)溫升相加，獲得IGBT的結(jié)溫。優(yōu)選地，所述預(yù)定模型的公式為Tj — KcondX Iphase+Kswitch X IphaseX fswitch其中，Tj為IGBT的結(jié)溫升；Kcond為IGBT導(dǎo)通時(shí)的系數(shù)；Iphase是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；Kswitch是IGBT的開關(guān)過程中的系數(shù)；fswitch是IGBT的開關(guān)頻率。優(yōu)選地，所述檢測IGBT的開關(guān)頻率，具體為檢測IGBT的PWM驅(qū)動(dòng)信號，所述PWM驅(qū)動(dòng)信號與IGBT的開關(guān)頻率成線性關(guān)系。優(yōu)選地，檢測IGBT散熱器的溫度，具體為通過溫度傳感器檢測IGBT散熱器的溫度，將溫度傳感器采集的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，對該頻率信號進(jìn)行光耦隔離，然后將光耦隔離輸出的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。優(yōu)選地，還包括將所述IGBT的結(jié)溫與過溫點(diǎn)比較，如果所述IGBT的結(jié)溫超過所述過溫點(diǎn)，則發(fā)出過溫故障信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置及其方法，檢測IGBT的開關(guān)頻率和IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流，然后根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT的結(jié)溫升，然后將IGBT的結(jié)溫升加上IGBT散熱器的溫度，兩者之和作為IGBT的結(jié)溫，這樣可以更好地反映IGBT的結(jié)溫。因此，本發(fā)明獲得的IGBT的結(jié)溫比現(xiàn)有技術(shù)中通過檢測IGBT的極板溫度或散熱器的溫度間接估計(jì)IGBT的結(jié)溫更精確。


圖I是本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置實(shí)施例ニ結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明提供的散熱器溫度檢測單元對應(yīng)的電路圖；圖4是本發(fā)明提供的電壓頻率轉(zhuǎn)換單元對應(yīng)的電路圖；圖5是本發(fā)明提供的隔離單元和頻率電壓轉(zhuǎn)換単元對應(yīng)的電路圖；
圖6是本發(fā)明提供的頻率檢測單元和IGBT結(jié)溫升獲得單元對應(yīng)的電路圖；圖7是本發(fā)明提供的電流檢測單元對應(yīng)的電路圖；圖8是本發(fā)明提供的過溫比較單元對應(yīng)的電路圖；圖9是本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測方法實(shí)施例一流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。參見圖1，該圖為本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置實(shí)施例ー結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置，包括散熱器溫度檢測單元101、電流檢測單元102、頻率檢測單元103、IGBT結(jié)溫升獲得單元104、加法單元105 ；所述散熱器溫度檢測單元101，用于檢測IGBT散熱器的溫度；需要說明的是，該散熱器溫度檢測單元101可以由溫度傳感器來完成，優(yōu)選地，可以采用熱敏電阻作為溫度傳感器。熱敏電阻將溫度變化量轉(zhuǎn)換為電阻變化量，再把電阻變化量轉(zhuǎn)換為電壓變化量，輸出電壓信號。所述電流檢測單元102，用于檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；該電流檢測單元102可以由電流傳感器來實(shí)現(xiàn)，具體地，電流傳感器將IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流大小轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后可以經(jīng)過放大電路將電壓信號發(fā)送給IGBT結(jié)溫升獲得單元104。所述頻率檢測單元103，用于檢測IGBT的開關(guān)頻率；所述IGBT結(jié)溫升獲得單元104，用于由所述IGBT的電流和IGBT的開關(guān)頻率根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT結(jié)溫升；所述加法単元105，用于將所述IGBT散熱器的溫度和所述IGBT結(jié)溫升相加，獲得IGBT的結(jié)溫。本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置，檢測IGBT的開關(guān)頻率和IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流，從而根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT的結(jié)溫升，然后將IGBT的結(jié)溫升加上IGBT散熱器的溫度，兩者之和作為IGBT的結(jié)溫，這樣可以更好地反映IGBT的結(jié)溫。因此，本發(fā)明獲得的IGBT的結(jié)溫比現(xiàn)有技術(shù)中通過檢測IGBT的極板溫度或散熱器的溫度間接估計(jì)IGBT的結(jié)溫更精確。。參見圖2，該圖為本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置實(shí)施例ニ結(jié)構(gòu)圖。所述預(yù)定模型的公式為Tj — KctmdX Iphase+KswitchX IphaseX fswitch其中，Tj為IGBT的結(jié)溫升；Kcond為IGBT導(dǎo)通時(shí)對應(yīng)的系數(shù)；
Iphase是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；Kswitch是IGBT開關(guān)過程中對應(yīng)的系數(shù)；fswitch是IGBT的開關(guān)頻率。由于IGBT的工作環(huán)境大部分是強(qiáng)電環(huán)境，例如，逆變器中的IGBT。一般逆變器為三相，每相需要兩個(gè)IGBT，一個(gè)逆變器中一般需要六個(gè)IGBT。強(qiáng)電環(huán)境將對弱電環(huán)境產(chǎn)生干擾，因此，本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置為了避免強(qiáng)電對弱電信號的干擾，對檢測的散熱器溫度進(jìn)行了處理。本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置還包括電壓頻率轉(zhuǎn)換單元201、隔離單元202和頻率電壓轉(zhuǎn)換單元203 ；所述電壓頻率轉(zhuǎn)換單元201，用于將所述散熱器溫度檢測單元101檢測的IGBT散熱器的溫度轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送給所述隔離単元202 ；所述隔離単元202，用于對所述頻率信號進(jìn)行隔離，將隔離后的頻率信號發(fā)送給頻率電壓轉(zhuǎn)換單元203 ；所述頻率電壓轉(zhuǎn)換單元203，用于將隔離后的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號發(fā)送給所述加法單元105。由于檢測的散熱器的溫度是電壓信號，因此，將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號后，對該頻率信號進(jìn)行光耦隔離，濾除干擾信號，然后再將濾除干擾信號后的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。由于IGBT大部分情況下都是多個(gè)一起使用，因此，當(dāng)需要檢測兩個(gè)或兩個(gè)以上IGBT的結(jié)溫時(shí)，所述電流檢測單元102的個(gè)數(shù)與IGBT的個(gè)數(shù)相同，本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置還包括與每個(gè)所述電流檢測單元102連接的電流最大值選擇単元204，用于選擇電流檢測單元102輸出的最大電流值，發(fā)送該最大電流值給所述IGBT結(jié)溫升獲得單元104。本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置還包括過溫比較單元205，用于將所述加法單元105獲得的IGBT的結(jié)溫與過溫點(diǎn)進(jìn)行比較，如果所述IGBT的結(jié)溫超過所述過溫點(diǎn)，則發(fā)出過溫故障信號。本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置通過檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)對應(yīng)的電流最大值作為計(jì)算條件，最終得到IGBT的結(jié)溫，當(dāng)IGBT的結(jié)溫超過過溫點(diǎn)吋，進(jìn)行過溫報(bào)警，從而停止IGBT的工作，這樣可以保證IGBT的安全。需要說明的是，本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測裝置還包括電源單元，用于為整個(gè)裝置提供電源，電源單元輸出+15V電源、-15V電源和+15V隔離電源，其中+15V隔離電源可以由DC15-15隔尚電源提供。下面結(jié)合具體電路圖介紹每個(gè)單元的實(shí)現(xiàn)方式。參見圖3，該圖為本發(fā)明提供的散熱器溫度檢測單元對應(yīng)的電路圖。圖3中是以六個(gè)IGBT為例設(shè)計(jì)的散熱器溫度檢測單元，該散熱器溫度檢測單元包括六個(gè)溫度采集單元和ー個(gè)零點(diǎn)確定單元。六個(gè)溫度采集單元的結(jié)構(gòu)相同，分別測量六個(gè)IGBT的散熱器的溫度，如圖中的X41、X42、X43、X44、X45和X46是六個(gè)溫度傳感器。六個(gè)溫度采集單元的輸出端均連接零點(diǎn)確定單元的輸入端。、
零點(diǎn)確定單元用于確定零點(diǎn)，例如，將負(fù)40°C作為零點(diǎn)，對應(yīng)輸出零伏電壓。如圖3中整個(gè)散熱器溫度檢測單元的輸出信號為V_to_F。參見圖4，該圖為本發(fā)明提供的電壓頻率轉(zhuǎn)換單元對應(yīng)的電路圖。本實(shí)施例提供的電壓頻率轉(zhuǎn)換單元是以LM231N為功能主體設(shè)計(jì)的，目的是將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，經(jīng)高隔離耐壓光耦進(jìn)行隔離傳輸，該電路的頻率與電壓的關(guān)系式 77 2.09F R105 R99XC297其中，fwt是輸出信號的頻率，Vin是輸入電壓，電阻R1Q3、R1Q5、R99和電容C297如圖4所示。該電壓頻率轉(zhuǎn)換單元的輸入信號為散熱器溫度檢測單元的輸出信號V_to_F，如圖4所示，V_to_F連接LM231N芯片的第七管腳。LM231N的輸出端為第三管腳F0，輸出信號是02經(jīng)過ー個(gè)電阻R98形成另ー個(gè)輸出信號01。這兩個(gè)輸出信號分別連接光耦隔離的兩個(gè)輸入端。參見圖5，該圖為本發(fā)明提供的隔離單元和頻率電壓轉(zhuǎn)換單元對應(yīng)的電路圖。隔離單元如圖5中的光耦U17，由光耦來實(shí)現(xiàn)信號的隔離。光耦17的輸出端3和4直接連接頻率電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入端。本實(shí)施例中以頻率電壓轉(zhuǎn)換單元是以LM231N為功能主體設(shè)計(jì)的，目的是將頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，與圖3所示的電壓頻率轉(zhuǎn)換單元的工作過程恰好相反。該頻率電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出端是LM231N的第一管腳CO，輸出信號是代表散熱器溫度的電壓信號Temp_V。該電路中頻率與電壓的關(guān)系式為^OUT —
fmx2.09Fx^xi 106C125
バ107其中，Vqut是頻率轉(zhuǎn)換后的電壓，fin是輸入的頻率信號。電阻R106、R107和R108，以及電容C125如圖5所示。參見圖6，該圖為本發(fā)明提供的頻率檢測單元和IGBT結(jié)溫升獲得單元對應(yīng)的電路圖。本實(shí)施例中的IGBT的開關(guān)頻率檢測是通過檢測驅(qū)動(dòng)IGBT的PWM驅(qū)動(dòng)信號來實(shí)現(xiàn)的，如圖6所示DRIVE_UT來自PWM驅(qū)動(dòng)信號。本實(shí)施例中引入一路PWM驅(qū)動(dòng)信號作為IGBT開關(guān)頻率信號的輸入，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓信號給IGBT結(jié)溫升獲得單元，該電壓信號與IGBT的開關(guān)頻率成線性關(guān)系，比例系數(shù)優(yōu)選為I. 35，表達(dá)式為V = I. 35Xfswitch。Iphase來自電流檢測單元，對應(yīng)的是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流。圖6所示的電路根據(jù)IGBT的開關(guān)頻率和IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流計(jì)算IGBT的結(jié)溫升，即實(shí)現(xiàn)該公式Tj = KcondX Iphase+KswitchX IphaseXfswitch的計(jì)算。如圖6中的輸出信號Tj。參見圖7，該圖為本發(fā)明提供的電流檢測單元對應(yīng)的電路圖。需要說明的是，圖7僅示出了ー個(gè)IGBT的電流檢測單元，可以理解的是，當(dāng)需要測量多個(gè)IGBT的結(jié)溫時(shí)，可以設(shè)計(jì)多個(gè)圖7所示的電流檢測單元，結(jié)構(gòu)相同即可。該電路的輸入信號iM_IALEM和I_IN，輸出信號是Iphase。參見圖8，該圖為本發(fā)明提供的過溫比較單元對應(yīng)的電路圖。
其中，該過溫比較單元的輸入信號是加法単元的輸出信號V_Tout和過溫點(diǎn)Vref。比較器U3-3用于比較V_Tout和Vref，當(dāng)V_Tout大于Vref時(shí)，輸出過溫故障信號/0T_ERR_1?；谏鲜鯥GBT結(jié)溫檢測裝置，本發(fā)明還提供了 IGBT結(jié)溫檢測方法，下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明其工作過程。參見圖9，該圖為本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測方法實(shí)施例一流程圖。本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測方法包括以下步驟S901 :檢測IGBT散熱器的溫度；需要說明的是，可以由溫度傳感器來檢測IGBT散熱器的溫度，優(yōu)選地，可以采用熱敏電阻作為溫度傳感器。熱敏電阻將溫度變化量轉(zhuǎn)換為電阻變化量，再把電阻變化量轉(zhuǎn)換為電壓變化量，輸出電壓信號。S902 :檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；可以由電流傳感器來檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流，具體地，電流傳感器將IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流大小轉(zhuǎn)換為電壓信號。S903 :檢測IGBT的開關(guān)頻率；S904 由所述IGBT的電流和IGBT的開關(guān)頻率根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT結(jié)溫升；S905 :將所述IGBT散熱器的溫度和所述IGBT結(jié)溫升相加，獲得IGBT的結(jié)溫。本發(fā)明提供的IGBT結(jié)溫檢測方法，檢測IGBT的開關(guān)頻率和IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流，從而根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT的結(jié)溫升，然后將IGBT的結(jié)溫升加上IGBT散熱器的溫度，兩者之和作為IGBT的結(jié)溫，這樣可以更好地反映IGBT的結(jié)溫。因此，本發(fā)明獲得的IGBT的結(jié)溫比現(xiàn)有技術(shù)中通過檢測IGBT的極板溫度或散熱器的溫度間接估計(jì)IGBT的結(jié)溫更精確。。所述預(yù)定模型的公式為Tj — KctmdX Iphase+Kswitch X IphaseX fswitch其中，Tj_為IGBT的結(jié)溫升；Kcond為IGBT導(dǎo)通時(shí)的系數(shù)；Iphase是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；Kswitch是IGBT的開關(guān)過程中的系數(shù)；fswitch是IGBT的開關(guān)頻率。本實(shí)施例由IGBT散熱器的溫度和計(jì)算得到的IGBT結(jié)溫升以一定比例系數(shù)綜合后，得到IGBT結(jié)的溫度，這樣更接近IGBT結(jié)的實(shí)際溫度。所述檢測IGBT的開關(guān)頻率，具體為檢測IGBT的PWM驅(qū)動(dòng)信號，所述PWM驅(qū)動(dòng)信號與IGBT的開關(guān)頻率成線性關(guān)系。比例系數(shù)優(yōu)選為I. 35，表達(dá)式為V = I. 35Xfswitch。由于IGBT工作于強(qiáng)電環(huán)境中，因此，檢測的是弱電信號，容易收到強(qiáng)電的干擾，本實(shí)施例提供了避免干擾的措施，對檢測的散熱器的溫度進(jìn)行了處理。檢測IGBT散熱器的溫度，具體為通過溫度傳感器檢測IGBT散熱器的溫度，將溫度傳感器采集的電壓信號轉(zhuǎn)換為 頻率信號；對該頻率信號進(jìn)行光耦隔離；然后將光耦隔離輸出的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
為了使IGBT在安全的情況下工作，因此當(dāng)IGBT的結(jié)溫超過過溫點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，停止IGBT的工作。即將所述IGBT的結(jié)溫與過溫點(diǎn)比較，如果所述IGBT的結(jié)溫超過所述過溫點(diǎn)，則發(fā)出過溫故障信號。本實(shí)施例提供的IGBT結(jié)溫檢測方法可以更加準(zhǔn)確地反映IGBT結(jié)的準(zhǔn)確溫度，從而對IGBT的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)IGBT的結(jié)溫超過過溫點(diǎn)時(shí)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)停止IGBT的工作。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述掲示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種IGBT結(jié)溫檢測裝置，其特征在于，包括散熱器溫度檢測單元、電流檢測單元、頻率檢測單元、IGBT結(jié)溫升獲得單元以及加法單元；所述散熱器溫度檢測單元，用于檢測IGBT散熱器的溫度；所述電流檢測單元，用于檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；所述頻率檢測單元，用于檢測IGBT的開關(guān)頻率；所述IGBT結(jié)溫升獲得單元，用于由所述IGBT的電流和IGBT的開關(guān)頻率根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT結(jié)溫升；所述加法單元，用于將所述IGBT散熱器的溫度和所述IGBT結(jié)溫升相加，獲得IGBT的結(jié)溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT結(jié)溫檢測裝置，其特征在于，所述預(yù)定模型的公式為T=K V T +K 乂了 Xf*1^cond 丄phase 1^switch 丄phase 八丄 switch其中，Tj為IGBT的結(jié)溫升；K_dS IGBT導(dǎo)通時(shí)的系數(shù)；Iphase是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；Kswiteh是IGBT的開關(guān)過程中的系數(shù)；fswitc；h是IGBT的開關(guān)頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT結(jié)溫檢測裝置，其特征在于，還包括電壓頻率轉(zhuǎn)換單元、隔離單元和頻率電壓轉(zhuǎn)換單元；所述電壓頻率轉(zhuǎn)換單元，用于將所述散熱器溫度檢測單元檢測的IGBT散熱器的溫度轉(zhuǎn)換為頻率信號，發(fā)送給所述隔離單元；所述隔離單元，用于對所述頻率信號進(jìn)行隔離，將隔離后的頻率信號發(fā)送給頻率電壓轉(zhuǎn)換單元；所述頻率電壓轉(zhuǎn)換單元，用于將隔離后的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號發(fā)送給所述加法單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT結(jié)溫檢測裝置，其特征在于，當(dāng)需要檢測兩個(gè)或兩個(gè)以上IGBT的結(jié)溫時(shí)，所述電流檢測單元的個(gè)數(shù)與IGBT的個(gè)數(shù)相同，還包括與每個(gè)所述電流檢測單元連接的電流最大值選擇單元，用于選擇電流檢測單元輸出的最大電流值，發(fā)送該最大電流值給所述IGBT結(jié)溫升獲得單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的IGBT結(jié)溫檢測裝置，其特征在于，還包括過溫比較單元，用于將所述加法單元獲得的IGBT的結(jié)溫與過溫點(diǎn)進(jìn)行比較，如果所述IGBT的結(jié)溫超過所述過溫點(diǎn)，則發(fā)出過溫故障信號。
6.一種IGBT結(jié)溫檢測方法，其特征在于，包括檢測IGBT散熱器的溫度；檢測IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；檢測IGBT的開關(guān)頻率；由所述IGBT的電流和IGBT的開關(guān)頻率根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT結(jié)溫升；將所述IGBT散熱器的溫度和所述IGBT結(jié)溫升相加，獲得IGBT的結(jié)溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IGBT結(jié)溫檢測方法，其特征在于，所述預(yù)定模型的公式為T=K V T +K 乂了 Xf*1^cond 丄phase 1^switch 丄phase 八丄 switch其中，Tj為IGBT的結(jié)溫升；K_dS IGBT導(dǎo)通時(shí)的系數(shù)；Iphase是IGBT導(dǎo)通時(shí)流過IGBT的電流；Kswiteh是IGBT的開關(guān)過程中的系數(shù)；fswitc；h是IGBT的開關(guān)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IGBT結(jié)溫檢測方法，其特征在于，所述檢測IGBT的開關(guān)頻率，具體為檢測IGBT的PWM驅(qū)動(dòng)信號，所述PWM驅(qū)動(dòng)信號與IGBT的開關(guān)頻率成線性關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IGBT結(jié)溫檢測方法，其特征在于，檢測IGBT散熱器的溫度， 具體為通過溫度傳感器檢測IGBT散熱器的溫度，將溫度傳感器采集的電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，對該頻率信號進(jìn)行光耦隔離，然后將光耦隔離輸出的頻率信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IGBT結(jié)溫檢測方法，其特征在于，還包括將所述IGBT的結(jié)溫與過溫點(diǎn)比較，如果所述IGBT的結(jié)溫超過所述過溫點(diǎn)，則發(fā)出過溫故障信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種IGBT結(jié)溫檢測裝置及其方法，其中所述方法包括檢測IGBT的開關(guān)頻率和IGBT導(dǎo)通時(shí)的電流，然后根據(jù)預(yù)定模型計(jì)算IGBT的結(jié)溫升，然后將IGBT的結(jié)溫升加上IGBT散熱器的溫度，兩者之和作為IGBT的結(jié)溫，這樣可以更好地反映IGBT的結(jié)溫。因此，本發(fā)明獲得的IGBT的結(jié)溫比現(xiàn)有技術(shù)中通過檢測IGBT的極板溫度或散熱器的溫度間接估計(jì)IGBT的結(jié)溫更精確。
文檔編號G01K13/00GK102636291SQ201110038568
公開日2012年8月15日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者任曉峰, 劉洋洋, 曾贛生, 陳小佳 申請人:三一電氣有限責(zé)任公司