絕緣柵雙極型晶體管的失效模式檢測及保護(hù)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的組件，其中的IGBT連接有柵極驅(qū)動器，該柵極驅(qū)動器用來接收用來驅(qū)動所述IGBT的選通信號，并提供所述IGBT的反饋信號，其中所述反饋信號反應(yīng)了IGBT的集電極-發(fā)射極電壓的變化。所述組件還包括失效模式檢測單元，用來基于所述選通信號和反饋信號的時間順序來判斷所述IGBT是否發(fā)生故障，并區(qū)分包括這些類型的故障：柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障。
【專利說明】絕緣柵雙極型晶體管的失效模式檢測及保護(hù)的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及絕緣柵雙極型晶體管(insulatedgate bipolar transistor, IGBT)的失效模式檢測及保護(hù)的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]IGBT是一種開關(guān)晶體管，可在開通狀態(tài)時讓功率流進(jìn)入，在關(guān)斷狀態(tài)時阻斷功率流。IGBT是一種固態(tài)器件，沒有移動部件，其不是通過打開和閉合一個物理連接來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的，而是通過向半導(dǎo)體元件施加一定電壓以使其改變極性來達(dá)到建立或斷開電氣連接的功能。在預(yù)定的情況下，IGBT普遍用作繼路器和變頻器中的開關(guān)元件，通過開通和關(guān)斷電子裝置來控制和轉(zhuǎn)換電能。
[0003]IGBT可單獨(dú)使用，也可以串聯(lián)使用。作為一個簡便直接的方法，串聯(lián)操作的IGBT在高壓功率轉(zhuǎn)換中被普遍地使用。在串聯(lián)的多個IGBT中，任何一個IGBT的失效都可能導(dǎo)致整個IGBT串的異常運(yùn)行，更糟糕的是，還可能導(dǎo)致整個IGBT相橋損壞。比如，串聯(lián)的多個IGBT中的任何一個失效都可能引發(fā)電位不平衡的問題，從而影響整個IGBT串的堅(jiān)固性和可靠性。因此，有必要提供一種故障檢測功能，能在串聯(lián)的多個IGBT中快速而精確地檢測出故障位置和故障類型。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個實(shí)施例提供了一種包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的組件，其中的IGBT連接有柵極驅(qū)動器，該柵極驅(qū)動器用來接收用來驅(qū)動所述IGBT的選通信號，并提供所述IGBT的反饋信號，其中所述反饋信號反應(yīng)了 IGBT的集電極-發(fā)射極電壓的變化。所述組件還包括失效模式檢測單元，用來基于所述選通信號和反饋信號的時間順序來判斷所述IGBT是否發(fā)生故障，并區(qū)分包括這些類型的故障:柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障。
[0005]本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的失效模式檢測方法。在該方法中，獲得用來驅(qū)動一個或多個串聯(lián)的IGBT的選通信號，并獲得每一個IGBT的反饋信號，該反饋信號反應(yīng)了相應(yīng)IGBT的集電極-發(fā)射極電壓的變化，然后將每一 IGBT的選通信號和反饋信號的時間順序與一個參考時間順序相比，來判斷該IGBT是否發(fā)生了故障，并區(qū)分包括這些類型的故障:柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0007]圖1為一個實(shí)施例中的一種示例性組件的電路圖，該組件包括一個或多個串連的絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor, IGBT),且每一 IGBT連接有一個失效模式檢測單元。
[0008]圖2顯示了當(dāng)IGBT處于正常工作模式時，發(fā)送到IGBT的選通信號(gatingsignal)和響應(yīng)該選通信號的上升沿作出的反饋信號的時間順序。
[0009]圖3顯示了在發(fā)生柵極驅(qū)動器故障時，發(fā)送到IGBT的選通信號和響應(yīng)該選通信號的上升沿作出的反饋信號的時間順序。
[0010]圖4顯示了在發(fā)生開通失敗的故障時，發(fā)送到IGBT的選通信號和響應(yīng)該選通信號的上升沿作出的反饋信號的時間順序。
[0011]圖5顯示了在發(fā)生短路故障時，發(fā)送到IGBT的選通信號和響應(yīng)該選通信號的上升沿作出的反饋信號的時間順序。
[0012]圖6顯示了在發(fā)生開通過壓故障時，發(fā)送到IGBT的選通信號和響應(yīng)該選通信號的上升沿作出的反饋信號的時間順序。
[0013]圖7顯示了當(dāng)IGBT處于正常工作模式時，發(fā)送到IGBT的選通信號和響應(yīng)該選通信號的下降沿作出的反饋信號的時間順序。
[0014]圖8顯示了在發(fā)生關(guān)斷過壓故障時，發(fā)送到IGBT的選通信號和響應(yīng)該選通信號的下降沿作出的反饋信號的時間順序。
[0015]圖9顯示了一個是實(shí)例中的一種IGBT失效模式檢測方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為了確保平均故障間隔時間(mean time between failures, MTBF),對中壓傳動系統(tǒng)(medium voltage drive system)進(jìn)行失效模式的監(jiān)測和保護(hù)具有很重要的作用。由于中壓傳動系統(tǒng)通常會包括一個或多個絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolartransistor, IGBT),因此，為其中的一個或多個IGBT提供失效模式檢測和保護(hù)單元/方法，以便快速準(zhǔn)確地確定故障位置和故障類型也變得很重要。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種包括一個或多個串聯(lián)的IGBT的組件，其中，每一個IGBT連接有一個柵極驅(qū)動器，用來接收選通信號以驅(qū)動IGBT，并提供該IGBT的反饋信號，另外，每一個IGBT還配置有失效模式檢測單元。經(jīng)過程序編制，所述失效模式檢測單元可基于所述選通信號和反饋信號的時間順序來判斷對應(yīng)的IGBT是否發(fā)生故障并判斷發(fā)生的故障的類型。所述失效模式檢測單元能夠區(qū)分可能發(fā)生于一個或多個串聯(lián)的IGBT上的各種常見故障類型，包括柵極驅(qū)動器的故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障。
[0018]除非另作定義，權(quán)利要求書和說明書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分?！耙粋€”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。
[0019]圖1顯示了一個組件的框圖，該組件包括N個(N為自然數(shù)且N彡I)串聯(lián)的IGBT，且每一 IGBT配備有一個用來監(jiān)測IGBT故障及故障類型的失效模式檢測單元。如圖1所示，每一 IGBT包括柵極(G)、發(fā)射極(E)和集電極(C)，其中柵極上連接有柵極驅(qū)動器102。每一 IGBT的柵極驅(qū)動器102上連接有或結(jié)合有一個失效模式檢測單元104。所述一個或多個失效模式檢測單元104可以整合于一個用來控制整個所述組件的系統(tǒng)控制器，并且(或是)與該系統(tǒng)控制器聯(lián)通。其中，適合用作所述系統(tǒng)控制器的控制裝置包括但不限于:復(fù)雜可編程邏輯控制器件(complex programmable logic device, CPID)、可編程門陣列(field-programmable gate array, FPGA)和單片機(jī)(single chip microcomputer, SCM)0
[0020]選通信號(Gl，G2,…，或Gn)被發(fā)送到各柵極驅(qū)動器102后，柵極驅(qū)動器102將選通信號轉(zhuǎn)化成驅(qū)動功率，來驅(qū)動相應(yīng)的IGBT快速地開通或關(guān)斷。表示了各IGBT的集電極-發(fā)射極電壓對應(yīng)所述選通信號變化的反饋信號(FBI，F(xiàn)B2,…，或FBn)被輸送到相應(yīng)的失效模式檢測單元104。經(jīng)過程序編制，所述失效模式檢測單元可基于所述選通信號和反饋信號的時間順序來判斷對應(yīng)的IGBT是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障還可判斷發(fā)生的故障的類型。一旦故障位置和故障類型確定，所述系統(tǒng)控制器106可向發(fā)生故障的IGBT的柵極驅(qū)動器發(fā)出故障清除信號(FC1，F(xiàn)C2，…，或FCn)來處理該故障。
[0021]所述失效模式檢測單元104經(jīng)過程序編制，可通過處理其對應(yīng)的IGBT的選通信號和反饋信號，來判斷該IGBT是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障還可進(jìn)一步判斷故障的類型，以下將對此進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0022]如圖2-8所示，對于一個處于正常運(yùn)作模式的IGBT來說，每次在IGBT的開通和關(guān)斷瞬間的選通信號上升沿和下降沿出現(xiàn)之后，反饋信號中都會對應(yīng)出現(xiàn)一個持續(xù)一段時間(如900納秒)的脈沖。然而，一旦IGBT或其柵極驅(qū)動器發(fā)生故障，其反饋信號就可能會與正常模式下的不同。比如，當(dāng)IGBT正常開通時，如圖2所示，反饋信號會在選通信號的上升沿出現(xiàn)后的一定時間內(nèi)出現(xiàn)一個持續(xù)一段時間的對應(yīng)脈沖。一旦IGBT發(fā)生柵極驅(qū)動器的故障，如圖3所示，則反饋信號中對應(yīng)選通信號上升沿的脈沖會推遲出現(xiàn)，或者甚至是不出現(xiàn)。一旦IGBT發(fā)生開通失敗的故障，如圖4所示，所述反饋信號中對應(yīng)選通信號上升沿的脈沖的持續(xù)時間便會延長。一旦IGBT發(fā)生短路故障或開通過壓故障，如圖5和6所示，則反饋信號中會在所述對應(yīng)選通信號上升沿的正常脈沖之后再出現(xiàn)一個不正常的第二脈沖。當(dāng)IGBT正常關(guān)斷時，如圖7所示，反饋信號會在選通信號的下降沿出現(xiàn)后的一定時間內(nèi)出現(xiàn)一個持續(xù)一段時間的對應(yīng)脈沖。一旦IGBT發(fā)生關(guān)斷過壓故障，則反饋信號中對應(yīng)選通信號下降沿的脈沖會推遲出現(xiàn)，并且該脈沖的持續(xù)時間將會延長。
[0023]在一些實(shí)施例中，經(jīng)過程序編制，所述失效模式檢測單元104可將其對應(yīng)的IGBT的選通信號和反饋信號的時間順序(實(shí)際的時間順序)與一個在正常模式下工作的IGBT的選通信號和反饋信號的標(biāo)準(zhǔn)時間順序(參考的時間順序)進(jìn)行比較，從而判斷相應(yīng)的IGBT是否發(fā)生故障。此外，基于所述實(shí)際的時間順序，還可以確定發(fā)生的故障屬于哪種類型。
[0024]如圖2-8所示，在一些具體的實(shí)施例中，所述失效模式檢測單元104經(jīng)過程序編制，可將:
[0025](a)選通信號的上升沿和緊隨其后的第一反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔與最大的開通確認(rèn)等待時間(maximum turn-on ack-wait time) T1相比；
[0026](b)所述第一反饋信號脈沖的持續(xù)時間t2,與最大的開通確認(rèn)時間(maximumturn-on acktime) T2 相 I:匕；
[0027](C)所述第一反饋信號脈沖的下降沿和緊隨其后的第二反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t3，分別與短路消隱時間(short-circuit blanking time)1^和過壓消隱時間(over-voltage blanking time) T3_2 才目I:匕；
[0028](d)所述第二反饋信號脈沖的持續(xù)時間t4，與最大過壓時間T4相比；
[0029](e)選通信號的下降沿和緊隨其后的第三反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔與最大的關(guān)斷確認(rèn)等待時間(maximum turn-off ack-wait time) T5相比；以及
[0030](f)所述第三反饋信號脈沖的持續(xù)時間t6,與最大的關(guān)斷確認(rèn)時間(maximumturn-off acktime) T6 才目I:匕，
[0031]從而確定相應(yīng)的IGBT是否發(fā)生故障，并區(qū)分故障類型，包括柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障。
[0032]在一個具體的實(shí)施例中，所述最大的開通確認(rèn)等待時間T1約為160納秒，所述與最大的開通確認(rèn)時間T2約為800納秒，所述短路消隱時間IV1約為6微秒(6000納秒)，所述過壓消隱時間T3_2約為500納秒，所述最大過壓時間T4約為800納秒，所述最大的關(guān)斷確認(rèn)等待時間T5約為550納秒，所述最大的關(guān)斷確認(rèn)時間T6約為I微秒(1000納秒)。
[0033]在一些實(shí)施例中，所述失效模式檢測單元104經(jīng)過程序編制，可進(jìn)行以下判斷:
[0034]若LXT1，則判斷發(fā)生了柵極驅(qū)動故障；
[0035]若&彡T1或t2>T2，則判斷IGBT發(fā)生了開通失敗的故障；
[0036]若&彡T1, t2彡T2且T3_2彡t3彡Th，則判斷IGBT發(fā)生了短路故障；
[0037]若&彡T1, t2彡T2, t3 ( T3_2 U T4,則判斷IGBT發(fā)生了開通過壓故障；
[0038]若t5>T5且t6>T6，則判斷IGBT發(fā)生了關(guān)斷過壓故障。
[0039]一旦一個或多個IGBT通過其對應(yīng)的失效模式檢測單元檢測單元到發(fā)生了前述故障，將發(fā)回一個報(bào)錯信號到系統(tǒng)控制器106，報(bào)告故障位置和故障類型。所述系統(tǒng)控制器106可根據(jù)所報(bào)告的故障類型發(fā)出一個對應(yīng)的故障清除信號(FC1，F(xiàn)C2,…，或FCn)來處理該故障。所述故障清除信號可以是一個可關(guān)斷所述發(fā)送到一個或多個IGBT的選通信號的指令，或是一個將發(fā)生故障的IGBT與其柵極驅(qū)動器斷開從而使其與組件的其他部分隔離的指令，或者甚至是一個忽略所述故障的指令。所述系統(tǒng)控制器106可根據(jù)不同的故障類型作出不同的反應(yīng)，從而發(fā)出不應(yīng)不同故障類型的故障清除信號。
[0040]在一些實(shí)施例中，通過串聯(lián)M個(M為自然數(shù)且I彡M彡N)余量IGBT到所述串聯(lián)了 N個IGBT的組件中，通過上述失效模式檢測單元檢測方法，可實(shí)現(xiàn)具有N+M余量的運(yùn)行方式，來增加組件的實(shí)用性。比如，在一個實(shí)施例中，可在包括N個串聯(lián)的IGBT的組件中多串聯(lián)一個IGBT，使其實(shí)際具有N+1個串聯(lián)的IGBT，一旦組件中的某一個IGBT發(fā)生了故障，可僅將發(fā)生故障的那個IGBT忽略或?qū)⑵渥韪?，而不將整個IGBT串的選通信號關(guān)斷，只有當(dāng)有第二個IGBT也發(fā)生了故障時，才將選通信號關(guān)斷，這樣就從而實(shí)現(xiàn)了 N+1余量的運(yùn)行模式。在一個具體的實(shí)施例中，可通過打開發(fā)生了故障的IGBT和其柵極驅(qū)動器之間的開關(guān)，使其與組件的其余部分隔離，來實(shí)現(xiàn)將發(fā)生了故障的IGBT阻隔的目的。因此，在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)組件中第一個IGBT發(fā)生了故障時，系統(tǒng)控制器106發(fā)出一個故障清除信號來使所述發(fā)生了故障的IGBT斷開與其柵極驅(qū)動器的連接，從而與隔離組件的其余部分隔離開來，當(dāng)組件中有第二個IGBT發(fā)生故障時，系統(tǒng)控制器106發(fā)出一個故障清除信號來關(guān)斷所述發(fā)送到所有IGBT的選通信號。
[0041]本發(fā)明的另一方面還提供了一種相應(yīng)的IGBT失效模式檢測方法。在該方法中，對于包括一個或多個串聯(lián)的IGBT的組件，可發(fā)送選通信號來驅(qū)動所述一個或多個IGBT，并提供每一個IGBT的反饋信號，該反饋信號顯示了其集電極-發(fā)射極電壓對應(yīng)所述選通信號的變化。通過前文描述的方法，通過IGBT的選通信號和反饋信號的時間順序與參考的時間順序的比較，可判斷該IGBT是否發(fā)生故障，若發(fā)生了故障，該故障為哪種類型。
[0042]在一個具體的實(shí)施例中，如圖9所示，在一個IGBT失效模式檢測方法200中，在步驟201中，向多個串聯(lián)的IGBT提供選通信號，開始進(jìn)行選通；在步驟202中，針對每一個IGBT判斷其是否發(fā)生柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障或關(guān)斷過壓故障；在步驟203中，判斷是否有兩個或更多的IGBT發(fā)生故障；若有兩個或更多的IGBT發(fā)生故障，則在步驟204中將所述選通信號關(guān)斷。雖然圖9中顯示的是余量M=I的例子，但M可以是I或任何其他更大的數(shù)量，取決于需要多少的余量。在余量的大于I的情況下，是隔離還是關(guān)斷取決于是否有多于余量的IGBT發(fā)生了故障。
[0043]所述失效模式檢測單元或方法給多級串聯(lián)的IGBT提供了一種自診功能，來確定故障的位置和故障的類型，可以正確地辨認(rèn)柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障或關(guān)斷過壓故障。此外，使用所述失效模式檢測單元或方法的組件還可以實(shí)現(xiàn)N+M余量的運(yùn)行模式。因此，本發(fā)明所描述的失效模式檢測單元或方法不僅可以降低硬件功率測試周期，還可以大大地減小硬件維護(hù)的成本。
[0044]雖然結(jié)合特定的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種組件，其包括: 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT),連接有柵極驅(qū)動器，該柵極驅(qū)動器用來接收用來驅(qū)動所述IGBT的選通信號，并提供所述IGBT的反饋信號，其中所述反饋信號反應(yīng)了 IGBT的集電極-發(fā)射極電壓的變化； 失效模式檢測單元，用來基于所述選通信號和反饋信號的時間順序來判斷所述IGBT是否發(fā)生故障，并區(qū)分包括這些類型的故障:柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障
2.如權(quán)利要求1所述的組件，進(jìn)一步包括系統(tǒng)控制器，其經(jīng)過程序編制，在所述IGBT發(fā)生故障時關(guān)斷所述選通信號或隔離所述IGBT。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述IGBT包括一個連接有第一柵極驅(qū)動器的第一IGBT，所述失效模式檢測單元包括第一失效模式檢測單元，且該組件進(jìn)一步包括:至少一個另外的連接有第二柵極驅(qū)動器的第二 IGBT和至少一個第二失效模式檢測單元，其中所述第一 IGBT和所述另外的IGBT是串聯(lián)的。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其中所述第一IGBT和另外的IGBT中包括一定數(shù)量的余量IGBT，在每一 IGBT及其柵極驅(qū)動器之間有開關(guān)，該組件進(jìn)一步包括系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器經(jīng)過程序編制，可在發(fā)生故障的IGBT的數(shù)量小于或等于所述余量IGBT的數(shù)量時，發(fā)出隔離信號，以讓發(fā)生故障的IGBT與其柵極驅(qū)動器的開關(guān)斷開。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其中所述系統(tǒng)控制器過程序編制，還可在發(fā)生故障的IGBT的數(shù)量大于所述余量IGBT的數(shù)量時，關(guān)斷所述選通信號。
6.如權(quán)利要求1-5所述的組件，其中所述失效模式檢測單元經(jīng)過程序編制，可將: Ca)選通信號的上升沿和緊隨其后的第一反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t1;與最大的開通確認(rèn)等待時間T1相比； (b)所述第一反饋信號脈沖的持續(xù)時間t2，與最大的開通確認(rèn)時間T2相比； (c)所述第一反饋信號脈沖的下降沿和緊隨其后的第二反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t3，分別與短路消隱時間IV1和過壓消隱時間T3_2相比； Cd)所述第二反饋信號脈沖的持續(xù)時間t4，與最大過壓時間T4相比； Ce)選通信號的下降沿和緊隨其后的第三反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t5，與最大的關(guān)斷確認(rèn)等待時間T5相比；以及 Cf)所述第三反饋信號脈沖的持續(xù)時間t6，與最大的關(guān)斷確認(rèn)時間T6相比， 并進(jìn)行以下判斷: 若LXT1，則判斷發(fā)生了柵極驅(qū)動故障； 若彡T1或t2>T2，則判斷IGBT發(fā)生了開通失敗的故障； 若h彡T1, t2彡T2且T3_2彡t3彡IV1，則判斷IGBT發(fā)生了短路故障； 若L彡T1, t2 ( T2，t3 ( T3_2且t4彡T4，則判斷IGBT發(fā)生了開通過壓故障；以及 若t5>T5且t6>T6，則判斷IGBT發(fā)生了關(guān)斷過壓故障。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，其中所述WIVpm和T6分別約為160納秒、800納秒、6微秒、500納秒、800納秒、550納秒和I微秒。
8.—種絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的失效模式檢測方法，其包括: 獲得用來驅(qū)動一個或多個串聯(lián)的IGBT的選通信號； 獲得每一個IGBT的反饋信號，該反饋信號反應(yīng)了相應(yīng)IGBT的集電極-發(fā)射極電壓的變化；以及 將每一 IGBT的選通信號和反饋信號的時間順序與一個參考時間順序相比，來判斷該IGBT是否發(fā)生了故障，并區(qū)分包括這些類型的故障:柵極驅(qū)動器故障、開通失敗的故障、短路故障、開通過壓故障和關(guān)斷過壓故障。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，若所述一個或多個串聯(lián)的IGBT中包括一定數(shù)量的余量IGBT，該方法進(jìn)一步包括:在發(fā)生故障的IGBT的數(shù)量小于或等于所述余量IGBT的數(shù)量時，發(fā)出隔離信號，以讓發(fā)生故障的IGBT與其柵極驅(qū)動器斷開連接。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括:在發(fā)生故障的IGBT的數(shù)量大于所述余量IGBT的數(shù)量時，關(guān)斷所述選通信號。
11.如權(quán)利要求8-10所述的方法，其中所述判斷IGBT是否發(fā)生了故障并區(qū)分故障類型的步驟包括: 將: Ca)選通信號的上升沿和緊隨其后的第一反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t1;與最大的開通確認(rèn)等待時間T1相比； (b)所述第一反饋信號脈沖的持續(xù)時間t2，與最大的開通確認(rèn)時間T2相比； (c)所述第一反饋信號脈沖的下降沿和緊隨其后的第二反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t3，分別與短路消隱時間IV1和過壓消隱時間T3_2相比； Cd)所述第二反饋信號脈沖的持續(xù)時間t4，與最大過壓時間T4相比； Ce)選通信號的下降沿和緊隨其后的第三反饋信號脈沖的上升沿之間的時間間隔t5，與最大的關(guān)斷確認(rèn)等待時間T5相比；以及 Cf)所述第三反饋信號脈沖的持續(xù)時間t6，與最大的關(guān)斷確認(rèn)時間T6相比， 并進(jìn)行以下判斷: 若LXT1，則判斷發(fā)生了柵極驅(qū)動故障； 若彡T1或t2>T2，則判斷IGBT發(fā)生了開通失敗的故障； 若h彡T1, t2彡T2且T3_2彡t3彡IV1，則判斷IGBT發(fā)生了短路故障； ^t1 ^ T1, t2 ( T2, t3 ( T3_2且t4彡T4，則判斷IGBT發(fā)生了開通過壓故障；以及 若t5>T5且t6>T6，則判斷IGBT發(fā)生了關(guān)斷過壓故障。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述!\、T2,Th、T3_2、T4、T5和T6分別約為160納秒、800納秒、6微秒、500納秒、800納秒、550納秒和I微秒。
【文檔編號】G01R31/26GK104237761SQ201310232724
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】吳濤 申請人:通用電氣公司