本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功率模塊及功率系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在變流器，如風(fēng)電變流器等電力電子產(chǎn)品中，功率模塊是進(jìn)行電力電子變換的核心部件，其性能的好壞將直接影響電力電子產(chǎn)品的性能。同時(shí)，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展以及市場需求的不斷變化，用戶對功率模塊的要求越來越高，集成化、可擴(kuò)展性以及智能化逐漸成為新的發(fā)展趨勢。

但是，由于現(xiàn)有的功率模塊主要由晶體管(如IGBT等)、直流母線電容、模塊驅(qū)動板等組成，需要外部提供相應(yīng)的控制電源、驅(qū)動信號等，即，現(xiàn)有的功率模塊配置較為簡單、功能較為單一，因而，在面對越來越多的需求變化時(shí)，往往無法實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)需求重新設(shè)計(jì)，從而存在無法滿足相應(yīng)的集成化、可擴(kuò)展性以及智能化等需求，導(dǎo)致現(xiàn)有功率模塊存在集成化較低、可擴(kuò)展性較差以及智能化較低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種功率模塊及功率系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有功率模塊存在的集成性不佳、智能性差以及可擴(kuò)展性較差的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種功率模塊，所述功率模塊內(nèi)部集成有包括模塊控制板、晶體管、直流母線電容、模塊驅(qū)動板、信號檢測單元在內(nèi)的多個(gè)功率模塊子單元；

其中，所述模塊控制板用于對所述功率模塊內(nèi)部集成的各其它功率模塊子單元進(jìn)行相應(yīng)的控制管理，以使得所述功率模塊能夠作為一個(gè)內(nèi)部可控、且能 夠滿足設(shè)定的各功能需求的獨(dú)立系統(tǒng)而存在。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板，具體用于從所述功率模塊內(nèi)部的所述直流母線電容獲取電源，并根據(jù)獲取到的電源為所述功率模塊內(nèi)部的各其它功率模塊子單元供電。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板，具體還用于根據(jù)設(shè)定的功能需求，將所述功率模塊配置為三相功率模塊或單相功率模塊。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板，具體還用于接收所述功率模塊內(nèi)部的各信號檢測單元發(fā)送的檢測信號，并根據(jù)接收到的檢測信號確定所述功率模塊的當(dāng)前狀態(tài)，以及，根據(jù)確定的所述功率模塊的當(dāng)前狀態(tài)，對所述功率模塊進(jìn)行相應(yīng)控制。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板，具體用于通過設(shè)置在所述模塊控制板內(nèi)部的邏輯芯片系統(tǒng)，接收所述功率模塊內(nèi)部的各信號檢測單元發(fā)送的檢測信號，并將每一檢測信號與相應(yīng)的故障門限進(jìn)行比較，若確定任一或多個(gè)檢測信號超出相應(yīng)的故障門限，則確定所述功率模塊處于故障狀態(tài)。

可選地，所述邏輯芯片系統(tǒng)至少包括以下任意一種或多種邏輯芯片：

DSP(Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理器)、FPGA(Field-Programmoble Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)或CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)。

可選地，所述檢測信號至少包括以下信號中的任意一種或多種：模塊交流電流信號、直流母線電壓信號、散熱器溫度信號、散熱器液體流量信號、入水口溫度信號、模塊濕度信號、驅(qū)動電源過欠壓檢測信號、晶體管過流信號、或晶體管溫度檢測信號。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板，具體用于通過設(shè)置在所述模塊控制板內(nèi)部的邏輯芯片系統(tǒng)，接收所述功率模塊內(nèi)部的所述模塊驅(qū)動板上的各驅(qū)動電路上報(bào)的晶體管過流信號，其中，每一驅(qū)動電路上報(bào)的晶體管過流信號包括一路或兩路晶體管子過流信號；并將每一路晶體管子過流信號與相應(yīng)的過流信號故障門 限進(jìn)行比較，若確定任一路晶體管子過流信號大于相應(yīng)的過流信號故障門限，則確定所述模塊驅(qū)動板上的與所述任一路晶體管子過流信號相對應(yīng)的晶體管故障。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板上設(shè)置有第一光纖收發(fā)接口；

所述模塊控制板，具體還用于通過設(shè)置在所述模塊控制板上的第一光纖收發(fā)接口將所述功率模塊的當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送給與所述功率模塊處于同一功率系統(tǒng)的變流器主控板，以由所述變流器主控板根據(jù)接收到的所述功率模塊的當(dāng)前狀態(tài)，對所述功率模塊進(jìn)行相應(yīng)控制。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板與所述變流器主控板之間采用異步點(diǎn)對點(diǎn)通信方式進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板，具體還用于通過與所述變流器主控制板之間的通信進(jìn)行程序的遠(yuǎn)程下載或更新。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板上還設(shè)置有第二光纖收發(fā)接口；

所述模塊控制板，具體還用于通過設(shè)置在所述模塊控制板上的第二光纖收發(fā)接口和與所述功率模塊處于同一功率系統(tǒng)中的其他功率模塊進(jìn)行通信、或與其他功率系統(tǒng)進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種功率系統(tǒng)，所述功率系統(tǒng)包括變流器主控板以及至少一個(gè)上述任一所述的功率模塊。

進(jìn)一步地，所述變流器主控板，用于接收各功率模塊通過對應(yīng)的光纖收發(fā)接口上報(bào)的功率模塊狀態(tài)信息，并根據(jù)接收到的各功率模塊狀態(tài)信息，對各功率模塊進(jìn)行相應(yīng)控制。

進(jìn)一步地，所述變流器主控板，具體用于根據(jù)接收到的每一功率模塊狀態(tài)信息，判斷對應(yīng)的功率模塊是否故障，若是，則向?qū)?yīng)的故障功率模塊下發(fā)停止指令，指示所述故障功率模塊停止運(yùn)行。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種功率模塊及功率系統(tǒng)，所述功率模塊內(nèi)部集成有 包括模塊控制板、晶體管、直流母線電容、模塊驅(qū)動板、信號檢測單元在內(nèi)的多個(gè)功率模塊子單元，其中，所述模塊控制板用于對所述功率模塊內(nèi)部集成的各其它功率模塊子單元進(jìn)行相應(yīng)的控制管理，以使得所述功率模塊能夠作為一個(gè)內(nèi)部可控、且能夠滿足設(shè)定的各功能需求的獨(dú)立系統(tǒng)而存在。也就是說，本發(fā)明實(shí)施例所述的功率模塊內(nèi)部可集成有多個(gè)功率模塊子單元，并且可通過內(nèi)部集成的模塊控制板滿足設(shè)定的各功能需求，從而使得所述功率模塊的集成化更高、可擴(kuò)展性更高且更加智能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例中所述的一種功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例中所述模塊控制板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例中所述模塊驅(qū)動板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例中所述的一種功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例中所述的另一種功率系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一：

本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種功率模塊10，如圖1所示，其為本發(fā)明實(shí)施例 一中所述的功率模塊10的結(jié)構(gòu)示意圖，所述功率模塊10內(nèi)部集成有包括模塊控制板11、模塊驅(qū)動板12、晶體管13(如IGBT等)、直流母線電容14、信號檢測單元15在內(nèi)的多個(gè)功率模塊子單元，其中，所述模塊控制板11可用于對所述功率模塊10內(nèi)部集成的各其它功率模塊子單元進(jìn)行相應(yīng)的控制管理，以使得所述功率模塊10能夠作為一個(gè)內(nèi)部可控、且能夠滿足設(shè)定的各功能需求的獨(dú)立系統(tǒng)而存在。

可選地，所述功率模塊10內(nèi)部集成的信號檢測單元15可包括霍爾檢測電路、驅(qū)動電源過欠壓檢測電路、晶體管溫度檢測電路以及模塊散熱器溫度檢測電路等，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

需要說明的是，所述驅(qū)動電源過欠壓檢測電路以及晶體管溫度檢測電路通?？稍O(shè)置在所述模塊驅(qū)動板12之上(當(dāng)然也可獨(dú)立于模塊驅(qū)動板12而設(shè)置)，本發(fā)明實(shí)施例對此也不作贅述。

另外，需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例所述的功率模塊10除了可包括上述模塊控制板11、模塊驅(qū)動板12、晶體管13(如IGBT等)、直流母線電容14、信號檢測單元15等各功率模塊子單元之外，還可包括疊層母排、模塊散熱器、直流連接排、交流連接排、整體框架、輔助電源和驅(qū)動轉(zhuǎn)接板等功率模塊子單元，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

也就是說，本發(fā)明實(shí)施例所述的功率模塊內(nèi)部可集成有多個(gè)功率模塊子單元，并且可通過內(nèi)部集成的模塊控制板滿足設(shè)定的各功能需求，從而使得所述功率模塊的集成化更高、可擴(kuò)展性更高且更加智能。

可選地，所述模塊控制板11的結(jié)構(gòu)示意圖可如圖2所示，具體可包括隔離變換電路20(具體可為高壓DC/DC隔離變換電路)、邏輯芯片系統(tǒng)21、第一驅(qū)動板接口22、光纖收發(fā)接口23、直流母線電壓輸入接口24、溫度采樣接口25以及霍爾采樣接口26等。另外，所述模塊控制板11還可包括代碼燒寫接口27和仿真與調(diào)試接口28等，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

另外，所述模塊驅(qū)動板12的結(jié)構(gòu)示意圖可如圖3所示，具體可包括多個(gè) 驅(qū)動電路31(每一驅(qū)動電路31可用于驅(qū)動相應(yīng)的一個(gè)或兩個(gè)晶體管)、第二驅(qū)動板接口32以及晶體管驅(qū)動接口(如上、下晶體管驅(qū)動接口33、34)等。另外，需要說明的是，以將所述驅(qū)動電源過欠壓檢測電路以及晶體管溫度檢測電路設(shè)置在所述模塊驅(qū)動板12之上為例，所述模塊驅(qū)動板12還可包括驅(qū)動電源過欠壓檢測電路35、晶體管溫度檢測電路36(即NTC檢測電路)等。再有，需要說明的是，當(dāng)將所述驅(qū)動電源過欠壓檢測電路35以及晶體管溫度檢測電路36設(shè)置在所述模塊驅(qū)動板12之上時(shí)，所述模塊驅(qū)動板12中還可設(shè)置有與所述驅(qū)動電源過欠壓檢測電路35以及晶體管溫度檢測電路36分別對應(yīng)的接口，如與所述驅(qū)動電源過欠壓檢測電路35相對應(yīng)的過欠壓檢測接口37，以及，與所述晶體管溫度檢測電路36相對應(yīng)的晶體管溫度檢測接口38等；另外，需要說明的是，所述過欠壓檢測接口37和/或所述晶體管溫度檢測接口38可與所述第二驅(qū)動板接口32為同一接口，本發(fā)明實(shí)施例對此均不作贅述。

進(jìn)一步地，需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例一所述的模塊控制板11與模塊驅(qū)動板12可分別設(shè)置于所述功率模塊10的任兩對立側(cè)面，如所述模塊控制板11設(shè)置于所述功率模塊10的正側(cè)面，所述模塊驅(qū)動板12設(shè)置于所述功率模塊10的后側(cè)面；當(dāng)然，也可如圖1所示，并列設(shè)置于所述功率模塊10的某一側(cè)面。即，本發(fā)明實(shí)施例并不對所述模塊控制板11以及所述模塊驅(qū)動板12之間的位置關(guān)系進(jìn)行限定。

下面，將針對所述模塊控制板11對所述功率模塊10內(nèi)部集成的各其它功率模塊子單元進(jìn)行相應(yīng)的控制管理(如電源管理、功能配置管理、信號檢測管理等)的過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

具體地，在本發(fā)明實(shí)施例一中，所述模塊控制板11，可具體用于從所述功率模塊10內(nèi)部的所述直流母線電容14獲取電源，并根據(jù)獲取到的電源為所述功率模塊10內(nèi)部的各其它功率模塊子單元供電。

可選地，所述模塊控制板11具體可通過設(shè)置在所述模塊控制板11內(nèi)部的隔離變換電路20將獲取到的電源進(jìn)行變換處理，得到多路電源，并根據(jù)得到 的多路電源為所述功率模塊10內(nèi)部的各其它功率模塊子單元供電。

例如，所述模塊控制板11可通過設(shè)置在其內(nèi)部的直流母線電壓輸入接口24從直流母線電容14獲取電源，并通過隔離變換電路20將獲取到的電源進(jìn)行變換處理，得到多路電源。其中，所述隔離變換電路20將獲取到的電源進(jìn)行變換處理，得到多路電源可具體實(shí)施為：將獲取到的電源分成兩路，一路輸出+15V驅(qū)動電源(可為模塊驅(qū)動板12等供電)，另一路輸出±24V控制電源(可為霍爾檢測電路等供電)，且，+24V電源可經(jīng)過降壓斬波器(BUCK)變換處理后轉(zhuǎn)化為±15V電源，以及可經(jīng)過降壓斬波器BUCK和線性穩(wěn)壓器(如LDO，即低壓差線性穩(wěn)壓器等)的變換處理后轉(zhuǎn)化為+3.3V、+1.8V、+2.5V、+1.2V等芯片用電源，從而實(shí)現(xiàn)了所述功率模塊10內(nèi)部各單元所需的控制電源完全從內(nèi)部轉(zhuǎn)換，避免了功率模塊10存在控制電源引線較多，線纜錯(cuò)亂的問題，從而降低了功率系統(tǒng)布線的復(fù)雜度。需要說明的是，所述得到的多路電源的地線可直接相連或通過磁珠連接起來，以進(jìn)一步降低功率模塊10布線的復(fù)雜度。

另外，需要說明的是，所述隔離變換電路20除了可將獲取到的電源變換處理為+15V驅(qū)動電源和±24控制電源之外，還可將獲取到的電源變換處理為其他電壓值的控制電源，本發(fā)明實(shí)施例對此不作限定。

再有，需要說明的是，所述模塊控制板11自身所需的電源也可通過設(shè)置在其內(nèi)部的直流母線電壓輸入接口24從直流母線電容14處獲取，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

進(jìn)一步地，在所述功率模塊10需要多模塊并聯(lián)使用時(shí)，由于其內(nèi)部各單元所需控制電源是由內(nèi)部直流母線電容14提供的，因此，還避免了造成變流器輔助電源功率不足的問題，給模塊并聯(lián)及擴(kuò)展帶來了非常大的便利。

也就是說，在本發(fā)明實(shí)施例一中，由于所述功率模塊內(nèi)的各單元的控制電源是從其內(nèi)部的直流母線電容獲取的，因此避免了功率模塊存在控制電源引線較多，線纜錯(cuò)亂的問題，從而降低了功率系統(tǒng)布線的復(fù)雜度，并且，由于所述功率模塊是從自身的直流母線電容獲取電源為其內(nèi)部的各功率模塊子單元供 電的，因此，還避免了因長線傳輸導(dǎo)致的功率模塊的各控制電源電壓值降低、進(jìn)而無法滿足各單元的電源需求的問題，從而提高了功率系統(tǒng)的性能。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板11，具體還可根據(jù)設(shè)定的功能需求，將所述功率模塊10配置為三相功率模塊或單相功率模塊(或其他形式的功率模塊)，從而避免了因功率模塊配置簡單，功能單一，而導(dǎo)致的無法滿足市場多樣化需求以及可擴(kuò)展性差等方面的問題，使得所述功率模塊的內(nèi)部配置完全可控，能夠適應(yīng)各種變化需求。

可選地，以模塊驅(qū)動板12驅(qū)動三路IGBT為例，所述模塊控制板11可根據(jù)設(shè)定的功能需求，將所述功率模塊10內(nèi)的模塊驅(qū)動板12驅(qū)動的三路IGBT分別配置為U相、V相和W相，以將所述功率模塊10配置為三相功率模塊，或者，也可將所述模塊驅(qū)動板12驅(qū)動的三路IGBT統(tǒng)一配置為一相(如統(tǒng)一配置為U相，或統(tǒng)一配置為V相，或統(tǒng)一配置為W相)，以將所述功率模塊10配置為單相功率模塊，本發(fā)明實(shí)施例對此不作限定。

例如，在圖4所示的功率系統(tǒng)40中，每個(gè)功率模塊10均可被模塊控制板11配置為三相功率模塊。具體地，每個(gè)功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可分別被配置為U相、V相、W相，以組成三相功率模塊。

再例如，在圖5所示的功率系統(tǒng)50中，每個(gè)功率模塊10均可被模塊控制板11配置為單相功率模塊。具體地，與電網(wǎng)側(cè)控制電路51連接的第一功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可均被配置為U相，以組成一個(gè)大的U相功率模塊；同理，與電網(wǎng)側(cè)控制電路51連接的第二功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可均被配置為V相，以組成一個(gè)大的V相功率模塊；與電網(wǎng)側(cè)控制電路51連接的第三功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可均被配置為W相，以組成一個(gè)大的W相功率模塊。另外，與電機(jī)側(cè)控制電路52連接的三個(gè) 功率模塊的配置與電網(wǎng)側(cè)控制電路51所連接的三個(gè)功率模塊的配置類似，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

可選地，功率模塊10除了可由其內(nèi)部的模塊控制板11將自身配置為三相功率模塊或單相功率模塊之外，還可以由上層設(shè)備(如變流器主控板)等將自身配置為三相功率模塊或單相功率模塊。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板11，具體還可用于接收所述功率模塊10內(nèi)部的各信號檢測單元15(如，驅(qū)動電源過欠壓檢測電路35、晶體管溫度檢測電路36以及模塊散熱器溫度檢測電路等)發(fā)送的檢測信號，并根據(jù)接收到的檢測信號確定所述功率模塊10的當(dāng)前狀態(tài)，以及，根據(jù)確定的所述功率模塊10的當(dāng)前狀態(tài)，對所述功率模塊10進(jìn)行相應(yīng)控制。

可選地，各信號檢測單元15可通過相應(yīng)的接口將檢測信號發(fā)送給所述模塊控制板11內(nèi)部的邏輯芯片系統(tǒng)21，如，驅(qū)動電源過欠壓檢測電路35、晶體管溫度檢測電路36可通過第二驅(qū)動板接口32以及第一驅(qū)動板接口22將檢測信號發(fā)送給邏輯芯片系統(tǒng)21；模塊散熱器溫度檢測電路可通過溫度采樣接口25將檢測信號發(fā)送給邏輯芯片系統(tǒng)21；霍爾檢測電路可通過霍爾采樣接口26將檢測信號發(fā)送給邏輯芯片系統(tǒng)21等等，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

也就是說，所述模塊控制板11接收到的所述檢測信號至少包括：模塊交流電流信號、直流母線電壓信號、散熱器溫度信號、驅(qū)動電源過欠壓檢測信號、晶體管過流信號、或晶體管溫度檢測信號等中的任意一種或多種。另外，所述模塊控制板11接收到的所述檢測信號還可包括散熱器液體流量信號、入水口溫度信號、或模塊濕度信號等，本發(fā)明實(shí)施例對此也不作贅述。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板11具體可通過設(shè)置在所述模塊控制板11內(nèi)部的邏輯芯片系統(tǒng)21，接收所述功率模塊10內(nèi)部的各信號檢測單元15發(fā)送的檢測信號，并將每一檢測信號與相應(yīng)的故障門限進(jìn)行比較，若確定任一或多個(gè)檢測信號超出相應(yīng)的故障門限，則確定所述功率模塊10處于故障狀態(tài)。

可選地，所述邏輯芯片系統(tǒng)21至少包括以下任意一種或多種邏輯芯片： DSP、FPGA或CPLD，本發(fā)明實(shí)施例對此不作限定。

例如，以檢測信號為晶體管13過流信號為例，所述模塊控制板11具體可通過設(shè)置在所述模塊控制板11內(nèi)部的邏輯芯片系統(tǒng)21，接收所述功率模塊10內(nèi)部的所述模塊驅(qū)動板12上的各驅(qū)動電路31上報(bào)的晶體管13過流信號，其中，每一驅(qū)動電路31上報(bào)的晶體管13過流信號包括一路或兩路晶體管13子過流信號；并將每一路晶體管13子過流信號與相應(yīng)的過流信號故障門限進(jìn)行比較，若確定任一路晶體管13子過流信號大于相應(yīng)的過流信號故障門限，則確定所述模塊驅(qū)動板12上的與所述任一路晶體管13子過流信號相對應(yīng)的晶體管13故障。

例如，如圖3所示，假設(shè)模塊驅(qū)動板12可包括三個(gè)驅(qū)動電路31(具體可為三相隔離驅(qū)動電路)，每個(gè)驅(qū)動電路31可驅(qū)動兩個(gè)晶體管13，如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。則，具體地，各驅(qū)動電路31可通過第二驅(qū)動板接口32以及第一驅(qū)動板接口22向所述模塊控制板11內(nèi)部的邏輯芯片系統(tǒng)21上報(bào)2路IGBT子過流信號，相應(yīng)地，如果功率模塊10發(fā)生炸機(jī)或誤報(bào)信號時(shí)，邏輯芯片系統(tǒng)21即可分辨出是哪一相的上管/下管IGBT出現(xiàn)故障。也就是說，本發(fā)明實(shí)施例所述功率模塊10更加智能，不僅能夠確定自身是否出現(xiàn)故障，還能夠?qū)崿F(xiàn)精確地故障定位，從而使得功率模塊10的故障檢測更為精確。

進(jìn)一步地，若確定所述功率模塊10處于故障狀態(tài)，則所述模塊控制板11還可根據(jù)自身或外界下發(fā)的控制指令，通過控制所述功率模塊10的直流連接排以及交流連接排等斷開的方式，控制所述功率模塊10停止工作，從而使得本發(fā)明實(shí)施例所述的功率模塊10的工作狀態(tài)更加靈活可控。當(dāng)然，此時(shí)，所述模塊控制板11也可通過進(jìn)行告警的方式，來提醒維護(hù)人員對所述功率模塊進(jìn)行相應(yīng)控制，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

也就是說，在本發(fā)明實(shí)施例中，功率模塊10內(nèi)部的模塊控制板11可對功率模塊10內(nèi)部各檢測單元的檢測信號進(jìn)行采樣調(diào)理，并結(jié)合相應(yīng)的故障門限， 直接對功率模塊10進(jìn)行相應(yīng)控制及保護(hù)，從而相對于需要將各檢測信號上傳至對應(yīng)的變流器主控板進(jìn)行處理而言，極大地降低了故障處理的時(shí)延，提高了故障處理的效率，提高了功率模塊的性能。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板11中的光纖收發(fā)接口23具體可包括第一光纖收發(fā)接口231，通過該第一光纖收發(fā)接口231，所述模塊控制板11可將所述功率模塊10的當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送給與所述功率模塊10處于同一功率系統(tǒng)的變流器主控板，以由所述變流器主控板根據(jù)接收到的所述功率模塊10的當(dāng)前狀態(tài)，對所述功率模塊10進(jìn)行相應(yīng)控制。

例如，以圖4所示的功率系統(tǒng)40為例，每個(gè)功率模塊10都可通過一第一光纖收發(fā)接口231與功率系統(tǒng)40中的變流器主控板41相連，并通過相應(yīng)的第一光纖收發(fā)接口231將各自的當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送給變流器主控板41，從而避免了通過在變流器主控板41與各功率模塊10之間增加信號轉(zhuǎn)接板來進(jìn)行多個(gè)信號的轉(zhuǎn)接及運(yùn)算時(shí)所導(dǎo)致的信號處理較為復(fù)雜的問題，簡化了系統(tǒng)的布局。

另外，由于每一功率模塊10在向變流器主控板41上報(bào)狀態(tài)信息時(shí)，所使用的光纖通路均是互不相同的，因而，可使得變流器主控板41能夠根據(jù)各功率模塊10通過不同的光纖通路上報(bào)的當(dāng)前狀態(tài)，準(zhǔn)確確定哪一個(gè)功率模塊10出現(xiàn)故障，以實(shí)現(xiàn)精確地故障定位，大大減少了故障分析時(shí)間。

進(jìn)一步地，由于各功率模塊10的模塊控制板11可準(zhǔn)確地確定是功率模塊10的哪一相的上管/下管IGBT出現(xiàn)故障，即，各功率模塊10向變流器主控板41上報(bào)的狀態(tài)信息可指明具體是哪一相的上管/下管IGBT的故障信息，從而使得變流器主控板41可根據(jù)各功率模塊10上報(bào)的狀態(tài)信息，確定具體是哪一個(gè)功率模塊10的哪一相的上管/下管IGBT發(fā)生故障，從而進(jìn)一步提高了故障定位的精確度。

另外需要說明的是，各功率模塊10的模塊控制板11除了可通過對應(yīng)的第一光纖收發(fā)接口231，將功率模塊10的當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送給與功率模塊10處于同一功率系統(tǒng)的變流器主控板之外，還可通過對應(yīng)的第一光纖收發(fā)接口231，將 從相應(yīng)功率模塊10內(nèi)部各檢測單元獲取到的檢測信號直接發(fā)送給對應(yīng)的變流器主控板，以由變流器主控板根據(jù)接收到的各功率模塊的檢測信號，對各功率模塊進(jìn)行相應(yīng)控制，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

再有，需要說明的是，所述模塊控制板11與所述變流器主控板之間可采用異步點(diǎn)對點(diǎn)通信方式進(jìn)行通信，通信速率較高，如傳輸速率可達(dá)10Mbps，從而能夠充分滿足us級的故障信號及ms級的采樣信號的信息傳輸速率要求。

進(jìn)一步地，為了提高本發(fā)明實(shí)施例所述功率模塊10的應(yīng)用靈活性，所述模塊控制板11，具體還可用于通過與所述變流器主控制板之間的通信進(jìn)行程序的遠(yuǎn)程下載或更新。

具體地，所述模塊控制板11可通過第一光纖收發(fā)接口231與變流器主控板進(jìn)行光纖通信，轉(zhuǎn)借變流器主控板的遠(yuǎn)程下載功能，實(shí)現(xiàn)程序的遠(yuǎn)程下載或更新，避免了技術(shù)人員去現(xiàn)場燒寫程序，大大提高了維護(hù)效率以及節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用。

進(jìn)一步地，所述模塊控制板11中的光纖收發(fā)接口23具體還可包括第二光纖收發(fā)接口232，通過該第二光纖收發(fā)接口232，所述模塊控制板11可和與所述功率模塊10處于同一功率系統(tǒng)中的其他功率模塊進(jìn)行通信、或與其他功率系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而提高了本發(fā)明實(shí)施例所述功率模塊10的可擴(kuò)展性。

本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種功率模塊及功率系統(tǒng)，所述功率模塊內(nèi)部集成有包括模塊控制板、晶體管、直流母線電容、模塊驅(qū)動板、信號檢測單元在內(nèi)的多個(gè)功率模塊子單元，其中，所述模塊控制板用于對所述功率模塊內(nèi)部集成的各其它功率模塊子單元進(jìn)行相應(yīng)的控制管理，以使得所述功率模塊能夠作為一個(gè)內(nèi)部可控、且能夠滿足設(shè)定的各功能需求的獨(dú)立系統(tǒng)而存在。也就是說，本發(fā)明實(shí)施例所述的功率模塊內(nèi)部可集成有多個(gè)功率模塊子單元，并且可通過內(nèi)部集成的模塊控制板滿足設(shè)定的各功能需求，從而使得所述功率模塊的集成化更高、可擴(kuò)展性更高且更加智能。

實(shí)施例二

基于與本發(fā)明實(shí)施例一相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例二提供了一種功率系統(tǒng)40，其結(jié)構(gòu)示意圖可如圖4或圖5所示，所述功率系統(tǒng)40主要可包括變流器主控板41以及至少一個(gè)如本發(fā)明實(shí)施例一所述的功率模塊10。

其中，所述功率模塊10的具體實(shí)施可參見上述實(shí)施例一中的相關(guān)描述，重復(fù)之處不再贅述。

所述變流器主控板41，可用于接收各功率模塊10通過對應(yīng)的光纖收發(fā)接口上報(bào)的功率模塊10狀態(tài)信息，并根據(jù)接收到的各功率模塊10狀態(tài)信息，對各功率模塊10進(jìn)行相應(yīng)控制。

具體地，所述變流器主控板41，可具體用于根據(jù)接收到的每一功率模塊10狀態(tài)信息，判斷對應(yīng)的功率模塊10是否故障，若是，則向?qū)?yīng)的故障功率模塊10下發(fā)停止指令，指示所述故障功率模塊10停止運(yùn)行。

例如，以圖4所示的功率系統(tǒng)40為例，每個(gè)功率模塊10都可通過一第一光纖收發(fā)接口231與功率系統(tǒng)40中的變流器主控板41相連，并通過相應(yīng)的第一光纖收發(fā)接口231將各自的當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送給變流器主控板41，以使得變流器主控板41可根據(jù)各功率模塊10上報(bào)的當(dāng)前狀態(tài)，確定各功率模塊10是否出現(xiàn)故障。

具體地，由于每一功率模塊10在向變流器主控板41上報(bào)狀態(tài)信息時(shí)，所使用的光纖通路均是互不相同的，因而，變流器主控板41能夠根據(jù)各功率模塊10通過不同的光纖通路上報(bào)的當(dāng)前狀態(tài)，準(zhǔn)確確定哪一個(gè)功率模塊10出現(xiàn)故障，以實(shí)現(xiàn)精確地故障定位，大大減少了故障分析時(shí)間。

進(jìn)一步地，由于各功率模塊10可準(zhǔn)確地確定是功率模塊10的哪一相的上管/下管IGBT出現(xiàn)故障，即各功率模塊10向變流器主控板41上報(bào)的狀態(tài)信息可指明具體是哪一相的上管/下管IGBT的故障信息，從而使得變流器主控板41可根據(jù)各功率模塊10上報(bào)的狀態(tài)信息，確定具體是哪一個(gè)功率模塊10的哪一相的上管/下管IGBT發(fā)生故障，從而進(jìn)一步提高了故障定位的精確度。

進(jìn)一步地，需要說明的是，功率系統(tǒng)40中的功率模塊10具體可包括位于 網(wǎng)側(cè)的功率模塊和/或位于機(jī)側(cè)的功率模塊，且，當(dāng)功率系統(tǒng)40中的功率模塊10包括位于網(wǎng)側(cè)的功率模塊以及位于機(jī)側(cè)的功率模塊時(shí)，在功率系統(tǒng)40的網(wǎng)側(cè)以及機(jī)側(cè)并聯(lián)的功率模塊10的個(gè)數(shù)可以為1+1～6+6等，本發(fā)明實(shí)施例對此不作限定。

另外，需要說明的是，所述功率系統(tǒng)40中的功率模塊10可以被配置為單相、三相或者其他形式，以適應(yīng)各種變化需求。

例如，在圖4所示的功率系統(tǒng)40中，每個(gè)功率模塊10均可被模塊控制板11配置為三相功率模塊。具體地，每個(gè)功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可分別被配置為U相、V相、W相，以組成三相功率模塊。

再例如，在圖5所示的功率系統(tǒng)50中，每個(gè)功率模塊10均可被模塊控制板11配置為單相功率模塊，且與同一側(cè)控制電路相連接的各單相功率模塊的配置不重復(fù)，以使得在任一側(cè)，所述功率系統(tǒng)40仍可被看作為是三相功率系統(tǒng)。具體地，與電網(wǎng)側(cè)控制電路51連接的第一功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可均被配置為U相，以組成一個(gè)大的U相功率模塊；同理，與電網(wǎng)側(cè)控制電路51連接的第二功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可均被配置為V相，以組成一個(gè)大的V相功率模塊；與電網(wǎng)側(cè)控制電路51連接的第三功率模塊10內(nèi)部的模塊驅(qū)動板12所驅(qū)動的三相IGBT(每相IGBT具體可對應(yīng)2個(gè)IGBT)可均被配置為W相，以組成一個(gè)大的W相功率模塊。另外，與電機(jī)側(cè)控制電路52連接的三個(gè)功率模塊的配置與電網(wǎng)側(cè)控制電路51所連接的三個(gè)功率模塊的配置類似，本發(fā)明實(shí)施例對此不作贅述。

進(jìn)一步地，在變流器主控板41確認(rèn)出哪個(gè)功率模塊10出現(xiàn)故障之后，可通過向?qū)?yīng)的故障功率模塊10下發(fā)停止指令的方式，指示所述故障功率模塊10將自身的直流連接排、交流連接排斷開，以停止使用。進(jìn)一步地，此時(shí)，功 率系統(tǒng)40可以按照一定比例的功率降額繼續(xù)啟機(jī)運(yùn)行，從而有效提高了功率系統(tǒng)40的運(yùn)行時(shí)間。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、裝置(設(shè)備)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、裝置(設(shè)備)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā) 明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。