IGBT模块键合线断裂在线监测装置、监测方法和应用与流程

技术特征：
1.igbt模块键合线断裂在线监测装置，包括负载电流测量单元、门极电压测量单元、集电极电压测量单元、集电极电压过零检测单元、数据处理单元以及健康状态预警单元；其特征为：负载电流测量单元和门极电压测量单元直接与数据处理单元相连，数据处理单元与健康状态预警单元相连；集电极电压测量单元与集电极电压过零检测单元相连，集电极电压过零检测单元与门极电压测量单元相连。2.根据权利要求1所述的igbt模块键合线断裂在线监测装置，其特征为：所述集电极电压测量单元测量得到的电压数据，经过集电极电压过零检测单元处理，检测到过零信号时启动门极电压测量单元。3.适用于igbt模块键合线断裂的监测方法，包括权利要求1
‑
2任一所述的igbt模块键合线断裂在线监测装置，并包括如下步骤：步骤一：将igbt模块键合线断裂在线监测装置与处于半桥电路中的igbt模块相连；步骤二：建立igbt模块健康状态时v
ge
随负载电流变化的基准值；步骤三：建立键合线断裂后igbt模块v
ge
随负载电流变化的失效阈值；步骤四：启动igbt模块在线监测装置，按照预定流程工作；步骤五：得出igbt模块运行状态。4.根据权利要求3所述的适用于igbt模块键合线断裂的监测方法，其特征为：所述步骤2进一步包括如下内容：搭建igbt模块的半桥双脉冲测试电路；使用健康状态时的igbt模块，开展25摄氏度时不同负载电流情况下igbt模块关断实验，分别记录关断过程的集电极电流i
l
、互补igbt器件集电极电压过零时的门极电压v
ge_baseline
，采用以下公式拟合实验数据，建立v
ge_baseline
随负载电流i
l
变化的基准值：式中k
_baseline
、b
_baseline
为健康状态时v
ge_baseline
基准值的拟合参数。5.根据权利要求3所述的适用于igbt模块键合线断裂的监测方法，其特征为：所述步骤3进一步包括如下内容：搭建igbt模块的半桥双脉冲测试电路；分别剪断igbt模块内部一只或二只igbt芯片发射极端的所有键合线模拟实际运行中igbt模块的键合线断裂，开展25摄氏度下不同负载电流情况下igbt模块关断实验；分别记录关断过程的集电极电流i
l
、互补igbt器件集电极电压过零时的门极电压v
ge_failure1
、v
ge_failure2
，采用以下公式拟合实验数据，建立v
ge_failure1
、v
ge_failure2
随负载电流i
l
变化的失效阈值：式中k
_failure1
、b
_ failure1
为一只igbt芯片键合线断裂时v
ge_failure1
失效阈值的拟合参数，k
_failure2
、b
_ failure2
为二只igbt芯片键合线断裂时v
ge_failure2
失效阈值的拟合参数。6.根据权利要求1所述的适用于igbt模块键合线断裂的监测方法，其特征为：所述步骤4进一步包括如下内容：igbt模块键合线断裂预定流程设置为：
step1： 初始化监测装置，相关监测量归零，启动数据处理单元，；step2： 启动门极电压测量单元，监测igbt器件是否处于负压关断状态，若为负压关断状态进行step3，否则返回step2；step3： 关闭门极电压测量单元，启动负载电流测量单元，测量负载电流i
l0 ；step4： 启动集电极电压测量单元，等待采样；step5： 启动集电极电压过零监测单元，判断集电极电压是否到零，若到零，进行step6；否则，返回step4；step6： 启动门极电压测量单元，对当前门极电压进行采样v
ge_monitor
，计算健康阈值以及失效判据，并判断v
ge_monitor
是否超过1.3v
ge_baseline
，若超过，进行step7；否则，返回step4；step7： 启动健康状态预警单元，监测系统发出报警信号，提示键合线断裂情况超出阈值；step8： 监测系统复位。7.根据权利要求1所述的适用于igbt模块键合线断裂的监测方法，其特征为：所述步骤5进一步包括如下内容：根据步骤4中监测装置测量得到的门极电压v
ge_monitor
、负载电流i
l0
，与步骤2、步骤3建立的健康状态、键合线断裂情况时v
ge
随负载电流的变化关系，经过步骤1中的数据处理单元，即可获得igbt模块的健康状态，判据为：若v
ge_monitor
<1.3 v
ge_baseline
(i
l0
) , 则igbt模块处于健康状态；若1.3 v
ge_baseline
(i
l0
)<v
ge_monitor
<1.3 v
ge_failure1
(i
l0
) , 则igbt模块有一只igbt芯片发射极键合线全部断裂；若1.3 v
ge_failure1
(i
l0
) <v
ge_monitor
<1.3 v
ge_failure2
(i
l0
) , 则igbt模块有二只igbt芯片发射极键合线全部断裂；若v
ge_monitor
>1.3 v
ge_failure2
(i
l0
) , 则igbt模块有三只及以上的igbt芯片发射极键合线全部断裂。8.将权利要求3
‑
7任一所述的适用于igbt模块键合线断裂的监测方法应用于多芯片联焊接型si moseft模块或sic moseft模块的监测。

技术总结
IGBT模块键合线断裂在线监测装置、监测方法和应用，测量半桥结构中，动作器件关断过程中互补器件的门极电压，通过和预先设置好的阈值比较得出IGBT模块键合线的断裂情况，包括如下步骤：步骤一：研制IGBT模块键合线断裂的在线监测装置，并与处于半桥电路中的IGBT模块相连；步骤二：建立IGBT模块健康状态时V


技术研发人员：齐磊 张午宇 杜璐春 崔翔 张翔宇
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/10/29