一种断路器子模块故障检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种断路器子模块故障检测装置及方法，该故障检测装置应用于IGBT模块，包括电压判断电路和控制单元；在IGBT模块开通状态，电压判断电路采集集电极和发射极间的第一电压，第一电压小于基准电压输出低电平信号为稳态开通状态，当控制单元检测到低电平信号反转为高电平信号且持续时间大于等于第一时间阈值时判断IGBT模块发生开通故障；在IGBT模块关断状态，电压判断电路采集集电极和发射极间的第二电压，第二电压大于基准电压输出高电平信号为稳态关断状态，当控制单元检测到高电平信号反转为低电平信号且持续时间大于等于第二时间阈值时判断IGBT模块发生关断故障。本发明专利技术解决了相关技术中存在缺少对断路器子模块开通、关断故障检测研究的问题。关断故障检测研究的问题。关断故障检测研究的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种断路器子模块故障检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及断路器子模块故障检测领域，尤其涉及一种断路器子模块故障检测装置及方法。

技术介绍

[0002]高压直流断路器是直流输电系统的关键设备，其核心部件子模块的运行稳定性决定了高压直流断路器整体的运行性能。当前国内对断路器子模块运行状态检测的研究并不多，在运直流输电工程更是缺乏对断路器子模块状态检测的应用，研究子模块故障检测方法继而为预判和维护高压直流断路器的稳定运行变得异常迫切。绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)作为一种子模块在高压直流断路器上有着大规模应用，而现阶段还缺失针对绝缘栅双极型晶体管子模块开通、关断故障检测的方法。因此，相关技术中存在缺少对断路器子模块开通、关断故障检测研究的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种断路器子模块故障检测装置及方法，以至少解决相关技术中存在缺少对断路器子模块开通、关断故障检测研究的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种断路器子模块故障检测装置，所述断路器子模块包括IGBT模块，所述故障检测装置包括电压判断电路以及控制单元；在IGBT模块开通状态，所述电压判断电路采集所述IGBT模块集电极和发射极间的第一电压，当所述第一电压小于基准电压时输出低电平信号，所述控制单元根据所述低电平信号判断所述IGBT模块处于稳态开通状态，当所述第一电压大于基准电压时所述电压判断电路输出高电平信号，所述控制单元根据所述电压判断电路输出的所述低电平信号反转后的所述高电平信号的持续时间大于等于第一时间阈值判断IGBT模块发生开通故障；在IGBT模块关断状态，所述电压判断电路采集所述IGBT模块集电极和发射极间的第二电压，当所述第二电压大于基准电压时输出高电平信号，所述控制单元根据所述高电平信号判断所述IGBT模块处于稳态关断状态，当所述第二电压小于基准电压时所述电压判断电路输出低电平信号，所述控制单元根据所述电压判断电路输出的所述高电平信号反转后的所述低电平信号的持续时间大于等于第二时间阈值判断IGBT模块发生关断故障。
[0005]可选地，所述控制单元还用于根据所述第一电压或所述第二电压计算第一电压变化速率或第二电压变化速率，根据所述第一电压变化速率或第二电压变化速率确定IGBT模块内电器元件是否发生故障。
[0006]可选地，所述电压判断电路整合于所述IGBT模块集成驱动板上。
[0007]可选地，所述电压判断电路包括比较器、上拉电阻以及三个同向串联二极管；所述比较器正向输入端和所述上拉电阻分别连接于所述三个同向串联二极管的阳极，所述三个同向串联二极管的阴极连接所述IGBT模块的集电极，所述IGBT模块的发射极等电位接地，所述比较器反向输入端接入所述基准电压。
[0008]可选地，所述控制单元包括第一控制子模块以及第二控制子模块；所述第一控制子模块用于接收电压比较电路输出的高电平信号或低电平信号，对接收的高电平信号或低电平信号反转后的低电平信号或高电平信号的持续时间计时并与第一时间阈值或第二时间阈值进行比较以及在所述IGBT模块和所述第二控制子模块间进行信息中转；所述第二控制子模块用于通过所述第一控制子模块向所述IGBT模块下发指令或根据IGBT模块内电器元件是否发生故障生成告警报文信息。
[0009]可选地，所述IGBT模块的等效电路包括场效应晶体管、PNP型三极管、NPN型三极管、门极电阻、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容以及第三电容；所述门极电阻在门极支路上，所述第一电阻在PNP型三极管基极和场效应晶体管漏极间，所述第二电阻在NPN型三极管基极和场效应晶体管源极间，第一电容在IGBT集电极和门极间，第二电容在IGBT门极和发射极间，第三电容在IGBT集电极和发射极间。
[0010]根据本专利技术实施例的第二方面，还提供了一种断路器子模块故障检测方法，该方法包括：在IGBT模块开通状态，获取IGBT模块集电极和发射极间的第一电压；当所述第一电压小于基准电压时输出低电平信号，根据所述低电平信号判断所述IGBT模块处于稳态开通状态；当所述第一电压大于基准电压时输出高电平信号，根据所述低电平信号反转后的所述高电平信号的持续时间大于等于第一时间阈值判断IGBT模块发生开通故障；在IGBT模块关断状态，获取IGBT模块集电极和发射极间的第二电压；当所述第二电压大于基准电压时输出高电平信号，根据所述高电平信号判断所述IGBT模块处于稳态关断状态；当所述第二电压小于基准电压时输出低电平信号，根据所述高电平信号反转后的所述低电平信号的持续时间大于等于第二时间阈值判断IGBT模块发生关断故障。
[0011]可选地，所述方法还包括：根据所述第一电压或所述第二电压确定第一电压变化速率或第二电压变化速率；根据所述第一电压变化速率或所述第二电压变化速率确定IGBT模块内电器元件是否发生故障。
[0012]在本专利技术实施例中，通过采集IGBT模块开通状态或关断状态下集电极和发射极间的第一电压或第二电压并与基准电压进行比较，根据比较结果判断IGBT模块处于稳态开通或稳态关断状态，在检测到比较结果的电平信号发生反转时，对反转后的电平信号的持续时间计时，若持续时间达到第一时间阈值或第二时间阈值，则判断IGBT模块发生开通故障或关断故障。从而实现了对断路器子模块开通、关断故障进行检测的目的，达到了避免停运检修即可判断断路器子模块开通、关断故障的技术效果，解决了相关技术中存在的缺少对断路器子模块开通、关断故障检测研究的问题。
[0013]在本专利技术实施例中，通过IGBT模块集电极和发射极间第一电压或第二电压的变化速率确定IGBT模块内电器元件是否发生故障，实现了判断断路器子模块内电器元件是否发生故障的目的。
[0014]在本专利技术实施例中，通过将电压判断电路整合于IGBT模块集成驱动板上，实现了不破坏原有高压直流断路器的电气设计以及断路器内部电磁场的效果，并且结构简单，便于实现。
附图说明
[0015]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施
例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是根据本专利技术实施例的一种可选的断路器子模块故障检测装置示意图；
[0018]图2是根据本专利技术实施例的一种可选的电压判断电路示意图；
[0019]图3是根据本专利技术实施例的另一种可选的断路器子模块故障检测装置示意图；
[0020]图4是根据本专利技术实施例的一种可选的IGBT等效电路示意图；
[0021]图5是根据本专利技术实施例的一种可选的断路器子模块故障检测方法的流程示意图。
具体实施方式
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断路器子模块故障检测装置，其特征在于，所述断路器子模块包括IGBT模块，所述故障检测装置包括电压判断电路以及控制单元；在IGBT模块开通状态，所述电压判断电路采集所述IGBT模块集电极和发射极间的第一电压，当所述第一电压小于基准电压时输出低电平信号，所述控制单元根据所述低电平信号判断所述IGBT模块处于稳态开通状态，当所述第一电压大于基准电压时所述电压判断电路输出高电平信号，所述控制单元根据所述电压判断电路输出的所述低电平信号反转后的所述高电平信号的持续时间大于等于第一时间阈值判断IGBT模块发生开通故障；在IGBT模块关断状态，所述电压判断电路采集所述IGBT模块集电极和发射极间的第二电压，当所述第二电压大于基准电压时输出高电平信号，所述控制单元根据所述高电平信号判断所述IGBT模块处于稳态关断状态，当所述第二电压小于基准电压时所述电压判断电路输出低电平信号，所述控制单元根据所述电压判断电路输出的所述高电平信号反转后的所述低电平信号的持续时间大于等于第二时间阈值判断IGBT模块发生关断故障。2.根据权利要求1所述的断路器子模块故障检测装置，其特征在于，所述控制单元还用于根据所述第一电压或所述第二电压计算第一电压变化速率或第二电压变化速率，根据所述第一电压变化速率或第二电压变化速率确定IGBT模块内电器元件是否发生故障。3.根据权利要求1所述的断路器子模块故障检测装置，其特征在于，所述电压判断电路整合于所述IGBT模块集成驱动板上。4.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述电压判断电路包括比较器、上拉电阻以及三个同向串联二极管；所述比较器正向输入端和所述上拉电阻分别连接于所述三个同向串联二极管的阳极，所述三个同向串联二极管的阴极连接所述IGBT模块的集电极，所述IGBT模块的发射极等电位接地，所述比较器反向输入端接入所述基准电压。5.根据权利要求2所述的断路器子模块故障检测装置，其特征在于，所述控制单元包括第一控制子模块以及第二控制子模块；所述第一控制子模块用于接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，杨兵建，王雅洁，徐党国，马浩宇，郑林，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：