半导体功率器件的故障检测装置以及变换器的制作方法

本申请涉及电力变换，尤其涉及一种半导体功率器件的故障检测装置以及变换器。

背景技术：

1、半导体功率器件作为功率单元中的核心部件，在开机阶段会出现启动失败故障且无法复位。当半导体功率器件发生故障时，将导致系统无法正常启机，严重影响系统可靠性。因此，需要及时地检测出半导体功率器件是否发生异常，并在发生异常时重新启动，以提高系统可靠性。

2、现有检测方法具有很大局限性：一方面不具高可靠性，会由于误动作导致驱动掉电，从而导致次生故障；另一方面不具有可操作性，系统上电后，无法进行故障恢复动作。

技术实现思路

1、本申请提供一种半导体功率器件的故障检测装置以及变换器，以解决了现有半导体功率器件的故障检测不具有可靠性、可操作性差的问题。

2、本申请一方面提供一种半导体功率器件的故障检测装置，包括供电电源、重启电路、控制单元、驱动电源以及功率电路；

3、所述功率电路包括储能单元、功率单元以及驱动单元，所述储能单元与所述功率单元的直流端连接，所述功率单元包括至少一个半导体功率器件，所述驱动单元用于驱动所述半导体功率器件；

4、所述驱动电源用于为所述驱动单元提供所需要的电源；

5、所述控制单元与所述重启电路控制连接，以控制所述重启电路导通或者断开所述供电电源与所述驱动电源之间的连接。

6、在一示例中，所述储能单元和所述功率单元构成“i”字型三电平拓扑电路、“t”字型三电平拓扑电路、“vienna-like”三电平拓扑电路、两电平变换器拓扑电路、能量泄放拓扑电路中的一种。

7、在一示例中，所述驱动单元包括状态检测模块；

8、所述状态检测模块用于检测所述半导体功率器件的状态信息，并将所述半导体功率器件的状态信息反馈给所述控制单元。

9、在一示例中，所述驱动单元与所述控制单元通过光纤连接，所述状态检测模块检测到的所述半导体功率器件的状态信息通过所述光纤反馈给所述控制单元。

10、在一示例中，所述驱动电源包括电源转换单元，所述电源转换单元用于将所述供电电源提供的电源转换为所述驱动单元所需要的电源。

11、在一示例中，所述驱动电源还包括故障检测电路，所述故障检测电路用于检测所述电源转换单元是否存在故障，并将检测结果反馈给所述控制单元。

12、在一示例中，所述重启电路包括开关电路和投切电路；

13、所述开关电路用于导通或者断开所述供电电源与所述驱动电源之间的连接；

14、所述投切电路与所述控制单元控制连接，以控制所述开关电路导通或者断开所述供电电源与所述驱动电源之间的连接。

15、在一示例中，所述开关电路包括第一继电器和第二继电器，所述投切电路包括第三继电器和可控开关；

16、所述第一继电器的常闭触点与所述第二继电器的常闭触点并联连接，且设置在所述供电电源与所述驱动电源之间；

17、所述第三继电器的控制线圈与所述可控开关串联连接，所述可控开关与所述控制单元控制连接；

18、所述第三继电器的常开触点与所述第一继电器的控制线圈或者所述第二继电器的控制线圈串联连接，所述第一继电器的控制线圈与所述第二继电器的控制线圈并联连接。

19、在一示例中，所述第三继电器的功率小于所述第一继电器或者所述第二继电器的功率。

20、在一示例中，所述重启电路还包括上电延时检测电路，所述上电延时检测电路用于在所述供电电源开始向所述驱动电源提供电力时进行计时；

21、所述投切电路用于在所述上电延时检测电路的计时时间达到之后，保持所述供电电源与所述驱动电源之间的连接。

22、在一示例中，所述上电延时检测电路包括时间继电器，所述时间继电器的控制线圈与所述开关电路并联连接，所述时间继电器的常闭触点串联连接在所述投切电路中。

23、在一示例中，所述控制单元包括采集模块，所述采集模块用于采集所述储能单元的电压。

24、本申请另一方面提供一种变换器，包括所述的故障检测装置。

25、以上提供的半导体功率器件的故障检测装置以及变换器，通过控制单元可以根据半导体功率器件的状态信息以及储能单元的电压，控制重启电路导通或者断开供电电源与驱动电源之间的连接，进而实现对驱动电源的重启，以恢复异常的半导体功率器件；故障检测具有可靠性、操作性强且具有普遍的适用性。

技术特征：

1.一种半导体功率器件的故障检测装置，其特征在于，包括供电电源、重启电路、控制单元、驱动电源以及功率电路；

2.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述储能单元和所述功率单元构成“i”字型三电平拓扑电路、“t”字型三电平拓扑电路、

3.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述驱动单元包括状态检测模块；

4.根据权利要求3所述的故障检测装置，其特征在于，所述驱动单元与所述控制单元通过光纤连接，所述状态检测模块检测到的所述半导体功率器件的状态信息通过所述光纤反馈给所述控制单元。

5.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述驱动电源包括电源转换单元，所述电源转换单元用于将所述供电电源提供的电源转换为所述驱动单元所需要的电源。

6.根据权利要求5所述的故障检测装置，其特征在于，所述驱动电源还包括故障检测电路，所述故障检测电路用于检测所述电源转换单元是否存在故障，并将检测结果反馈给所述控制单元。

7.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述重启电路包括开关电路和投切电路；

8.根据权利要求7所述的故障检测装置，其特征在于，所述开关电路包括第一继电器和第二继电器，所述投切电路包括第三继电器和可控开关；

9.根据权利要求8所述的故障检测装置，其特征在于，所述第三继电器的功率小于所述第一继电器或者所述第二继电器的功率。

10.根据权利要求7所述的故障检测装置，其特征在于，所述重启电路还包括上电延时检测电路，所述上电延时检测电路用于在所述供电电源开始向所述驱动电源提供电力时进行计时；

11.根据权利要求10所述的故障检测装置，其特征在于，所述上电延时检测电路包括时间继电器，所述时间继电器的控制线圈与所述开关电路并联连接，所述时间继电器的常闭触点串联连接在所述投切电路中。

12.根据权利要求1所述的故障检测装置，其特征在于，所述控制单元包括采集模块，所述采集模块用于采集所述储能单元的电压。

13.一种变换器，其特征在于，包括权利要求1-12任意一项所述的故障检测装置。

技术总结
本申请提供一种半导体功率器件的故障检测装置以及变换器，所述故障检测装置，包括供电电源、重启电路、控制单元、驱动电源以及功率电路；功率电路包括储能单元、功率单元以及驱动单元，储能单元与功率单元的直流端连接，功率单元包括至少一个半导体功率器件，驱动单元用于驱动半导体功率器件；驱动电源用于为驱动单元提供所需要的电源；控制单元与重启电路控制连接。以上提供的故障检测装置，通过控制单元可以根据半导体功率器件的状态信息以及储能单元的电压，控制重启电路导通或者断开供电电源与驱动电源之间的连接，进而实现对驱动电源的重启，以恢复异常的半导体功率器件；故障检测具有可靠性、操作性强且具有普遍的适用性。

技术研发人员：李海龙,夏凯龙,廖荣辉,吕一航,张鑫,袁海州,唐伟成
受保护的技术使用者：深圳市禾望电气股份有限公司
技术研发日：20221230
技术公布日：2024/1/15