本發明涉及半導體控制領域，特別是涉及一種智能功率組件控制系統。

背景技術：

由標準封裝功率半導體器件、門極驅動器、散熱裝置、支撐電容、低感母排和傳感器搭建而成的通用功率組件單元，可選擇性運行在整流模式或逆變+斬波模式，實現直流電能與交流電能之間的靈活轉換，在電力系統、軌道交通、工業變流等領域得到了廣泛應用。

目前對智能功率組件的控制基本是由其自身內部設置的控制單板進行驅動控制，且智能功率組件僅能通過判斷各項參數是否超出閾值的方式簡單的判斷是否處于過壓、過流等情況，而不能依據當前功率器件的使用情況調整控制信號，使得智能功率組件的使用壽命短。

因此，如何提供一種能夠延長使用壽命的智能功率組件控制系統是本領域技術人員目前需要解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種智能功率組件控制系統，能夠對各個智能功率模塊進行壽命預測分析，并依據分析結果調整輸出至各個智能功率模塊的控制信號，來延長各個智能功率模塊的使用壽命。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種智能功率組件控制系統，包括上位機、若干個智能功率模塊以及分別連接所述上位機與若干個所述智能功率模塊的智能適配裝置；

所述智能適配裝置，用于接收并存儲各個所述智能功率模塊實時傳輸的狀態信息，對所述狀態信息進行壽命預測分析，依據壽命預測結果調整接收到的上位機發送的控制信號，并將調制后的控制信號分別發送至對應的智能功率模塊；并將所述狀態信息反饋至所述上位機；

所述上位機，用于依據各個所述智能功率模塊的工作模式以及所述智能適配板反饋的所述狀態信息輸出控制信號至所述智能適配裝置。

優選地，所述智能適配裝置具體用于：

接收并存儲各個所述智能功率模塊實時傳輸的所述智能功率模塊正常工作時的通態壓降、橋臂電流、溫度信號以及所述智能功率模塊故障時的門極電壓、端電壓以及故障編碼；對接收到的數據進行分析，確定各個所述智能功率模塊內功率器件的壽命影響因素以及影響方式，依據所述功率器件的壽命影響因素以及影響方式調整接收到的上位機發送的控制信號，并將調制后的控制信號分別發送至對應的智能功率模塊；將所述橋臂電流、所述溫度信號、所述門極電壓、所述端電壓以及所述故障編碼反饋至所述上位機。

優選地，所述智能適配裝置上設置有以太網接口或串行接口。

優選地，所述智能適配裝置上設置有USB接口。

優選地，所述智能適配裝置能夠通過WIFI與網絡連接。

優選地，所述智能功率模塊具體包括器件驅動模塊以及組成一支橋臂的兩個功率器件；

所述器件驅動模塊，用于接收所述智能適配裝置發送的控制信號，并將其進行信號分離處理后，生成上下兩路驅動信號，通過隔離裝置后分別發送至兩個所述功率器件進行驅動；通過所述隔離裝置后實時采集兩個所述功率器件的通態壓降、橋臂電流、溫度信號、門極電壓和端電壓；依據所述門極電壓和端電壓判斷相應的功率器件是否發生故障，若發生故障，則關斷兩個所述功率器件，并對故障模式進行編碼；將所述通態壓降、所述橋臂電流、所述溫度信號、所述門極電壓、所述端電壓以及故障編碼發送至所述智能適配裝置。

優選地，所述智能功率模塊與所述智能適配裝置之間以及所述智能適配裝置與所述上位機之間通過光纖連接。

本發明提供了一種智能功率組件控制系統，包括上位機、若干個智能功率模塊以及分別連接上位機與若干個智能功率模塊的智能適配裝置；智能適配裝置能夠實現上位機與智能功率模塊之間的信號調度管理，以及將各個智能功率模塊傳輸的狀態信息反饋至上位機，供上位機進行系統控制，同時，智能適配裝置還能夠存儲接收到的狀態信息，并依據該狀態信息對各個智能功率模塊進行壽命預測分析，然后依據分析結果來對上位機發送的控制信號進行調整，從而延長各個智能功率模塊的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的一種智能功率組件控制系統的結構示意圖；

圖2為本發明提供的一種智能功率模塊的結構示意圖。

具體實施方式

本發明的核心是提供一種智能功率組件控制系統，能夠對各個智能功率模塊進行壽命預測分析，并依據分析結果調整輸出至各個智能功率模塊的控制信號，來延長各個智能功率模塊的使用壽命。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供了一種智能功率組件控制系統，參見圖1所示，圖1為本發明提供的一種智能功率組件控制系統的結構示意圖；該系統包括上位機、若干個智能功率模塊以及分別連接上位機與若干個智能功率模塊的智能適配裝置；

智能適配裝置，用于接收并存儲各個智能功率模塊實時傳輸的狀態信息，對狀態信息進行壽命預測分析，依據壽命預測結果調整接收到的上位機發送的控制信號，并將調制后的控制信號分別發送至對應的智能功率模塊；并將狀態信息反饋至上位機；

上位機，用于依據各個智能功率模塊的工作模式以及智能適配板反饋的狀態信息輸出控制信號至智能適配裝置。

可以理解的是，一般與智能適配裝置相連的智能功率模塊有多個，上位機也會根據智能功率模塊的數量來發送相應數量的控制信號，這些控制信號的內容可能相同也可能不同，智能適配裝置需要對這些控制信號進行調理分配，再下發至相應的智能功率模塊。

另外，開機時，上位機首先發送工作模式判別信號至智能適配裝置，智能適配裝置依據工作模式判別信號確定各個智能功率模塊工作在整流模式或逆變+斬波模式。正常工作時，上位機根據功率組件內包含的智能功率模塊數量，發送相應數量的控制信號至智能適配裝置。

并且，通過上述結構，本發明能夠實現對多個智能功率模塊的統一控制管理，管理方便，且智能功率模塊可以根據需要進行增減，便于進行拓展。

其中，智能適配裝置具體用于：

接收并存儲各個智能功率模塊實時傳輸的智能功率模塊正常工作時的通態壓降、橋臂電流、溫度信號以及智能功率模塊故障時的門極電壓、端電壓以及故障編碼；對接收到的數據進行分析，確定各個智能功率模塊內功率器件的壽命影響因素以及影響方式，依據功率器件的壽命影響因素以及影響方式調整接收到的上位機發送的控制信號，并將調制后的控制信號分別發送至對應的智能功率模塊；將橋臂電流、溫度信號、門極電壓、端電壓以及故障編碼反饋至上位機。

可以理解的是，目前的智能功率組件也能夠對端電壓和溫度信號等進行檢測，但僅用于與閾值進行比較，反饋比較結果給數字處理器進行保護處理，功能單一；而本發明能夠依據這些參數進行壽命預測以及控制信號調整，從而延長功率器件的使用壽命。

其中，這里的智能適配裝置內設置有嵌入式操作系統、高速緩存以及Flash等，上位機以及智能功率模塊具體與嵌入式操作系統相連。

作為優選地，智能適配裝置上設置有以太網接口或串行接口，用于與PC機連接，從而將智能適配裝置上獲得的數據發送至PC機進行顯示和記錄。智能適配裝置上設置有USB接口，用于與移動存儲設備連接；智能適配裝置能夠通過WIFI與網絡連接，進而連接手持式電子設備等，從而將智能適配裝置上獲得的數據發送至平板電腦/手機登手持式電子設備以在其應用程序APP上進行顯示和記錄。具體為嵌入式操作系統連接有以太網接口或串行接口、USB接口等。

可見，本發明的智能適配裝置上可設置多種類型的接口，用于連接外部設備從而將智能適配裝置上獲得的數據發送至外部設備上進行顯示、記錄或進行相應的處理。當然，智能適配裝置上可以設置以上任意一種或幾種接口的組合，或者也可以設置其他類型的接口，每種類型的接口數量本發明也不做限定。

其中，參見圖2所示，圖2為本發明提供的一種智能功率模塊的結構示意圖。這里的智能功率模塊具體包括器件驅動模塊以及組成一支橋臂的兩個功率器件；

器件驅動模塊，用于接收智能適配裝置發送的控制信號，并將其進行信號分離處理后，生成上下兩路驅動信號，通過隔離裝置后分別發送至兩個功率器件進行驅動；通過隔離裝置后實時采集兩個功率器件的通態壓降、橋臂電流、溫度信號、門極電壓和端電壓；依據門極電壓和端電壓判斷相應的功率器件是否發生故障，若發生故障，則關斷兩個功率器件，并對故障模式進行編碼；將通態壓降、橋臂電流、溫度信號、門極電壓、端電壓以及故障編碼發送至智能適配裝置。

其中，器件驅動模塊需要將這些狀態信息封裝成數據幀再發送至智能適配裝置。另外，當器件驅動模塊確定發生故障時，控制關斷兩個功率器件，同時智能適配裝置將故障時段內一定長度的門極電壓和端電壓發送至高速緩存進行緩存處理；然后在掉電前，將緩存的門極電壓和端電壓存儲在Flash或其他存儲介質中，且智能適配裝置還能夠將故障時的門極電壓、端電壓、故障編碼以及故障時的波形發送至電腦或手機，供工作人員進行故障機理研究等。

這里的器件驅動模塊具體為FPGA(Field-Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)，或CPLD(Complex Programmable Logic Device，復雜可編程邏輯器件)。這里的功率器件為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極性晶體管)。當然，也可采用其他類型的元器件，本發明對此不作限定。

另外，這里的器件驅動模塊以及隔離裝置等均位于控制單板上。

作為優選地，這里的兩路驅動信號帶有死區保護。

可以理解的是，智能功率模塊中的功率器件一般工作在高頻場合，若不進行隔離兩個功率器件的信號會發生嚴重干擾，影響智能功率模塊的正常使用，故需要通過隔離裝置后將發送至功率器件的兩個驅動信號以及兩個功率器件傳輸的狀態信息進行隔離。這里的隔離裝置可以為變壓器、光耦、光纖等，本發明對此不作限定。

另外，這里的智能功率模塊還包括與外部電源相連的電源轉換與高壓隔離模塊。

其中，智能功率模塊與智能適配裝置之間以及智能適配裝置與上位機之間通過光纖連接。當然，也可采用電線連接或其他方式連接，本發明對此不作限定。

本發明提供了一種智能功率組件控制系統，包括上位機、若干個智能功率模塊以及分別連接上位機與若干個智能功率模塊的智能適配裝置；智能適配裝置能夠實現上位機與智能功率模塊之間的信號調度管理，以及將各個智能功率模塊傳輸的狀態信息反饋至上位機，供上位機進行系統控制，同時，智能適配裝置還能夠存儲接收到的狀態信息，并依據該狀態信息對各個智能功率模塊進行壽命預測分析，然后依據分析結果來對上位機發送的控制信號進行調整，從而延長各個智能功率模塊的使用壽命。

需要說明的是，在本說明書中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。