一种IGBT结温测量装置的利记博彩app

本发明涉及一种IGBT结温测量装置。

背景技术：

因为开关速度快、导通损耗低、通流能力强，IGBT在各类高功率电力电子变换器中获得了广泛的应用。作为变换器中的核心器件，IGBT的可靠性直接关系到电力电子变换器的可靠性。研究表明，31％的电力电子变换器失效是由电力电子器件的失效而引起的；其中，60％的电力电子器件失效由过温导致；而且，电力电子器件的结温每升高10℃，器件失效的概率便增大一倍。

结温过高会导致多方面的问题。结温较高时，器件的耐压能力下降，容易引起器件过压击穿而失效；结温较高时，器件内部各材料之间热应力增大，容易引起焊层松动和键合线断裂，从而导致器件失效。因此，对IGBT工作过程中的结温进行检测对于提高IGBT可靠性至关重要。

目前，IGBT的结温测量装置主要分为三大类。

第一类装置基于热电偶和热电阻等接触式温度传感器，通过检测热电阻、热电偶的变化来推算IGBT的结温。此类装置的主要缺点在于热电阻和热电偶的响应时间较长，无法快速地反映IGBT结温的变化，仅在稳态情况下可以获得较高的精度。

第二类装置是非接触式的，其典型代表是红外线热成像仪。红外线热成像仪精度较高，使用简单；但其主要缺点是仅仅能检测器件表面的温度，如果要检测结温，必须人为去掉器件的外壳；所以，此类方法并不适用于结温在线测量。

第三类装置利用器件本身的热敏感电参数测量结温。典型的热敏感电参数包括IGBT的饱和压降、开通阈值电压、米勒平台电压的峰值、米勒平台的持续时间、开通延迟时间和关断延迟时间等。基于测量IGBT饱和压降或开通阈值电压的IGBT结温测量装置，只能在IGBT停止正常工作时测量结温，测量很不方便；基于测量米勒平台电压的峰值、米勒平台的持续时间或开通延迟时间的IGBT结温测量装置，测量结果的灵敏度很低，准确性较差。研究表明，IGBT的关断延迟时间与结温之间的关系最为线性，灵敏度也最高。但目前为止，还没有基于测量IGBT关断延迟时间的IGBT结温测量装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有IGBT结温测量装置的缺点，提出一种IGBT结温测量装置。本发明通过在IGBT工作过程中实时测量IGBT的关断延迟时间和IGBT的集电极电流推算IGBT的结温。

本发明IGBT结温测量装置采用以下技术方案：

本发明测量装置包括电源电路、DSP控制器、电压采集电路、电流采集电路、电压基准电路、信号处理电路和隔离电路。所述的电源电路分别与DSP控制器、电压采集电路、电流采集电路、电压基准电路、信号处理电路和隔离电路连接。所述的电压采集电路的一端连接被测IGBT，电压采集电路的另一端连接信号处理电路。所述的电流采集电路的一端与DSP控制器连接，电流采集电路的另一端与被测IGBT连接。所述的电压基准电路与信号处理电路连接。所述的信号处理电路分别与电压采集电路、电压基准电路和隔离电路连接。所述隔离电路的一端连接信号处理电路，隔离电路的另一端连接DSP控制器。

电源电路为DSP控制器、电压采集电路、电流采集电路、电压基准电路、信号处理电路和隔离电路供电。电压采集电路实时采集被测IGBT的集电极与发射极之间的电压和门极与发射极之间的电压。电流采集电路实时采集被测IGBT的集电极电流，并输入到DSP控制器。电压基准电路产生稳定的基准电压。信号处理电路利用所采集的IGBT集电极与发射极之间的电压、门极与发射极之间的电压，以及电压基准电路产生的基准电压，产生脉宽等于IGBT关断延迟时间t_doff的脉冲。隔离电路将DSP控制器与信号处理电路隔离，并将信号处理电路产生的脉冲输入到DSP控制器。DSP控制器实时测量IGBT的关断延迟时间t_doff和IGBT集电极电流，并根据IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图得到该时刻IGBT的结温。

本发明IGBT结温测量装置所基于的原理如下。

IGBT的关断延迟过程包含三个阶段。第一阶段为IGBT的门极和发射极之间的电压V_ge从最大值下降至米勒平台电压；第一阶段的持续时间△t₁为，

${\mathrm{\Δt}}_1=R_g(C_{gc}+C_{ge})\ln \left(\frac{V_{ge\left(max\right)}-V_{ge\left(\min \right)}}{V_{gp}-V_{ge\left(min\right)}}\right)$

其中，R_g为门极驱动电阻；C_gc为IGBT集电极与门极之间的等效电容；C_ge为IGBT门极与发射极之间的等效电容；V_ge(max)为门极驱动电压的最大值；V_ge(min)为门极驱动电压的最小值；V_gp为IGBT关断时门极驱动电压的米勒平台电压。

门极驱动电阻R_g、IGBT集电极与门极之间的等效电容C_gc、IGBT门极与发射极之间的电容C_ge、门极驱动电压的最大值V_ge(max)和门极驱动电压的最小值V_ge(min)均不随IGBT的结温变化而变化；但IGBT关断时门极驱动电压的米勒平台电压V_gp随IGBT结温的升高而减小；所以，第一阶段的持续时间Δt₁随IGBT结温的升高而增大。

门极驱动电阻R_g、IGBT集电极与门极之间的等效电容C_gc、IGBT门极与发射极之间的电容C_ge、门极驱动电压的最大值V_ge(max)和门极驱动电压的最小值V_ge(min)均不随IGBT的集电极电流变化而变化；但IGBT关断时门极驱动电压的米勒平台电压V_gp随IGBT集电极电流升高而增大；所以，第一阶段的持续时间Δt₁随IGBT集电极电流的升高而减小。

第二阶段，IGBT门极驱动电压V_ge等于米勒平台电压V_gp，且保持不变；第二阶段的持续时间Δt₂为，

${\mathrm{\Δt}}_2=\frac{L_M{\mathrm{qn}}_{ac}}{{\mathrm{\ΔJ}}_{ch}}$

其中，L_M为晶胞中门极区域的宽度；q为单位电荷的电荷量；n_ac为累积层载流子浓度；ΔJ_ch为沟道电流电流密度的减小。

晶胞中门极区域的宽度L_M、单位电荷的电荷量q和沟道电流电流密度的减小ΔJ_ch不随IGBT的结温变化而变化；但累积层载流子浓度n_ac随IGBT结温升高而增大；所以，第二阶段的持续时间Δt₂随IGBT结温升高而增大。

晶胞中门极区域的宽度L_M、单位电荷的电荷量q和累积层载流子浓度n_ac不随IGBT集电极电流的变化而变化；但沟道电流电流密度的减小ΔJ_ch随IGBT集电极电流的增加而增大；所以第二阶段的持续时间Δt₂随IGBT集电极电流升高而减小。

第三阶段，IGBT的集电极与发射极之间的电压V_ce由最小值上升到最大值；第三阶段的持续时间Δt₃为，

${\mathrm{\Δt}}_3=\sqrt{\frac{2{\mathrm{\ϵqV}}_{ce\left(\max \right)}}{N_B+J_C/{\mathrm{qV}}_{sat}}}\·\frac{{\mathrm{qn}}_{drl}}{{\mathrm{\ΔJ}}_{ch}}$

其中，ε为硅材料的介电常数；V_ce(max)为IGBT集电极与发射极之间电压的最大值；N_B为硅材料的本征载流子浓度；J_C为IGBT集电极电流密度；V_sat为IGBT的饱和压降；n_drl为IGBT基区载流子浓度。

硅材料的介电常数ε、IGBT集电极与发射极之间电压的最大值V_ce(max)、硅材料的本征载流子浓度N_B、单位电荷的电荷量q、IGBT集电极电流密度J_C和沟道电流电流密度的减小ΔJ_ch不随IGBT的结温变化而变化；但IGBT的饱和压降V_sat和IGBT基区载流子浓度n_drl随IGBT结温升高而增大；所以，第三阶段的持续时间△t₃随IGBT结温升高而增大。

硅材料的介电常数ε、IGBT集电极与发射极之间电压的最大值V_ce(max)、硅材料的本征载流子浓度N_B、单位电荷的电荷量q和IGBT的饱和压降V_sat不随IGBT的集电极电流变化而变化；但IGBT集电极电流密度J_C、沟道电流电流密度的减小△J_ch和IGBT基区载流子浓度n_drl随IGBT集电极电流增加而增大；而且，沟道电流的电流密度△J_ch和IGBT基区载流子浓度n_drl均正比于IGBT集电极电流的平方根；所以第三阶段的持续时间△t₃随IGBT集电极电流增加而减小。

IGBT的关断延迟时间为，

t_doff＝△t₁+△t₂+△t₃

因为第一阶段的持续时间△t₁随IGBT结温的升高而增大，随IGBT集电极电流的升高而减小；第二阶段的持续时间△t₂随IGBT结温的升高而增大，随IGBT集电极电流的升高而减小；第三阶段的持续时间△t₃随IGBT结温的升高而增大，随IGBT集电极电流的升高而减小；所以，IGBT的关断延迟时间t_doff随IGBT结温的升高而增大，随IGBT集电极电流的升高而减小。

当保持IGBT的开关电压恒定不变，测量IGBT不同结温、不同集电极电流下的关断延迟时间t_doff便可得到关于IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图。对于不同的IGBT，IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图是不同的，所以，针对不同的IGBT，IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图必须预先测量得到。

在IGBT运行过程中，本发明IGBT结温测量装置实时测量IGBT的关断延迟时间t_doff和IGBT集电极电流；根据IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系便可以得到此时IGBT的结温。

本发明的工作过程如下：在被测IGBT工作过程中，电压采集电路实时采集IGBT的集电极与发射极之间的电压和IGBT的门极与发射极之间的电压，所采集的IGBT集电极与发射极之间的电压值为实际集电极与发射极之间电压值的1/100；所采集的IGBT门极与发射极之间的电压值为实际门极与发射极之间电压值的1/5。电压基准电路中第一电压基准芯片的输出值为采集的IGBT门极与发射极之间电压最大值的90％；第一电压基准芯片的输出电压输入到信号处理电路中第一比较器芯片的第一路比较器的正输入端，所采集的IGBT门极与发射极之间的电压输入到信号处理电路中第一比较器芯片的第一路比较器的负输入端。电压基准电路中第二电压基准芯片的输出值为所采集的IGBT集电极与发射极之间电压最大值的90％；第二电压基准芯片的输出电压输入到信号处理电路中第一比较器芯片的第二路比较器的正输入端，所采集的IGBT集电极与发射极之间的电压输入到信号处理电路中第一比较器芯片的第二路比较器的负输入端。在IGBT关断时，IGBT门极与发射极之间的电压从最大值下降至最小值，所以第一比较器芯片的第一路比较器的输出由低电平变为高电平；IGBT集电极与发射极之间的电压从最小值上升至最大值，所以第一比较器芯片的第二路比较器的输出由高电平变为低电平；第一比较器芯片的第二路比较器的输出由高电平变为低电平的时刻相对于第一比较器芯片的第一路比较器的输出由低电平变为高电平的时刻存在延迟，延迟的时间即为被测IGBT的关断延迟时间t_doff。第一比较器芯片的第一路比较器的输出和第一比较器芯片的第二路比较器的输出分别输入到信号处理电路中第一与门芯片的第一路与门的两个输入端；在IGBT关断时，第一与门芯片的第一路与门会输出一个脉冲，该脉冲的脉宽即为IGBT的关断延迟时间t_doff。第一与门芯片中第一路与门输出的脉冲信号经过隔离电路输入到DSP控制器，DSP控制器可以测量脉冲信号的脉宽，亦即IGBT的关断延迟时间t_doff。电流采集电路可以实时采集被测IGBT的集电极电流，并输入到DSP控制器。DSP控制器实时测量IGBT的关断延迟时间t_doff和IGBT集电极电流，并根据IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图得到该时刻IGBT的结温。

附图说明

图1是本发明的电路结构框图；

图2是本发明电源电路的原理图，其中：图2a是第一电源转换模块U₁的电路原理图，图2b是第二电源转换模块U₂的电路原理图，图2c是第三电源转换模块U₃的电路原理图；

图3是本发明电压采集电路的原理图；其中，图3a是IGBT集电极与发射极之间电压采集电路原理图，图3b是IGBT门极与发射极之间电压采集电路原理图；

图4是本发明电流采集电路的原理图；

图5是本发明电压基准电路的原理图，其中：图5a是第一电压基准电路的原理图，图5b是第二电压基准电路的原理图；

图6是本发明信号处理电路的原理图，其中：图6a是第一比较器芯片的原理图，图6b是第一与门芯片的原理图；

图7是本发明的隔离电路原理图；

图8是IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图；

图9是本发明的信号处理过程简图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1所示为本发明IGBT结温测量装置的电路结构框图。如图1所示，本发明IGBT结温测量装置包括电源电路、DSP控制器、电压采集电路、电流采集电路、电压基准电路、信号处理电路和隔离电路。所述的电源电路分别与DSP控制器、电压采集电路、电流采集电路、电压基准电路、信号处理电路和隔离电路连接。所述的电压采集电路的一端连接被测IGBT，电压采集电路的另一端连接信号处理电路。所述的电流采集电路与DSP控制器和被测IGBT连接。所述的电压基准电路与信号处理电路连接。所述的信号处理电路分别与电压采集电路、电压基准电路和隔离电路连接。所述隔离电路的一端连接信号处理电路，隔离电路的另一端连接DSP控制器。

图2所示为本发明IGBT结温测量装置电源电路的原理图。如图2a、图2b和图2c所示，所述的电源电路包括三个电源转换模块和6个电容。第一电源转换模块U₁的型号为LD5N12S5，其作用是将+12V电压信号转换为+5V电压信号；第一电源转换模块U₁的1引脚连接+12V电源的负极；第一电源转换模块U₁的2引脚连接+12V电源的正极；第一电源转换模块U₁的3引脚输出+5V电压信号；第一电源转换模块U₁的4引脚连接被测IGBT的发射极。第二电源转换模块U₂的型号为LD5N12S5，其作用是将+12V电压信号转换为+5V电压信号；第二电源转换模块U₂的1引脚连接+12V电源的负极；第二电源转换模块U₂的2引脚连接+12V电源的正极；第二电源转换模块U₂的3引脚输出+5V电压信号，并连接DSP控制器的电压正输入端；第二电源转换模块U₂的4引脚连接DSP控制器的电压负输入端。第三电源转换模块U₃的型号为LD5N24D15，其作用是将+24V电压信号转换为±15V电压信号；第三电源转换模块U₃的1引脚连接+24V电源的负极；第三电源转换模块U₃的2引脚连接+24V电源的正极；第三电源转换模块U₃的3引脚输出+15V电压信号；第三电源转换模块U₃的4引脚连接DSP控制器的电压负输入端；第三电源转换模块U₃的5引脚输出-15V电压信号。第一电容C₁为电解电容，规格为10uF/25V；第一电容C₁的正极连接第一电源转换模块U₁的3引脚，第一电容C₁的负极连接第一电源转换模块U₁的4引脚。第二电容C₂为瓷介电容，容值为15pF；第二电容C₂的一端连接第一电源转换模块U₁的3引脚，第二电容C₂的另一端连接第一电源转换模块U₁的4引脚。第三电容C₃为电解电容，规格为10uF/25V；第三电容C₃的正极连接第二电源转换模块U₂的3引脚，第三电容C₃的负极连接第二电源转换模块U₂的4引脚。第四电容C₄为瓷介电容，容值为15pF；第四电容C₄的一端连接第二电源转换模块U₂的3引脚，第四电容C₄的另一端连接第二电源转换模块U₂的4引脚。第五电容C₅为瓷介电容，容值为15pF；第五电容C₅的一端连接第三电源转换模块U₃的3引脚，第五电容C₅的另一端连接第三电源转换模块U₃的4引脚。第六电容C₆为瓷介电容，容值为15pF；第六电容C₆的一端连接第三电源转换模块U₃的5引脚，第六电容C₆的另一端连接第三电源转换模块U₃的4引脚。

图3所示为本发明IGBT结温测量装置电压采集电路的原理图。如图3a和图3b所示，所述的电压采集电路包括8个电阻和8个电容。第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃和第四电阻R₄的阻值相等，且均为第五电阻R₅阻值的25倍；第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄和第五电阻R₅串联，串联的第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄和第五电阻R₅的一端连接被测IGBT的集电极，串联的第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄和第五电阻R₅的另一端连接被测IGBT的发射极；第四电阻R₄和第五电阻R₅的连接点连接信号处理电路中第一比较器芯片IC₄的8引脚。第六电阻R₆和第七电阻R₇的阻值相等，且均为第八电阻R₈阻值的2倍；第六电阻R₆、第七电阻R₇和第八电阻R₈串联，串联的第六电阻R₆、第七电阻R₇和第八电阻R₈的一端连接被测IGBT的发射极，串联的第六电阻R₆、第七电阻R₇和第八电阻R₈的另一端连接被测IGBT的门极；第七电阻R₇和第八电阻R₈的连接点连接信号信号处理电路中第一比较器芯片IC₄的1引脚。第七电容C₇和第一电阻R₁并联；第八电容C₈和第二电阻R₂并联；第九电容C₉和第三电阻R₃并联；第十电容C₁₀和第四电阻R₄并联；第十一电容C₁₁和第五电阻R₅并联；第十二电容C₁₂和第六电阻R₆并联；第十三电容C₁₃和第七电阻R₇并联；第十四电容C₁₄和第八电阻R₈并联。

图4所示为本发明IGBT结温测量装置电流采集电路的原理图。如图4所示，所述的电流采集电路包括一个电流传感器U₄、三个电阻、三个电容和一个放大器IC₁。第一电流传感器U₄的型号为LA55-P；第一电流传感器U₄的1引脚连接第三电源转换模块U₃的3引脚；第一电流传感器U₄的2引脚连接第三电源转换模块U₃的5引脚；第一电流传感器U₄的3引脚连接第九电阻R₉的一端、第十电阻R₁₀的一端、第十五电容C₁₅的一端和第一放大器IC₁的3引脚。第九电阻R₉、第十电阻R₁₀和第十五电容C₁₅并联，并联的第九电阻R₉、第十电阻R₁₀和第十五电容C₁₅的一端连接第一电流传感器U₄的3引脚和第一放大器IC₁的3引脚；并联的第九电阻R₉、第十电阻R₁₀和第十五电容C₁₅的另一端连接第三电源转换模块U₁的4引脚。第十六电容C₁₆的一端连接第一放大器IC₁的4引脚，第十六电容C₁₆的另一端连接第三电源转换模块U₁的4引脚。第十七电容C₁₇的一端连接第一放大器IC₁的7引脚，第十七电容C₁₇的另一端连接第三电源转换模块U₁的4引脚。第十一电阻R₁₁的一端连接第一放大器IC₁的2引脚，第十一电阻R₁₁的另一端连接第一放大器IC₁的6引脚。第一放大器IC₁的型号为THS4001C；第一放大器IC₁的2引脚连接第十一电阻R₁₁的一端；第一放大器IC₁的3引脚连接第一电流传感器U₄的3引脚、第九电阻R₉的一端、第十电阻R₁₀的一端和第十五电容C₁₅的一端；第一放大器IC₁的4引脚连接第三电源转换模块U₃的5引脚和第十六电容C₁₆的一端；第一放大器IC₁的6引脚输出采集的电流信号ic¹，第一放大器IC₁的6引脚连接DSP控制器的端口39和第十一电阻R₁₁的一端；第一放大器IC₁的7引脚连接第三电源转换模块U₃的3引脚和第十七电容C₁₇的一端。

图5所示为本发明IGBT结温测量装置电压基准电路的原理图。如图5a和5b所示，所述的电压基准电路包括电压基准芯片IC₂、电压基准芯片IC₃和4个电阻。第一电压基准芯片IC₂的型号为MAX6160；第一电压基准芯片IC₂的1引脚连接信号处理电路中第一比较器芯片IC₄的2引脚和第十二电阻R₁₂的一端；第一电压基准芯片IC₂的4引脚连接第一电源转换模块U₁的4引脚和第十三电阻R₁₃的一端；第一电压基准芯片IC₂的5引脚连接第十三电阻R₁₃的另一端和第十二电阻R₁₂的另一端；第一电压基准芯片IC₂的8引脚连接第一电源转换模块U₁的3引脚。第十二电阻R₁₂的一端连接第一电压基准芯片IC₂的1引脚，第十二电阻R₁₂的另一端连接第一电压基准芯片IC₂的5引脚和第十三电阻R₁₃的一端。第十三电阻R₁₃的一端连接第一电压基准芯片IC₂的4引脚，第十三电阻R₁₃的另一端连接第一电压基准芯片IC₂的5引脚和第十二电阻R₁₂的一端。第二电压基准芯片IC₃的型号为MAX6160；第二电压基准芯片IC₃的1引脚连接信号处理电路中第一比较器芯片IC₄的9引脚和第十四电阻R₁₄的一端；第二电压基准芯片IC₃的4引脚连接第一电源转换模块U₁的4引脚和第十五电阻R₁₅的一端；第二电压基准芯片IC₃的5引脚连接第十五电阻R₁₅的另一端和第十四电阻R₁₄的另一端；第二电压基准芯片IC₃的8引脚连接第一电源转换模块U₁的3引脚。第十四电阻R₁₄的一端连接第二电压基准芯片IC₃的1引脚，第十四电阻R₁₄的另一端连接第二电压基准芯片IC₃的5引脚和第十五电阻R₁₅的一端。第十五电阻R₁₅的一端连接第二电压基准芯片IC₃的4引脚，第十五电阻R₁₅的另一端连接第二电压基准芯片IC₃的5引脚和第十四电阻R₁₄的一端。

图6所示为本发明IGBT结温测量装置信号处理电路的原理图。如图6a和6b所示，所述的信号处理电路包括一个比较器芯片IC₄、一个与门芯片IC₅和四个电容。第一比较器芯片IC₄的型号为MAX9202；第一比较器芯片IC₄的1引脚连接电压采集电路中第七电阻R₇和第八电阻R₈的连接点；第一比较器芯片IC₄的2引脚连接第第十八电容C₁₈的一端和第一电压基准芯片IC₂的1引脚；第一比较器芯片IC₄的3引脚连接第一电源转换模块U₁的4引脚；第一比较器芯片IC₄的5引脚连接第一与门芯片IC₅的2引脚；第一比较器芯片IC₄的7引脚连接第一电源转换模块U₁的4引脚；第一比较器芯片IC₄的8引脚连接电压采集电路中第四电阻R₄和第五电阻R₅的连接点；第一比较器芯片的9引脚连接第二电压基准芯片IC₃的1引脚和第十九电容C₁₉的一端；第一比较器芯片IC₄的10引脚连接第一电源转换模块U₁的3引脚和第二十电容C₂₀的一端；第一比较器芯片IC₄的12引脚连接第一与门芯片IC₅的1引脚；第一比较器芯片IC₄的14引脚连接第一电源转换模块U₁的3引脚和第二十一电容C₂₁的一端。第一与门芯片IC₅的型号为SN74AHC08；第一与门芯片IC₅的1引脚连接第一比较器芯片IC₄的12引脚；第一与门芯片IC₅的2引脚连接第一比较器芯片IC₄的5引脚；第一与门芯片IC₅的3引脚连接隔离电路中第一光耦芯片IC₆的3引脚；第一与门芯片IC₅的7引脚连接第一电源转换模块U₁的4引脚；第一与门芯片IC₅的14引脚连接第一电源转换模块U₁的3引脚。第十八电容C₁₈的一端连接第一电压基准芯片IC₂的1引脚和第一比较器芯片IC₄的2引脚；第十八电容C₁₈的另一端连接第一电源转换模块U₁的4引脚。第十九电容C₁₉的一端连接第二电压基准芯片IC₃的1引脚和第一比较器芯片IC₄的9引脚；第十九电容C₁₉的另一端连接第一电源转换模块U₁的4引脚。第二十电容C₂₀的一端连接第一电源转换模块U₁的3引脚和第一比较器芯片IC₄的10引脚；第二十电容C₂₀的另一端连接第一电源转换模块U₁的4引脚。第二十一电容C₂₁的一端连接第一电源转换模块U₁的3引脚和第一比较器芯片IC₄的14引脚；第二十一电容C₂₁的另一端连接第一电源转换模块U₁的4引脚。

图7所示为本发明IGBT结温测量装置隔离电路的原理图。如图7所示，所述的隔离电路包括一个光耦芯片IC₆、两个电阻和一个电容。第一光耦芯片IC₆的型号为TLP117；第一光耦芯片IC₆的1引脚连接第十六电阻R₁₆的一端；第一光耦芯片IC₆的3引脚连接信号处理电路中第一与门芯片IC₅的3引脚；第一光耦芯片IC₆的4引脚连接第二电源转换模块U₂的4引脚和第二十二电容C₂₂的一端；第一光耦芯片IC₆的5引脚连接DSP控制器的端口68和第十七电阻R₁₇的一端；第一光耦芯片IC₆的6引脚连接DSP控制器的端口71、第二十二电容C₂₂的一端和第十七电阻R₁₇的一端。第十六电阻R₁₆的一端连接第一光耦芯片IC₆的1引脚；第十六电阻R₁₆的另一端连接第一电源转换模块U₁的3引脚。第十七电阻R₁₇的一端连接第一光耦芯片IC₆的5引脚；第十七电阻R₁₇的另一端连接第一光耦芯片IC₆的6引脚。第二十二电容C₂₂的一端连接第一光耦芯片IC₆的4引脚；第二十二电容C₂₂的另一端连接第一光耦芯片IC₆的6引脚。

图8所示为IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图。如图8所示，IGBT关断延迟时间t_doff随IGBT结温升高而增大；随IGBT集电极电流升高而减小。在IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff已知的情况下，IGBT的结温是确定的。在IGBT运行过程中，本发明IGBT结温测量装置可以实时测量IGBT的关断延迟时间t_doff和IGBT集电极电流；根据IGBT结温、IGBT集电极电流和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图便可以得到此时IGBT的结温。

如图9所示，本发明的工作过程如下：在被测IGBT工作过程中，电压采集电路实时采集IGBT的集电极与发射极之间的电压V_ce和IGBT的门极与发射极之间的电压V_ge，所采集的IGBT集电极与发射极之间的电压值V_ce¹为实际集电极与发射极之间电压值V_ce的1/100；所采集的IGBT门极与发射极之间的电压值V_ge¹为实际门极与发射极之间电压值V_ge的1/5。第一电压基准芯片IC₂的输出值为0.9V_ge¹_(max)，即为被采集的IGBT门极与发射极之间电压V_ge¹最大值的90％；第一电压基准芯片IC₂的输出电压0.9V_ge¹_(max)输入到第一比较器芯片IC₄中第一路比较器的正输入端，所采集的IGBT门极与发射极之间的电压V_ge¹输入到第一比较器芯片IC₄中第一路比较器的负输入端。第二电压基准芯片IC₃的输出值为0.9V_ce¹_(max)，即为被采集的IGBT集电极与发射极之间电压V_ce¹最大值的90％；第二电压基准芯片IC₃的输出电压0.9V_ce¹_(max)输入到第一比较器芯片IC₄中第二路比较器的正输入端，所采集的IGBT集电极与发射极之间的电压V_ce¹输入到第一比较器芯片IC₄中第二路比较器的负输入端。在IGBT关断时，被采集的IGBT门极与发射极之间的电压V_ge¹从最大值V_ge¹_(max)下降至最小值V_ge¹_(min)，所以第一比较器芯片IC₄的第一路比较器的输出OT1由低电平变为高电平；被采集的IGBT集电极与发射极之间的电压V_ce¹从最小值V_ce¹_(min)上升至最大值V_ce¹_(max)，所以第一比较器芯片IC₄的第二路比较器的输出OT2由高电平变为低电平；第一比较器芯片IC₄的第二路比较器的输出OT2由高电平变为低电平的时刻相对于第一比较器芯片IC₄的第一路比较器的输出OT1由低电平变为高电平的时刻存在延迟，延迟的时间即为被测IGBT的关断延迟时间t_doff。第一比较器芯片IC₄的第一路比较器的输出OT1和第一比较器芯片IC₄的第二路比较器的输出OT2分别输入到第一与门芯片IC₅中第一路与门的两个输入端；在IGBT关断时，第一与门芯片IC₅中第一路与门会输出一个脉冲Pulse，脉冲Pulse的脉宽即为IGBT的关断延迟时间t_doff。第一与门芯片IC₅中第一路与门的输出信号Pulse输入到隔离电路中第一光耦芯片IC₆的输入端，经过光耦芯片连接到DSP控制器，DSP控制器可以测量信号Pulse的脉宽，亦即IGBT的关断延迟时间t_doff。电流采集电路可以实时采集被测IGBT的集电极电流i_c，并输入到DSP控制器。因此，在IGBT工作过程中，本发明可以实时测量IGBT的关断延迟时间t_doff和集电极电流i_c；根据IGBT结温、IGBT集电极电流i_c和IGBT关断延迟时间t_doff的三维关系图，便可以得到该时刻IGBT的结温。

本发明在IGBT运行过程中实时测量IGBT的结温，无需多余的控制策略，也不会影响IGBT的开关过程和原变流器的控制，原理简单；本发明电路结构简单，体积小，很容易集成到IGBT门极驱动电路中，使用方便，成本低廉；本发明可以测量各种工作状态下IGBT的结温，可扩展性很强。