一种风电变流器IGBT监测系统的制作方法

本发明涉及igbt监测系统的，特别是涉及一种风电变流器igbt监测系统。

背景技术：

1、风电变流器是将风能转化为电能的关键设备之一，在风电变流器中，igbt是常用的功率开关元件，然而由于igbt的工作环境恶劣容易受到温度、电压、电流等因素的影响，导致igbt性能下降甚至损坏，并且在大兆瓦并联型风电变流器用igbt在实际使用过程中，随着年限增加，因驱动信号一致性下降，或因igbt本身老化情况加剧，导致并联的变流器间出现不能均流，进而引起igbt损坏，因此对风电变流器中的igbt进行实时监测和故障诊断，对于提高风电变流器的可靠性和稳定性具有重要意义。

2、目前在现有技术中，如申请号为cn202011551581.x的专利中，该发明公开了一种igbt在线监测方法，包括如下步骤：s1、温度检测：通过红外测温仪对igbt进行测温，得出igbt的实时温度；s2、极性判断：通过万用表对igbt进行测量，得到igbt的极性结果；s3、故障检测：对igbt进行静态测量和动态测量，得到igbt主体的故障检测结果；s4、数据汇总：通过数据采集器对s1中的实时温度和s2中的极性结果进行数据收集和汇总，并利用信号发射器通过无线信号发送给信号接收器，信号接收器将接受到的数据传输到云端数据库内，实现igbt的在线监测。

3、但该方法使用中发现，该方法不便于对igbt运行过程中驱动信号一致性检测，容易引起igbt的损坏，不便于实时检测igbt的电压、电流变量和磁变量，增加了使用的局限性。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种便于及时发现igbt在开通关断过程中的衰减情况，为及时更换性能下降的igbt提供决策依据，通过将igbt主动冷却降温，降低igbt发热故障的风电变流器igbt监测系统。

2、本发明的一种风电变流器igbt监测系统，包括电变量测量单元、磁变量测量单元、测量控制单元、数据处理单元、驱动信号检测单元和降温单元；

3、电变量测量单元用于实时检测igbt的电压和电流变量，通过使用电压传感器和电流传感器分别连接到igbt的电压和电流输入端，对igbt的电压和电流变量进行检测；电流传感器基于电阻分压工作原理，将电流转换为电信号输出，通过将电流传感器连接到igbt的输入和输出端，实时监测igbt的电流变化；

4、磁变量测量单元用于使用磁场传感器实时检测igbt的磁场变量；将磁场传感器安装在igbt周围并靠近igbt的磁场辐射区域，根据磁场传感器的类型和规格，设置磁变量测量单元的参数，通过使用磁场传感器测量igbt周围的磁场强度，从而对igbt的磁场变量进行检测；

5、测量控制单元用于控制电变量测量单元和磁变量测量单元的运行，并且根据需要启动或停止测量工作；将电变量测量单元和磁变量测量单元的电源与测量控制单元用连通，通过打开或关闭电源实现电变量测量单元和磁变量测量单元的启停，通过调整采样频率和采样时间，从而控制电变量测量单元和磁变量测量单元的测量精度和响应速度；

6、数据处理单元用于接收和处理电变量测量单元和磁变量测量单元的测量结果，通过对测量结果进行分析和诊断，判断igbt的工作状态，并输出监测报告；

7、驱动信号检测单元用于实时采集igbt的实际驱动信号，将采集的驱动信号与标准信号进行对比分析，评估信号的一致性；通过利用传感器采集igbt的门极-集电极间的驱动信号，并将信号转换为数字信号，通过对信号滤波和放大处理，比较信号的幅值、频率和相位特征来判断信号是否正常；

8、降温单元用于利用温度传感器实时对igbt的运行温度监测，当检测到igbt的温度超过设定的阈值时，通过采用相变冷却设备对其冷却降温；对降驱动信号检测单元中设定温度阈值，将温度传感器输出的温度信号转换为电流信号，通过驱动信号检测单元对电流信号的监测，从而实现对igbt的运行温度监测，当温度超过设定的阈值时，启动冷却设备对igbt冷却降温；通过在线实时对igbt驱动信号一致性检测，便于及时发现igbt在开通关断过程中的衰减情况，减少并联的变流器间出现不能均流，进而引起igbt损坏的情况，通过实时对igbt的电压、电流变量和磁变量在线监测，为及时更换性能下降的igbt提供决策依据，减少设备损坏，通过将igbt主动冷却降温，降低igbt发热故障，提高风电变流器的运行安全和可靠性。

9、优选的，所述驱动信号检测单元包括信号调理单元、数据采集单元和分析处理单元；

10、信号调理单元用于将采集的电变量测量单元和磁变量测量单元的实际驱动信号进行预处理，通过将采集的信号进行放大、滤波和整形处理，增强采集到的信号的质量；

11、数据采集单元用于实时接收信号调理单元处理后的信号，并将信号转换为数字信号进行处理；

12、分析处理单元用于接收数据采集单元转换的数字信号，将接收的数字信号与标准信号进行对比分析，通过对比信号的波形相似度、频率偏差、相应偏差和幅度偏差，从而评估信号的一致性；提高igbt驱动信号一致检测精度，降低故障风险，提高电路的稳定性和可靠性。

13、优选的，还包括拍摄单元、显示单元和括报警单元；

14、拍摄单元用于实时对igbt进行拍摄，拍摄信息发送至管理后台，人员通过显示屏幕检查igbt是否有物理损坏、烧焦或裂纹的情况；

15、显示单元用于将拍摄单元拍摄的图像进行显示，并且显示单元用于实时将igbt的电压变量、电流变量、磁场变量和运行温度显示；

16、报警单元用于接收数据处理单元输出的监测报告和驱动信号检测单元对igbt的评估信号结果，当数据超出设定的安全阈值时，利用声光报警器和无线信号同时发送报警信息，后台提醒工作人员前往现场维护；提高igbt运行使用过程中实时监测和故障及时报警的效果，降低故障风险，提高检修维护的效率。

17、优选的，所述相变冷却设备包括输送装置、进水装置、壳体、第一介质箱、第二介质箱、换热管、导热板、第一泵体和导气管，壳体安装在风电变流器外侧壁上，并且壳体内设置有冷却水，第一介质箱安装在壳体内侧壁上，第二介质箱安装在壳体底端，并且第一介质箱和第二介质箱内均设置有液态新氟碳化合物冷却介质，第二介质箱通过输送装置与第一介质箱内连通，输送装置用于将第一介质箱内的冷却介质输送至第二介质箱内部，换热管的两端均与第二介质箱内连通，换热管中部呈蛇形安装在导热板外侧壁上，igbt安装在导热板外侧壁上，第一泵体连通设置在换热管上，进水装置连通设置在壳体顶端，进水装置用于对壳体内的冷却水添加和排出，导气管顶端连通设置在第一介质箱外侧壁上部，导气管底端连通设置在第二介质箱外侧壁上部；将igbt安装在导热板外侧壁上，通过打开第一泵体将第二介质箱内的冷却介质在换热管内循环输送，使冷却介质将换热管冷却降温，换热管将导热板冷却降温，从而使导热板将igbt冷却降温，随着第二介质箱内的液体介质不断流动输送温度升高变为气态，气态的介质通过导气管向上输送并进入第一介质箱内部，此时第二介质箱内的液体介质液位降低，通过输送装置自动将第一介质箱内的液体介质输送至第二介质箱内部，从而使介质持续对igbt冷却，由于壳体内的冷却水将第一介质箱冷却降温，使进入第一介质箱内的气态介质通过冷却温度降温后变回液态，从而实现介质的循环使用，提高设备对igbt的冷却降温效率，当壳体内的冷却水温升高后，利用进水装置将低温冷却水排放至壳体内部，同时将壳体内的升温的冷却水向外排出，从而提高第一介质箱对介质的降温效果，提高设备对igbt降温的可靠性。

18、优选的，所述进水装置包括散热装置、雨水收集装置、第一输送管、第一筒体、限位环、活塞、第二输送管、伸缩杆、第一弹簧、连接杆、密封塞和收集箱，收集箱安装在壳体顶端，收集箱外侧壁设置有溢流阀门，收集箱顶端设置有雨水收集装置，雨水收集装置用于收集雨水对第一介质箱冷却降温，第一输送管连通设置在壳体底端，收集箱输出端与散热装置连通，散热装置用于将冷却水散热降温，第一筒体连通设置在壳体顶端，并且第一筒体与第一输送管上下相对设置，第二输送管输入端与收集箱连通，第二输送管输出端连通设置在第一筒体外侧壁上，第一筒体顶端设置有通气口，限位环安装在第一筒体内侧壁上，活塞上下滑动安装在第一筒体内，伸缩杆安装在第一筒体内侧壁上，伸缩杆底端与活塞顶端连接，第一弹簧配合套装在伸缩杆外侧壁上，连接杆顶端与活塞底端连接，连接杆底端穿过壳体内部与密封塞连接，密封塞上下滑动伸入第一输送管内部；当壳体内的冷却水温度升高后，高温压力推动活塞向上移动，活塞向上移动后通过连接杆带动密封塞向上移动，从而使壳体内的冷却水通过第一输送管排放至散热装置内，活塞向上移动后使第一筒体与第二输送管相通，从而使收集箱内的低温冷却水流动进入壳体内部，提高冷却水对第一介质箱的降温效果，提高第一介质箱内的介质降温呈液态的效率，实现壳体内的冷却水温度较高时自动更换效果，提高设备的使用便利性。

19、优选的，所述散热装置包括降温箱、多组风管、排气罩、风扇、第一防护网、多组第二防护网、第二泵体和第三输送管，第一输送管输出端与降温箱连通，多组风管均穿过降温箱内部，排气罩安装在降温箱外侧壁上，并且排气罩与多组风管相通，风扇安装在排气罩进气口处，第一防护网安装在排气罩进气口处，多组第二防护网分别安装在多组风管排气口处，第二泵体输入端与降温箱连通，第三输送管输入端与第二泵体输出端连通，第三输送管输出端与第一输送管连通；壳体内的冷却水通过第一输送管排放至降温箱内部，通过将风扇开启对多组风管内吹风，使空气经过多组风管内部时将其冷却降温，多组风管通过热传导将降温箱内的冷却水降温，从而提高冷却水降温后循环使用的便利性，提高冷却水的降温效率，通过第二泵体将降温箱内的冷却水抽取，使冷却水通过第三输送管输送至收集箱内回收使用。

20、优选的，所述输送装置包括第二筒体、进入孔、密封环、密封板、推杆和浮球，第二筒体安装在第一介质箱内底部，第二筒体底端与第二介质箱连通，进入孔连通设置在第二筒体外侧壁上部，密封环安装在第二筒体内侧壁上，密封板设置在第二筒体内部，推杆顶端与密封板底端连接，推杆底端与浮球连接，浮球设置在第二介质箱内部；浮球漂浮在第二介质箱内的液体介质上，浮球通过推杆对密封板支撑，使密封板与密封环配合将第二筒体封堵，当第二介质箱内的液体介质液位下降后，浮球带动密封板向下移动，从而使第一介质箱内的液体介质通过进入孔进入第二筒体内部，使液体介质通过第二筒体进入第二介质箱内部，提高第二介质箱内液体介质自动补充的便利性，提高介质循环使用的便利性。

21、优选的，所述雨水收集装置包括收集罩、弧形网板、支撑板、过滤网、第三筒体、支架、导向柱、第二弹簧和挡板，收集罩连通设置在收集箱顶端，弧形网板安装在收集罩顶端，支撑板安装在收集箱内侧壁上，过滤网安装在第一输送管内侧壁上，第三筒体连通设置在支撑板上，支架安装在第三筒体内侧壁上，导向柱上下滑动安装在支架上，第二弹簧配合套装在导向柱外侧壁上，挡板安装在导向柱底端，并且挡板设置在第三筒体底部开口处；当室外降雨时，雨水穿过弧形网板落至过滤网上，通过过滤网将雨水中的污垢过滤，使过滤后的雨水进入第三筒体内部，雨水的重力推动挡板向下移动，从而使第三筒体内的雨水进入收集箱内收集，当降雨停止后，通过第二弹簧推动导向柱向上移动，使挡板将第三筒体封闭，减少收集箱内的水蒸发浪费，提高设备利用雨水散热降温的便利性。

22、优选的，还包括第三泵体和第四输送管，第三泵体安装在壳体外侧壁上，第四输送管连通设置在第三泵体输出端上，第四输送管输出端与收集箱内连通；通过第三泵体将室外的空气抽取，抽取的空气通过第四输送管输送至收集箱内部，从而使空气将过滤网和弧形网板反吹清理，提高设备清洁维护的便利性。

23、优选的，还包括多组翅片，多组翅片均安装在第一介质箱内侧壁顶部，并且多组翅片上均设置有通孔；第二介质箱内的气态介质通过导气管排放至第一介质箱内上部，翅片通过第一介质箱的热传导冷却降温，从而使气态介质与翅片接触后降温冷却，提高介质降温效果。

24、与现有技术相比本发明的有益效果为：通过在线实时对igbt驱动信号一致性检测，便于及时发现igbt在开通关断过程中的衰减情况，减少并联的变流器间出现不能均流，进而引起igbt损坏的情况，通过实时对igbt的电压、电流变量和磁变量在线监测，为及时更换性能下降的igbt提供决策依据，减少设备损坏，通过将igbt主动冷却降温，降低igbt发热故障，提高风电变流器的运行安全和可靠性。