保持运行：IGBT系统预测性维护的好处
作者：Thorsten Schmidt，Power Integrations
预测性维护旨在通过收集和分析运行数据来识别预示设备故障的异常情况和行为模式，从而最大限度地减少维护频率。利用这种方法，可以实施适当的流程，在故障发生前采取维修行动，从而避免计划外停机和不必要的维护成本。
预防性维护是一种相当简单的方法，它根据使用情况和时间定期进行，而预测性维护只有在数据显示特定机器的状况令人担忧时才会安排干预。以IGBT为例，预测性维护最有可能应用于轨道交通、电网以及风力涡轮机和太阳能发电场等大型可再生能源装置等高价值系统。
西门子交通有限公司对预测性维护在轨道交通中的应用进行了研究，并得出一些惊人的结论：
“从运行中的列车上收集的实时数据可实现精确的维护计划，只在必要时才停靠车场，既不会太早也不会太晚。这可将计划外的车场停放和纠正性维护干预减少多达30%。”
“数据触发的基于状况的维护可延长维护间隔时间，避免过早更换部件等不必要的工作，并将维护成本降低高达15%。”
“自动测量和基于状况的智能维护可根据实际需要（而非固定的时间间隔）安排维护，从而持续防止计划外停机。这可确保车队的可用率高达100%。”
在轨道系统中，IGBT模块和驱动器对功率变换器的使用寿命至关重要。一些供应商提供基于IGBT结温的生命周期建模。Power Integrations是一家深耕于中高压逆变器应用门极驱动器技术领域的知名公司，其许多门极驱动器都内置温度报告功能和其他传感器。
Power Integrations提供单通道即插即用型门极驱动器，适配于尺寸为190mmx140mm的3300V以内的IHM和IHV IGBT模块（图1），应用领域包括轨道牵引逆变器、电网和中压变频器。
1SP0635 Digital将该公司成熟可靠的SCALE-2™开关性能和保护特性与可设定的隔离串行输出接口相结合，增强了驱动器的设定灵活性，且能提供全面的遥测报告，以实现准确的寿命估算。其内部集成了包括温度、器件和母线状态信息在内的多个检测电路，可简化系统设计并增强可观测性、控制性和可靠性。
串行状态输出协议包含关键的实时测量，有利于进行进阶操作验证，并显著提高逆变器运行状况、可靠性和效率的可见性。工程师可以根据Power Integrations标准的即插即用协议调整监测和控制系统，或者在项目开发阶段要求Power Integrations的专业工程团队进行自定义调整。
1SP0635 Digital门极驱动器提供的遥测数据包括精确的温度测量，这样可简化温升管理并且无需外部温度传感器。数据通过Power Integrations专有的可编程串行接口传输，该接口可根据客户要求进行编程。主导轨道交通市场的大型企业都有经过多年开发的专有协议，因此报告的灵活性非常重要。
虽然目前只有轨道交通、电网和石油勘探等客户期望生命周期长达20年的行业对预测性维护解决方案有很高的要求，但其他行业迟早也会认识到基于数据的维护方法所能带来的好处 — 避免停机和紧急维护，并避免因不必要的干预而产生过高的成本。
此外，由于Power Integrations将所有检测电路集成在其门极驱动器内，因此客户对系统的信心大增，MTBF额定值也将提高。
