專利名稱：一種igbt并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè) 試裝置。
背景技術(shù)：
隨著市場(chǎng)對(duì)兆瓦級(jí)大功率變流器需求的與日俱增，變流器中承擔(dān)變流任務(wù)最重要的模塊為功率單元模塊，現(xiàn)在的IGBT功率單元模塊要求具有更大的輸出電流，更高的輸出功率和更高的功率密度。大電流輸出的IGBT功率單元由于其成品率、需求量、散熱及材料工藝等方面的原因，其價(jià)格通常都遠(yuǎn)高于采用較低輸出電流的IGBT功率單元并聯(lián)后的價(jià)格。因此，應(yīng)用高性價(jià)比的IGBT功率單元并聯(lián)，自制大功率智能模塊目前已成為一種趨勢(shì)。IGBT并聯(lián)功率單元可降低模塊的熱集中，使其獲得更加均勻的溫度梯度分布，較低的平均散熱器溫度，這有益于提高熱循環(huán)周次。目前，對(duì)IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試手段主要有兩種第一種是雙脈沖試驗(yàn)；第二種是整機(jī)試驗(yàn)。其中，雙脈沖試驗(yàn)對(duì)測(cè)試驅(qū)動(dòng)電路及IGBT的暫態(tài)特性有很大幫助。而整機(jī)試驗(yàn)主要是考驗(yàn)?zāi)K在整機(jī)中的運(yùn)行情況。但對(duì)于IGBT功率單元在正弦波工作狀況下才能表現(xiàn)出來(lái)的性能，以上兩種測(cè)試手段都不能滿足，雙脈沖測(cè)試裝置不能進(jìn)行正弦電流測(cè)試，整機(jī)試驗(yàn)裝置的使用過(guò)于繁瑣，并且不方便進(jìn)行模塊內(nèi)部電路測(cè)試。綜上所述，如何測(cè)試IGBT并聯(lián)功率單元的運(yùn)行狀態(tài)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，能夠有效測(cè)試IGBT并聯(lián)功率單元的各項(xiàng)性能。本實(shí)用新型提供一種IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，包括電源模塊、逆變器、電抗器、監(jiān)控王機(jī)和控制系統(tǒng)；所述逆變器的輸入端連接所述電源模塊，所述逆變器將所述電源模塊提供的直流電壓逆變?yōu)榉蹬c相位均可調(diào)節(jié)的交流電壓；所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元之間連接所述電抗器；所述監(jiān)控主機(jī)測(cè)試電源模塊輸出的直流電壓和直流電流，還測(cè)試逆變器輸出的交流電流，根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流跳閘保護(hù)；同時(shí)監(jiān)測(cè)所述控制系統(tǒng)輸出給所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述控制系統(tǒng)，接收所述監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的指令信號(hào)，產(chǎn)生相位和幅值均可調(diào)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元中的各個(gè)開(kāi)關(guān)管，以控制各個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。優(yōu)選地，所述電源模塊包括交流電源、變壓器和整流橋；所述變壓器將輸入的交流電源變換為需要的電壓等級(jí)；所述整流橋?qū)⑺鲂枰碾妷旱燃?jí)整流為直流電輸出給所述逆變器。優(yōu)選地，所述監(jiān)控主機(jī)還測(cè)試所述變壓器輸出的電壓。優(yōu)選地，還包括啟動(dòng)模塊，該啟動(dòng)模塊包括第一接觸器、第二接觸器和限流電阻；所述第一接觸器與所述限流電阻串聯(lián)后連接于所述交流電源和變壓器之間的通路上; 所述第二接觸器連接于所述交流電源和變壓器之間的通路上；該測(cè)試裝置啟動(dòng)時(shí)，所述第一接觸器閉合，所述第二接觸器斷開(kāi)，所述交流電源通過(guò)所述限流電阻為所述變壓器提供電源；該測(cè)試裝置啟動(dòng)完畢后，所述第一接觸器斷開(kāi)，所述第二接觸器閉合，所述交流電源直接為所述變壓器提供電源。優(yōu)選地，所述電抗器包括第一電抗器、第二電抗器；第一電抗器的第一端和第二電抗器的第一端與逆變器的交流端相連，第一電抗器的第二端和第二電抗器的第二端分別與被測(cè)IGBT功率單元的并聯(lián)的兩路IGBT橋臂的交流端相連。優(yōu)選地，所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元的開(kāi)關(guān)管均設(shè)置水冷模塊。優(yōu)選地，所述交流電源為380V交流電，所述變壓器將所述380V交流電變換為690V交流電。優(yōu)選地，所述整流橋?yàn)槿嗖豢厝珮?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，通過(guò)設(shè)置的監(jiān)控主機(jī)和控制系統(tǒng)，可以完成被測(cè)IGBT功率單元的各項(xiàng)性能的測(cè)試。其中，監(jiān)控主機(jī)完成各個(gè)電壓和電流的檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的指令信號(hào)輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制逆變器和被測(cè)IGBT功率單元中各個(gè)開(kāi)關(guān)管的狀態(tài)，本裝置可以實(shí)現(xiàn)在不同電壓、不同電流、不同功率因數(shù)情況下的IGBT功率單元的工況進(jìn)行測(cè)試。

圖I是本實(shí)用新型提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置模塊示意圖；圖2是本實(shí)用新型提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型圖2對(duì)應(yīng)的主電路圖；圖4是本實(shí)用新型提供的測(cè)試裝置產(chǎn)生測(cè)試電流的相量原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，該圖為本實(shí)用新型提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置模塊示意圖。本實(shí)施例提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，包括電源模塊100、逆變器200、電抗器300、監(jiān)控主機(jī)400和控制系統(tǒng)500 ；需要說(shuō)明的是，該電源模塊100可以直接提供直流電，并且電壓和電流均可調(diào)；例如，該電源模塊100可以直接采用直流穩(wěn)壓可調(diào)電源。所述逆變器200的輸入端連接所述電源模塊100，所述逆變器200將所述電源模塊100提供的直流電壓逆變?yōu)榉蹬c相位均可調(diào)節(jié)的交流電壓；所述逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600之間連接所述電抗器300 ；所述監(jiān)控主機(jī)400測(cè)試電源模塊100輸出的直流電壓和直流電流，還測(cè)試逆變器200輸出的交流電流，根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流跳閘保護(hù)；同時(shí)監(jiān)測(cè)所述控制系統(tǒng)500輸出給所述逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述控制系統(tǒng)500，接收所述監(jiān)控主機(jī)400發(fā)送的指令信號(hào)，產(chǎn)生相位和幅值均可調(diào)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所述逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600中的各個(gè)開(kāi)關(guān)管，以控制各個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。具體的，所述監(jiān)控主機(jī)400與所述控制系統(tǒng)500通過(guò)CAN接口通信，下發(fā)的通信內(nèi)容包括開(kāi)機(jī)命令、關(guān)機(jī)命令、電壓幅值調(diào)節(jié)、電壓相位調(diào)節(jié)；回傳的通信內(nèi)容包括電壓相位、電壓幅值、調(diào)制比、IGBT狀態(tài)等。本實(shí)施例提供的裝置，通過(guò)設(shè)置的監(jiān)控主機(jī)和控制系統(tǒng)，可以完成被測(cè)IGBT功率單元的各項(xiàng)性能的測(cè)試。其中，監(jiān)控主機(jī)完成各個(gè)電壓和電流的檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的指令信號(hào)輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制逆變器和被測(cè)IGBT功率單元中各個(gè)開(kāi)關(guān)管的狀態(tài)，本裝置可以實(shí)現(xiàn)在不同電壓、不同電流、不同功率因數(shù)情況下的IGBT功率單元的工況進(jìn)行測(cè)試。參見(jiàn)圖2，該圖為本實(shí)用新型提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例提供的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置中，所述電源模塊100包括交流電源AC、變壓器T和整流橋IOOa ；所述變壓器T將輸入的交流電源變換為需要的電壓等級(jí)；所述整流橋IOOa將所述需要的電壓等級(jí)整流為直流電輸出給所述逆變器200。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例提供的電源模塊100不是直接的直流電源，而是將交流電整流為直流電的。本實(shí)施例提供的整流橋IOOa優(yōu)選采用圖2所示的三相不控全橋整流橋堆，包括六
個(gè)二極管。逆變器200包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，如圖2所示，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述控制系統(tǒng)500提供。連接在逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600之間的電抗器提供被測(cè)IGBT功率單元600與所述逆變器200之間的交流阻抗。如圖2所示，本實(shí)施例中的電抗器包括第一電抗器LI、第二電抗器L2。第一電抗器LI的第一端和第二電抗器L2的第一端與逆變器200的交流端相連，第一電抗器LI的第二端和第二電抗器L2的第二端分別與被測(cè)IGBT功率單元600的并聯(lián)的兩路IGBT橋臂的交流端相連。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的電抗器也可以采用水冷電抗器。本實(shí)施例中，監(jiān)控主機(jī)400的作用是監(jiān)測(cè)變壓器T輸出的線電壓Ubc和UAB，還監(jiān)測(cè)整流橋IOOa輸出的直流電壓UDC，以及直流電流IDC。還用于檢測(cè)每個(gè)電抗器所在的支路的電流Iu、L和電抗器的總電流l·。監(jiān)控主機(jī)400根據(jù)監(jiān)測(cè)的各個(gè)電壓和電流判斷是否過(guò)壓和過(guò)流，當(dāng)過(guò)壓和過(guò)流時(shí)，進(jìn)行跳閘保護(hù)。同時(shí)，監(jiān)控主機(jī)400還用于檢測(cè)控制系統(tǒng)500輸出給逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以判斷控制系統(tǒng)500輸出的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)和監(jiān)控主機(jī)400下發(fā)的指令信號(hào)中的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)是 否一致。需要說(shuō)明的是，檢測(cè)電抗器的總電流k目的是判斷被測(cè)IGBT功率單元600是否能達(dá)到規(guī)定的額定電流值；檢測(cè)每個(gè)電抗器所在的支路的電流IU、L是為了檢測(cè)被測(cè)IGBT功率單元600中并聯(lián)的兩路IGBT橋臂是否滿足均流的要求。所述逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600的開(kāi)關(guān)管均設(shè)置水冷模塊。參見(jiàn)圖3，該圖為圖2對(duì)應(yīng)的主電路圖。本實(shí)施例提供的是圖2對(duì)應(yīng)的主電路圖，其中監(jiān)控主機(jī)和控制系統(tǒng)在圖3中沒(méi)有示出。圖3所示的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置,還包括啟動(dòng)模塊,該啟動(dòng)模塊包括第一接觸器K1、第二接觸器K2和限流電阻(三相的Rl、R2和R3)；所述第一接觸器Kl與所述限流電阻(R1、R2和R3)串聯(lián)后連接于所述交流電源AC和變壓器T之間的通路上；所述第二接觸器K2連接于所述交流電源AC和變壓器T之間的通路上；該測(cè)試裝置啟動(dòng)時(shí)，所述第一接觸器Kl閉合，所述第二接觸器K2斷開(kāi)，所述交流電源AC通過(guò)所述限流電阻(Rl、R2和R3)為所述變壓器T提供電源；該測(cè)試裝置啟動(dòng)完畢后，所述第一接觸器Kl斷開(kāi)，所述第二接觸器K2閉合，所述交流電源AC直接為所述變壓器T提供電源。需要說(shuō)明的是，該啟動(dòng)模塊的主要作用是防止啟動(dòng)時(shí)，電流沖擊太大，通過(guò)限流電阻后，可以減小上電電流的沖擊，當(dāng)上電電壓達(dá)到設(shè)定值以后，Kl斷開(kāi)，K2閉合，完成啟動(dòng)過(guò)程。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的變壓器T優(yōu)選采用角-星接法。當(dāng)交流電源為380V時(shí)，后級(jí)需要的電壓等級(jí)為690V，則所述變壓器T需要將所述380V交流電變換為690V交流電供后級(jí)使用。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的測(cè)試裝置的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。參見(jiàn)圖4，該圖為本實(shí)用新型提供的測(cè)試裝置產(chǎn)生測(cè)試電流的相量原理圖。設(shè)逆變器200輸出的電壓為U1，被測(cè)IGBT功率單元600輸出的電壓為U2，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)電壓U1和U2間的相位與幅值，達(dá)到控制逆變器200和被測(cè)IGBT功率單元600間電壓，進(jìn)而控制電流的目的，從而實(shí)現(xiàn)在不同電壓、不同電流波形、不同功率因數(shù)情況下的各個(gè)性能指標(biāo)的測(cè)試。例如，設(shè)在整流橋前變壓器的輸出電壓為700V時(shí)，兩側(cè)電壓均調(diào)制到最大幅值，則通過(guò)計(jì)算可以得到，在兩個(gè)電壓相位相差為90°時(shí)，其功率因數(shù)最大，在此工況下確定圖4所示的電抗器的參數(shù)，若需要為2000A的測(cè)試電流時(shí)Z(LV/L2) = m — U2 = 700 * ^ = 0.5Ω
(腿2)20002000
權(quán)利要求1.一種IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，包括電源模塊、逆變器、電抗器、監(jiān)控主機(jī)和控制系統(tǒng)； 所述逆變器的輸入端連接所述電源模塊，所述逆變器將所述電源模塊提供的直流電壓逆變?yōu)榉蹬c相位均可調(diào)節(jié)的交流電壓； 所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元之間連接所述電抗器； 所述監(jiān)控主機(jī)測(cè)試電源模塊輸出的直流電壓和直流電流，還測(cè)試逆變器輸出的交流電流，根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流跳閘保護(hù)；同時(shí)監(jiān)測(cè)所述控制系統(tǒng)輸出給所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述控制系統(tǒng)，接收所述監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的指令信號(hào)，產(chǎn)生相位和幅值均可調(diào)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元中的各個(gè)開(kāi)關(guān)管，以控制各個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，所述電源模塊包括交流電源、變壓器和整流橋； 所述變壓器將輸入的交流電源變換為需要的電壓等級(jí)； 所述整流橋?qū)⑺鲂枰碾妷旱燃?jí)整流為直流電輸出給所述逆變器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，所述監(jiān)控主機(jī)還測(cè)試所述變壓器輸出的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，還包括啟動(dòng)模塊，該啟動(dòng)模塊包括第一接觸器、第二接觸器和限流電阻； 所述第一接觸器與所述限流電阻串聯(lián)后連接于所述交流電源和變壓器之間的通路上； 所述第二接觸器連接于所述交流電源和變壓器之間的通路上； 該測(cè)試裝置啟動(dòng)時(shí)，所述第一接觸器閉合，所述第二接觸器斷開(kāi)，所述交流電源通過(guò)所述限流電阻為所述變壓器提供電源； 該測(cè)試裝置啟動(dòng)完畢后，所述第一接觸器斷開(kāi)，所述第二接觸器閉合，所述交流電源直接為所述變壓器提供電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，所述電抗器包括第一電抗器、第二電抗器； 第一電抗器的第一端和第二電抗器的第一端與逆變器的交流端相連，第一電抗器的第二端和第二電抗器的第二端分別與被測(cè)IGBT功率單元的并聯(lián)的兩路IGBT橋臂的交流端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，所述逆變器和被測(cè)IGBT功率單元的開(kāi)關(guān)管均設(shè)置水冷模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，所述交流電源為380V交流電，所述變壓器將所述380V交流電變換為690V交流電。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，其特征在于，所述整流橋?yàn)槿嗖豢厝珮颉?br> 專利摘要本實(shí)用新型提供一種IGBT并聯(lián)功率單元的測(cè)試裝置，包括逆變器的輸入端連接電源模塊，逆變器將電源模塊提供的直流電壓逆變?yōu)榉蹬c相位均可調(diào)節(jié)的交流電壓；逆變器和被測(cè)IGBT功率單元之間連接電抗器；監(jiān)控主機(jī)測(cè)試電源模塊輸出的直流電壓和直流電流，還測(cè)試逆變器輸出的交流電流，根據(jù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流跳閘保護(hù)；同時(shí)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)輸出給逆變器和被測(cè)IGBT功率單元的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；控制系統(tǒng)，接收監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的指令信號(hào)，產(chǎn)生相位和幅值均可調(diào)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)給逆變器和被測(cè)IGBT功率單元中的各個(gè)開(kāi)關(guān)管。本裝置實(shí)現(xiàn)在不同電壓、不同電流、不同功率因數(shù)下的IGBT功率單元的工況進(jìn)行測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202433456SQ20112057310
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者余勇, 夏亮, 尹陸軍, 屠運(yùn)武, 張?jiān)评? 施麗 申請(qǐng)人:陽(yáng)光電源股份有限公司