專利名稱：Igbt短路保護(hù)功能檢測實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于功率開關(guān)器件驅(qū)動保護(hù)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電、機(jī)車牽引、電動汽車等技術(shù)直接影響著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)作為電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的核心組件，在上述技術(shù)中起到至關(guān)重要的作用。IGBT具有高耐壓、高可靠性、高開關(guān)頻率、低驅(qū)動功率、低飽和壓降等優(yōu)點，但實際工程下電路系統(tǒng)可能會發(fā)生極端的異常情況，這會對IGBT帶來致命的影響。因此IGBT的使用需要搭載相關(guān)的驅(qū)動保護(hù)電路，以提高其工作的穩(wěn)定性。在實際電路系統(tǒng)中，IGBT面臨著多種失效因素過壓、過熱、過流短路等，其中70% 的IGBT模塊的失效是由于短路保護(hù)不及時造成的，因此在IGBT投入使用前，需要對它的短路保護(hù)功能檢測，以降低工程使用中的失效概率。同時，IGBT工作的環(huán)境溫度也會對其性能造成重要影響，因此需要檢測IGBT驅(qū)動在各種環(huán)境溫度下的保護(hù)性能。目前市場上對IGBT短路保護(hù)功能的檢測大多依靠簡易的電路，各自的檢測方式也不盡相同，沒有相應(yīng)的統(tǒng)一的檢測裝置，同時也不能提供與實際工程相符合的環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有檢測設(shè)備的不足，提供一種工作性能穩(wěn)定、測試重復(fù)性高、現(xiàn)場模擬度強(qiáng)、檢測數(shù)據(jù)誤差小的易于控制的IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置。本實用新型提出的IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置，由電源模塊I、溫控系統(tǒng)2和IGBT工作臺3組成，其中所述電源模塊I由充放電模塊9及短路模式選擇模塊10連接組成，溫控系統(tǒng)2由220V交流電20、接觸器11、傳感器6、散熱器7和溫控儀4組成，220V交流電20的輸出端分別連接接觸器11、溫控儀4和散熱器7，接觸器11輸出端與IGBT工作臺上的電熱板5連接，傳感器6的輸入端緊貼IGBT模塊8，傳感器6的輸出端連接溫控儀4，溫控儀4的輸出端分別連接接觸器11和散熱器7 ;所述的IGBT工作臺3自上而下由IGBT接觸面板12、導(dǎo)熱板13、電熱板5和支撐架14通過螺釘17及插銷18連接組成，支撐架14下部設(shè)有通風(fēng)區(qū)19。本實用新型中，所述的充放電模塊9由外接市電或直流電壓源供電。充放電器件為電容，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可為多個電容并聯(lián)或串聯(lián)或Marx結(jié)構(gòu)。本實用新型中，所述的短路模式選擇模塊10由可調(diào)電阻串聯(lián)可調(diào)電感，再與功率開關(guān)元件并聯(lián)。本實用新型中，所述的電源模塊I中各開關(guān)元件可為機(jī)械開關(guān)元件或手動開關(guān)元件。本實用新型中，所述電熱板5為平板結(jié)構(gòu)，內(nèi)部發(fā)熱元件通過云母向電熱板5的鋁制表層均勻?qū)?，表層結(jié)構(gòu)光滑。本實用新型中，所述支撐架14為鋼制結(jié)構(gòu)。導(dǎo)熱板13為鋼制立方體結(jié)構(gòu)。IGBT接觸面板12為鋁制平板結(jié)構(gòu)，表面光滑均勻。本實用新型所述的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(I)本實用新型可為IGBT短路保護(hù)功能檢測提供一個統(tǒng)一的實驗裝置。(2)本實用新型可模塊化實現(xiàn)各系統(tǒng)，安全性增強(qiáng)，抗干擾能力增強(qiáng)。(3)本實用新型可為IGBT短路保護(hù)功能檢測提供不同組合的母線電壓和負(fù)載。(4)本實用新型可實現(xiàn)兩種IGBT短路模式的檢測。(5)本實用新型的溫控系統(tǒng)使得IGBT的檢測環(huán)境與實際工程應(yīng)用中的實際環(huán)境 具有更高的相似度，檢測結(jié)果更具參考性。(6)本實用新型的溫控系統(tǒng)溫控范圍大，誤差小，速度快，模塊結(jié)構(gòu)簡單，容易推廣至相關(guān)對溫度有要求的實驗裝置。(7)本實用新型的工作臺各部分具有可替換性，方便各種不同IGBT (或功率開關(guān)元件)及其驅(qū)動模塊的測試，使得檢測成本降低。

圖I是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型一個實施例的電源模塊結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實用新型的溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實用新型的IGBT工作臺剖面結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號1、電源模塊，2、溫控系統(tǒng)，3、IGBT工作臺，4、溫控儀，5、電熱板，6、傳感器，7、散熱器，8、IGBT模塊，9、充放電模塊，10、短路模式選擇模塊，11、接觸器，12、IGBT接觸面板，13、導(dǎo)熱板，14、支撐架，15、IGBT模塊固定孔，16、驅(qū)動模塊固定孔，17、螺釘，18、插銷，19、通風(fēng)區(qū)，20、220V交流電。
具體實施方式
下面結(jié)合圖例和具體實施方式
對本實用新型做進(jìn)一步說明。實施例I :圖1，圖2，圖3所示系統(tǒng)的工作都是建立在圖4所示的IGBT工作臺基礎(chǔ)上的。如圖I所示，本實用新型由三個部分構(gòu)成電源模塊I、溫控系統(tǒng)2以及IGBT工作臺3。這三個系統(tǒng)為IGBT的短路測試提供穩(wěn)定的、擬真的、可調(diào)的測試條件。圖2是IGBT電源模塊I圖，本實施例采用Marx拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電容作為儲能和釋能元件。當(dāng)充放電模塊9處于充電狀態(tài)時，開關(guān)SI、S2、S3導(dǎo)通，同時開關(guān)Sa、Sb、Sc、ScU Sal、Sbl、Scl關(guān)斷，此時圖示中四個電容并聯(lián)，輸入電流流經(jīng)RL模塊及二極管后對該并聯(lián)電容充電。充電結(jié)束后，根據(jù)IGBT測試所需電壓控制各個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，如IGBT需要3倍源電壓，則關(guān)斷開關(guān)S2、S3、Sal，同時打開開關(guān)Sa、Sb、Sc、Sbl、Scl以及SI，使得電容C2、C3、C4串聯(lián)，其串聯(lián)電壓作為IGBT測試時的母線電壓。此時母線電壓可達(dá)3倍市電最大電壓。同樣的方法可以得到不同的輸出電壓。開關(guān)Sm和IGBT的驅(qū)動信號時序決定IGBT的短路模式。開關(guān)Sm常閉，再另IGBT導(dǎo)通，則實現(xiàn)短路模式I，IGBT直接短路于電壓源。開關(guān)Sm在IGBT導(dǎo)通之后再閉合，則實現(xiàn)短路模式II。圖3所示溫控系統(tǒng)檢測并控制工作臺溫度。所述溫控系統(tǒng)2包含散熱器7、電熱板5、傳感器6及溫控儀4。所述溫控系統(tǒng)2通過電熱板5加熱后，熱量通過導(dǎo)熱板13、再經(jīng)IGBT接觸面板12對IGBT進(jìn)行加熱。如圖4所示，IGBT工作臺具有四層結(jié)構(gòu)，分別為IGBT接觸面板12、導(dǎo)熱板13、電熱板5以及支撐架14。IGBT接觸面板12、導(dǎo)熱板13、電熱板5和支撐架14四層結(jié)構(gòu)通過螺釘及插銷連接，各組分可更換，以適應(yīng)不同IGBT及驅(qū)動模塊的安裝。散熱器7經(jīng)過支撐架14底部通風(fēng)區(qū)19出風(fēng)散熱，不影響IGBT表面溫場。通過溫控儀4設(shè)置兩個溫度變量T1、T2，且T1〈T2。當(dāng)傳感器檢測平臺溫度小于Τ2時，溫控儀開通接觸器，使電熱板工作。一旦大于溫度Τ2，控制器觸發(fā)接觸器斷開，電熱板停止加熱。同時開通散熱器7，使其處于風(fēng)冷狀態(tài)，直到溫度恢復(fù)至Τ2，散熱器停止工作，工作臺轉(zhuǎn)變到自然冷卻模式。當(dāng)溫度進(jìn)一步下降到Tl時，溫控儀觸發(fā)接觸器導(dǎo)通，電熱板再次工作，形成閉環(huán)循環(huán)。一個實施例中設(shè)定溫度Tl為98°C，T2為100°C，其工作臺表面溫度最終能夠穩(wěn)定在98°C到lore之間。工作臺為IGBT提供一個與實際工程相似的安裝環(huán)境和溫度環(huán)境。熱能通過電熱板，經(jīng)導(dǎo)熱板后對IGBT接觸面板加熱，以控制IGBT基底溫度。上述實施例僅是本實用新型的一個優(yōu)選方案，并非用以限定本實用新型的實質(zhì)技 術(shù)內(nèi)容范圍，本實用新型的實質(zhì)技術(shù)內(nèi)容是廣義地定義于申請的權(quán)利要求范圍中，任何他人完成的技術(shù)實體或方法，若是與申請的權(quán)利要求范圍所定義的完全相同，也或是一種等效的變更，均將被視為涵蓋于該權(quán)利要求范圍之中。
權(quán)利要求1.一種IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置，其特征在于由電源模塊(I)、溫控系統(tǒng)(2)和IGBT工作臺(3)組成，其中 所述電源模塊(I)由充放電模塊(9)及短路模式選擇模塊(10)連接組成，溫控系統(tǒng)(2)由220V交流電(20)、接觸器(11)、傳感器(6)、散熱器(7)和溫控儀(4)組成，220V交流電(20)的輸出端分別連接接觸器(11)、溫控儀⑷和散熱器(7)，接觸器(11)輸出端與IGBT工作臺上的電熱板(5)連接，傳感器(6)的輸入端緊貼IGBT模塊(8)，傳感器(6)的輸出端連接溫控儀(4)，溫控儀(4)的輸出端分別連接接觸器(11)和散熱器(7);所述的IGBT工作臺(3)自上而下由IGBT接觸面板(12)、導(dǎo)熱板(13)、電熱板(5)和支撐架(14)通過螺釘(17)及插銷(18)連接組成，支撐架(14)下部設(shè)有通風(fēng)區(qū)(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置，其特征在于所述的充 放電模塊(9)由外接市電或直流電壓源供電，充放電器件為電容，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為多個電容 并聯(lián)或串聯(lián)或Marx結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置，其特征在于所述的短路模式選擇模塊(10)由可調(diào)電阻串聯(lián)可調(diào)電感，再與功率開關(guān)元件并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置，其特征在于所述電熱板(5)為平板結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種IGBT短路保護(hù)功能檢測實驗裝置，其特征在于所述支撐架(14)為鋼制結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱板(13)為鋼制立方體結(jié)構(gòu)，IGBT接觸面板(12)為鋁制平板結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種IGBT短路保護(hù)檢測實驗裝置，所述電源模塊由充放電模塊及短路模式選擇模塊連接組成，溫控系統(tǒng)由220V交流電、接觸器、傳感器、散熱器和溫控儀組成，220V交流電的輸出端分別連接接觸器、溫控儀和散熱器，接觸器輸出端與IGBT工作臺上的電熱板連接，傳感器的輸入端緊貼IGBT模塊，傳感器的輸出端連接溫控儀，溫控儀的輸出端分別連接接觸器和散熱器；所述的IGBT工作臺自上而下由IGBT接觸面板、導(dǎo)熱板、電熱板和支撐架通過螺釘及插銷連接組成，支撐架下部設(shè)有通風(fēng)區(qū)。本實用新型通過短路模式選擇模塊，為IGBT提供兩種短路模式的保護(hù)功能檢測?？蔀镮GBT短路保護(hù)檢測提供不同組合的母線電壓和負(fù)載模塊。本實用新型適用于實驗室及各工程應(yīng)用場合。
文檔編號G01R31/00GK202583362SQ201220221510
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者孫耀杰, 林燕丹, 吳煜, 童立青, 馬磊, 邱婧婧 申請人:復(fù)旦大學(xué)