多igbt快速功率循環(huán)加速老化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開關(guān)器件測試設(shè)備，尤其涉及一種多IGBT快速功率循環(huán)加速老化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]功率變流器作為電能轉(zhuǎn)換和存儲的裝置，被廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電、電力機車牽弓丨、航空電源、電動汽車等領(lǐng)域，但是其可靠性相對較低，嚴重制約新能源發(fā)電等的大規(guī)?；l(fā)展，因此，如何評估和提高功率變流裝置的可靠性是目前電力電子學(xué)亟待解決的關(guān)鍵問題之一。
[0003]IGBT器件廣泛應(yīng)用于大功率變流裝置中，是大功率變流裝置中可靠性最低的部件，因此，IGBT器件的可靠性分析對于大功率變流裝置的可靠性具有至關(guān)重要的意義，為了分析IGBT器件的失效機理并建立有效的預(yù)測模型，需要對IGBT器件進行加速老化實驗，以便在較短的時間內(nèi)獲得較多的樣本數(shù)據(jù)，現(xiàn)有技術(shù)中，只能對單個的IGBT器件進行加速老化實驗，對于多個IGBT器件的實驗只能逐個進行，造成實驗效率低，更為重要的是缺少對比實驗組，如需對多個IGBT器件進行同時實驗，則需要多臺設(shè)備儀器，造成高昂的實驗成本，而且各儀器之間存在差異，比如實驗設(shè)備中的電子元件的差異，即使同時同地對多個IGBT進行老化實驗，仍然使得實驗數(shù)據(jù)缺少可對比性，造成最終的分析結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0004]因此，需要提出一種新的裝置，能夠同時對多個IGBT器件進行老化實驗，消除傳統(tǒng)技術(shù)中實驗數(shù)據(jù)的缺陷，提高工作效率的同時，大大提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證實驗數(shù)據(jù)的可對比性，確保最終的IGBT器件的穩(wěn)定性分析結(jié)果準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多IGBT快速功率循環(huán)加速老化裝置，能夠同時對多個IGBT器件進行老化實驗，消除傳統(tǒng)技術(shù)中實驗數(shù)據(jù)的缺陷，提高工作效率的同時，大大提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證實驗數(shù)據(jù)的可對比性，確保最終的IGBT器件的穩(wěn)定性分析結(jié)果準(zhǔn)確。
[0006]本發(fā)明提供的一種多IGBT快速功率循環(huán)加速老化裝置，包括多個IGBT器件老化工位、用于測試的加熱電流源以及用于測試的測試電流源，所述老化工位依次連接形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述加熱電流源和測試電流源交替向串聯(lián)后的老化工位供電。
[0007]進一步，還包括加熱電流控制開關(guān)S1和測試電流控制開關(guān)S2，所述加熱電流源與加熱電流控制開關(guān)S1串聯(lián)后與串聯(lián)后的老化工位電連接，所述測試電流源與測試電流控制開關(guān)S2串聯(lián)后與串聯(lián)后的老化工位電連接，所述加熱電流源和測試電流源通過加熱電流控制開關(guān)S1和測試電流控制開關(guān)S2交替導(dǎo)通進行交替供電。
[0008]進一步，所述IGBT器件老化工位包括待老化的IGBT器件和與IGBT器件對應(yīng)設(shè)置的可控開關(guān)SP，所述IGBT器件與可控開關(guān)SP形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0009]進一步，所述IGBT器件和可控開關(guān)SP互補導(dǎo)通。
[0010]進一步，還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度采集電路以及處理器，所述A/D轉(zhuǎn)換電路采集IGBT器件的飽和壓降并輸入到處理器，所述溫度采集電路采集IGBT器件的殼體溫度并輸入到處理器，所述處理器控制加熱電流控制開關(guān)S1、測試電流控制開關(guān)S2以及可控開關(guān)SP導(dǎo)通或者關(guān)閉。
[0011]進一步，所述加熱電流源和測試電流源輸出波形為脈沖方波。
[0012]進一步，測試過程中，處理器將測量的溫度值與設(shè)定的溫度值進行比較，并根據(jù)如下狀態(tài)控制IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作，所述IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作狀態(tài)如下:
[0013]a.若IGBT器件處于加熱狀態(tài)，且測量溫度值小于設(shè)定溫度值的上限，則各IBBT器件老化工位的開關(guān)狀態(tài)保持不變；
[0014]b.若IGBT器件處于散熱狀態(tài)，且測量溫度值大于設(shè)定溫度值的下限，則各IGBT器件老化工位的開關(guān)狀態(tài)保持不變；
[0015]c.若IGBT器件處于加熱狀態(tài)，且測量溫度值大于或等于設(shè)定溫度值的上限，則控制IGBT器件關(guān)斷，與該IGBT器件對應(yīng)的可控開關(guān)SP導(dǎo)通；
[0016]d.若IGBT器件處于散熱狀態(tài)，且測量溫度值小于或等于設(shè)定溫度值的下限，則控制IGBT器件導(dǎo)通，與該IGBT器件對應(yīng)的可控開關(guān)SP關(guān)斷；
[0017]其中，測量溫度值包括IGBT器件的結(jié)溫和IGBT器件的殼體溫度。
[0018]進一步，測試過程中，處理器將各IGBT器件功率循環(huán)計老化次數(shù)與設(shè)定的功率循環(huán)老化次數(shù)值進行比較，并根據(jù)如下工作狀態(tài)控制IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作:
[0019]若IGBT器件功率循環(huán)老化次數(shù)小于設(shè)定功率循環(huán)老化次數(shù)，則各IGBT器件依照a至d的狀態(tài)繼續(xù)進行功率循環(huán)老化；
[0020]若某個IGBT器件功率循環(huán)老化次數(shù)等于設(shè)定功率循環(huán)老化次數(shù)，則處理器控制達到設(shè)定功率循環(huán)老化次數(shù)的IGBT器件關(guān)斷，與該IGBT器件對應(yīng)的可控開關(guān)SP導(dǎo)通，從而停止對該IGBT器件的老化。
[0021]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的多IGBT快速功率循環(huán)加速老化裝置，能夠同時對多個IGBT器件進行老化實驗，而只需要一個加熱電流源和一個測試電流源，提高工作效率的同時，消除傳統(tǒng)技術(shù)中實驗數(shù)據(jù)的缺陷(比如實驗設(shè)備不相同造成實驗數(shù)據(jù)差異)，大大提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證實驗數(shù)據(jù)的可對比性，確保最終的IGBT器件的穩(wěn)定性試驗分析結(jié)果穩(wěn)走和準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0023]圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的控制原理框圖。
[0025]圖3為加熱電流源和測試電流源交替導(dǎo)通的波形圖。
[0026]圖4為IGBT器件飽和壓降和結(jié)溫對應(yīng)曲線。
[0027]圖5為IGBT器件具有殼溫波動Δ Tc功率循環(huán)時的電流波形圖。
[0028]圖6為兩個IGBT器件同時基于結(jié)溫波動Δ Tj快速功率循環(huán)加速老化電路。
[0029]圖7為圖6中實驗時的時序圖。
[0030]圖8為tO-tl時刻，圖6所示電路電流流向及開關(guān)狀態(tài)示意圖。
[0031]圖9為tl_t2時刻，圖6所示電路電流流向及開關(guān)狀態(tài)示意圖。
[0032]圖10為t4_t5時刻，圖6所示電路電流流向及開關(guān)狀態(tài)示意圖。
[0033]圖11為t6_t7時刻，圖6所示電路電流流向及開關(guān)狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進行詳細的說明:
[0035]本發(fā)明提供的一種多IGBT快速功率循環(huán)加速老化裝置，包括多個IGBT器件老化工位、用于測試的加熱電流源以及用于測試的測試電流源，所述老化工位依次連接形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述加熱電流源和測試電流源交替向串聯(lián)后的老化工位供電，能夠同時對多個IGBT器件進行老化實驗，而只需要一個加熱電流源和一個測試電流源，保證了在實驗工程中實驗電流的同質(zhì)性，提高工作效率的同時，消除傳統(tǒng)技術(shù)中實驗數(shù)據(jù)的缺陷(比如實驗設(shè)備不相同造成實驗數(shù)據(jù)差異)，大大提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證實驗數(shù)據(jù)的可對比性，確保最終的IGBT器件的試驗分析結(jié)果穩(wěn)定和準(zhǔn)確。
[0036]本實施例中，還包括加熱電流控制開關(guān)S1和測試電流控制開關(guān)S2，所述加熱電流源與加熱電流控制開關(guān)S1串聯(lián)后與串聯(lián)后的老化工位電連接，所述測試電流源與測試電流控制開關(guān)S2串聯(lián)后與串聯(lián)后的老化工位電連接，所述加熱電流源和測試電流源通過加熱電流控制開關(guān)S1和測試電流控制開關(guān)S2交替導(dǎo)通進行交替供電，通過這種結(jié)構(gòu)，利于對加熱電流源和測試電流源的交替供電進行控制，相應(yīng)速度快，加熱電流控制開關(guān)S1和測試電流控制開關(guān)S2可以采用現(xiàn)有的開關(guān)器件或者智能開關(guān)。
[0037]本實施例中，所述IGBT器件老化工位包括待老化的IGBT器件和與IGBT器件對應(yīng)設(shè)置的可控開關(guān)SP，所述IGBT器件與可控開關(guān)SP形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中所述IGBT器件和可控開關(guān)SP互補導(dǎo)通，通過這種結(jié)構(gòu)，利于對IGBT器件進行老化實驗，而且能夠保證各IGBT器件的相互獨立性，在實驗過程中互不干擾，確保最終的實驗數(shù)據(jù)的可對比性。
[0038]本實施例中，還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度采集電路以及處理器，所述A/D轉(zhuǎn)換電路采集IGBT器件的飽和壓降并輸入到處理器，所述溫度采集電路采集IGBT器件的殼體溫度并輸入到處理器，所述處理器控制加熱電流控制開關(guān)S1、測試電流控制開關(guān)S2以及可控開關(guān)SP導(dǎo)通或者關(guān)閉，其中，A/D轉(zhuǎn)換電路用于采集實驗過程中IGBT器件的飽和壓降，處理器通過圖4中所示的飽和壓降和結(jié)溫的對比曲線得出IGBT器件的結(jié)溫，溫度采集電路采集IGBT器件的殼體溫度，處理器將結(jié)溫和殼體溫度與設(shè)定溫度值進行對比并根據(jù)對比結(jié)果控制IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作狀態(tài)。
[0039]本實施例中，所述加熱電流源和測試電流源輸出波形為脈沖方波。
[0040]本實施例中，測試過程中，處理器將測量的溫度值與設(shè)定的溫度值進行比較，并根據(jù)如下狀態(tài)控制IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作，所述IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作狀態(tài)如下:
[0041]a.若IGBT器件處于加熱狀態(tài)，且測量溫度值小于設(shè)定溫度值的上限，則各IBBT器件老化工位的開關(guān)狀態(tài)保持不變；
[0042]b.若IGBT器件處于散熱狀態(tài)，且測量溫度值大于設(shè)定溫度值的下限，則各IGBT器件老化工位的開關(guān)狀態(tài)保持不變；
[0043]c.若IGBT器件處于加熱狀態(tài)，且測量溫度值大于或等于設(shè)定溫度值的上限，則控制IGBT器件關(guān)斷，與該IGBT器件對應(yīng)的可控開關(guān)SP導(dǎo)通；
[0044]d.若IGBT器件處于散熱狀態(tài)，且測量溫度值小于或等于設(shè)定溫度值的下限，則控制IGBT器件導(dǎo)通，與該IGBT器件對應(yīng)的可控開關(guān)SP關(guān)斷；
[0045]其中，測量溫度值包括IGBT器件的結(jié)溫和IGBT器件的殼體溫度；
[0046]測試過程中，處理器將各IGBT器件功率循環(huán)計老化次數(shù)與設(shè)定的功率循環(huán)老化次數(shù)值進行比較，并根據(jù)如下工作狀態(tài)控制IGBT器件和可控開關(guān)SP的工作:
[0047]若IGBT器件功率循環(huán)老化次數(shù)小于設(shè)定功率循環(huán)老化次數(shù)，則各IGBT器件依照a至d的狀態(tài)繼續(xù)進行功率循環(huán)老化；
[0048]若某個IGBT器件功率循環(huán)老化次數(shù)等于設(shè)定功率循環(huán)老化次數(shù)，則處理器控制達到設(shè)定功率循環(huán)老化次數(shù)的IGBT器件關(guān)斷，與該IGBT器件對應(yīng)的可控開