CN104007344B - 一种新型igbt并联性能测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型IGBT并联性能测试方法。属于电力系统电力电子技术领域。利用通过检测并联回路交流引出点是否存在电压差，来判断并联IGBT模块的开关的一致性，进而确定并联IGBT之间电流不均衡的程度。

Description

一种新型IGBT并联性能测试方法
技术领域
本发明涉及电力系统电力电子技术领域，本发明为一种改进型IGBT并联测试方法。
背景技术
我国电力工业发展迅速，其需求将保持持续、快速的增长态势而且需求规模在增大，当前我国电力事业的特点为可靠性要求高、实用性强；经济效益突出；节能，环保、高效成为主要趋势。在这样的环境下，以IGBT作为开关器件的高压大功率电力电子产品就成了市场的宠儿。
由于基于IGBT模块的电力电子设备的加工安装误差以及适配板分立器件不可能完全一致等因素，尤其是同型号IGBT模块之间也有一定的差异，不可避免会导致并联IGBT开通和关断的不完全一致。因此，采用IGBT并联方案的风电变流器在出厂前，须对并联IGBT的开通和关断的一致性进行测试。
目前针对IGBT模块的测试主流的方法就是双脉冲测试法。该方法主要原理为：通过对一个桥臂的某一个单管连续开通和关断两次，来测试IGBT以及续流二极管的动静态参数。双脉冲实验中，可以准确地观察到半导体芯片在某种温度下的开通或者关断行为，与真实的某种应用相比，其测试结果具有较高参考价值，实验中表现出来的行为，与IGBT在实际应用中的行为基本一致。然而，已经安装好的变流器功率单元，叠层母排与IGBT模块的正负极紧靠在一起，无法用常规的交流探头测试。并且由于A点和B点是短接的，故无法分别检测两个并联IGBT的(集电极-发射极电压)的变化情况。
故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种检测方法简便直观快捷的新型IGBT并联性能测试方法。
为达到上述目的，本发明新型IGBT并联性能测试方法可采用如下技术方案：
一种新型IGBT并联性能测试方法，将两IGBT模块通过叠层母排并联，其中一个IGBT模块设有第一交流输出点(A)，另一个IGBT模块设有第二交流输出点(B)，检测时，先将第一交流输出点(A)和第二交流输出点(B)之间断开，当测试两个并联的IGBT模块时，设置并联的第一等值电感(L1)和第二等值电感(L2)，并将第一等值电感(L1)连接在叠层母排的正极与第一交流输出点之间，将第二等值电感(L2)连接在叠层母排的正极与第二交流输出点之间；用高压探头监视第一交流输出点(A)和第二交流输出点(B)之间的电压差，来检测两个并联IGBT模块的动态和静态特性的一致性；若存在电压差，则两个并联IGBT模块的动态和静态特性不一致。
本发明的有益效果是：通过电压差判断两个并联IGBT模块的动态和静态特性的一致，检测方法简便直观快捷。
附图说明
图1是两并联IGBT测试平台原理框图。
图2是相同负载电感时两并联IGBT模块下管的Vce和电感电流的波形
图3是在t3时刻图2的展开图。
图4是相同负载电感时两并联IGBT模块1下管的Vce、A点与B点之间电压VAB以及电感电流在t3时刻图波形展开图。
具体实施方式
图1为基于IGBT并联的风电变流器模块的双脉冲测试原理框图，A点与B点用母排短接后，每个桥壁就相当于两个IGBT并联。触发脉冲经过驱动核的光电转换和电气隔离，然后再经过适配板开通关断上下两个桥壁的IGBT。由于两个并联IGBT的适配板放大电路的输入信号完全一样，从而保证了相并联IGBT的驱动信号的一致性。
在本发明的测试方法中，将交流输出点A点和B点断开(变流器功率单元上功率柜之前，本身就是断开的)，当测试下桥臂的两个并联的IGBT时，分别将等值电感L1和L2并联在直流母排的正极与A点和B点之间。只需用高压探头监视A点与B点之间的电压差，来检测并联IGBT的动态和静态特性的一致性。因此，若并联IGBT开关不一致，造成动态和静态的特性不一致，则A点与B点之间一定存在电压差。
图2和图3中，1和2为示波器通道1和通道2的零点，分别对应两个IGBT模块的下管V2和V4的集电极-发射极电压和；3和4为通道3和通道4的零点，分别对应负载电感L1和L2的电流。
如图2所示，在时，V2和V4同时收到第一个触发脉冲，同时开通，直流母线电压Udc加在负载电感L1和L2上，电感电流线性上升，电流的变化率由母线电压Udc和负载电感决定。当电压和电感确定时，关断时电流的大小与时间t1成正比，时间越长，电流越大，故可调整脉宽来设置电流的大小。
在t1时，V2和V4同时关断，负载电感L1和L2的电流由对应的IGBT模块上管V1和V3的二极管续流。从t1到t2，回路中等效电阻的消耗能量，电流缓慢减小。由于直流母排存在一定的杂散电感，电流的减小在杂散电感上的压降的方向与直流母排的电压方向一致，因此V2和V4的Vce会产生一个电压尖峰。
在t2时，V2和V4同时收到第二个触发脉冲，再次开通。V1和V3的续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流同对应的电感电流一起分别穿过V2和V4。
在t3时，V2和V4同时关断，此时电流较大，由于测试系统和IGBT模块自身存在一定的杂散电感，V2和V4的Vce产生一个电压尖峰。
由图2和图3可知，两个IGBT模块下管V2和V4的Vce和电感电流保持良好的一致性，说明两个IGBT模块下管的开通和关断基本一致，但将t3的波形展开后(如图3所示)，两个IGBT模块下管在t3关断时刻还是存在一定的差异。
为了更直观地观测，用一个高压探头测量两个IGBT模块交流输出端A点和B点之间的电压波形(如图4所示)，VAB的波形反映了两个IGBT模块下管关断过程的不一致性：宽度约为200ns，电压峰值约为25V，稳态时电压差约为20mV。
通过本发明所述的方法进行实际测试可以看出：通过测量两个交流输出端之间的波形，可以方便、直观地检测出并联IGBT的开通和关断的一致性。为相关IGBT并联的电力电子产品出厂测试提供了一个简单、快捷的测试方法。
与常规的双脉冲测试相比，本发明的改进型测试方法具有以下特点：
(1)便于观测每个并联IGBT的Vce变化情况：电压尖峰是否合适，开关过程是否有较大的震荡；并通过对比，分别评价每个IGBT开通关断时的安全程度。
(2)通过测量并联IGBT交流引出点之间的电压差，检测并联IGBT模块的开关一致性情况。

Claims (2)

1.一种新型IGBT并联性能测试方法，其特征在于：将两IGBT模块通过叠层母排并联，其中一个IGBT模块设有第一交流输出点（A），另一个IGBT模块设有第二交流输出点（B），检测时，先将第一交流输出点（A）和第二交流输出点（B）之间断开，当测试两个并联的IGBT模块时，设置并联的第一等值电感（L1）和第二等值电感（L2），并将第一等值电感（L1）连接在叠层母排的正极与第一交流输出点之间，将第二等值电感（L2）连接在叠层母排的正极与第二交流输出点之间；用高压探头监视第一交流输出点（A）和第二交流输出点（B）之间的电压差，来检测两个并联IGBT模块的动态和静态特性的一致性；若存在电压差，则两个并联IGBT模块的动态和静态特性不一致。
2.根据权利要求1所述的新型IGBT并联性能测试方法，其特征在于：采用示波器显示电压差，由两个IGBT模块第一交流输出点（A）和第二交流输出点（B）点之间的电压（VAB）波形得到电压差数值。
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