CN106556791A - 一种大功率igbt动态测试电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大功率IGBT动态测试电路及其控制方法，所述测试电路包括高压充电器、控制/测量单元、电容器、负载电感单元和被测IGBT；高压充电器的输入端与交流电网连接，一个输出端与电容器并联，另一个输出端与控制/测量单元连接；负载电感单元和被测IGBT串联后与电容器并联；负载电感单元包括分别并联的电感、机械开关和续流二极管；控制/测量单元，用于控制被测IGBT和机械开关的通断，检测通过被测IGBT的电流及其端电压。与现有技术相比，本发明提供的一种大功率IGBT动态测试电路，通过切换机械开关的通断可以实现对被测IGBT进行多种类型的测试，提高了IGBT动态测试设备的利用率，同时也降低了设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子器件测试技术领域，具体涉及一种大功率IGBT动态测试电路及其控制方法。
背景技术
绝缘栅双极性晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是电力系统的关键器件，其开关特性和可靠性能够直接影响电力系统的性能和稳定性。目前，主要采用标准动静态测试设备测试IGBT的参数特性和极限能力，进而可以较为准确地预测IGBT的开关损耗、电气应力等使用情况。但是，标准动静态测试设备的测试模式单一、参数可调整度低，且存在测试电压和电流过低等缺点，难以灵活可靠的测试高电压等级的IGBT器件。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种大功率IGBT动态测试电路及其控制方法。
第一方面，本发明中一种大功率IGBT动态测试电路的技术方案是：
所述测试电路包括高压充电器、控制/测量单元、电容器、负载电感单元和被测IGBT；
所述高压充电器的输入端与交流电网连接，一个输出端与所述电容器并联，另一个输出端与所述控制/测量单元连接；
所述负载电感单元和被测IGBT串联后与所述电容器并联；所述负载电感单元包括分别并联的电感、机械开关和续流二极管；
所述控制/测量单元，用于控制所述被测IGBT和机械开关的通断，检测通过所述被测IGBT的电流及其端电压。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述测试电路还包括保护开关；所述保护开关包括多个串联的IGBT；
所述保护开关、负载电感单元和被测IGBT依次串联后与所述电容器并联；
所述续流二极管的阳极与所述被测IGBT的集电极连接，阴极与所述保护开关中IGBT的发射极连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述测试电路还包括辅助二极管；所述保护开关和负载电感单元串联后与所述辅助二极管并联；
所述辅助二极管的阳极与所述被测IGBT的集电极连接，阴极与所述保护开关中IGBT的集电极连接。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述测试电路还包括断路器；所述断路器设置在所述的一个输出端与所述电容器之间。
第二方面，本发明中一种大功率IGBT动态测试电路的控制方法的技术方案是：
所述控制方法包括：
闭合所述断路器，控制所述高压充电器向电容器充电；当所述电容器的电压达到其预置值后断开所述断路器，所述电容器向被测IGBT放电；
通过所述控制/测量单元切换机械开关和保护开关的导通状态，分别对所述被测IGBT进行直接短路测试、双脉冲测试和带电感短路测试。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述对被测IGBT进行直接短路测试包括：
闭合所述保护开关和机械开关；
向被测IGBT发送导通信号，当达到预置时间后停止发送导通信号；通过所述控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述对被测IGBT进行双脉冲测试包括：
闭合所述保护开关，断开所述机械开关；
依次向被测IGBT发送两个脉宽不等的导通信号，通过所述控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：所述对被测IGBT进行带电感短路测试包括：
闭合所述保护开关，断开所述机械开关；
向被测IGBT发送导通信号，当达到预置时间后停止发送导通信号；通过所述控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的一种大功率IGBT动态测试电路，通过切换机械开关的通断可以实现对被测IGBT进行多种类型的测试，提高了IGBT动态测试设备的利用率，同时也降低了设备成本；
2、本发明提供的一种大功率IGBT动态测试电路控制方法，可以实现对被测IGBT进行多种类型的测试，满足了不同动态测试项目的要求。
附图说明
图1：本发明实施例中一种大功率IGBT动态测试电路示意图；
图2：本发明实施例中直接短路测试中被测IGBT的电流波形示意图；
图3：本发明实施例中双脉冲测试中被测IGBT的电流波形示意图；
图4：本发明实施例中带电感短路测试中被测IGBT的电流波形示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图，对本发明实施例提供的一种大功率IGBT动态测试电路进行说明。
图1为本发明实施例中一种大功率IGBT动态测试电路示意图，如图所示，本实施例中大功率IGBT动态测试电路包括高压充电器、控制/测量单元、电容器、负载电感单元和被测IGBT。其中，
高压充电器的输入端与交流电网连接，一个输出端与电容器并联，另一个输出端与控制/测量单元连接。本实施例中高压充电器从交流电网取能后，向电容器充电以及向控制/测量单元供电。
负载电感单元和被测IGBT串联后与电容器并联；负载电感单元包括分别并联的电感、机械开关和续流二极管。
控制/测量单元，用于控制被测IGBT和机械开关的通断，检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
本实施例中通过切换机械开关的通断可以实现对被测IGBT进行多种类型的测试，提高了IGBT动态测试设备的利用率，同时也降低了设备成本。
进一步地，本实施例中测试电路还可以包括下述结构。
本实施例中测试电路还包括保护开关和辅助二极管。其中，
保护开关包括多个串联的IGBT，同时保护开关、负载电感单元和被测IGBT依次串联后与电容器并联，辅助二极管与保护开关和负载电感单元形成的串联支路并联。
续流二极管的阳极与被测IGBT的集电极连接，阴极与保护开关中IGBT的发射极连接。
辅助二极管的阳极与被测IGBT的集电极连接，阴极与保护开关中IGBT的集电极连接。
本实施例中保护开关用于在被测IGBT断后时快速分断故障电流，限制故障范围，从而保护测试电路中其他器件。当保护导通后，辅助二极管、保护开关和负载电感单元形成回路，辅助二极管可以保护该回路中各器件正常工作。
进一步地，本实施例中测试电路还可以包括下述结构。
本实施例中测试电路还包括断路器，其设置在高压充电器的输出端与电容器之间。在对被测IGBT进行动态测试过程中断路器断开，可以防止高压充电器受到被测IGBT短路后的故障电流影响。
本发明还提供了一种大功率IGBT动态测试电路的控制方法，并给出具体实施例。
1、闭合断路器，控制高压充电器向电容器充电；当电容器的电压达到其预置值后断开断路器，电容器向被测IGBT放电。
2、通过控制/测量单元切换机械开关和保护开关的导通状态，分别对被测IGBT进行直接短路测试、双脉冲测试和带电感短路测试。
本实施例中通过切换机械开关的通断可以实现对被测IGBT进行多种类型的测试，满足了不同动态测试项目的要求。
下面分别对直接短路测试、双脉冲测试和带电感短路测试的测试方法进行具体说明。
1、直接短路测试
(1)闭合保护开关和机械开关。
(2)向被测IGBT发送导通信号，当达到预置时间后停止发送导通信号；通过控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
图2为本发明实施例中直接短路测试中被测IGBT的电流波形示意图，如图所示，本实施例中被测IGBT导通后电流急剧上升并趋于稳定，导通信号截止后电流直接将至为0。
2、双脉冲测试
(1)闭合保护开关，断开机械开关，将负载电感接入电路中。
(2)依次向被测IGBT发送两个脉宽不等的导通信号，通过控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。本实施例中电容器的电压和负载电感的电感值可以依据测试要求提前设定，以满足各中电压等级和各类型IGBT器件的测试需求。
图3为本发明实施例中双脉冲测试中被测IGBT的电流波形示意图，如图所示，本实施例中被测IGBT在关断-导通的过程中二极管反向恢复电流较好且不存在尖峰电压。
3、带电感短路测试
(1)闭合保护开关，断开机械开关，将负载电感接入电路中。
(2)向被测IGBT发送导通信号，当达到预置时间后停止发送导通信号；通过控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。本实施例中电容器的电压和负载电感的电感值可以依据测试要求提前设定，以满足各中电压等级和各类型IGBT器件的测试需求。
图4为本发明实施例中带电感短路测试中被测IGBT的电流波形示意图，如图所示，本实施例中通过电感的电流线性增大。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种大功率IGBT动态测试电路，其特征在于，所述测试电路包括高压充电器、控制/测量单元、电容器、负载电感单元和被测IGBT；
所述高压充电器的输入端与交流电网连接，一个输出端与所述电容器并联，另一个输出端与所述控制/测量单元连接；
所述负载电感单元和被测IGBT串联后与所述电容器并联；所述负载电感单元包括分别并联的电感、机械开关和续流二极管；
所述控制/测量单元，用于控制所述被测IGBT和机械开关的通断，检测通过所述被测IGBT的电流及其端电压。
2.如权利要求1所述的一种大功率IGBT动态测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括保护开关；所述保护开关包括多个串联的IGBT；
所述保护开关、负载电感单元和被测IGBT依次串联后与所述电容器并联；
所述续流二极管的阳极与所述被测IGBT的集电极连接，阴极与所述保护开关中IGBT的发射极连接。
3.如权利要求2所述的一种大功率IGBT动态测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括辅助二极管；所述保护开关和负载电感单元串联后与所述辅助二极管并联；
所述辅助二极管的阳极与所述被测IGBT的集电极连接，阴极与所述保护开关中IGBT的集电极连接。
4.如权利要求1所述的一种大功率IGBT动态测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括断路器；所述断路器设置在所述的一个输出端与所述电容器之间。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的大功率IGBT动态测试电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
闭合所述断路器，控制所述高压充电器向电容器充电；当所述电容器的电压达到其预置值后断开所述断路器，所述电容器向被测IGBT放电；
通过所述控制/测量单元切换机械开关和保护开关的导通状态，分别对所述被测IGBT进行直接短路测试、双脉冲测试和带电感短路测试。
6.如权利要求5所述的一种大功率IGBT动态测试电路的控制方法，其特征在于，所述对被测IGBT进行直接短路测试包括：
闭合所述保护开关和机械开关；
向被测IGBT发送导通信号，当达到预置时间后停止发送导通信号；通过所述控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
7.如权利要求5所述的一种大功率IGBT动态测试电路的控制方法，其特征在于，所述对被测IGBT进行双脉冲测试包括：
闭合所述保护开关，断开所述机械开关；
依次向被测IGBT发送两个脉宽不等的导通信号，通过所述控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
8.如权利要求5所述的一种大功率IGBT动态测试电路的控制方法，其特征在于，所述对被测IGBT进行带电感短路测试包括：
闭合所述保护开关，断开所述机械开关；
向被测IGBT发送导通信号，当达到预置时间后停止发送导通信号；通过所述控制/测量单元检测通过被测IGBT的电流及其端电压。
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