CN109143009A - 一种igbt功率模块测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种IGBT功率模块测试系统，包括用于连接SVG功率模块/柔直功率模块的光纤通信接口、用于采集SVG功率模块/柔直功率模块输出电压的采集接口、故障录波接口，故障录波接口与故障录波模块连接，用于对SVG功率模块/柔直功率模块进行录波，然后故障录波模块输出端通过光电转换通讯模块与计算机连接，计算机用于对SVG功率模块/柔直功率模块的测试结果进行显示；还包括用于连接风电变流器功率模块/光伏逆变器功率模块的光纤驱动接口，光纤驱动接口用于发送驱动信号对风电变流器功率模块/光伏逆变器功率模块测试。本发明的测试系统适用于各种功率模块的测试，具备通用性、携带方便、工作稳定、且测试时比较安全。

Description

一种IGBT功率模块测试系统

技术领域

本发明属于IGBT功率模块测试技术领域，特别涉及一种IGBT功率模块测试系统。

背景技术

在新能源发电技术如火如荼的21世纪，有大量的电力电子产品投入使用，包括光伏并网逆变器，风力发电变流器，静止无功发生器，以及柔性直流输电换流阀。对于大多数电力电子产品生产厂家，其产品所用的核心功率部件均为绝缘栅型晶体管(IGBT)。不管是功率模块的厂内研发测试或者是出厂测试，测试系统由于太过凌乱、太过笨重同时又存在兼容性太差的问题。

电力电子产品的爆炸性发展，也增加了售后服务的难度。大多数情况下,故障功率模块都需要进行长途运输返厂复测，成本高效率低，同时给用户带来不好的印象，因此研发出一种便携式功率模块测试工装迫在眉睫。

电力电子新产品的研制需要对功率模块进行极限电压和极限电流的双脉冲测试，目前的测试工具都是临时拼凑，具有携带不方便，工作不稳定，测试不通用以及测试不安全的特点，且尚没有一种可以兼容多种功率模块测试工装。因此，迫切需要研制出一种可以对新产品研发功率测试得心应手的测试工装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种IGBT功率模块测试系统，用于解决现有技术中IGBT功率模块测试工具不方便及测试不安全的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种IGBT功率模块测试系统，包括主控制器，所述主控制器包括用于连接SVG功率模块/柔直功率模块的光纤通信接口、用于采集SVG功率模块/柔直功率模块输出电压的采集接口、故障录波接口及用于为待测功率模块供电的直流源。

进一步地，还包括用于连接风电变流器功率模块/光伏逆变器功率模块的光纤驱动接口，所述光纤驱动接口用于发送驱动信号对风电变流器功率模块/光伏逆变器功率模块测试。

进一步地，还包括故障录波模块，故障录波模块输入端与所述故障录波接口连接，所述故障录波模块用于对SVG功率模块/柔直功率模块进行录波，故障录波模块输出端通过光电转换通讯模块与计算机连接，所述计算机用于对SVG功率模块/柔直功率模块的测试结果进行显示。

进一步地，所述故障录波模块通过光纤通道与所述故障录波接口连接。

进一步地，所述光纤通信接口包括SC型光纤接口和ST型光纤接口。

进一步地，所述光纤接口设置在光纤扩展模块上，故障录波模块设置在故障录波板上，主控制器设置在主控板上，所述故障录波模块通过光纤扩展模块与所述SVG功率模块/柔直功率模块连接。

进一步地，还包括霍尔转接模块，所述霍尔转接模块与所述SVG功率模块/柔直功率模块连接，用于通过所述霍尔转接模块采集所述SVG功率模块/柔直功率模块的输出电压。

进一步地，所述测试系统还包括触摸屏，所述主控制器还包括后台通信接口，所述触摸屏与所述后台通信接口连接，用于通过后台通信接口向所述主控制器下发控制指令。

进一步地，所述光纤通信信号包括功率模块上行信号和模块下行信号，所述模块上行信号包括模块电压信号、模块温度信号、及故障报警信号；所述模块下行信号包括调制波信号、发波使能禁止信号。

进一步地，所述直流源包括还包括交流电源接口、整流模块，整流模块的输入端与所述交流电源接口连接，整流模块的输出端与所述SVG功率模块/柔直功率模块供电连接。

本发明的有益效果是：

本发明提供了IGBT功率模块测试系统，包括用于连接SVG功率模块/柔直功率模块的光纤通信接口、用于采集SVG功率模块/柔直功率模块输出电压的采集接口、故障录波接口，故障录波接口与故障录波模块连接，用于对SVG功率模块/柔直功率模块进行录波，然后故障录波模块输出端通过光电转换通讯模块与计算机连接，计算机用于对SVG功率模块/柔直功率模块的测试结果进行显示。本发明的测试系统适用于各种功率模块的测试，具备通用性、携带方便、工作稳定、且测试时比较安全。

为了进一步解决能够满足对其他IGBT功率模块的测试需求，本发明的测试系统还包括用于连接风电变流器及光伏逆变器功率模块的光纤驱动接口，光纤驱动接口用于发送驱动信号对风电变流器及光伏逆变器功率模块的双脉冲及开关发波测试，本发明的测试系统适用于各种功率模块的测试，具备通用性、携带方便、工作稳定、且测试时比较安全。

附图说明

图1是SVG/柔直功率模块测试平台系统组成示意图；

图2是SVG/柔直功率模块、风电变流器及光伏逆变器测试平台系统组成示意图；

图3是通用型功率模块测试平台工作原理示意图；

图4是风电变流器、光伏逆变器两种驱动方式原理框图；

图5是功率模块设计双脉冲测试示意图；

图6是功率模块出厂调试测试示意图；

图7是SVG功率模块/柔直功率模块测试示意图；

图8是通用型功率模块测试平台触摸屏界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的一种通用型IGBT功率模块测试系统的实施例：

对于大多数电力电子产品的核心部件功率模块来说，需要进行场内研发测试或出厂测试，但是功率模块的测试工具过于凌乱、兼容性差，因此本发明针对多年来电力电子换流器功率模块的研发、合同、售后三环节测试需求，提供了一种通用型的可兼容SVG、柔直功率模块，输出光通信报文与电力电子产品的功率模块进行交互，满足电力电子产品研制过程中功率模块的双脉冲测试、制造环节的开关发波测试，通过修改相关程序，可以满足不同通信规约的功率模块的通信测试及半导体管触发测试。

一种IGBT功率模块测试系统，如图1所示，包括光伏并网逆变器主控板、光纤接口板、故障录波板、触摸屏、光电转换通信模块、霍尔转接板、开关电源等，光伏并网逆变器主控板包括用于连接SVG功率模块及柔直功率模块的光纤通信接口扩展板，该通信接口扩展板包括20针排线，支持SC头光纤和ST头光纤，该通信接口用于建立主控板与SVG功率模块、柔直功率模块的子控板之间的通信，通信信息包括模块上行信号和模块下行信号，其中，模块上行信号包括模块电压，模块温度，故障报警信号；模块下行信号包括调制波，发波使能禁止。当主控板的开入开出接口发出光波触发信号来测试SVG功率模块、柔直功率模块是否满足正常工作要求时，子模块母线电压在调制波的控制下在IN和OUT端子间输出SPWM波形，由霍尔转接板采集SVG功率模块、柔直功率模块输出的电压电流，然后故障录波模块建立与以太网光电转换通讯模块之间的通信，通过上位机进行电压电流波形信号显示，本实施例的上位机为触摸屏，其中，SVG、柔直功率模块的测试参数可通过触摸屏进行设置，通信方式为RS485通信，比如可以在触摸屏上编辑如调制波、开关频率、触发控制等测试参数，如图8所示，这类参数称为遥调参数，且该类参数一旦下载成功，通过触摸屏可观察到其返回值，且该类参数具备掉电保存功能。

为了进一步解决能够满足对其他IGBT功率模块的测试需求，使IGBT的测试具有更广泛的通用性，本发明的测试系统还包括用于连接风电变流器及光伏逆变器功率模块的光纤驱动接口，采用光信号与电力电子产品的功率模块进行交互，支持直接输出触发IGBT的驱动信号，如图2和图3所示。

本实施例声称的功率模块主要包括两大类，分别为光信号驱动型IGBT功率模块、光信号通信型IGBT功率模块，光信号驱动型IGBT功率模块包括风电变流器功率模块和光伏逆变器功率模块，光信号通信型IGBT功率模块包括SVG及柔直功率模块，光信号通信型功率模块是指带有子控制板卡的功率模块，这种模块主要指SVG单相全桥型功率模块和柔性直流输电三相全桥型功率模块，这种模块可以直接与主控板建立通信，经主控板发出的触发脉冲进行测试，而光信号驱动型功率模块首先需要驱动脉冲进行驱动，然后再由主控板发出触发脉冲进行测试。

对于光信号驱动型IGBT功率模块，从驱动信号种类上分为两大类，两路直接触发型和一路驱动一路禁止，如图4风电变流器、光伏逆变器两种驱动方式原理框图，其中功率模块拓扑结构上分为：单相半桥型，单相全桥型，三相半桥型。

如图2和图3所示，风电变流器和光伏逆变器通过驱动光纤接口与主控板连接，首先由主控模块发送光纤驱动信号，然后在进行功率模块双脉冲和开关发波测试，通过后台通信建立主控制器与触摸屏的连接，在触摸屏上进行测试参数的调节，如进行IGBT双脉冲测试时进行脉冲参数和触发控制的选择调节，进行开关发波测试时进行开关频率、调制度及触发控制的选择调节，如图8所示，然后与主控制器采集模块的上下管导通电压，通过485通信将测试结果上传至触摸屏，这类通过触摸屏编辑的参数称为遥调参数，且该类参数一旦下载成功，通过触摸屏可观察到其返回值，且该类参数具备掉电保存功能。

其测试方法如下：

1、针对IGBT模块双脉冲测试方法如图5，由主控板发出两路光纤IGBT驱动信号，IGBT驱动信号可在触摸屏上进行编辑，如图8所示的功率模块测试平台触摸屏示意图。例如对单相半桥功率模块上管进行测试时，可在触摸屏上编辑：T1管驱动使能，双脉冲参数：50us/30us，T2管驱动禁能，下发触发/封锁命令。

2、针对IGBT模块开关发波测试方法如图6，有主控板输出三组带有可编程死区的互补IGBT驱动光脉冲信号，互补指的是，比如对于单相桥臂来说，为防止直通，其上下功率器件的信号总是保持互补的状态，且可通过触摸屏参数设置功能调整载波频率参数，进而影响调制波与载波比较PWM输出结果。因此，单相半桥模块开关发波测试时只用其中一组，三相半桥模块开环发波测试时用三组光纤，同时IGBT开关频率和三相桥输出电压基波频率均可编程。

本实施例的测试系统是对许继电气光伏并网逆变器控制保护平台加以改造实现的，所以光伏并网逆变主控制器上的光纤驱动接口、光纤驱动接口、以及电压采集接口等一些接口所产生的功能是光伏并网逆变主控制器自带的，因此，不再具体说明。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种IGBT功率模块测试系统，其特征在于，包括主控制器，所述主控制器包括用于连接SVG功率模块/柔直功率模块的光纤通信接口、用于采集SVG功率模块/柔直功率模块输出电压的采集接口、故障录波接口及用于为待测功率模块供电的直流源。

2.根据权利要求1所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，还包括用于连接风电变流器功率模块/光伏逆变器功率模块的光纤驱动接口，所述光纤驱动接口用于发送驱动信号对风电变流器功率模块/光伏逆变器功率模块测试。

3.根据权利要求1所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，还包括故障录波模块，故障录波模块输入端与所述故障录波接口连接，所述故障录波模块用于对SVG功率模块/柔直功率模块进行录波，故障录波模块输出端通过光电转换通讯模块与计算机连接，所述计算机用于对SVG功率模块/柔直功率模块的测试结果进行显示。

4.根据权利要求3所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，所述故障录波模块通过光纤通道与所述故障录波接口连接。

5.根据权利要求4所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，所述光纤通信接口包括SC型光纤接口和ST型光纤接口。

6.根据权利要求5所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，所述光纤接口设置在光纤扩展模块上，故障录波模块设置在故障录波板上，主控制器设置在主控板上，所述故障录波模块通过光纤扩展模块与所述SVG功率模块/柔直功率模块连接。

7.根据权利要求1所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，还包括霍尔转接模块，所述霍尔转接模块与所述SVG功率模块/柔直功率模块连接，用于通过所述霍尔转接模块采集所述SVG功率模块/柔直功率模块的输出电压。

8.根据权利要求2所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括触摸屏，所述主控制器还包括后台通信接口，所述触摸屏与所述后台通信接口连接，用于通过后台通信接口向所述主控制器下发控制指令。

9.根据权利要求1所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，所述光纤通信信号包括功率模块上行信号和模块下行信号，所述模块上行信号包括模块电压信号、模块温度信号、及故障报警信号；所述模块下行信号包括调制波信号、发波使能禁止信号。

10.根据权利要求1所述的IGBT功率模块测试系统，其特征在于，所述直流源包括还包括交流电源接口、整流模块，整流模块的输入端与所述交流电源接口连接，整流模块的输出端与所述SVG功率模块/柔直功率模块供电连接。