CN110632486A - 一种igbt功率单元免拆卸检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种IGBT功率单元免拆卸检测装置，包括控制机构和试品控制供电单元，控制机构控制连接试品控制供电单元；控制机构设置有用于与试品控制回路通信连接的通信接口，试品控制供电单元设置有用于与试品取能回路供电连接的供电接口；控制机构用于控制试品控制供电单元给试品取能回路供电，控制机构用于与试品控制回路通信以判断试品控制供电单元输出的电压/电流是否满足测试需求以及试品取能回路是否正常。本发明通过调节给试品取能回路供电的试品控制供电单元电压或电流的输出范围，控制机构与试品控制回路进行通信，判断试品控制供电单元电压或电流是否满足试品要求，得出正常、欠压、过压结果，在免拆卸情况下实现试品取能回路测试。

Description

一种IGBT功率单元免拆卸检测装置

技术领域

本发明涉及一种IGBT功率单元免拆卸检测装置，属于电力电子设备技术领域。

背景技术

目前在国内外电力电子设备中，全控型功率电子器件得到了广泛应用，尤其是电力电子设备核心器件IGBT。基于IGBT的模块化的功率单元应用于多种拓扑结构的电力电子设备中，大型高压设备如高压直流换流阀、高压直流断路器，中低压设备如工业变频器、电网静止无功补偿器、柔性变电站等。

IGBT是一种昂贵且容易损坏的器件，在IGBT器件组装前后都要进行仔细测量，在设备成套及设备发生故障后仍需要对IGBT功率单元重新进行可靠性测试。然而，对IGBT功率单元的检测技术更多的是放在设备成套之前完成，在设备成套后很少或很难再进行检测，特别是在装配作业难度大，装配后很难拆卸的设备中。这是由于如果把IGBT功率单元从设备上一一拆下来测量，需要耗费大量的时间和人力成本。因此，需要一种方便快捷的检测装置和方法协助进行设备检测，以保证整机安全运行及提高检修效率，同时降低检修成本，而目前这类检测装置还鲜有应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种IGBT功率单元免拆卸检测装置，用于解决在免拆卸的情况下对IGBT功率单元进行检测的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种IGBT功率单元免拆卸检测装置，包括控制机构和试品控制供电单元，所述控制机构控制连接所述试品控制供电单元；所述控制机构设置有用于与试品控制回路通信连接的通信接口，所述试品控制供电单元设置有用于与试品取能回路供电连接的供电接口；所述控制机构用于控制试品控制供电单元的输出电压或电流的范围以给试品取能回路供电，所述控制机构用于与试品控制回路进行通信以判断试品控制供电单元输出的电压/电流是否满足测试需求以及试品取能回路是否正常。

本发明的有益效果是：通过调节试品控制供电单元输出电压或电流的输出范围，试品控制供电单元给试品取能回路供电，控制机构与试品控制回路进行通信，判断试品控制供电单元电压或电流是否满足试品要求，得出正常、欠压、过压结果，可以在免拆卸的情况下实现试品取能回路的测试，降低了检修成本，提高了生产效率。

进一步的，为了对试品控制供电单元的输出进行控制，还包括采样连接所述试品控制供电单元的供电接口，用于采集试品控制供电单元输出电压/电流的电压电流采集单元；所述控制机构通信连接所述电压电流采集单元，用于控制试品控制供电单元输出的电压/电流的范围，并根据电压电流采集单元采集到的实际电压/电流对试品控制供电单元进行闭环控制。

进一步的，为了对通信误码率进行检测，控制机构还用于与试品控制回路进行通信，并进行通信误码率检测。

进一步的，为了对直流电压发生单元的输出进行控制，还包括直流电压发生单元，所述直流电压发生单元设置有用于与试品IGBT功率单元供电连接的供电接口；所述控制机构控制连接所述直流电压发生单元，所述电压电流采集单元采样连接所述直流电压发生单元的供电接口；所述控制机构用于控制直流电压发生单元输出电压的幅值及持续时间，并根据电压电流采集单元采集到的实际电压/电流对直流电压发生单元进行闭环控制。

进一步的，为了实现对试品IGBT功率单元的电气连接正确性的检测，所述电压电流采集单元设置有用于对试品IGBT功率单元内部电容、电阻回路时间常数进行测试的测试连接接口；所述控制机构用于下发测试指令，直流电压发生单元输出指定的电压幅值和持续时间，电压电流采集单元用于对试品IGBT功率单元内部电容、电阻回路时间常数进行测试，并将测试结果发送给控制机构。

进一步的，为了实现供电，还包括用于连接市电的电源供电单元，所述电源供电单元供电连接所述控制机构、直流电压发生单元以及试品控制供电单元。

进一步的，试品控制供电单元与电源供电单元以及试品取能回路之间分别连接有第一控制开关和第二控制开关，直流电压发生单元与电源供电单元以及试品IGBT功率单元之间分别连接有第三控制开关和第四控制开关，所述控制机构控制连接各个控制开关。

进一步的，所述控制机构连接有鼠标、键盘和显示器。

进一步的，所述控制机构连接有启动开关和急停开关。

进一步的，所述控制机构包括主控制器和主控制单元，所述主控制器控制连接所述主控制单元。

附图说明

图1是本发明的IGBT功率单元免拆卸检测装置与试品的单线连接示意图；

图2是试品控制回路与试品之间的控制连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供了一种IGBT功率单元免拆卸检测装置，其结构示意图如图1所示，由电源供电单元1、工控机2、主控制单元3、直流电压发生单元4、试品控制供电单元5、电压电流采集单元6组成。其中，工控机2采样连接电压电流采集单元6，并控制连接主控制单元3；主控制单元3控制连接直流电压发生单元4和试品控制供电单元5。

图1中的试品控制回路7、试品IGBT功率单元8以及试品取能回路9组成了IGBT功率单元试品，试品控制回路7控制连接试品IGBT功率单元8，试品取能回路9供电连接试品控制回路7。其中，试品IGBT功率单元8由电容器、电阻器、IGBT器件、快速开关、晶闸管等器件组成。在本实施例中，如图2所示，该试品IGBT功率单元8为由4个IGBT器件14以及并联连接电容12和电阻13构成的全桥结构。试品取能回路9可以是电压取能也可以是电流取能，为试品控制回路7供电。

当需要对IGBT功率单元试品进行测试时，分别将主控制单元3、直流电压发生单元4和试品控制供电单元5与IGBT功率单元试品的试品控制回路7、试品IGBT功率单元8和试品取能回路9对应连接，以实现对IGBT功率单元试品的取能回路测试、触发功能测试等各项检测。下面对IGBT功率单元免拆卸检测装置中的各个单元进行详细介绍：

其中，电源供电单元1采用标准市电工频交流220V输入，其输出端分别供电连接工控机2、主控制单元3、直流电压发生单元4和试品控制供电单元5，用于为各个单元供电。

工控机2设置有显示器、鼠标、键盘和网络通信接口，该工控机2的网络通信接口通过光纤或电缆采样连接电压电流采集单元6并控制连接主控制单元3，操控主控制单元3动作。通过鼠标和键盘，工控机2可以根据需求选择试验项目、设定试验参数。通过显示器，工控机2可以根据电压电流采集单元6提供的数据，计算试验结果，存储试验波形。

主控制单元3设置有网络通信接口、光纤通信接口以及数字量开入开出接口，主控制单元3通过光纤通信接口采用光纤连接试品控制回路7，可以根据试品的不同使用不同的通讯协议；通过网络通信接口采用光纤或电缆连接工控机2、直流电压发生单元4以及试品控制供电单元5，用于接收工控机2下发的指令以及控制直流电压发生单元4及试品控制供电单元5的电压电流幅值调节；通过数字量开入开出接口连接急停开关10和脚踏开关(启动开关)11，遇紧急情况立即使能急停按钮(开关)10或松开脚踏开关11，以确保试验人身安全及设备安全。

直流电压发生单元4可以产生可调的直流电压，设置有网络通信接口和电缆通信接口，该电缆通信接口通过电缆连接试品IGBT功率单元8的待测端，为试品施加测试电压；该网络通信接口用于连接主控制单元3的网络通信接口，用于接收主控制单元3发送的控制命令。

试品控制供电单元5可以产生可调的直流电压或者是可调的交流电流，设置有电缆通信接口，该电缆通信接口通过电缆连接试品取能回路9，为试品提供控制用电。

另外，在直流电压发生单元4与电源供电单元1之间串设有投退开关即第三控制开关17，在直流电压发生单元4和试品IGBT功率单元8之间串设有投退开关即第四控制开关18；在试品控制供电单元5和电源供电单元1之间串设有投退开关即第一控制开关15，在试品控制供电单元5和试品取能回路9之间串设有投退开关即第二控制开关16。主控制单元3根据设定，控制直流电压发生单元4及试品控制供电单元5的对应的投退开关的工作。

电压电流采集单元6采样连接试品控制供电单元5的供电接口，用于采集试品控制供电单元5的输出电压或电流，也就是试品取能回路9输入的电压或电流，进行信号处理后送入工控机2进行分析处理，作为判定试品测试是否通过的依据。电压电流采集单元6还采样连接直流电压发生单元4的供电接口，用于采集直流电压发生单元4的输出电压和电流，也就是试品IGBT功率单元8的待测点两端电压、试品IGBT功率单元8的回路电流，并发送给工控机2。电压电流采集单元6还设置有用于对试品IGBT功率单元8内部电容、电阻回路时间常数进行测试的测试连接接口，并将测试信息发送给工控机2。

本发明的IGBT功率单元免拆卸检测装置可以用来测试试品IGBT功率单元电气连接的正确性、试品IGBT器件的完好性、试品IGBT功率单元取能回路的正确性以及试品IGBT功率单元控制回路逻辑的正确性，具体的检测过程如下：

(1)根据电气一次、二次接线图，将IGBT功率单元免拆卸检测装置与IGBT功率单元试品连接好，包括主控制单元3与IGBT功率单元试品的试品控制回路7之间的光纤，直流电压发生单元4与试品IGBT功率单元8之间的电缆，试品控制供电单元5与试品取能回路9之间的送能电缆。

(2)在步骤(1)正确完成后进行试品取能回路9的测试：为电源供电单元1接通市电AC220V，启动工控机2和主控制单元3，在工控机2上通过主控制单元3控制试品控制供电单元5的输入开关15、输出开关16闭合，并调节试品控制供电单元5的电压或电流的输出范围，并与电压电流采集单元6形成电压电流闭环控制，通过试品控制回路7反馈试品控制供电单元5的电压或电流是否满足试品要求，得出正常、欠压、过压结果，于工控机2的显示器上显示。随后，通过工控机2设置试品控制供电单元5的启停，试品控制供电单元5能正确受控。

(3)在前两步正确完成后，进行试品IGBT功率单元控制回路逻辑的正确性测试：启动工控机2，通过鼠标和键盘在工控机界面设置待测试品类型、试验项目以及试验参数，下发命令使主控制单元3控制试品控制供电单元5输出正常的电压或电流为试品取能回路9供电，试品得电自检，建立起试品控制回路7与检测装置的主控制单元3的通信，并进行通信误码率校验。期间，保证直流电压发生单元4无输出。

(4)在步骤(2)试品取能回路电源供电正常、步骤(3)通信无误码率的情况下，进行试品触发功能测试：通过工控机2下发指令，由主控制单元3向试品控制回路7发送协议命令，检测试品控制回路的正确性。

(5)在前四步正确完成后，进行试品IGBT功率单元8的电气连接性能测试：踩下脚踏开关11，不使能急停开关10，在工控机2上操作通过主控制单元3闭合输入开关17、输出开关18，设定直流电压发生单元4的输出电压幅值及持续时间，随后由工控机2下发命令，主控制单元3发送测试命令，试品控制回路7接收测试命令，控制试品IGBT功率单元8动作，同时由直流电压发生单元4施加测试电压于试品IGBT功率单元8的直流电压测试输入端，由电压电流采集单元6采集数据，测试试品IGBT功率单元8的内部电容、电阻回路时间常数，将数据、波形结果上传工控机2进行显示，判定其电气连接正确性。操作完毕，松开脚踏开关11。

其中，在步骤(5)中，试品控制回路7起到的作用为命令的上传下达，执行控制试品IGBT功率单元8的动作，不具有测量功能，试品内部电容、电阻回路时间常数的测量实际是由本检测装置的2、3、4、5、6部分完成整个测试过程。

试品发生故障紧急处理：任何时候检测装置或试品发生故障或存在安全隐患，需立即松开脚踏开关11或使能急停开关10，或断开市电供电电源，终止一切操作，保障人身及设备安全。

需要说明的是，工控机2也可以采用其他形式的主控制器来实现，也可以直接采用一个控制机构来实现工控机2和主控制单元3的所有功能。

本发明的IGBT功率单元免拆卸检测装置集供能、控制、检测于一体，可以轻松实现大中小型电力电子设备IGBT功率单元的免拆卸检测，大大减少了设备装配工作量，提高了工作效率，降低了用工成本，同时可以减少设备由于来回拆装造成的损坏。

Claims (10)

1.一种IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，包括控制机构和试品控制供电单元，所述控制机构控制连接所述试品控制供电单元；所述控制机构设置有用于与试品控制回路通信连接的通信接口，所述试品控制供电单元设置有用于与试品取能回路供电连接的供电接口；所述控制机构用于控制试品控制供电单元的输出电压或电流的范围以给试品取能回路供电，所述控制机构用于与试品控制回路进行通信以判断试品控制供电单元输出的电压/电流是否满足测试需求以及试品取能回路是否正常。

2.根据权利要求1所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，还包括采样连接所述试品控制供电单元的供电接口，用于采集试品控制供电单元输出电压/电流的电压电流采集单元；所述控制机构通信连接所述电压电流采集单元，用于控制试品控制供电单元输出的电压/电流的范围，并根据电压电流采集单元采集到的实际电压/电流对试品控制供电单元进行闭环控制。

3.根据权利要求2所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，控制机构还用于与试品控制回路进行通信，并进行通信误码率检测。

4.根据权利要求3所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，还包括直流电压发生单元，所述直流电压发生单元设置有用于与试品IGBT功率单元供电连接的供电接口；所述控制机构控制连接所述直流电压发生单元，所述电压电流采集单元采样连接所述直流电压发生单元的供电接口；所述控制机构用于控制直流电压发生单元输出电压的幅值及持续时间，并根据电压电流采集单元采集到的实际电压/电流对直流电压发生单元进行闭环控制。

5.根据权利要求4所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，所述电压电流采集单元设置有用于对试品IGBT功率单元内部电容、电阻回路时间常数进行测试的测试连接接口；所述控制机构用于下发测试指令，直流电压发生单元输出指定的电压幅值和持续时间，电压电流采集单元用于对试品IGBT功率单元内部电容、电阻回路时间常数进行测试，并将测试结果发送给控制机构。

6.根据权利要求4所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，还包括用于连接市电的电源供电单元，所述电源供电单元供电连接所述控制机构、直流电压发生单元以及试品控制供电单元。

7.根据权利要求6所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，试品控制供电单元与电源供电单元以及试品取能回路之间分别连接有第一控制开关和第二控制开关，直流电压发生单元与电源供电单元以及试品IGBT功率单元之间分别连接有第三控制开关和第四控制开关，所述控制机构控制连接各个控制开关。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，所述控制机构连接有鼠标、键盘和显示器。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，所述控制机构连接有启动开关和急停开关。

10.根据权利要求7所述的IGBT功率单元免拆卸检测装置，其特征在于，所述控制机构包括主控制器和主控制单元，所述主控制器控制连接所述主控制单元。

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