CN112763879A - 一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路 - Google Patents

一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路 Download PDF

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Abstract

一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，属于电力电子技术领域，所述测试电路包括：LC支路、被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路、储能电容支路以及吸能支路；所述LC支路、所述被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路依次串联连接，所述半导体组件支路、所述储能电容支路以及所述吸能支路相互并联。本发明电路用以改善半导体器件瞬态开断所带来的一系列电压过冲、振荡等电磁干扰以及显著的能量损耗，提高了装备的性能。

Description

一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路。
背景技术
半导体器件是当今新能源电力系统的重要组成部分，换流阀、无功补偿装置，直流断路器等关键电气装备都由大量半导体器件组成。而半导体器件的瞬态开断会带来一系列电压过冲、振荡等电磁干扰以及显著的能量损耗，影响了装备性能。因此，研究半导体器件的瞬态开断特性十分必要，尤其是器件关断过程的反向恢复特性。但是，对于非全控型半导体器件，诸如二极管、晶闸管的反向恢复特性，采用传统的LC振荡回路进行测试时，器件两端最终的反向电压取决于关断电流大小，无法实现同一电流下不同反向电压的测试。
理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过。而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷被积累，当二极管承受反向电压时，PN结内积累的电荷将释放和形成一个反向恢复电流。
高压晶闸管由通态向断态转变时需要经过反向恢复，其本质是基区过剩载流子的消散过程。
发明内容
基于上述技术背景，本发明提出一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，通过改变反向电压的大小，来测试反向恢复特性，就是实现同一电流下不同反向电压的测试。
本发明采用的技术方案如下：
一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，所述测试电路包括：LC支路、被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路、储能电容支路以及吸能支路；所述LC支路、所述被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路依次串联连接，所述半导体组件支路、所述储能电容支路以及所述吸能支路相互并联；所述LC支路用于提供电源；所述被测非全控性半导体器件支路用于根据所述电源产生模拟电流；所述半导体组件支路用于关断所述模拟电流；所述储能电容支路用于充电使压敏电阻端电压上升；所述吸能支路用于吸收所述半导体组件支路关断所述模拟电流时产生的能量。
进一步地，所述LC支路包括串联连接的储能电容以及电感线圈。
进一步地，所述半导体组件支路包括半导体器件以及二极管；所述半导体器件的发射极与所述二极管的输入端连接，所述半导体器件的集电极与所述二极管的输出端连接。
进一步地，所述吸能支路包括串联连接的若干个MOV压敏电阻。
进一步地，所述半导体器件为非全控型半导体器件。
进一步地，所述吸能支路包括电涌保护器。
进一步地，所述电涌保护器为电压限制型电涌保护器。
一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，所述电路为被测非全控型半导体器件与储能电容Cm和电感元件Lm串联，并且同时与二极管并联的IGBT结构、储能电容CT1、N个MOV压敏电阻串联。
首先给电容器充电，保持被测器件处于触发状态，然后触发IGBT导通，回路电流i开始上升；经过时间∆t1后，关断T1，电流转移至储能电容CT1，相当于给储能电容CT1充电，此时回路电流i减小，当电压超过MOV的阈值UMOV时，这时电容两端电压保持UMOV不变（压敏电阻的特点），并且压敏电阻MOV开始动作，流过它的电流激增，回路电流i继续减小。经过一段时间的反向恢复过程，UMOV远大于Uc，且电感Lm上无电压，被测器件两端承受的反向电压=UMOV—Uc≈UMOV，也就是被测器件两端承受的反向电压为回路电容Cm的剩余电压Uc和压敏电阻MOV的限制电压UMOV之和。综上所述，如果增加压敏电阻MOV的串联数量，即可增加限制电压UMOV，从而实现同一关断电流下不同反向电压的反向恢复特性测试。
本发明的优点与效果为：
本发明提供一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，用以改善半导体器件瞬态开断所带来的一系列电压过冲、振荡等电磁干扰以及显著的能量损耗，提高了装备的性能。
本发明中LC电路作为电源，为产生回路电流提供条件，被测非全控性半导体器件支路根据所述电源产生测试电流，半导体组件支路关断所述测试电流；储能电容支路用于充电使压敏电阻端电压上升；吸能支路吸收半导体组件支路组件关断电流时产生的能量以保住组件正常工作。因此本发明能够在面对半导体器件瞬态开断时所带来的一系列影响、损耗时，通过调节反向电压，来改善上述状况。
附图说明
图1为本发明实施例反向电压可调的反向恢复特性测试电路的结构框图；
图2为本发明实施例反向电压可调的反向恢复特性测试电路的电路连接图；
图3为本发明实施例反向电压可调的反向恢复特性测试电路的波形图；
图4为本发明实施例反向电压可调的反向恢复特性测试电路的工作时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，反向电压可调的反向恢复特性测试电路包括：LC支路、被测非全控型半导体器件支路、半导体组件支路、储能电容支路以及吸能支路。所述LC支路、所述被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路依次串联连接，所述半导体组件支路、所述储能电容支路以及所述吸能支路相互并联连接。所述LC支路用于提供电源；所述被测非全控性半导体器件支路用于根据所述电源产生模拟电流；所述半导体组件支路用于关断所述模拟电流；所述储能电容支路用于充电使压敏电阻端电压上升；所述吸能支路用于吸收所述半导体组件支路关断所述模拟电流时产生的能量。
所述LC支路用于提供电源，为产生电流提供条件；所述被测非全控性半导体器件支路用于根据所述电源产生模拟电流；所述半导体组件支路用于关断所述模拟电流；所述储能电容支路用于充电使压敏电阻端电压上升；所述吸能支路用于吸收所述半导体组件支路关断所述电流时产生的能量。
如图2所示，所述LC支路包括串联连接的回路电容Cm以及电感线圈Lm。
所述半导体组件支路包括半导体器件以及二极管；所述半导体器件的发射极与所述二极管的输入端连接，所述半导体器件的集电极与所述二极管的输出端连接。
所述吸能支路包括串联连接的N个MOV压敏电阻，吸能支路包括电涌保护器，电涌保护器为电压限制型电涌保护器。
所述半导体器件为非全控型半导体器件。
如图3、图4所示，工作过程如下：
测试前能量（电压）储存在Cm里、保持被测非全控型半导体器件处于触发状态。
A.试验开始时首先触发T1导通，回路电流i开始上升。
B.经过时间∆t1后，关断T1，电流转移至储能电容CT1，相当于给储能电容CT1充电，此时回路电流i减小。
C.压敏电阻MOV两端电压上升，当电压超过MOV的阈值UMOV时，M这时电容两端电压保持UMOV不变（压敏电阻的特点），并且压敏电阻MOV开始动作，流过它的电流激增，回路电流i继续减小。
D.经过一段时间的反向恢复过程，被测器件两端承受的反向电压变为回路电容Cm的剩余电压Uc和MOV的限制电压Umov之和。
增加MOV的串联数量，即可增加Umov，从而实现同一关断电流下不同反向电压的测试。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述测试电路包括：LC支路、被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路、储能电容支路以及吸能支路；所述LC支路、所述被测非全控性半导体器件支路、半导体组件支路依次串联连接，所述半导体组件支路、所述储能电容支路以及所述吸能支路相互并联；所述LC支路用于提供电源；所述被测非全控性半导体器件支路用于根据所述电源产生模拟电流；所述半导体组件支路用于关断所述模拟电流；所述储能电容支路用于充电使压敏电阻端电压上升；所述吸能支路用于吸收所述半导体组件支路关断所述模拟电流时产生的能量。
2.根据权利要求1所述的一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述LC支路包括串联连接的储能电容以及电感线圈。
3.根据权利要求1所述的一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述半导体组件支路包括半导体器件以及二极管；所述半导体器件的发射极与所述二极管的输入端连接，所述半导体器件的集电极与所述二极管的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述吸能支路包括串联连接的若干个MOV压敏电阻。
5.根据权利要求3所述的一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述半导体器件为非全控型半导体器件。
6.根据权利要求4所述的一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述吸能支路包括电涌保护器。
7.根据权利要求6所述的一种反向电压可调的反向恢复特性测试电路，其特征在于，所述电涌保护器为电压限制型电涌保护器。
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