CN112924839A - 一种模块化的双脉冲实验平台 - Google Patents

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徐红欣
高雪梅
李明哲
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    • GPHYSICS
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Abstract

本发明属于IGBT/Mosfet器件检测技术领域,公开了一种模块化的双脉冲实验平台,包括模块化设置的电源系统、双脉冲控制板、电抗器和测量设备;在所述电源系统的输入端接入三相市电,在所述电源系统的输出端接入双脉冲控制板和被测设备;且所述电源系统为双脉冲控制板提供低压数字电源,为被测设备提供动力直流电源;所述双脉冲控制板的输出端通过光纤与被测设备连接,且双脉冲控制板通过光纤向被测设备输出双脉冲信号;所述被测设备的输出端与电抗器连接;所述测量设备用于测量所述电源系统向被测设备输出的直流电源电压、以及被测设备在接收双脉冲信号后产生的波形数据;综上,模块化的设置使得整体实验平台便于维护与管理。

Description

一种模块化的双脉冲实验平台
技术领域
本发明属于IGBT/Mosfet器件检测技术领域,具体涉及一种模块化的双脉冲实验平台。
背景技术
通常,人们认识某款IGBT/Mosfet器件时,主要是通过阅读相应的数据手册来获取其使用电气条件及环境条件。但实际上,数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的,而在实际应用中的外部参数都是个性化可变的,因此在数据手册中所描述的有些参数是不能直接拿来使用的。
在实际应用中,人们大多通过“双脉冲测试方法”了解IGBT/Mosfet器件在具体应用中更真实的表现。具体,双脉冲测试可以评估IGBT驱动板的功能和性能;获取IGBT在开通、关断过程的主要参数;获取开通、关断过程是否有不合适的震荡;评估二极管的反向恢复行为和安全裕量;评估IGBT并联的均流特性;判断IGBT关断时的电压尖峰是否合适,关断之后是否存在不合适的震荡。但是,对于现有的双脉冲测试设备而言,其装配结构大多固定,因此存在不便于更换故障部件的问题;并且,由于其结构的固定,还使得整体设备难以有效满足不同器件的实际测试需求。
发明内容
鉴于此,为解决上述背景技术中所提出的问题,本发明的目的在于提供一种模块化的双脉冲实验平台。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种模块化的双脉冲实验平台,包括模块化设置的电源系统、双脉冲控制板、电抗器和测量设备;
在所述电源系统的输入端接入三相市电,在所述电源系统的输出端接入双脉冲控制板和被测设备;且所述电源系统为双脉冲控制板提供低压数字电源,为被测设备提供动力直流电源;
所述双脉冲控制板的输出端通过光纤与被测设备连接,且双脉冲控制板通过光纤向被测设备输出双脉冲信号;
所述被测设备的输出端与电抗器连接;
所述测量设备用于测量所述电源系统向被测设备输出的直流电源电压、以及被测设备在接收双脉冲信号后产生的波形数据。
优选的,所述电源系统包括断路器、开关电源、调压器和整流电路;所述断路器的输入端连接三相市电,且断路器的输出端分为两路,一路与开关电源连接,另一路与调压器连接;所述开关电源的输出端与双脉冲控制板连接;所述调压器的输出端通过整流电路与被测设备连接。
优选的,所述整流电路包括整流桥和电容,且所述整流桥的输出端与电容连接,其中所述电容用于进行电压滤波,以将带有正弦纹波的电压滤成直流电压。
优选的,所述测量设备包括示波器与万用表。
优选的,所述示波器与被测设备连接,用于测量并记录被测设备在接收双脉冲信号后产生的波形数据。
优选的,所述示波器的探头包括高压差分探头和高精度电流探头。
优选的,所述万用表与整流电路连接,用于测量并记录整流电路的输出电压。
优选的,所述双脉冲控制板包括FPGA电路、按键、显示屏;所述FPGA电路用于产生并输出双脉冲信号,且按键与显示屏配合,用于设置及调整双脉冲信号中双脉冲高电平和低电平的持续时间。
优选的,所述电抗器作为负载,且电抗器采用多量程电抗器。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
(1)本发明采用模块化的设计思路搭建双脉冲实验平台,以便于进行整体测试系统的维护与管理,进而保证某一模块发生故障时,可按需更换模块。
(2)在本发明的双脉冲实验平台中设置调压器,其调压器主要将三相市电进行升降压变换,以此使得三相市电经整流电路后,能输出一个宽范围的电压,从而有效满足不同被测设备的所需不同电压测试的要求。
(3)在本发明的双脉冲实验平台中,双脉冲控制板的按键与显示屏配合,由此能有效设置双脉冲高电平与低电平的持续时间,进而提高测试准确性。
附图说明
图1为本发明双脉冲实验平台的模块化结构框图;
图2为本发明中整流电路的电路结构图;
图3为本发明整流电路中与电容相适配的预充泄荷电路图;
图4为本发明中双脉冲控制板的结构框图;
图5为被测设备H半桥的电路结构图;
图中:断路器-1;开关电源-2;双脉冲控制板-3;调压器-4;整流电路-5;万用表-6;示波器-7;电抗器-8;电源系统-9;测量设备-10;按键-11;FPGA电路-12;显示屏-13;被测设备-14。
具体实施方式
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。
请参阅图1-图4所示,在本发明中提供了一种模块化的双脉冲实验平台,具体包括电源系统9、双脉冲控制板3、电抗器8和测量设备10;
由此可知,本发明的双脉冲实验平台由上述四个模块结构组合而成,因此在上述任一模块结构出现故障时即可进行单独更换,从而使整体试验平台的管理及维护更为方便。
上述
关于电源系统9,结合图1所示,主要包括断路器1、开关电源2、调压器4和整流电路5;其中:
断路器1的输入端连接三相市电,且断路器1的输出端分为两路,一路与开关电源2连接,另一路与调压器4连接;
开关电源2的输出端与双脉冲控制板3连接,用于为双脉冲控制板3提供低压数字电源;
调压器4的输出端通过整流电路5连接有被测设备14,并为被测设备14提供动力直流电源;
更具体的,调压器4主要用于将三相市电进行升/降压变换,以此使得三相市电经整流电路5后,能输出一个宽范围的电压,从而有效满足不同被测设备14的所需不同电压测试的要求;
而关于整流电路5,结合图2可知,包括6个二极管组成的整流桥和薄膜电容C,且薄膜电容C连接于整流桥的输出端;由此使得薄膜电容C可将整流桥所整流的带有正弦纹波的电压滤成直流电压,从而保证整流电路5中电压能处于稳定状态。
另外,对于薄膜电容C,还配备有如图3所示的泄荷电路;由此,在整体实验平台完成实验时,K1闭合,而薄膜电容C中存储的电量则可通过电阻R1进行消耗,以此保证整体电路的安全。
再另外,对于薄膜电容C,还配备有如图3所示的预充电路;基于此,在进行实验时,为避免产生较大的电流冲击,断开开关K2,先通过预充电路对薄膜电容C进行预充电,待电压是上升到设定值时闭合开关K2,以此达到减缓电路冲击的效果,进一步保证整体实验电路结构的安全。
关于双脉冲控制板3,结合图4所示,包括FPGA电路12、按键11、显示屏13;其中:
FPGA电路12的输出端通过光纤与被测设备14连接,且FPGA电路12用于产生并通过光纤向被测设备14输出双脉冲信号;而按键11与显示屏13配合,用于设置及调整双脉冲信号中双脉冲高电平和低电平的持续时间。
关于电抗器8,在整体实验电路中,作为负载使用,且电抗器8采用多量程电抗器。在具体实验中,根据需要可选择合适的电感量接线,以实现电抗器8与被测设备14的输出端连接。
关于测量设备10,结合图1所示,示波器7与万用表6;其中:
示波器7与被测设备14连接,用于测量并记录被测设备14在接收双脉冲信号后产生的波形数据;
万用表6与整流电路5连接,用于测量并记录整流电路5的输出电压。
综上,在本发明中提供一实施例,具体以图5所示的H半桥作为被测设备14。在图中,以开关管S2和开关管S1作为实际被测对象,电感Ls为线路的杂散电感,负载电感L为电抗器8。具体,电源系统9中的整流电路5为H半桥提供动力直流电源。
在实际实验过程中,开关管S1一直处于关闭状态,开关管S2所需的双脉冲信号来自双脉冲控制板3中的FPGA电路12,并且可通过按键11与显示屏13配合人为设定T1,T2和T3的测试时间,而测量设备10中的示波器7高压差分探头和高精度电流探头则分别测S2的端电压Vds和电路中的电流Ic,以此实现实验测试。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:包括模块化设置的电源系统(9)、双脉冲控制板(3)、电抗器(8)和测量设备(10);
在所述电源系统(9)的输入端接入三相市电,在所述电源系统(9)的输出端接入双脉冲控制板(3)和被测设备(14);且所述电源系统(9)为双脉冲控制板(3)提供低压数字电源,为被测设备(14)提供动力直流电源;
所述双脉冲控制板(3)的输出端通过光纤与被测设备(14)连接,且双脉冲控制板(3)通过光纤向被测设备(14)输出双脉冲信号;
所述被测设备(14)的输出端与电抗器(8)连接;
所述测量设备(10)用于测量所述电源系统(9)向被测设备(14)输出的直流电源电压、以及被测设备(14)在接收双脉冲信号后产生的波形数据。
2.根据权利要求1所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述电源系统(9)包括断路器(1)、开关电源(2)、调压器(4)和整流电路(5);
所述断路器(1)的输入端连接三相市电,且断路器(1)的输出端分为两路,一路与开关电源(2)连接,另一路与调压器(4)连接;
所述开关电源(2)的输出端与双脉冲控制板(3)连接;
所述调压器(4)的输出端通过整流电路(5)与被测设备(14)连接。
3.根据权利要求2所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述整流电路(5)包括整流桥和电容,且所述整流桥的输出端与电容连接,其中所述电容用于进行电压滤波,以将带有正弦纹波的电压滤成直流电压。
4.根据权利要求2所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述测量设备(10)包括示波器(7)与万用表(6)。
5.根据权利要求4所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述示波器(7)与被测设备(14)连接,用于测量并记录被测设备(14)在接收双脉冲信号后产生的波形数据。
6.根据权利要求5所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述示波器(7)的探头包括高压差分探头和高精度电流探头。
7.根据权利要求4所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述万用表(6)与整流电路(5)连接,用于测量并记录整流电路(5)的输出电压。
8.根据权利要求1所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述双脉冲控制板(3)包括FPGA电路(12)、按键(11)、显示屏(13);
所述FPGA电路(12)用于产生并输出双脉冲信号,且按键(11)与显示屏(13)配合,用于设置及调整双脉冲信号中双脉冲高电平和低电平的持续时间。
9.根据权利要求1所述的一种模块化的双脉冲实验平台,其特征在于:所述电抗器(8)作为负载,且电抗器(8)采用多量程电抗器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113447752A (zh) * 2021-09-01 2021-09-28 广东电网有限责任公司 一种半桥型功率模块动静态一体化测试装置及其测试方法

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