CN115629283A - 用于对电路中的组成部件进行测评的方法和装置及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电路部件的测评领域，公开了一种用于对电路中的组成部件进行测评的方法和装置及电路，该方法包括：针对电路的第一组成部件支路或第二组成部件支路中的任一组成部件，根据以下内容进行测评且在进行测评之前第一组成部件支路和第二组成部件支路处于正向不导通的状态：控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电；控制测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得充放电模块进行放电；获取被测评的组成部件的测评参数；以及根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的组成部件的状态，以对被测评的组成部件进行测评。籍此，实现了无需拆卸组成部件即可对组成部件进行测评。
Description
技术领域
本发明涉及电路部件的测评领域，具体地涉及一种用于对电路中的组成部件进行测评的方法和装置及电路。
背景技术
为了应对环境破坏和能源短缺挑战，积极发展太阳能、潮汐能、风能、地热能等可再生的清洁能源早已成为人类共识。与其他可再生能源相比较，太阳能发电有着资源丰富、覆盖范围广、清洁安全无污染等显著优势。太阳能的开发与利用在整合能源基础设施、推动能源改革和消费革命，促进环境文明建设方面发挥着至关重要的作用。
光伏逆变器是光伏发电系统的枢纽设备，通过控制开关器件实现直流到交流的转换，将光伏电池通过光生伏打效应产生的直流电逆变成为满足电网运行要求的交流电馈入电网。光伏逆变器的运行状况对于整个光伏发电系统的可靠运行具有重要的影响。然而，光伏电站实际所处的自然环境一般较为恶劣，内部的设备都会长时间承受高电应力和高热应力。同时，电网和直流侧扰动的影响也会提高光伏逆变器的故障发生率。据研究统计，在光伏电站运行过程当中三类常见故障类别中，逆变器出现故障的频次占比高达60％，属于故障高发设备。并且研究表明由于功率器件IGBT故障导致的光伏逆变器发生的故障占据了总故障的40％左右。因此，急需一种基于光伏并网实际工况的IGBT可靠性测评与动态参数提取系统。
至今为止基于实际单相光伏并网逆变工况的IGBT可靠性考核与动态参数测试系统还未出现。若要进行基于实际工况的可靠性考核，往往是将单相并网逆变器输出接到电网模拟器中进行IGBT老化，这种方法不仅成本较高(电网模拟器设备价格昂贵)，IGBT的动态特性测量也十分困难。若要对IGBT进行双脉冲测试，需要将IGBT从逆变器中拆卸下来，这样不仅可能会对单相光伏逆变器造成损伤，时间和人力成本也是巨大的。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于对电路中的组成部件进行测评的方法和装置及电路，其可解决或至少部分解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例的一方面提供一种用于对电路中的组成部件进行测评的方法，该方法包括：针对所述电路的第一组成部件支路或第二组成部件支路中的任一所述组成部件，根据以下内容进行测评且在进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路处于正向不导通的状态：控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电，其中，所述测评组成部件支路为所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路中被测评的所述组成部件所在的组成部件支路，所述电路包括供电模块、所述第一组成部件支路、所述第二组成部件支路、所述充放电模块和开关模块，所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路通过第一连接点进行连接以串联在所述供电模块的两端之间，所述第一组成部件支路包括至少一个组成部件，所述第二组成部件支路包括至少一个组成部件，所述充放电模块的一端连接所述第一连接点，所述开关模块位于所述供电模块的两端之间，在所述测评组成部件支路正向导通期间所述供电模块、所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路组成回路，所述组成部件为IGBT或MOSFET；控制所述测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得所述充放电模块进行放电，其中，在所述测评组成部件支路正向不导通期间所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路组成回路，所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路为与所述测评组成部件支路串联的组成部件支路；获取被测评的所述组成部件的测评参数，其中，所述测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间；以及根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的所述组成部件的状态，以对被测评的所述组成部件进行测评。
可选地，在所述获取被测评的所述组成部件的测评参数之前，该方法还包括：控制所述测评组成部件支路正向导通且持续第三预设时间。
可选地，在对被测评的所述组成部件进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路未处于正向不导通状态的情况下，该方法还包括：控制所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路正向不导通。
可选地，所述开关模块包括第一开关部件支路和第二开关部件支路，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路分别包括至少一个开关部件，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路通过第二连接点以串联在所述供电模块的两端之间，所述充放电模块连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间，所述第一开关部件支路和所述第一组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述第二开关部件支路和所述第二组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述开关部件为IGBT或MOSFET，在进行测评之前控制所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路正向不导通，该方法还包括：在对所述第一组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第二开关部件支路正向导通；和/或在对所述第二组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第一开关部件支路正向导通。
可选地，所述组成部件为IGBT，所述测评参数还包括集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压和集电极电流。
可选地，在所述电路中包括组成部件支路的情况下，控制所述组成部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述组成部件支路中的所述组成部件施加脉冲来实现；以及在所述电路中包括开关部件支路的情况下，控制所述开关部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述开关部件支路中的所述开关部件施加脉冲来实现。
相应地，本发明实施例的另一方面提供一种用于对电路中的组成部件进行测评的装置，该装置包括：测评模块，用于针对所述电路的第一组成部件支路或第二组成部件支路中的任一所述组成部件，根据以下内容进行测评且在进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路处于正向不导通的状态：控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电，其中，所述测评组成部件支路为所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路中被测评的所述组成部件所在的组成部件支路，所述电路包括供电模块、所述第一组成部件支路、所述第二组成部件支路、所述充放电模块和开关模块，所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路通过第一连接点进行连接以串联在所述供电模块的两端之间，所述第一组成部件支路包括至少一个组成部件，所述第二组成部件支路包括至少一个组成部件，所述充放电模块的一端连接所述第一连接点，所述开关模块位于所述供电模块的两端之间，在所述测评组成部件支路正向导通期间所述供电模块、所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路组成回路，所述组成部件为IGBT或MOSFET；控制所述测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得所述充放电模块进行放电，其中，在所述测评组成部件支路正向不导通期间所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路组成回路，所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路为与所述测评组成部件支路串联的组成部件支路；获取被测评的所述组成部件的测评参数，其中，所述测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间；以及根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的所述组成部件的状态，以对被测评的所述组成部件进行测评。
可选地，所述测评模块还用于：在所述获取被测评的所述组成部件的测评参数之前，控制所述测评组成部件支路正向导通且持续第三预设时间。
可选地，所述测评模块还用于：在对被测评的所述组成部件进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路未处于正向不导通状态的情况下，控制所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路正向不导通。
可选地，所述开关模块包括第一开关部件支路和第二开关部件支路，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路分别包括至少一个开关部件，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路通过第二连接点以串联在所述供电模块的两端之间，所述充放电模块连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间，所述第一开关部件支路和所述第一组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述第二开关部件支路和所述第二组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述开关部件为IGBT或MOSFET，在进行测评之前控制所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路正向不导通，所述测评模块还用于：在对所述第一组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第二开关部件支路正向导通；和/或在对所述第二组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第一开关部件支路正向导通。
可选地，所述组成部件为IGBT，所述测评参数还包括集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压和集电极电流。
可选地，在所述电路中包括组成部件支路的情况下，所述测评模块控制所述组成部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述组成部件支路中的所述组成部件施加脉冲来实现；以及在所述电路中包括开关部件支路的情况下，所述测评模块控制所述开关部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述开关部件支路中的所述开关部件施加脉冲来实现。
此外，本发明实施例的另一方面还提供一种电路，该电路包括组成部件，所述组成部件根据上述的方法进行测评。
通过上述技术方案，在电路中，通过控制被测评的组成部件所在的组成部件支路的正向导通和正向不导通及与开关模块组成回路控制充放电模块充电和放电，使得可以获取到组成部件的测评参数，根据获取的测评参数判断被测评的组成部件的状态以实现对被测评的组成部件进行测评，如此，实现了在电路中无需将组成部件拆卸下来即可对组成部件进行测评，降低了对被测评的组成部件造成损伤的概率，降低了时间和人力成本；此外，测评方法简单，无需使用电网模拟器设备，降低了成本。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的用于对电路中的组成部件进行测评的方法的流程图；
图2是本发明另一实施例提供的电路的示意图；
图3是本发明另一实施例提供的电路的示意图；
图4是本发明另一实施例提供的电路的示意图；
图5是本发明另一实施例提供的电路的示意图；以及
图6是本发明另一实施例提供给的施加的脉冲信号的示意图。
附图标记说明
1、第一IGBT；2、第二IGBT；3、第三IGBT；4、第四IGBT；5、第五IGBT；6、第六IGBT；7、第七IGBT；8、第八IGBT；Q1、第一主管；Q2、第二主管；Q3、第三主管；Q4、第四主管；Q5、第五主管；Q6、第六主管；Q7、第七主管；Q8、第八主管；D1、第一续流二极管；D2、第二续流二极管；D3、第三续流二极管；D4、第四续流二极管；D5、第五续流二极管；D6第六续流二极管；D7、第七续流二极管；D8、第八续流二极管；L、电感A、第一连接点；B、第二连接点；C、第一电容；D、第二电容；E、第三电容；UDC、直流电源。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明实施例的一个方面提供一种用于对电路中的组成部件进行测评的方法。
图1是本发明一实施例提供的用于对电路中的组成部件进行测评的方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下内容。需要说明的是，下面的介绍是以第一组成部件支路或第二组成部件支路中的某一需要被测评的组成部件为例进行说明的，第一组成部件支路或者第二组成部件支路上的任一需要被测评的组成部件均按照下面的介绍进行测评。此外，在进行测评之前，第一组成部件支路和第二组成部件支路处于正向不导通的状态。其中，此处所述的第一组成部件支路和第二组成部件支路为组成部件处于的支路，第一组成部件支路和第二组成部件支路均分别包括至少一个组成部件，组成部件支路的正向导通及正向不导通取决于支路中包括的组成部件是否正向导通。组成部件可以是IGBT或者MOSFET，IGBT或MOSFET包括主管和续流二极管，若电流是经由主管经过IGBT或者MOSFET的，则IGBT或MOSFET是正向导通的；若主管是不导通的，则IGBT或MOSFET是正向不导通的。例如，如图2所示，逆变侧中的IGBT是本发明实施例中所述的组成部件，对于第一IGBT 1所在的支路，若电流是经由第一主管Q1流经第一IGBT 1则第一IGBT 1是正向导通，第一IGBT 1所在的支路是正向导通的；若电流经由第一续流二极管D1流经第一IGBT 1但第一主管Q1是不导通的，则第一IGBT 1正向不导通，第一IGBT 1所在的支路虽然可以流过电流，但是第一IGBT 1所在的支路不是正向导通的。针对任一组成部件支路，在组成部件支路中的所有组成部件均正向导通的情况下，组成部件支路正向导通；在组成部件支路中的至少一个组成部件正向不导通的情况下，组成部件支路正向不导通。另外，在本发明实施例中，电路包括供电模块、第一组成部件支路、第二组成部件支路、充放电模块和开关模块。第一组成部件支路和第二组成部件支路通过第一连接点进行连接以串联在供电模块的两端之间，第一组成部件支路包括至少一个组成部件，第二组成部件支路包括至少一个组成部件，充放电模块的一端连接第一连接点，开关模块位于供电模块的两端之间。例如，如图2所示，第一组成部件支路为第一IGBT 1所在的支路，第二组成部件支路为第三IGBT 3所在的支路，第一组成部件支路和第二组成部件支路中均只分布有一个IGBT。第一IGBT 1所在的第一组成部件支路和第三IGBT3所在的第二组成部件支路通过第一连接点A串联在电源两端。电感L的一端与第一连接点A连接。此外，如图2所示，电路还包括第二IGBT 2所在的第三组成部件支路和第四IGBT 4所在的第四组成部件支路。组成部件可以是IGBT或MOSFET。此外，在进行测评时，供电模块处于供电的状态。可选地，供电模块可以是直流电源。可选地，充放电模块可以是电感。可选地，电路中还可以包括第一电容；第一电容并联在供电模块两端，用于进行储能；第一电容和供电模块组合在一起以实现稳定的输出电源。可选地，供电模块可以是基于光伏而获得电能。
在步骤S10中，控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电。其中，测评组成部件支路为第一组成部件支路和第二组成部件支路中被测评的组成部件所在的组成部件支路，在测评组成部件支路正向导通期间供电模块、开关模块、充放电模块和测评组成部件支路组成回路。此外，第一预设时间与针对被测评的组成部件预设的充电电流值的大小有关，可以根据预设的充电电流值的大小进行设置。
在步骤S11中，控制测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得充放电模块进行放电，其中，在测评组成部件支路正向不导通期间开关模块、充放电模块和测评组成部件支路的对侧组成部件支路组成回路，测评组成部件支路的对侧组成部件支路为与测评组成部件支路串联的组成部件支路。此外，第二预设时间与被测评的组成部件的开关频率有关，可以根据被测评的组成部件的开关频率进行设置。
在步骤S12中，获取被测评的组成部件的测评参数，其中，测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间。例如，可以是对被测评的组成部件连接示波器，通过示波器获取测评参数。
在步骤S13中，根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的组成部件的状态，以对被测评的组成部件进行测评。具体地，测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间，预设测评参数分别针对测评参数中的每一项设置阈值，也就是预设测评参数包括预设上升时间、预设下降时间、预设开通延迟时间和预设关断延迟时间；根据所获取的测评参数与预设测评参数判断被测评的组成部件的状态，就是将测评参数中的每一项与其对应的阈值进行比较，来判断被测评的组成部件的状态。可选地，根据所获取的测评参数和预设测评参数判断被测评的组成部件的状态可以是，测评参数中的至少一项未达到对应的预设阈值时判断被测评的组成部件的状态为差。
通过上述技术方案，在电路中，通过控制被测评的组成部件所在的组成部件支路的正向导通和正向不导通及与开关模块组成回路控制充放电模块充电和放电，使得可以获取到组成部件的测评参数，根据获取的测评参数判断被测评的组成部件的状态以实现对被测评的组成部件进行测评，如此，实现了在电路中无需将组成部件拆卸下来即可对组成部件进行测评，降低了对被测评的组成部件造成损伤的概率，降低了时间和人力成本；此外，测评方法简单，无需使用电网模拟器设备，降低了成本。
可选地，在本发明实施例中，在获取被测评的组成部件的测评参数之前，该方法还包括：控制测评组成部件支路正向导通且持续第三预设时间。其中，第三预设时间与被测评的组成部件的开关频率有关，可以根据被测评的组成部件的开关频率进行设置。通过再次控制测评组成部件支路正向导通，实现双脉冲测试，可以使得获取到的测评参数更加准确；此外，还可以获取到反向恢复电流，使得测评参数可以包括反向恢复电流；另外，在充放电模块是电感的情况下，还可以获取到杂散电感造成的关断尖峰，使得测评参数可以包括杂散电感造成的关断尖峰。需要说明的是，当再次控制测评组成部件支路正向导通期间，供电模块、开关模块、充放电模块和测评组成部件支路组成回路。
可选地，在本发明实施例中，在对被测评的组成部件进行测评之前第一组成部件支路和第二组成部件支路未处于正向不导通状态的情况下，该方法还包括：控制第一组成部件支路和第二组成部件支路正向不导通。
可选地，在本发明实施例中，开关模块包括第一开关部件支路和第二开关部件支路，第一开关部件支路和第二开关部件支路分别包括至少一个开关部件，第一开关部件支路和第二开关部件支路通过第二连接点以串联在供电模块的两端之间，充放电模块连接在第一连接点和第二连接点之间，第一开关部件支路和第一组成部件支路相对于充放电模块位于同侧，第二开关部件支路和第二组成部件支路相对于充放电模块位于同侧，开关部件可以是IGBT或MOSFET。如图2所示，开关模块包括第五IGBT 5所在的第一开关部件支路和第七IGBT 7所在的第二开关部件支路，第一开关部件支路和第二开关部件支路分别仅具有一个IGBT。需要说明的是开关部件所在的支路上可以有多个IGBT。第五IGBT 5所在的第一开关部件支路和第七IGBT 7所在的第二开关部件支路通过第二接点B串联在直流电源UDC的两端之间。此外，如图2所示，充放电模块是电感L，电感L连接在第一连接点A和第二连接点B之间，第一IGBT 1所在的第一组成部件支路和第五IGBT 5所在的第一开关部件支路相对于电感L位于同侧；第三IGBT 3所在的第二组成部件支路和第七IGBT 7所在的第二开关部件支路相对于电感L位于同侧。此外，开关模块还包括第六IGBT 6所在的第三开关部件支路和第八IGBT 8所在的第四开关部件支路。在进行测评之前控制第一开关部件支路和第二开关部件支路正向不导通，该方法还包括：在对第一组成部件支路上的组成部件进行测评时，控制第二开关部件支路正向导通；和/或在对第二组成部件支路上的组成部件进行测评时，控制第一开关部件支路正向导通。需要说明的是，在本发明实施例中，第一组成部件支路或者第二组成部件支路为组成部件所在的且与充放电模块的一端连接的支路；第一开关部件支路或者第二开关部件支路为开关部件所在的且与充放电模块的一端连接的支路。另外，在本发明实施例中，开关部件与组成部件可以相同，但是也可以不相同，对此不进行限制，只要能保证技术方案顺利实施就可以。
可选地，在本发明实施例中，组成部件为IGBT，测评参数还包括集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压和集电极电流。
可选地，在本发明实施例中，在电路中包括组成部件支路的情况下，控制组成部件支路正向导通或正向不导通为通过对组成部件支路中的组成部件施加脉冲来实现；以及在电路中包括开关部件支路的情况下，控制开关部件支路正向导通或正向不导通为通过对开关部件支路中的所述开关部件施加脉冲来实现。其中，此处描述的组成部件支路为组成部件所在的支路，可以是第一组成部件支路和/或第二组成部件支路；此处描述的开关部件支路为开关部件所在的支路，可以是第一开关部件支路和/或第二开关部件支路。具体地，当控制组成部件支路正向导通或正向不导通时可以是通过对其上具有的组成部件施加脉冲来实现。在组成部件支路中仅具有一个组成部件的情况下，控制组成部件支路正向导通或正向不导通可以是通过脉冲控制这一个组成部件的正向导通或正向不导通来实现。在组成部件支路中包括多个组成部件的情况下，控制组成部件支路的正向导通可以是通过脉冲控制组成部件支路上的所有组成部件正向导通来实现；控制组成部件支路的正向不导通可以是通过脉冲控制组成部件支路上的至少一个组成部件正向不导通来实现。此外，当控制开关部件支路正向导通或正向不导通时可以是通过对其上具有的开关部件施加脉冲来实现。在开关部件支路中仅具有一个开关部件的情况下，控制开关部件支路正向导通或正向不导通可以是通过脉冲控制这一个开关部件的正向导通或正向不导通来实现。在开关部件支路中包括多个开关部件的情况下，控制开关部件支路的正向导通可以是通过脉冲控制开关部件支路上的所有开关部件正向导通来实现；控制开关部件支路的正向不导通可以是通过脉冲控制开关部件支路上的至少一个开关部件正向不导通来实现。具体地，对于MOSFET来说，针对N沟道增强型MOSFET，施加正向脉冲正向导通，施加负向脉冲正向不导通；针对P沟道增强型MOSFET，施加负向脉冲正向导通，施加正向脉冲正向不导通。对于IGBT来说，针对NPN型IGBT，施加正向脉冲正向导通，施加负向脉冲正向不导通；针对PNP型IGBT，施加负向脉冲正向导通，施加正向脉冲正向不导通。
下面结合图2-图6对本发明实施例提供的用于对电路中的组成部件进行测评的方法进行示例性介绍。其中，在该实施例中，组成部件和开关部件均是IGBT，且是NPN型IGBT，并且电路处于单相光伏并网工况中。供电模块为直流电源UDC，直流电源借助于光伏进行供电。充放电模块是电感L。
在该实施例中，不需要将IGBT从电路中拆卸下来，当不对IGBT进行测评时可以模拟单相光伏并网逆变工况(具体地通过使用整流侧模拟电网来实现)，IGBT可以正常被使用以老化；当需要对IGBT进行测评时，可以对表征IGBT老化后的动态特性变化的动态参数(也就是上述实施例中所述的测评参数)进行提取，以根据动态参数对IGBT进行测评，也就是对IGBT的状态进行监测。虽然基于实际工况的可靠性测评已经受到了国内外从业者的关注，但是基于光伏并网实际工况的IGBT可靠性考核与状态监测系统仍然欠缺。基于此现状，本发明实施例提出了一种基于单相光伏并网工况的IGBT可靠性测评技术以更加准确的考核单相光伏并网逆变系统中IGBT的可靠性。本发明实施例提出的基于单相光伏并网逆变运行工况的IGBT动态参数提取技术不仅可以模拟实际的单相光伏并网运行工况，还可以通过电路控制的手段实现IGBT双脉冲测试，避免拆卸IGBT。其中，在该实施例中，基于单相光伏并网逆变运行工况的IGBT可靠性测评的电路可以参照图2所示。
结合图2对电路进行介绍。如图2所示。电路中包括第一电容C、第二电容D和第三电容E；第一电容C和第三电容E并联直流电源UDC两端，均用于进行储能以及和供电模块组合在一起以实现稳定的输出电源；第二电容D用于进行滤波。第一IGBT 1所在的第一组成部件支路和第三IGBT 3所在的第二组成部件支路通过第一连接点A串联在直流电源UDC两端之间，第二IGBT 2所在的第三组成部件支路和第四IGBT 4所在的第四组成部件支路通过第三连接点串联在直流电源UDC两端之间。第一IGBT 1所在的第一组成部件支路和第三IGBT 3所在的第二组成部件支路互为对侧组成部件支路，第二IGBT 2所在的第三组成部件支路和第四IGBT 4所在的第四组成部件支路互为对侧组成部件支路。第五IGBT 5所在的第一开关部件支路和第七IGBT 7所在的第二开关部件支路通过第二连接点B串联在直流电源UDC两端之间，第六IGBT 6所在的第三开关部件支路和第八IGBT 8所在的第四开关部件支路通过第四连接点串联在直流电源UDC两端之间。第一IGBT 1、第二IGBT 2、第三IGBT 3和第四IGBT 4组成逆变侧，第五IGBT 5、第六IGBT 6、第七IGBT 7和第八IGBT 8组成整流侧。电感L连接在第一连接点A和第二连接点B之间。第一IGBT 1包括第一主管Q1和第一续流二极管D1，第二IGBT2包括第二主管Q2和第二续流二极管D2，第三IGBT 3包括第三主管Q3和第三续流二极管D3，第四IGBT 4包括第四主管Q4和第四续流二极管D4，第五IGBT 5包括第五主管Q5和第五续流二极管D5，第六IGBT 6包括第六主管Q6和第六续流二极管D6，第七IGBT 7包括第七主管Q7和第七续流二极管D7，第八IGBT 8包括第八主管Q8和第八续流二极管D8。第三组成部件支路和第四组成部件支路串联的第三连接点与第三开关部件支路和第四开关部件支路串联的第四连接点连接。第二电容C连接在第一连接点A和第二连接点B的连线与第三连接点和第四连接点的连线之间。对IGBT进行测评的测评电路由单相逆变部分和单相整流部分组成，整流侧和逆变侧的直流电源接在一起实现能量的循环从而降低整体系统运行所需的功率，逆变侧直流电源仅需要提供整体系统的损耗功率即可，也就是直流电源正常进行供电。当不需要对IGBT进行测评时，整个测评电路通过整流侧模拟单相光伏并网的工况(逆变侧工作在单相光伏并网逆变的工况下)，由此便实现了逆变侧IGBT基于实际光伏并网的老化工况；当需要进行测评时，整流侧根据需要控制其包括的IGBT的导通或关闭，以对逆变侧的IGBT进行双脉冲测试，由此，不仅实现了对于实际光伏并网工况的模拟，还兼容了老化前后IGBT双脉冲测试功能，实现了IGBT动态参数的提取。
为了实现逆变侧IGBT的双脉冲测试，在进行测评前，首先需要将该测评电路从正常工作状态下停机，所有的IGBT处于关断状态，也就是先控制所有的IGBT处于不导通状态，如图3所示。例如，可以是通过对所有的IGBT施加脉冲来实现。
下面以第三IGBT 3为被测对象，对本发明实施例提供的技术方案进行示例性介绍。需要说明的是，当对第一IGBT进行测评时可以参照下述内容进行测评。
当对第三IGBT 3进行测评时，对第三IGBT 3和第五IGBT 5施加如图6所示的脉冲电压。其中，对第三IGBT 3和第五IGBT 5施加脉冲电压实际上就是对第三主管Q3和第五主管Q5施加脉冲电压，对第三IGBT 3和第五IGBT 5施加的栅极电压如图6所示。
在时间段t0～t1期间，对第三IGBT 3和第五IGBT 5施加正向电压，第三IGBT 3和第五IGBT 5同时正向导通，也就是控制第三IGBT 3所在的支路和第五IGBT 5所在的支路正向导通，此时直流电源UDC通过第三IGBT 3和第五IGBT 5对电感L充电，电流路径如图4所示。其中，正向电压的大小可以根据被测器件的需求所设定。
在时间段t1～t2期间，对第三IGBT 3施加负向电压，对第五IGBT 5施加正向电压，第三IGBT 3正向不导通，第五IGBT 5正向导通，也就是控制第三IGBT 3所在的支路正向不导通，控制第五IGBT 5所在的支路正向导通，电感L上的电流通过第五IGBT 5和第一续流二极管D1实现续流，续流路径如图5所示。其中，负向电压(关断电压)可以根据被测器件的需求所设定。
在时间段t2～t3期间，对第三IGBT 3和第五IGBT 5施加正向电压，第三IGBT 3和第五IGBT 5同时正向导通，也就是控制第三IGBT 3所在的支路和第五IGBT 5所在的支路正向导通，此时直流电源UDC通过第三IGBT 3和第五IGBT 5对电感L充电，电流路径如图4所示。
参照上述内容实现了第三IGBT 3的双脉冲测试，在t1和t2时刻即可提取IGBT带载开通和关断的动态参数(也就是本发明实施例中所述的测评参数)，实现对于老化后IGBT的状态测评。其中，主要提取的动态参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间、关断延迟时间、集电极与发射极之间的电压Vce、栅极与发射极之间的电压Vge和集电极电流Ic。用高压探头测量电压Vce和Vge，用罗氏线圈测量电流Ic，高压探头和罗氏线圈连接示波器，将第三IGBT 3连接示波器，并对示波器进行设置，通过示波器获取到第三IGBT 3的开关时间波形图，通过示波器获取Vce、Vge、Ic、上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间。然后将提取的动态参数与被测试的第三IGBT 3的DataSheet额定的动态参数(预设测评参数)进行对比，判断出此时被测器件的状态，实现对于老化后IGBT的状态监测，也就是对IGBT进行测评。
通过上述内容可知，本发明实施例提供的技术方案为一种基于单相光伏并网实际工况的IGBT可靠性测试方法，其具有以下特征：1)单相逆变加单相整流且输出电压(整流侧后面的电压)与输入电压(UDC)短接这样一种拓扑结构，以实现对于单相光伏并网工况的模拟；2)通过协同控制整流侧和逆变侧器件的开关状态实现免拆卸IGBT双脉冲测试这一方法。
本发明实施例提供的技术方案具有以优点：1)采用单相全桥逆变器加单相整流的拓扑结构，实现了对于单相光伏并网逆变实际工况的模拟，相较于选择电网模拟器，该方法更加的方便，成本更低；2)基于上述拓扑结构通过控制逆变侧和整流侧器件的开通状态实现IGBT双脉冲测试，该方案可以避免拆卸IGBT，更加容易实现。
相应地，本发明实施例的另一方面提供一种用于对电路中的组成部件进行测评的装置。该装置包括：测评模块，用于针对电路的第一组成部件支路或第二组成部件支路中的任一组成部件，根据以下内容进行测评且在进行测评之前第一组成部件支路和第二组成部件支路处于正向不导通的状态：控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电，其中，测评组成部件支路为第一组成部件支路和第二组成部件支路中被测评的组成部件所在的组成部件支路，电路包括供电模块、第一组成部件支路、第二组成部件支路、充放电模块和开关模块，第一组成部件支路和第二组成部件支路通过第一连接点进行连接以串联在供电模块的两端之间，第一组成部件支路包括至少一个组成部件，第二组成部件支路包括至少一个组成部件，充放电模块的一端连接所述第一连接点，开关模块位于供电模块的两端之间，在测评组成部件支路正向导通期间供电模块、开关模块、充放电模块和测评组成部件支路组成回路，组成部件为IGBT或MOSFET；控制测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得充放电模块进行放电，其中，在测评组成部件支路正向不导通期间开关模块、充放电模块和测评组成部件支路的对侧组成部件支路组成回路，测评组成部件支路的对侧组成部件支路为与测评组成部件支路串联的组成部件支路；获取被测评的组成部件的测评参数，其中，测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间；以及根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的组成部件的状态，以对被测评的组成部件进行测评。
可选地，在本发明实施例中，测评模块还用于：在所述获取被测评的组成部件的测评参数之前，控制测评组成部件支路正向导通且持续第三预设时间。
可选地，在本发明实施例中，测评模块还用于：在对被测评的组成部件进行测评之前第一组成部件支路和第二组成部件支路未处于正向不导通状态的情况下，控制第一组成部件支路和第二组成部件支路正向不导通。
可选地，在本发明实施例中，开关模块包括第一开关部件支路和第二开关部件支路，第一开关部件支路和第二开关部件支路分别包括至少一个开关部件，第一开关部件支路和第二开关部件支路通过第二连接点以串联在供电模块的两端之间，充放电模块连接在第一连接点和第二连接点之间，第一开关部件支路和第一组成部件支路相对于充放电模块位于同侧，第二开关部件支路和第二组成部件支路相对于充放电模块位于同侧，开关部件为IGBT或MOSFET，在进行测评之前控制第一开关部件支路和第二开关部件支路正向不导通，测评模块还用于：在对第一组成部件支路上的组成部件进行测评时，控制第二开关部件支路正向导通；和/或在对第二组成部件支路上的组成部件进行测评时，控制第一开关部件支路正向导通。
可选地，在本发明实施例中，组成部件为IGBT，测评参数还包括集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压和集电极电流。
可选地，在本发明实施例中，在电路中包括组成部件支路的情况下，测评模块控制组成部件支路正向导通或正向不导通为通过对组成部件支路中的组成部件施加脉冲来实现；以及在电路中包括开关部件支路的情况下，测评模块控制开关部件支路正向导通或正向不导通为通过对开关部件支路中的开关部件施加脉冲来实现。
本发明实施例提供的用于对电路中的组成部件进行测评的装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于对电路中的组成部件进行测评的方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
此外，本发明实施例的另一方面还提供一种电路，该电路包括组成部件，组成部件根据上述实施例中所述的方法进行测评。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种用于对电路中的组成部件进行测评的方法，其特征在于，该方法包括：
针对所述电路的第一组成部件支路或第二组成部件支路中的任一所述组成部件，根据以下内容进行测评且在进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路处于正向不导通的状态：
控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电，其中，所述测评组成部件支路为所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路中被测评的所述组成部件所在的组成部件支路，所述电路包括供电模块、所述第一组成部件支路、所述第二组成部件支路、所述充放电模块和开关模块，所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路通过第一连接点进行连接以串联在所述供电模块的两端之间，所述第一组成部件支路包括至少一个组成部件，所述第二组成部件支路包括至少一个组成部件，所述充放电模块的一端连接所述第一连接点，所述开关模块位于所述供电模块的两端之间，在所述测评组成部件支路正向导通期间所述供电模块、所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路组成回路，所述组成部件为IGBT或MOSFET；
控制所述测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得所述充放电模块进行放电，其中，在所述测评组成部件支路正向不导通期间所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路组成回路，所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路为与所述测评组成部件支路串联的组成部件支路；
获取被测评的所述组成部件的测评参数，其中，所述测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间；以及
根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的所述组成部件的状态，以对被测评的所述组成部件进行测评。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取被测评的所述组成部件的测评参数之前，该方法还包括：
控制所述测评组成部件支路正向导通且持续第三预设时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对被测评的所述组成部件进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路未处于正向不导通状态的情况下，该方法还包括：控制所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路正向不导通。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开关模块包括第一开关部件支路和第二开关部件支路，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路分别包括至少一个开关部件，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路通过第二连接点以串联在所述供电模块的两端之间，所述充放电模块连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间，所述第一开关部件支路和所述第一组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述第二开关部件支路和所述第二组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述开关部件为IGBT或MOSFET，在进行测评之前控制所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路正向不导通，该方法还包括：
在对所述第一组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第二开关部件支路正向导通；和/或
在对所述第二组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第一开关部件支路正向导通。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组成部件为IGBT，所述测评参数还包括集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压和集电极电流。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述电路中包括组成部件支路的情况下，控制所述组成部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述组成部件支路中的所述组成部件施加脉冲来实现；以及
在所述电路中包括开关部件支路的情况下，控制所述开关部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述开关部件支路中的所述开关部件施加脉冲来实现。
7.一种用于对电路中的组成部件进行测评的装置，其特征在于，该装置包括：
测评模块，用于针对所述电路的第一组成部件支路或第二组成部件支路中的任一所述组成部件，根据以下内容进行测评且在进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路处于正向不导通的状态：
控制测评组成部件支路正向导通且持续第一预设时间，以对充放电模块进行充电，其中，所述测评组成部件支路为所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路中被测评的所述组成部件所在的组成部件支路，所述电路包括供电模块、所述第一组成部件支路、所述第二组成部件支路、所述充放电模块和开关模块，所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路通过第一连接点进行连接以串联在所述供电模块的两端之间，所述第一组成部件支路包括至少一个组成部件，所述第二组成部件支路包括至少一个组成部件，所述充放电模块的一端连接所述第一连接点，所述开关模块位于所述供电模块的两端之间，在所述测评组成部件支路正向导通期间所述供电模块、所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路组成回路，所述组成部件为IGBT或MOSFET；
控制所述测评组成部件支路正向不导通且持续第二预设时间，以使得所述充放电模块进行放电，其中，在所述测评组成部件支路正向不导通期间所述开关模块、所述充放电模块和所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路组成回路，所述测评组成部件支路的对侧组成部件支路为与所述测评组成部件支路串联的组成部件支路；
获取被测评的所述组成部件的测评参数，其中，所述测评参数包括上升时间、下降时间、开通延迟时间和关断延迟时间；以及
根据所获取的测评参数和预设测评参数，判断被测评的所述组成部件的状态，以对被测评的所述组成部件进行测评。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述测评模块还用于：在所述获取被测评的所述组成部件的测评参数之前，控制所述测评组成部件支路正向导通且持续第三预设时间。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述测评模块还用于：在对被测评的所述组成部件进行测评之前所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路未处于正向不导通状态的情况下，控制所述第一组成部件支路和所述第二组成部件支路正向不导通。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述开关模块包括第一开关部件支路和第二开关部件支路，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路分别包括至少一个开关部件，所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路通过第二连接点以串联在所述供电模块的两端之间，所述充放电模块连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间，所述第一开关部件支路和所述第一组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述第二开关部件支路和所述第二组成部件支路相对于所述充放电模块位于同侧，所述开关部件为IGBT或MOSFET，在进行测评之前控制所述第一开关部件支路和所述第二开关部件支路正向不导通，所述测评模块还用于：
在对所述第一组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第二开关部件支路正向导通；和/或
在对所述第二组成部件支路上的所述组成部件进行测评时，控制所述第一开关部件支路正向导通。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述组成部件为IGBT，所述测评参数还包括集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压和集电极电流。
12.根据权利要求7-11中任一项所述的装置，其特征在于，
在所述电路中包括组成部件支路的情况下，所述测评模块控制所述组成部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述组成部件支路中的所述组成部件施加脉冲来实现；以及
在所述电路中包括开关部件支路的情况下，所述测评模块控制所述开关部件支路正向导通或正向不导通为通过对所述开关部件支路中的所述开关部件施加脉冲来实现。
13.一种电路，其特征在于，该电路包括组成部件，所述组成部件根据权利要求1-6中任一项所述的方法进行测评。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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