CN1862269A - 高压igct逆变电路的压接均匀度检验措施及其独立测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压变频器的IGCT逆变电路压接均匀度检验措施和独立测试方法。属于IGCT高压变频器制造技术领域。本发明在压接中特别采用压力试纸真实检验压力分布情况，根据试纸颜色分布状况判断压力分布是否均匀，并且重新调整压接方向。在所有压接好的逆变电路安装好以后，在逆变电路中针对所有IGCT分别构造出单管测试电路拓扑，采用专门的控制电路发出特定频率、占空比和数量的脉冲，记录下每个IGCT对应的电压和电流波形，并通过分析比较波形就可以在变频器控制系统不参与的条件下独立检验逆变电路的性能，从电气方面判断压接质量，同时便于调整吸收电路参数。
Description
技术领域
本发明涉及高压变频器的IGCT逆变电路，提出了该电路的压接均匀度检验措施和独立测试方法。属于IGCT高压变频器制造技术领域。
背景技术
高压变频器是目前公认的大容量传动系统节能装置。集成门极换向晶闸管(IGCT)作为新一代高压功率开关器件，因其诸多优秀性能，已经在高压变频器中得到了应用。瑞士、德国和美国等国家的专业公司都相继推出了基于IGCT的高压变频器产品。考虑到IGCT的应用特性，IGCT与散热器的压接过程中必须能够检测到IGCT与散热器表面是否承受了均匀的压力，只有压力均匀才能保证在管内流过均匀的电流，从而保证正常发挥IGCT的开关性能。同时在将IGCT压接成逆变电路之后，如何在变频器控制系统不参与的条件下独立检测IGCT的开关特性，从而检验压接后逆变器吸收电路是否在设计合理的范围内，也是在高压变频器逆变电路制作中重要的工艺。关于上述两方面问题的简单解决方法，目前国内外还没有文献专门系统地提出，但是这恰恰是逆变电路性能好坏的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单可靠的适用于高压变频器IGCT逆变电路的压接均匀度检验措施及其独立测试方法。
为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：
高压IGCT逆变电路的压接均匀度检验措施，包括下列步骤：
(1)将压力试纸放在IGCT与散热器构成的压接串最上面的接触面上；
(2)用专用压装夹具将IGCT和散热器压好串后，再释放压力；
(3)卸掉与压力试纸相关的IGCT和散热器，取出压力试纸，观察接触面的颜色，如果颜色分布均匀，就将卸掉的IGCT和散热器重新按上，将该串再压一遍；如果发现压力试纸颜色分布不均匀，就要重新更换压力试纸，重复上面的步骤，直到试纸颜色分布均匀为止；
(4)至此，该逆变串就从机械的角度压接成功，用同样的方法压接完成另外两串；该三个逆变串放入变频器的逆变柜之后，再与吸收电路进行连接后就构成了完整的逆变电路。
高压IGCT逆变电路中压接均匀度的独立测试方法，包括下列步骤：
(1)在检测一个IGCT时，该IGCT与另一个IGCT串联，单管测试控制电路输出连接到被测IGCT的门极光纤驱动接口，并且并联了RL负载；
(2)用多股短路线短接其他的IGCT，保证该两个串联IGCT承受单管额定电压；用同样的方法，分别构成12个IGCT的单管测试电路；
(3)步骤(1)中所述的单管测试控制电路由脉冲信号启动电路、脉冲信号产生电路、光纤发送驱动电路、光纤发送模块构成，可以产生不同占空比、频率和数目的脉冲；所述脉冲信号启动电路与脉冲信号产生电路的一个数字输入端口连接，脉冲信号产生电路的一个数字输出端口与光纤发送驱动电路连接，光纤发送驱动电路与光纤发送模块连接，光纤发送模块通过光纤与IGCT驱动接口连接；
(4)记录相应IGCT的电压和电流波形，然后分析波形确定电压波形参数是否满足IGCT数据手册的要求，如果满足，则表明逆变电路安装正常；如果不满足，则需要重新检查和安装，并重复以往的步骤直到满足要求为止。
高压变频器逆变电路中IGCT与散热器的连接采用压接工艺，使散热器同时具有散热和导电功能。在IGCT和散热器压接过程中采用了一些保证压力大小和均匀度的夹具和措施，本发明在压接中特别采用压力试纸真实检验压力分布情况，根据试纸颜色分布状况判断压力分布是否均匀，并且重新调整压接方向。在所有压接好的逆变电路安装好以后，在逆变电路中针对所有IGCT分别构造出单管测试电路拓扑，采用专门的控制电路发出特定频率、占空比和数量的脉冲，记录下每个IGCT对应的电压和电流波形，并通过分析比较波形就可以在变频器控制系统不参与的条件下独立检验逆变电路的性能，从电气方面判断压接质量，同时便于调整吸收电路参数。
实验证明：按照上述方法之后，高压变频器的逆变器输出部分可以更好地满足设计要求，在高电压大电流的负载条件下运行更可靠。
附图说明
图1：三电平IGCT逆变器的结构示意图；
图2：本发明所述IGCT逆变电路的均匀压接检验和独立测试方法的流程图；
图3：U相的IGCT压接串装配图；
图4：不同的压力分布条件下压力试纸颜色分布状况图；
图5：U相IGCT(TU1)单管测试电路原理图；
图6：单管测试控制器原理图。
具体实施方式
如图1-6所示的本发明高压变频器中IGCT逆变电路压接均匀度检验措施及其独立测试方法，是一种检验高压变频器逆变器机械特性和电气特性的系统方法。该方法的流程如图2所示。考虑到逆变器是由如图1所示的U、V、W三相构成的，每相的结构都是一致的，为了表述方便，就以U相为例加以详细说明。该方法包括以下步骤：
1、依据高压变频器中逆变器的压接装配图，采用专门的压接夹具，按照Tu4→Tu3→Tu2→Tu1的顺序把IGCT与散热器依次放置，当放置到Tu1时，把压力试纸放在Tu1与散热器的接触面，试压接完成。然后释放压力，拿出压力试纸查看。如果发现压力试纸颜色分布均匀就可以进行下一步，不放试纸重新压接。将V和W相用同样的方法压接完成。如果发现压力试纸颜色分布不均匀，就要重新放置新的压力试纸，再次试压接。
2、将依据上述步骤1完成的U、V、W串放入逆变柜的预定位置，并根据接线图把吸收电路与三相逆变串正常连接起来。按照图5的示意构造出Tu1的单管测试电路，记录下Tu1的电压和电流波形。同理再分别构造出其它11个IGCT的单管测试电路。
3、分析IGCT的开关波形，如果符合设计指标，则表明逆变器性能正常；如果有IGCT的波形不符合设计要求，则调整吸收电路，按照步骤2内容重新进行单管测试。
上述步骤具有以下特征：
1、压力试纸可以根据作用于其表面的压力分布显示颜色的深浅，非常直观地判断IGCT与散热器接触面的压力分布是否均匀，解决了以往只能根据夹具的压接装置状态和压接人员的经验判断压力是否均匀的状况。
2、由于压接夹具的设计特点以及采用了中心点定位技术，一个串中Tu1～Tu4与相应散热器的接触面压力分布是一致的，那么只要其中一个接触面压力分布是均匀的，其他接触面的分布就是均匀的。基于上述原理，为了简化检测手段，仅仅在如图3所示的Tu1与散热器的接触面处放置压力试纸。
3、单管测试是在高压变频器整机上进行的。采用如图5所示的简单方法构造出单管测试电路。在整机上进行单管测试有如下优点：1)可以根据每个IGCT的开关波形，判断吸收电路的状况；2)独立测试逆变器的电气性能，不需要变频器控制系统的参与，提高了产品联合调试的效率和可靠性。
4、单管测试控制器可以任意改变输出脉冲的占空比和频率，并且可以改变输出脉冲的数量，这样就能很好模拟变频器正常工作条件下的开关特性。
图1是三电平IGCT逆变器的结构示意图。以该结构的高压变频器为例，对本发明提出的方法做阐述。
图2是本发明所述IGCT逆变电路的压接均匀度检验措施和独立测试方法的流程图。详细内容在发明内容中已经有详细描述。
图3是U相的IGCT压接串装配图。描述了与图1对应的U相中Tu1～Tu4与散热器的装配位置，以及压力试纸需要放置的位置。
图4是不同的压力分布条件下压力试纸颜色分布状况图。圆形轮廓表示了IGCT与散热器的接触面形状，左图的颜色深浅不均匀，其中右下方颜色明显深于左上方，表明右下方的压力分布过大；右图的颜色分布相当均匀，表明压力分布是均匀的。
图5是U相IGCT(Tu1)单管测试电路原理图。A、B、C是逆变器的三相输出点，N是电容的中心点。根据IGCT的额定值确定导线的参数之后，将A、B、C与N点连接起来。经过这样的处理之后，实际上Tu2、Tv2、Tw2的阴极与Tu3、Tv3、Tw3的阳极是等电位的。将RL串联电路(要符合IGCT的耐压和电流指标)的两端分别与Tu1的阴极和A点相连接。单管测试控制器的输出光纤直接接入Tu1的光纤驱动接受模块。在测试其他IGCT的时候，只要改变RL串联电路的接线端，并保证该功率管可靠接入单管测试控制器的输出光纤即可。
图6是单管测试控制器原理图。由脉冲信号启动电路、脉冲信号产生电路、光纤发送驱动电路、光纤发送模块构成。脉冲信号启动电路由按钮、直流电压源和去藕电容及电阻构成，根据按钮的状态输出高低电平；脉冲信号产生电路由基于数字信号处理器(TMS3202407A)的最小系统构成；光纤发送驱动电路就是电平信号与光纤发送模块之间的接口电路；光纤发送模块采用标准的HFBR2521，其最大数据传输率为5MBd/s，通过塑料光纤(POF)传输，安装简单，费用较低。该单管测试控制器的核心是可以通过编程产生特定占空比、频率和数量的脉冲，便于在不同占空比和频率条件下考察单管的开关特性。
除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1、高压IGCT逆变电路的压接均匀度检验措施，包括：
(1)将压力试纸放在IGCT与散热器压接串的最上面的接触面上；
(2)用压装夹具将IGCT和散热器压好串后，再释放压力；
(3)卸掉与压力试纸相关的IGCT和散热器，取出压力试纸，观察接触面的颜色，如果分布均匀，就将卸掉的IGCT和散热器重新按上，将该串再压一遍；如果发现压力试纸颜色分布不均匀，就要重新更换压力试纸，重复上面的步骤，直到试纸颜色分布均匀为止；
(4)至此，该逆变串就从机械的角度压接成功，用同样的方法压接完成另外两串；该三个逆变串放入变频器的逆变柜之后，再与吸收电路进行连接后就构成了完整的逆变电路。
2、高压IGCT逆变电路的压接均匀度的独立测试方法，包括下列步骤：
(1)在检测一个IGCT时，单管测试控制电路输出连接到被测IGCT的门极光纤驱动接口，并且并联了RL负载；
(2)用多股短路线进行适当的短接，保证该两个串联IGCT承受单管额定电压；用同样的方法，分别构成12个IGCT的单管测试电路；
(3)步骤(1)中所述的单管测试控制电路由脉冲信号启动电路、脉冲信号产生电路、光纤发送驱动电路、光纤发送模块构成，可以产生不同占空比、频率和数目的脉冲，并确保在发脉冲初始和结束时刻IGCT处于关断状态；所述脉冲信号启动电路与脉冲信号产生电路的一个数字输入端口连接，脉冲信号产生电路的一个数字输出端口与光纤发送驱动电路连接，光纤发送驱动电路与光纤发送模块连接，光纤发送模块通过光纤与IGCT驱动接口连接；
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