CN202903960U - 一种机车变流功率模块igbt开关性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，断路器的两个电源输出端与输入接触器的两个电源输入端连接，输入接触器的两个电源输出端与待测变流功率模块的IGBT桥臂的上下桥臂接触点连接，外部输入的电源正端和电源负端与可变电抗器的电源输入端连接，可变电抗器的电源输出端与待测变流功率模块的中间抽头连接，驱动电源的驱动电源输出端和信号发生器的脉冲信号输出端分别与待测变流功率模块的驱动电源输入端和脉冲信号输入端连接。本实用新型能够测试IGBT上反并联二极管的反向恢复电流和瞬态功率，以及各功率模块的单元桥臂上的功率元件IGBT的关断时的最大电流和反向峰值电压，提高了用于电力机车上的功能模块的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，属于机车性能测试技术领域。
背景技术
随着电力机车的快速发展，越来越多的功率模块被应用在机车上。而在功率模块中比较重要的电力半导体器件，也随着技术的发展从不可控的器件二极管发展到半控型的晶闸管，并进一步发展到全控性的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。IGBT由于快速开关能力、低驱动功率、低导通压降等原因在机车上应用越来越广泛，尤其是高压大容量的IGBT。
在机车用的变流功率模块中，IGBT的选型一般根据数据手册上的给出的静态参数。在设计IGBT的驱动电路时，IGBT导通和关断电阻的选择一般由相应的数据手册上的数值的倍数来选择。但是在实际应用中，由于IGBT的工作工况和数据手册上的工作环境并非一致。这样的选型导致功率模块的工作的安全性和可靠性较差。
发明内容
本实用新型为解决现有的用于电力机车上的功能模块存在安全性和可靠性较差的问题，进而提供了一种机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置。为此，本实用新型提供了如下的技术方案：
一种机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，包括断路器、输入接触器、可变电抗器、驱动电源和信号发生器，所述断路器的两个电源输入端分别与外部输入的电源正端和电源负端连接，所述断路器的两个电源输出端分别与所述输入接触器的两个电源输入端连接，所述输入接触器的两个电源输出端分别与待测变流功率模块的IGBT桥臂的上下桥臂接触点连接，所述外部输入的电源正端和电源负端与所述可变电抗器的电源输入端连接，所述可变电抗器的电源输出端与所述待测变流功率模块的中间抽头连接，所述驱动电源的驱动电源输出端与所述待测变流功率模块的驱动电源输入端连接，所述信号发生器的脉冲信 号输出端与所述待测变流功率模块的脉冲信号输入端连接。
本实用新型能够测试IGBT上反并联二极管的反向恢复电流和瞬态功率，分析反并联二极管在最大工况下的安全工作能力，对比不同IGBT的参数，便于功率模块IGBT的选型；还能够测试各功率模块的单元桥臂上的功率元件IGBT的关断时的最大电流和反向峰值电压，来分析IGBT在最大工况下能否工作在安全工作区内，评估IGBT驱动板上的驱动电阻是否选择合适，进而提高了用于电力机车上的功能模块的安全性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的具体实施方式提供的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置的结构示意图；
图2是本实用新型的具体实施方式提供的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置的电路结构示意图；
图3是本实用新型的具体实施方式提供的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置的现场应用的装配图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本具体实施方式提供了一种机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，如图1和图2所示，包括断路器1、输入接触器2、可变电抗器4、驱动电源5和信号发生器6，断路器1的两个电源输入端分别与外部输入的电源正端和电源负端连接，断路器1的两个电源输出端分别与输入接触器2的两个电源输入端连接，输入接触器2的两个电源输出端分别与待测变流功率模块7的IGBT桥臂的上下桥臂接触点连接，外部输入的电源正端和电源负端与可变电抗器4的电源输入端连接，可变电抗器4的电源输出端与待测变流功率模块7的中间抽头 连接，驱动电源5的驱动电源输出端与待测变流功率模块7的驱动电源输入端连接，信号发生器6的脉冲信号输出端与待测变流功率模块7的脉冲信号输入端连接。
进一步地，在输入接触器2的两个电源输出端之间可以并联有分压电阻和滤波电容。可变电抗器可选择16级可调电抗器，范围为20μH～300μH。在信号发生器6的输出端可接有放大器，放大器的输出端和驱动电源6通过屏蔽电缆和12芯连接器插接在待测变流功率模块7的驱动板上。在本具体实施方式提供的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置上还可以设置有便于安装检修的维修门。
输入接触器2的作用是提供电压和电流保护功能，一旦电路接线错误产生大电流或输入电压超出规定设置之后，输入接触器2就会断开，保护后续电路。在机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置还可以设有输入电压显示、安全指示功能，用于完成输入电压的实时显示、断电后的安全放电和指示，便于试验人员安全操作和维护，同时还设置有放置试验工艺文件的放置区、放置工具的抽屉、以及试验时的外部照明设施。
本具体实施方式提供的技术参数包括：可调电抗器，20μH～300μH；驱动电源6，DC15V/20W，DC24V/30W；最大脉冲电流，2000A；安全指示灯阈值，48V；脉冲信号发生器33522A；放大器，33502A；电气和机械接口：测试装置与被测试模块的电气连接采用M8螺栓，测试装置与被测试模块的驱动电路用12芯连接器。
图3所示的是本具体实施方式提供的现场应用的装配图，包括控制操作区、台内区、模块放置区、模块接口、抽屉、工艺文件区和照明设备。控制操作区配有主电源开关断路器开关，驱动电源开关，220V控制电源开关、电压显示仪表、电源指示灯、可调电抗器旋钮，脉冲信号发生器。台内区接可调直流电源正负端的断路器KM1、KM2和输入接触器K1、K2、电压互感器、电流互感器、分压电阻R1、16级可调电抗器L、分压电阻R2、R3和滤波电容C2，放大器。
本具体实施方式提供的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置的工作原理是：
检查输入的断路器是否断开，控制面板上的输入电源指示灯是否熄灭；连接测试装置与待测变流模块的母排正端、负端和M端，测试装置的驱动电源与待测功率模块驱动板的电源接口；旋转可调电抗器旋钮，使可变电抗器负载在计算的范围之内；接好示波器的电压探头或罗氏线圈电流探头，开通220V控制电源开关调整好信号发生器的两脉冲波形；开通控制面板上的驱动电源开关，闭合空气断路器缓慢调节可调直流电源到需要测试的IGBT的电压等级；闭合相应的上桥臂接触器K1，断开下桥臂接触器K2，发送上桥臂的两脉冲 信号，同时记录IGBT的电压、电流波形，分析试验结果；断开上桥臂接触器K1，闭合下桥臂接触器K2，发送下桥臂的两个脉冲，同时记录IGBT的电压、电流波形，分析试验结果。
采用本具体实施方式提供的技术方案，能够测试IGBT上反并联二极管的反向恢复电流和瞬态功率，分析反并联二极管在最大工况下的安全工作能力，对比不同IGBT的参数，便于功率模块IGBT的选型；还能够测试各功率模块的单元桥臂上的功率元件IGBT的关断时的最大电流和反向峰值电压，来分析IGBT在最大工况下能否工作在安全工作区内，评估IGBT驱动板上的驱动电阻是否选择合适，进而提高了用于电力机车上的功能模块的安全性和可靠性。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，其特征在于，包括断路器、输入接触器、可变电抗器、驱动电源和信号发生器，所述断路器的两个电源输入端分别与外部输入的电源正端和电源负端连接，所述断路器的两个电源输出端分别与所述输入接触器的两个电源输入端连接，所述输入接触器的两个电源输出端分别与待测变流功率模块的IGBT桥臂的上下桥臂接触点连接，所述外部输入的电源正端和电源负端与所述可变电抗器的电源输入端连接，所述可变电抗器的电源输出端与所述待测变流功率模块的中间抽头连接，所述驱动电源的驱动电源输出端与所述待测变流功率模块的驱动电源输入端连接，所述信号发生器的脉冲信号输出端与所述待测变流功率模块的脉冲信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，其特征在于，在所述输入接触器的两个电源输出端之间并联有分压电阻和滤波电容。
3.根据权利要求1所述的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，其特征在于，所述可变电抗器是16级可调电抗器，范围为20μH～300μH。
4.根据权利要求1所述的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，其特征在于，所述信号发生器的输出端接有放大器，所述放大器的输出端和驱动电源通过屏蔽电缆和12芯连接器插接在所述待测变流功率模块的驱动板上。
5.根据权利要求1所述的机车变流功率模块IGBT开关性能测试装置，其特征在于，在所述装置上设置有便于安装检修的维修门。
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