CN204028297U - 一种用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其结构为：第一隔离电源模块(2)、第二隔离电源模块(3)、阻感负载模块(4)的输入端分别连接开关电源模块(1)，所述第一隔离电源模块(2)、第二隔离电源模块(3)的输出端分别连接第一选择开关模块(6)、第二选择开关模块(7)，所述阻感负载模块(4)的输出端连接第三选择开关模块(8)，所述第一选择开关模块(6)、第二选择开关模块(7)、第三选择开关模块(8)以及保护电路模块(5)、指示电路模块(10)与绝缘栅双极型晶体管模块(9)连接。本装置可方便测试出绝缘栅双极型晶体管模块的好坏，具有操作简单、安全、实用性强等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于一种电力电子器件测试装置，具体涉及一种用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块被广泛应用于各种现代电力电子设备如有源电力滤波器、风力发电、光伏并网、PWM整流器、变频器、伺服等。作为这些设备中的关键器件，绝缘栅双极型晶体管好坏的检测显得尤为重要。
绝缘栅双极型晶体管在各种电力电子设备中起着功率开关的作用，通过一定的控制逻辑，将直流电压转换成频率和幅值一定的交流电压。绝缘栅双极型晶体管的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使绝缘栅双极型晶体管导通。反之，加反向门极电压消除沟道，流过反向基极电流，使绝缘栅双极型晶体管关断。利用这一特性，给绝缘栅双极型晶体管的栅极和源极施加一定的正压(一般为+15V)或一定的负压(一般为-15V)来控制其导通和关断。使用绝缘栅双极型晶体管模块的电力电子装置，其负载一般为感性负载。当绝缘栅双极型晶体管关断后，需要有续流回路来消耗电感上的能量。一般地，绝缘栅双极型晶体管模块中的每一个绝缘栅双极型晶体管都会并联一个相应功率等级的二极管，起到续流作用。所以，对绝缘栅双极型晶体管模块好坏的检测不仅仅局限于绝缘栅双极型晶体管开关的检测，还涉及到续流二极管好坏的检测。
目前绝缘栅双极型晶体管用户对于绝缘栅双极型晶体管模块好坏的测试有两种方法。一种是H桥测试法；一种是双脉冲测试法。
H桥测试法的硬件拓扑如图1所示。母线电压由整流桥提供，C1、C2用于支撑母线电压。被测试的四只绝缘栅双极型晶体管组成了H桥驱动电路。L1跨接在H桥的输出端，模拟感性负载。在Q1、Q2、Q3、Q4的门极施加一定逻辑的脉冲信号，控制绝缘栅双极型晶体管的通断，用电流探头观察流过电 感L1的电流，即可判断绝缘栅双极型晶体管的好坏。例如在Q1、Q4门极施加10KHz，占空比为50％的脉冲信号，在Q2及Q3的门极施加与Q1、Q4互补的信号。在四只绝缘栅双极型晶体管工作正常的情况下，示波器测得电抗器L1的电压UL波形为方波，电流iL为三角波。如图2所示。这种测试方法能较为直观的判断绝缘栅双极型晶体管模块的好坏，但也存在一定的缺点。1)测试系统复杂。需要使用到大功率整流桥或其他大功率直流电源提供母线直流电压，这些设备在特定场合(如实验室)使用时并不方便。负载电感L1的电压及电流波形测试需要用到高压隔离探头、电流探头及示波器等测试设备。测试成本增加。2)测试过程涉及高压大电流，对操作人员存在一定的触电风险。综上所述，该测试方法并不实用。
国内某些绝缘栅双极型晶体管模块代理公司提出了一种双脉冲测试方法，这种方法不仅能够检测出绝缘栅双极型晶体管模块的好坏，还能获取绝缘栅双极型晶体管在开关过程的主要参数，以此来评估绝缘栅双极型晶体管外围电路的参数是否合适，从而指导设计，达到优化电路参数，提高电路可靠性的目的。双脉冲测试法的硬件拓扑如图3所示。给Q2的门极施加两个脉冲信号，通过观测Vce和Ic波形，即可判断绝缘栅双极型晶体管是否工作正常，外围电路参数(如门极电阻)选择是否合适。绝缘栅双极型晶体管模块正常工作时Vce和Ic波形如图4所示。这种测试方法虽能模拟绝缘栅双极型晶体管模块的实际使用环境，但是这种测试方法操作复杂，一般技术人员不容易掌握，且涉及高压大电流，对测试人员有触电风险。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种简单易行的测试绝缘栅双极型晶体管模块好坏的测试装置，不需要高压大电流环境以及其他额外辅助测试设备如示波器、万用表等即可方便测试出绝缘栅双极型晶体管模块的好坏，具有操作简单、安全、实用性强、通用性强等特点。
本实用新型提供的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其结构为：第一隔离电源模块2、第二隔离电源模块3、阻感负载模块4的输入端分别连接开关电源模块1，所述第一隔离电源模块2、第二隔离电源模块3的输出端分别连接第一选择开关模块6、第二选择开关模块7，所述阻感负载模块 4的输出端连接第三选择开关模块8，所述第一选择开关模块6、第二选择开关模块7、第三选择开关模块8以及保护电路模块5、指示电路模块10与绝缘栅双极型晶体管模块9连接。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述开关电源模块1为隔离开关电源，输入交流电压，输出隔离的直流电压。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述第一隔离电源模块2、第二隔离电源模块3分别由隔离电源模块及外围电路组成，输出隔离的电压分别为所述绝缘栅双极型晶体管模块9的上、下桥臂提供门极电压。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述阻感负载模块4由电阻和电感串联而成，通过选择开关分别与上、下桥臂形成电流回路。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述保护电路模块5由快速熔断器和限流电阻组成，串联于母线的正端。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述第一选择开关模块6、第二选择开关模块7、第三选择开关模块8由单刀双掷开关组成。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述绝缘栅双极型晶体管模块9可由单管绝缘栅双极型晶体管模块组成半桥电路。
在本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置中，所述指示电路模块10由发光二极管组成，串接于负载回路。
本实用新型的积极技术效果在于：
本装置能够简单易行的测试绝缘栅双极型晶体管模块，不需要高压大电流环境以及其他额外测试设备如示波器、万用表等即可方便测试出绝缘栅双极型晶体管模块的好坏，具有操作简单、安全、实用性强等特点。
附图说明
图1是现有技术的H桥测试法的硬件拓扑图；
图2是现有技术的H桥测试法测试过程中负载电感两侧的电压、电流波形；
图3是现有技术的双脉冲测试法的硬件拓扑图；
图4是现有技术的双脉冲测试时的Vce及Ic波形；
图5是本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置的结构示意图；
图6是本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置的电气原理图；
图7是单管绝缘栅双极型晶体管模块9的等效电路；
图8是双管绝缘栅双极型晶体管模块9的等效电路。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
如图5所示，本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置包括开关电源模块1、第一隔离电源模块2和第二隔离电源模块3、阻感负载模块4、保护电路模块5、第一选择开关模块6、第二选择开关模块7、第三选择开关模块8、绝缘栅双极型晶体管模块9、指示电路模块10。电气原理图如图6所示。
开关电源模块1为隔离开关电源，输入为AC220V/50Hz，输出为隔离的24V直流电压，一方面给母线提供直流电压，另一方面通过第一隔离电源模块2、第二隔离电源模块3转换出两路隔离电源，分别给绝缘栅双极型晶体管模块9的上、下桥臂供电。第一隔离电源模块2由隔离电源模块及外围电路组成，输出隔离的±15V给绝缘栅双极型晶体管模块9的上桥臂提供门极电压。第二隔离电源模块3由隔离电源模块及外围电路组成，输出隔离的±15V给绝缘栅双极型晶体管模块9的下桥臂提供门极电压。阻感负载模块4由一只电感和一只电阻串联组成，通过选择开关的作用，可分别与上、下桥臂形成电流回路。保护电路模块5由快速熔断器和限流电阻组成，串联于母线的正端，用于保护上下桥臂直通造成的过流损害。第一选择开关模块6由单刀双掷开关组成，与第一隔离电源模块2配合，用于控制绝缘栅双极型晶体管模块上桥臂的导通与关断。选择+15V时，绝缘栅双极型晶体管导通。选择-15V时，绝缘栅双极型晶体管关断。用-15V使绝缘栅双极型晶体管关断更可靠，有利于防止误开通。 第二选择开关模块7由单刀双掷开关组成，与第二隔离电源模块3配合，用于控制绝缘栅双极型晶体管模块下桥臂的导通与关断。第三选择开关模块8由单刀双掷开关组成，用于选择不同的负载回路。绝缘栅双极型晶体管模块9为被测试的半桥绝缘栅双极型晶体管模块，一般为半桥电路，也可由单管绝缘栅双极型晶体管模块组成半桥电路。被测试的绝缘栅双极型晶体管模块没有功率等级和品牌的限制。指示电路10由发光二极管组成，串接于负载回路，用于指示负载回路是否有电流流过，从而判断绝缘栅双极型晶体管及续流二极管的好坏。第一选择开关模块6、第二选择开关模块7、第三选择开关模块8、保护电路模块5、指示电路模块10与绝缘栅双极型晶体管模块9的信号连接选择大小可调插头。通过调节插头长短及大小，在不更换接头的情况下即可连接不同型号的绝缘栅双极型晶体管模块9。实现不同型号绝缘栅双极型晶体管模块9的测试。
绝缘栅双极型晶体管模块测试装置工作前，将需要测试的绝缘栅双极型晶体管模块固定于印制板预留空白位置。空白位置预设多个通孔，来适应不同尺寸绝缘栅双极型晶体管模块的固定安装。绝缘栅双极型晶体管模块固定完成后，按照绝缘栅双极型晶体管模块和测试电路接口的标识连接相应信号线。测试上桥臂绝缘栅双极型晶体管时，负载跨接在半桥输出端和母线负端。上桥臂导通时，负载电流回路形成，串联在负载回路的发光二极管点亮。上桥臂关断时，感性负载上的电流通过下桥臂的续流二极管续流。通过观察发光二极管的亮灭即可判断上桥臂的绝缘栅双极型晶体管和下桥臂的续流二极管是否正常工作。同理，测试下桥臂绝缘栅双极型晶体管时，负载跨接在母线正端和半桥输出端。通过控制下桥臂的通断，观察负载回路发光二极管的亮灭即可判断下桥臂的绝缘栅双极型晶体管和上桥臂的续流二极管是否正常工作。具体测试过程如下：
分别拨动第一选择开关模块6(图6中的S1)和第二选择开关模块7(图6中的S2)至2点，将-15V施加于上下桥臂的门极。测试上桥臂时，拨动第三选择开关模块8(图6中的S3)至2点，将阻感负载模块4跨接至半桥输出和母线负端。接通220V电源。观察指示电路模块10的状态，此时发光二极管D1、D2、D3未点亮。拨动第一选择开关模块6至1点，将+15V施加于上桥臂的门极，此时指示电路模块10中的发光二极管D1、D2点亮。再次拨动 第一选择开关模块6至2点，将-15V施加于上桥臂的门极，D1熄灭、D2延时一小段时间熄灭。观察到以上现象即可判断上桥臂绝缘栅双极型晶体管及下桥臂续流二极管工作正常。拨动第三选择开关模块8至1点，将阻感负载跨接至半桥输出和母线正端，开始测试下桥臂。观察指示电路模块10的状态，此时发光二极管D1、D2、D3未点亮。拨动第二选择开关模块7至1点，将+15V施加于下桥臂的门极，此时指示电路模块10中的发光二极管D1、D3点亮。再拨动第二选择开关模块7至2点，将-15V施加于下桥臂的门极，D1熄灭、D3延时一小段时间熄灭。观察到以上现象即可判断下桥臂绝缘栅双极型晶体管及上桥臂续流二极管工作正常。
综上所述，通过本实用新型的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，不需要高压大电流环境以及其他额外测试设备如示波器、万用表等即可简单方便地测试出绝缘栅双极型晶体管模块的好坏。
Claims (8)
1.一种用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：
第一隔离电源模块(2)、第二隔离电源模块(3)、阻感负载模块(4)的输入端分别连接开关电源模块(1)，所述第一隔离电源模块(2)、第二隔离电源模块(3)的输出端分别连接第一选择开关模块(6)、第二选择开关模块(7)，所述阻感负载模块(4)的输出端连接第三选择开关模块(8)，所述第一选择开关模块(6)、第二选择开关模块(7)、第三选择开关模块(8)以及保护电路模块(5)、指示电路模块(10)与绝缘栅双极型晶体管模块(9)连接。
2.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述开关电源模块(1)为隔离开关电源，输入交流电压，输出隔离的直流电压。
3.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述第一隔离电源模块(2)、第二隔离电源模块(3)分别由隔离电源模块及外围电路组成，输出隔离的电压分别为所述绝缘栅双极型晶体管模块(9)的上、下桥臂提供门极电压。
4.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述阻感负载模块(4)由电阻和电感串联而成，通过选择开关分别与上、下桥臂形成电流回路。
5.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述保护电路模块(5)由快速熔断器和限流电阻组成，串联于母线的正端。
6.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述第一选择开关模块(6)、第二选择开关模块(7)、第三选择开关模块(8)由单刀双掷开关组成。
7.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述绝缘栅双极型晶体管模块(9)可由单管绝缘栅双极型晶体管模块组成半桥电路。
8.根据权利要求1所述的用于测试绝缘栅双极型晶体管模块的测试装置，其特征在于：所述指示电路模块(10)由发光二极管组成，串接于负载回路。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107611062A (zh) * | 2017-08-04 | 2018-01-19 | 北方智能装备有限公司 | 一种igbt单管的筛选方法 |
| CN112230118A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-01-15 | 珠海格力电器股份有限公司 | 故障定位设备、方法、装置、电子设备和计算机可读介质 |
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