CN208795810U - 一种功率模块测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种功率模块测试装置。所述装置包括依次连接的检测装置主回路，控制器和开关信号测量端子；所述检测装置主回路包括交流检测回路和直流检测回路。本申请装置能够对链式静止无功补偿器、柔性直流换流阀等电力电子设备的功率模块进行快速功能检测，也能检测常规直流的晶闸管换流阀阀片。本申请提供的检测装置便于携带，检测过程操作简单，能够快速对功率模块或晶闸管阀片进行基本的触发导通检测和小负荷带载检测，能够用于功率模块及晶闸管阀片的出厂试验、现场安装测试、故障检修测试等，帮助测试人员快速确定功率模块或晶闸管阀片是否能正常工作。

Description

一种功率模块测试装置

技术领域

本申请涉及功率模块测试技术领域，特别涉及一种功率模块测试装置。

背景技术

随着电力电子及计算机控制技术的发展，高压大功率的电力电子设备广泛地运用于电力系统中，例如常规的高压直流输电技术，其完成交流直流变换的核心就是由晶闸管阀片组成的换流阀单元；柔性直流输电技术，其交-直流变换的核心则是由一系列半桥或全桥功率模块串联组成的阀组单元；再如高压大容量的链式静止无功补偿器，其设备的核心也是由全桥功率模块串联组成的链式换流阀。可以说功率模块和晶闸管阀片是这些电力电子设备工作的基础，功率模块和晶闸管阀片的故障数量超过设备的冗余设置将会引起设备停运，在出厂测试、现场测试安装及故障检修中都有必要对功率模块或晶闸管阀片的检查测试。

目前链式静止无功补偿器、柔性直流换流阀的功率模块的检测或常规直流的晶闸管换流阀阀片的检测大多依赖于设备生产厂家的试验检测平台，该检测平台操作复杂、占地面积大、设备笨重无法满足现场安装测试或现场故障模块检修测试的应用需求。而现场检测手段十分有限，通常通过测量功率模块IGBT的阻抗来确定器件的好坏，但这种检测方法有一定局限性，不能完全检测出模块的故障，同时不能对功率模块驱动及通讯等控制板卡的功能进行检测。此外，目前已有的一些功率模块的检测装置功能单一，只能检测特定的功率模块或晶闸管阀片，不能满足多种电力电子设备检测的应用需求。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种功率模块测试装置，以解决现有功率模块的现场检测操作复杂、占地面积大及检测功能单一的问题。

根据本申请的实施例，提供了一种功率模块测试装置，包括依次连接的检测装置主回路，控制器和开关信号测量端子；

所述检测装置主回路包括交流检测回路和直流检测回路；

所述交流检测回路包括第一可控交流接触器，串联阻感负载支路，并联电阻支路，第一霍尔电流传感器，第一电压传感器和交流端子；所述第一可控交流接触器的一个出线端通过所述串联阻感负载支路接于一个所述交流端子，所述串联阻感负载支路包括串联的第一电阻和电感；所述第一可控交流接触器的另一个出线端与另一个所述交流端子连接；在所述第一可控交流接触器的出线端与所述电阻支路并联，组成并联电路，所述电阻支路包括串联的可控接触器和第二电阻；所述第一霍尔电流传感器设于所述并联电路节点与所述第一电阻之间，所述第一电压传感器与所述交流端子并联；

所述直流检测电路包括第二可控交流接触器，单相桥式不控整流电路，第三电阻，第二霍尔电流传感器，第二电压传感器和直流端子；所述第二可控交流接触器的出线端与所述单相桥式不控整流电路连接；所述单相桥式不控整流电路的直流正极输出端通过串联第三电阻与所述直流端子连接；所述第二霍尔电流传感器设于所述单相桥式不控整流电路的直流正极输出端与第三电阻之间，所述第二电压传感器与所述直流端子并联。

进一步地，所述控制器由数字信号处理器和现场可编程门阵列芯片和芯片外设电路。

进一步地，所述控制器设有光纤通讯端口。

进一步地，所述单相桥式不控整流电路是由4个二极管组成。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种功率模块测试装置。所述装置包括依次连接的检测装置主回路，控制器和开关信号测量端子；所述检测装置主回路包括交流检测回路和直流检测回路。本申请装置能够对链式静止无功补偿器、柔性直流换流阀等电力电子设备的功率模块进行快速功能检测，也能检测常规直流的晶闸管换流阀阀片。本申请提供的检测装置便于携带，检测过程操作简单，能够快速对功率模块或晶闸管阀片进行基本的触发导通检测和小负荷带载检测，能够用于功率模块及晶闸管阀片的出厂试验、现场安装测试、故障检修测试等，帮助测试人员快速确定功率模块或晶闸管阀片是否能正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请实施例示出的一种功率模块测试装置的结构示意图；

图2为根据本申请实施例1示出的H桥功率模块检测接线示意图；

图3为根据本申请实施例2示出的晶闸管阀片检测接线示意图。

图示说明：

其中，1-检测装置主回路，11-交流检测回路，111-第一可控交流接触器，112-串联阻感负载支路，1121-第一电阻，1122-电感，113-并联电阻支路，1131-可控接触器，1132-第二电阻，114-第一霍尔电流传感器，115-第一电压传感器，116-交流端子，12-直流检测回路，121-第二可控交流接触器，122-单相桥式不控整流电路，1221-二极管，123-第三电阻，124-第二霍尔电流传感器，125-第二电压传感器，126-直流端子，2-控制器，3-开关信号测量端子，4-工频电源，5-待测功率模块，6-通讯光纤，7-示波器，8-待测晶闸管阀片。

具体实施方式

参阅图1，本申请实施例提供一种功率模块测试装置，包括依次连接的检测装置主回路1，控制器2和开关信号测量端子3；

所述检测装置主回路1包括交流检测回路11和直流检测回路12；

本申请提供的功率模块检测装置由N、L端子接入220V工频电源4，为交直流检测回路供电。

交流检测回路11通过第一可控交流接触器111接入220V工频电源4。所述交流检测回路11包括第一可控交流接触器111，串联阻感负载支路112，并联电阻支路113，第一霍尔电流传感器114，第一电压传感器115和交流端子116；所述第一可控交流接触器111的一个出线端通过所述串联阻感负载支路112接于一个所述交流端子116，所述串联阻感负载支路112包括串联的第一电阻1121和电感1122；所述第一可控交流接触器111的另一个出线端与另一个所述交流端子116连接；在所述第一可控交流接触器111的出线端与所述电阻支路113并联，组成并联电路，所述电阻支路113包括串联的可控接触器1131和第二电阻1132，由可控接触器1131控制电阻支路113是否接入；所述第一霍尔电流传感器114设于所述并联电路节点与所述第一电阻1121之间，第一霍尔电流传感器114用于交流检测回路的电流测量；所述第一电压传感器115与所述交流端子116并联，第一电压传感器115用于交流端子两端的电压检测；

直流检测回路12同样通过第二可控交流接触器121接入220V工频电源4。所述直流检测电路12包括第二可控交流接触器121，单相桥式不控整流电路122，第三电阻123，第二霍尔电流传感器124，第二电压传感器125和直流端子126；所述第二可控交流接触器121的出线端与所述单相桥式不控整流电路122连接；所述单相桥式不控整流电路122是由4个二极管1221组成。所述单相桥式不控整流电路122的直流正极输出端通过串联第三电阻123与所述直流端子126连接；所述第二霍尔电流传感器124设于所述单相桥式不控整流电路122的直流正极输出端与第三电阻123之间，第二霍尔电流传感器124用于直流检测回路的电流测量；所述第二电压传感器125与所述直流端子126并联，第二电压传感器125用于直流端子两端的电压检测。

需要补充的是，第一可控交流接触器111，可控接触器1131，第二可控交流接触器121，第一霍尔电流传感器114，第一电压传感器115，第二霍尔电流传感器124和第二电压传感器125分别与控制器2连接。电压电流传感器的测量信号通过测量线线缆接入控制器的采样端口，由控制器完成检测电压电流的采样；同时控制的控制输出线缆接到对应的可控接触器线圈，根据检测流程逻辑实现对接触器的控制。

具体地，控制器2在测试过程中将开关管的触发导通信号或关断信号通过芯片外设电路输出到开关信号测量端子3，便于测试人员通过示波器对开关信号和待测设备输出电压波形。

进一步地，所述控制器2由数字信号处理器和现场可编程门阵列芯片和芯片外设电路。主要功能包括：检测回路电压电流采样、检测过程流程控制、可控接触器控制、与待测设备通讯、开关信号输出、检测结果输出以及多功能功率模块检测装置保护等功能。

其中，控制器2的检测装置保护功能，主要根据交直流检测回路电压电流采样数值进行过压过流保护，具体实现如下：

当检测到交流检测回路电流(第一霍尔电流传感器114采样值)超过额定值的1.2倍，延时100ms,通过控制器2输出断开第一可控交流接触器111和可控接触器1131；当检测到交流检测回路交流端子两端电压(第一电压传感器115采样值)超过额定值的1.3倍，延时100ms，通过控制器2输出断开第一可控交流接触器111和可控接触器1131。

当检测到直流检测回路电流(第二霍尔电流传感器124采样值)超过额定值的1.2倍，延时100ms,通过控制器输出断开第二可控交流接触器121；当检测到直流检测回路直流端子两端电压(第二电压传感器125采样值)超过额定值的1.3倍，延时100ms，通过控制器2输出断开第二可控交流接触器121。

进一步地，所述控制器2设有光纤通讯端口。通过发送光纤和接收光纤两根通讯光纤实现与待测功率模块或晶闸管阀片的通讯。控制器通过发送光纤将开关管触发导通信号或关断信号发送给待测设备，同时通过接收光纤接收待测功率模块或阀片的回报信号和模块状态等信息，用于判断待测设备能否正常工作，并将接收的主要信息通过控制器的显示器输出。

以下两个实施例分别以功率模块检测和晶闸管检测两种应用实施例对检测装置的检测过程加以说明。

实施例1：H桥功率模块检测

步骤1：测试接线。参阅图2，图2为H桥功率模块检测接线示意图，通过测试线缆将多功能检测装置的交流端子116的ACA端与待测功率模块5的交流输出A端相连，检测装置的交流端子116的ACB端与待测功率模块5的交流输出B端相连，检测装置的直流端子DC+与待测功率模块5的直流侧正端相连，检测装置的直流端子DC-与待测功率模块5的直流侧正端相连。通过通讯光纤6将控制器2的通讯光纤接口与待测功率模块5通讯光纤接口相连。同时外接示波器7，将示波器7的测试探头分别与检测装置的开关信号测量端子3和待测功率模块5交流输出端连接，示波器7用于测量开关输出信号和待测功率模块5的交流输出电压波形。

步骤2：功率模块空载测试。检查试验接线按图2所示接线，通过控制器2选择功率模块空载测试，检测装置进入功率模块空载测试控制流程：

1.直流检测回路带电：保持第一可控交流接触器111和可控接触器1131断开，第二可控交流接触器121闭合，直流检测回路12带电，同时待测功率模块5直流侧开始建立直流电压；

2.开始功率模块空载测试：选择开始测试，控制器2通过通讯光纤6将向待测功率模块5发送T1、T2、T3、T4四个绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的开通关断信号，待测功率模块5根据接收到的开关信号，驱动四个IGBT，在待测功率模块5的交流输出AB端输出电压的电压波形；同时控制器2通过通讯光纤6显示待测功率模块5返回的状态信息，并将模块温度、直流电容电压、功率模块工作状态等主要信息通过显示器输出。

3.在检测过程中，控制器将开关信号分别送到开关信号检测端子Test1、Test2、Test3、Test4，便于测试人员测量。

4.检测结果判断：若测试过程中检测装置无过压过流信号产生，同时接收待测功率模块返回的数据正常，则判断通过空载测试。

5.测试结束：测试过程结束后选择停止测试，第二可控交流接触器121断开，直流检测回路12断电，控制器2停止与待测功率模块5的通讯。待测功率模块5直流电容通过自身的放电回路进行放电。

步骤3：功率模块带载测试。保持步骤1的接线不变，通过控制器2选择功率模块带载测试，检测装置进入功率模块带载测试控制流程：

1.直流检测回路带电：保持第一可控交流接触器111和可控接触器1131断开，第二可控交流接触器121闭合，直流检测回路12带电，同时待测功率模块5直流侧开始建立直流电压；

2.开始功率模块带载测试：选择开始测试，控制器2首先闭合可控接触器1131使交流侧形成回路。延时一段时间(1～2秒)无异常，控制器2将通过通讯光纤6将向待测功率模块5发送T1、T2、T3、T4四个IGBT的开通关断信号，待测功率模块5根据接收到的开关信号，驱动四个IGBT，在待测功率模块5的交流输出AB端输出电压电压波形，交流检测回路11中第一霍尔电流传感器114检测到交流电流；同时控制器2通过通讯光纤6显示待测功率模块5返回的状态信息，并将模块温度、直流电容电压、功率模块工作状态等主要信息通过显示器输出。

3.在检测过程中，控制器2将开关信号分别送到开关信号检测端子3Test1、Test2、Test3、Test4，便于测试人员测量。

4.检测结果判断：若测试过程中检测装置无过压过流信号产生，同时接收待测功率模块返回的数据正常，则判断通过带载测试。

5.测试结束：测试过程结束后选择停止测试，第二可控交流接触器121和可控接触器1131断开，交、直流检测回路断电，控制器2停止与待测功率模块5的通讯。待测功率模块5直流电容通过自身的放电回路进行放电。

实施例2：晶闸管阀片检测

步骤1：测试接线。参阅图3，图3为晶闸管阀片检测接线示意图，通过测试线缆将多功能检测装置的交流端子116的ACA端与待测晶闸管阀片8的阳极A相连，检测装置的交流端子116的ACB端与待测晶闸管阀片8的阴极K相连，通过通信光纤6将检测装置通讯光纤接口与待测晶闸管阀片8的驱动板卡通讯光纤接口相连。同时外接示波器7，将示波器7测试探头分别与检测装置开关信号测量端子3和待测晶闸管阀片8阳极、阴极两端连接，示波器7用于测量开关输出信号和待测晶闸管阀片8两端的电压波形。

步骤2：晶闸管阀片触发导通测试。检查试验接线按图3所示接线，通过控制器2选择晶闸管阀片触发导通测试，检测装置进入晶闸管阀片触发导通测试控制流程：

1.交流检测回路带电：保持第二可控交流接触器121和可控接触器1131断开，第一可控交流接触器111闭合，交流检测回路11带电，待测晶闸管阀片8两端承受交流市电电压，在未选择开始测试前控制器还未向待测晶闸管阀片8发送触发脉冲，交流回路电流为0；

2.开始晶闸管阀片触发导通测试：选择开始测试，控制器2通过通讯光纤6将向待测晶闸管阀片8发送触发导通信号，待测晶闸管阀片8根据接收到的触发信号，触发待测晶闸管阀片8导通，交流回路开始产生电流；

3.在检测过程中，控制器2通过通讯光纤6接受待测晶闸管阀片8的回报信号，如果连续3次未正确收到回报信号，则停止发送触发脉冲，停止检测过程，回到流程1状态。

同时控制器2将触发导通信号送到开关信号检测端子3Test1，便于测试人员测量。

4.检测结果判断：如果测试过程中检测装置无过压过流信号产生，同时接收待测晶闸管阀片8回报信号正常，则判断通过触发导通测试测试。

5.测试结束：测试过程结束后选择停止测试，第一可控交流接触器111断开，交流检测回路11断电，控制器2停止与待测晶闸管阀片8的通讯。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种功率模块测试装置。所述装置包括依次连接的检测装置主回路1，控制器2和开关信号测量端子3；所述检测装置主回路1包括交流检测回路11和直流检测回路12。本申请装置能够对链式静止无功补偿器、柔性直流换流阀等电力电子设备的功率模块进行快速功能检测，也能检测常规直流的晶闸管换流阀阀片。本申请提供的检测装置便于携带，检测过程操作简单，能够快速对功率模块或晶闸管阀片进行基本的触发导通检测和小负荷带载检测，能够用于功率模块及晶闸管阀片的出厂试验、现场安装测试、故障检修测试等，帮助测试人员快速确定功率模块或晶闸管阀片是否能正常工作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种功率模块测试装置，其特征在于，包括依次连接的检测装置主回路(1)，控制器(2)和开关信号测量端子(3)；

所述检测装置主回路(1)包括交流检测回路(11)和直流检测回路(12)；

所述交流检测回路(11)包括第一可控交流接触器(111)，串联阻感负载支路(112)，并联电阻支路(113)，第一霍尔电流传感器(114)，第一电压传感器(115)和交流端子(116)；所述第一可控交流接触器(111)的一个出线端通过所述串联阻感负载支路(112)接于一个所述交流端子(116)，所述串联阻感负载支路(112)包括串联的第一电阻(1121)和电感(1122)；所述第一可控交流接触器(111)的另一个出线端与另一个所述交流端子(116)连接；在所述第一可控交流接触器(111)的出线端与所述电阻支路(113)并联，组成并联电路，所述电阻支路(113)包括串联的可控接触器(1131)和第二电阻(1132)；所述第一霍尔电流传感器(114)设于所述并联电路节点与所述第一电阻(1121)之间，所述第一电压传感器(115)与所述交流端子(116)并联；

所述直流检测回路(12)包括第二可控交流接触器(121)，单相桥式不控整流电路(122)，第三电阻(123)，第二霍尔电流传感器(124)，第二电压传感器(125)和直流端子(126)；所述第二可控交流接触器(121)的出线端与所述单相桥式不控整流电路(122)连接；所述单相桥式不控整流电路(122)的直流正极输出端通过串联第三电阻(123)与所述直流端子(126)连接；所述第二霍尔电流传感器(124)设于所述单相桥式不控整流电路(122)的直流正极输出端与第三电阻(123)之间，所述第二电压传感器(125)与所述直流端子(126)并联。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器(2)由数字信号处理器和现场可编程门阵列芯片和芯片外设电路。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器(2)设有光纤通讯端口。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单相桥式不控整流电路(122)是由4个二极管(1221)组成。