CN211785910U - 一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路，所述电路包括：三相不控整流模块、变流器模块、辅助换流器件、被测功率半导体器件和续流吸收模块；三相不控整流模块的正极端子连接所述变流器模块的前级输入正极端子，三相不控整流模块的负极端子连接所述变流器模块的前级输入负极端子；变流器模块的后级输出正极端子分别连接所述辅助换流器件的集电极、被测功率半导体器件的集电极和续流吸收模块的正极端子；变流器模块的后级输出负极端子分别连接所述辅助换流器件的发射极、被测功率半导体器件的发射极和续流吸收模块的负极端子。本实用新型提供的技术方案提高了检测电路的扩展性和灵活性，并保证了检测结果的准确。

Description

一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路

技术领域

本实用新型属于功率半导体检测领域，具体涉及一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路。

背景技术

随着电力电子技术以及高压直流输电技术的蓬勃发展，以IGBT为代表的功率半导体器件得以广泛应用。

为了评估功率半导体器件的性能指标，可以对其进行基本的动静态参数测试以及通用可靠性测试，但是对于应用在直流断路器工况下的功率半导体器件而言，其在直流断路器特殊应用工况下承受的电气应力不同于轨道交通，工业变频等应用场合，现有的动静态参数测试以及通用可靠性测试等常规测试项目无法针对性的评估器件在实际应用工况中的适用性及可靠性。

在实际的直流断路器应用工况中，功率半导体器件需要在零电压下开通，开通瞬间电流到达额定电流，随后以一定的上升速率上升到额定电流的6-7倍后关断器件。为了更好的评估功率半导体器件是否具备适用于直流断路器特殊工况的能力，是否具备承受及可靠关断毫秒级浪涌电流的能力，提供一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路很有必要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路，本实用新型提供的技术方案利用电力电子变流器构建了一个模拟实际直流断路器应用工况的功率半导体器件大电流关断能力检测系统，该检测系统可以根据被测器件的电流等级来进行灵活的配置和扩展，从而产生模拟实际直流断路器应用工况下器件两端流过的电流波形，对被测器件进行直流断路器应用工况考核。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路，其改进之处在于，所述电路包括：三相不控整流模块、变流器模块、辅助换流器件、被测功率半导体器件和续流吸收模块；

所述三相不控整流模块的正极端子连接所述变流器模块的前级输入正极端子，所述三相不控整流模块的负极端子连接所述变流器模块的前级输入负极端子；

所述变流器模块的后级输出正极端子分别连接所述辅助换流器件的集电极、被测功率半导体器件的集电极和续流吸收模块的正极端子；所述变流器模块的后级输出负极端子分别连接所述辅助换流器件的发射极、被测功率半导体器件的发射极和续流吸收模块的负极端子。

优选的，所述变流器模块包括：变流器模块的前级输入正极端子、变流器模块的前级输入负极端子、变流器模块的后级输出正极端子、变流器模块的后级输出负极端子和多个电流源型变流器；

每个电流源型变流器的前级输入正极端子均连接所述变流器模块的前级输入正极端子，每个电流源型变流器的前级输入负极端子均连接所述变流器模块的前级输入负极端子，每个电流源型变流器的后级输出正极端子均连接所述变流器模块的后级输出正极端子，每个电流源型变流器的后级输出负极端子均连接所述变流器模块的后级输出负极端子。

进一步的，所述电流源型变流器包括：电流源型变流器的前级输入正极端子、电流源型变流器的前级输入负极端子、电流源型变流器的后级输出正极端子、电流源型变流器的后级输出负极端子、第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一电容和电感；

所述电流源型变流器的前级输入正极端子连接所述第一IGBT模块的集电极，所述第一IGBT模块的发射极连接所述电感的一端，所述电感的另一端连接所述电流源型变流器的后级输出正极端子；

所述电流源型变流器的前级输入负极端子连接所述电流源型变流器的后级输出负极端子；

所述电流源型变流器的前级输入负极端子与所述电流源型变流器的后级输出负极端子之间的连接点连接所述第二IGBT模块的发射极，所述第二IGBT模块的集电极连接所述第一IGBT模块的发射极；

所述电流源型变流器的前级输入正极端子与所述电流源型变流器的前级输入负极端子之间接有所述第一电容；

其中，所述第一IGBT模块和第二IGBT模块均由IGBT与二极管反并联组成。

优选的，所述辅助换流器件由IGBT与二极管反并联组成。

优选的，所述变流器模块的额定电流不小于所述被测功率半导体器件的额定电流的6倍；所述辅助换流器件的电流等级与被测功率半导体器件的电流等级相同。

优选的，所述续流吸收模块包括续流吸收模块的正极端子、续流吸收模块的负极端子、二极管、第二电容和电阻；

所述续流吸收模块的正极端子连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述续流吸收模块的负极端子；

所述二极管的负极连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述续流吸收模块的负极端子。

与最接近的现有技术相比，本实用新型具有的有益效果体现在：

本实用新型提供的检测电路中电流源型变流器并联接入的数量可以根据被测功率半导体器件的电流等级进行动态调整，从而提高了检测电路的扩展性和灵活性。

本实用新型提供的检测电路引入辅助换流器件，将其与被测功率半导体器件并联连接削除电流源启动时的超调过冲分量以及缓慢上升过程，从而在被测功率半导体器件上得到更接近实际应用工况的测试电流，保证了检测结果的准确。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路，如图1所示，所述电路包括：三相不控整流模块、变流器模块、辅助换流器件、被测功率半导体器件和续流吸收模块；

所述三相不控整流模块的正极端子连接所述变流器模块的前级输入正极端子，所述三相不控整流模块的负极端子连接所述变流器模块的前级输入负极端子；

所述变流器模块的后级输出正极端子分别连接所述辅助换流器件的集电极、被测功率半导体器件的集电极和续流吸收模块的正极端子；所述变流器模块的后级输出负极端子分别连接所述辅助换流器件的发射极、被测功率半导体器件的发射极和续流吸收模块的负极端子。

进一步的，所述变流器模块包括：变流器模块的前级输入正极端子、变流器模块的前级输入负极端子、变流器模块的后级输出正极端子、变流器模块的后级输出负极端子和多个电流源型变流器；

每个电流源型变流器的前级输入正极端子均连接所述变流器模块的前级输入正极端子，每个电流源型变流器的前级输入负极端子均连接所述变流器模块的前级输入负极端子，每个电流源型变流器的后级输出正极端子均连接所述变流器模块的后级输出正极端子，每个电流源型变流器的后级输出负极端子均连接所述变流器模块的后级输出负极端子。

具体的，所述电流源型变流器包括：电流源型变流器的前级输入正极端子、电流源型变流器的前级输入负极端子、电流源型变流器的后级输出正极端子、电流源型变流器的后级输出负极端子、第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一电容和电感；

所述电流源型变流器的前级输入正极端子连接所述第一IGBT模块的集电极，所述第一IGBT模块的发射极连接所述电感的一端，所述电感的另一端连接所述电流源型变流器的后级输出正极端子；

所述电流源型变流器的前级输入负极端子连接所述电流源型变流器的后级输出负极端子；

所述电流源型变流器的前级输入负极端子与所述电流源型变流器的后级输出负极端子之间的连接点连接所述第二IGBT模块的发射极，所述第二IGBT模块的集电极连接所述第一IGBT模块的发射极；

所述电流源型变流器的前级输入正极端子与所述电流源型变流器的前级输入负极端子之间接有所述第一电容；

其中，所述第一IGBT模块和第二IGBT模块均由IGBT与二极管反并联组成。

进一步的，所述辅助换流器件由IGBT与二极管反并联组成。

进一步的，所述变流器模块的额定电流不小于所述被测功率半导体器件的额定电流的6倍；所述辅助换流器件的电流等级与被测功率半导体器件的电流等级相同。

具体的，所述续流吸收模块包括续流吸收模块的正极端子、续流吸收模块的负极端子、二极管、第二电容和电阻；

所述续流吸收模块的正极端子连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述续流吸收模块的负极端子；

所述二极管的负极连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述续流吸收模块的负极端子。

本实施例提供的一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路的使用方法，包括：

S101.导通所述变流器模块中各电流源型变流器和所述辅助换流器件；

S102.采集所述辅助换流器件的导通电流，若所述辅助换流器件的导通电流的电流值不变，则关断所述辅助换流器件并导通所述被测功率半导体器件，转至S103；否则，不操作；

S103.若所述被测功率半导体器件的导通时间达到预设工作时间，则关断所述变流器模块中各电流源型变流器和所述被测功率半导体器件，转至S104；否则，不操作；

S104.采集所述被测功率半导体器件的导通电流，若所述被测功率半导体器件的导通电流在预设关断时间内减小至零，则所述被测功率半导体器件的大电流关断能力达到标准；否则，所述被测功率半导体器件的大电流关断能力未达到标准。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种功率半导体器件大电流关断能力检测电路，其特征在于，所述电路包括：三相不控整流模块、变流器模块、辅助换流器件、被测功率半导体器件和续流吸收模块；

所述三相不控整流模块的正极端子连接所述变流器模块的前级输入正极端子，所述三相不控整流模块的负极端子连接所述变流器模块的前级输入负极端子；

所述变流器模块的后级输出正极端子分别连接所述辅助换流器件的集电极、被测功率半导体器件的集电极和续流吸收模块的正极端子；所述变流器模块的后级输出负极端子分别连接所述辅助换流器件的发射极、被测功率半导体器件的发射极和续流吸收模块的负极端子。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述变流器模块包括：变流器模块的前级输入正极端子、变流器模块的前级输入负极端子、变流器模块的后级输出正极端子、变流器模块的后级输出负极端子和多个电流源型变流器；

每个电流源型变流器的前级输入正极端子均连接所述变流器模块的前级输入正极端子，每个电流源型变流器的前级输入负极端子均连接所述变流器模块的前级输入负极端子，每个电流源型变流器的后级输出正极端子均连接所述变流器模块的后级输出正极端子，每个电流源型变流器的后级输出负极端子均连接所述变流器模块的后级输出负极端子。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电流源型变流器包括：电流源型变流器的前级输入正极端子、电流源型变流器的前级输入负极端子、电流源型变流器的后级输出正极端子、电流源型变流器的后级输出负极端子、第一IGBT模块、第二IGBT模块、第一电容和电感；

所述电流源型变流器的前级输入正极端子连接所述第一IGBT模块的集电极，所述第一IGBT模块的发射极连接所述电感的一端，所述电感的另一端连接所述电流源型变流器的后级输出正极端子；

所述电流源型变流器的前级输入负极端子连接所述电流源型变流器的后级输出负极端子；

所述电流源型变流器的前级输入负极端子与所述电流源型变流器的后级输出负极端子之间的连接点连接所述第二IGBT模块的发射极，所述第二IGBT模块的集电极连接所述第一IGBT模块的发射极；

所述电流源型变流器的前级输入正极端子与所述电流源型变流器的前级输入负极端子之间接有所述第一电容；

其中，所述第一IGBT模块和第二IGBT模块均由IGBT与二极管反并联组成。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述辅助换流器件由IGBT与二极管反并联组成。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述变流器模块的额定电流不小于所述被测功率半导体器件的额定电流的6倍；所述辅助换流器件的电流等级与被测功率半导体器件的电流等级相同。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述续流吸收模块包括续流吸收模块的正极端子、续流吸收模块的负极端子、二极管、第二电容和电阻；

所述续流吸收模块的正极端子连接所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述续流吸收模块的负极端子；

所述二极管的负极连接所述电阻的一端，所述电阻的另一端连接所述续流吸收模块的负极端子。

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