CN213934093U

CN213934093U - 一种igbt模块双脉冲测试装置

Info

Publication number: CN213934093U
Application number: CN202022774185.5U
Authority: CN
Inventors: 阙秀福; 童幸
Original assignee: HASCO Magna Electric Drive System Co Ltd
Current assignee: HASCO Magna Electric Drive System Co Ltd
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2030-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT模块双脉冲测试装置，针对传统双脉冲测试方法评估IGBT模块动态性能的测试系统一般是独立的设备，需要在每个设备上分别设置相应的测试参数，测试步骤多、效率低的问题，通过总线协议实现各测试设备与上位机进行通讯，统一由上位机设置测试参数及接收测试结果并分析IGBT模块的动态性能，使得IGBT模块测试环境搭建简单、测试步骤简单、测试效率高。

Description

一种IGBT模块双脉冲测试装置

技术领域

本实用新型属于汽车电力测试的技术领域，尤其涉及一种IGBT模块双脉冲测试装置。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有输入阻抗高，电压控制功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各种电力变换(如高压变频器、高压静止无功发生器、机车车辆牵引变流器、风力发电变流器、轻型直流输电等领域)中获得极广泛的应用。IGBT模块在传输能量过程中产生的损耗，尤其是开关损耗将极大地影响其工作性能及寿命，一般IGBT模块规格书中的参数是在特定条件下的测试数据，不一定能够代表实际应用中的真实表现，要与实际应用工况相结合，因此如何准确有效地评估IGBT模块的动态性能尤为重要。

传统双脉冲测试方法评估IGBT模块动态性能的测试系统一般是独立的设备，如高压电源，双脉冲发生器及示波器等，需要在每个设备上分别设置各个设备的参数，测试上管的动态性能后，需要重新连接负载才能测试下管，测试步骤多、效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种IGBT模块双脉冲测试装置，具有测试环境搭建简单、测试步骤简单、集成度高、测试效率高等优点。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

一种IGBT模块双脉冲测试装置，包括上位机、双脉冲信号发生器、功率放大器、低压电源、高压电源及示波器：

所述上位机与所述双脉冲信号发生器、所述低压电源、所述高压电源及所述示波器之间以总线协议的方式进行通讯，下发测试参数并接收反馈数据，根据反馈数据分析计算得到被测IGBT模块的动态特性参数；

所述双脉冲信号发生器接收所述上位机下发的脉冲宽度及双脉冲间隔时长参数，输出双脉冲信号给所述功率放大器；

所述功率放大器接收双脉冲信号，进行功率放大，并作为驱动信号输出给被测IGBT模块；

所述示波器用于测量被测IGBT模块的电压、电流，并将测试结果传输给所述上位机；

所述低压电源与所述功率放大器电连接，接收所述上位机下发的低电压参数，为所述功率放大器供电；

所述高压电源与被测IGBT模块电连接，接收所述上位机下发的高电压参数，为被测IGBT模块及负载电感供电。

根据本实用新型一实施例，所述示波器包括高压差分探头及罗氏线圈电流探头；

所述高压差分探头用于测量被测IGBT模块的上管和/或下管的集电极与发射极之间的电压、栅极与发射极之间的电压；

所述罗氏线圈电流探头用于测量被测IGBT模块的上管的集电极电流和下管的发射极电流。

根据本实用新型一实施例，IGBT模块双脉冲测试装置还包括高压母线电容；

所述高压母线电容设于所述高压电源与被测IGBT模块之间，用于给被测IGBT模块提供稳定的电压。

根据本实用新型一实施例，IGBT模块双脉冲测试装置还包括高低温试验箱；

所述高低温试验箱为被测IGBT模块提供密闭的测试环境，可提供不同的温度给被测IGBT模块。

根据本实用新型一实施例，IGBT模块双脉冲测试装置还包括负载电感；

所述负载电感设于被测IGBT模块的U相与V相之间时，所述示波器测得被测IGBT模块中U相中上管和下管的电压、电流值；

所述负载电感设于被测IGBT模块的V相与W相之间时，所述示波器测得被测IGBT模块中V相中上管和下管的电压、电流值；

所述负载电感设于被测IGBT模块的W相与V相之间时，所述示波器测得被测IGBT模块中W相中上管和下管的电压、电流值。

根据本实用新型一实施例，所述负载电感的值的范围为15uH～50uH。

根据本实用新型一实施例，所述低压电源的电压输出范围为0～60V。

根据本实用新型一实施例，所述高压电源的电压输出范围为0～800V。

根据本实用新型一实施例，所述高低温试验箱的温度输出范围为-40℃～+150℃。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本实用新型一实施例中的IGBT模块双脉冲测试装置，针对传统双脉冲测试方法评估IGBT模块动态性能的测试系统一般是独立的设备，需要在每个设备上分别设置各个设备的参数，测试步骤多、效率低的问题，通过总线协议实现各测试设备与上位机进行通讯，统一由上位机设置测试参数及接收测试结果并分析IGBT模块的动态性能，使得IGBT模块测试环境搭建简单、测试步骤简单、测试效率高。

2)本实用新型一实施例中的IGBT模块双脉冲测试装置，通过在高压电源与被测IGBT模块之间设置高压母线电容，以高压母线电容作为支撑电容，具有储能作用，可维持直流电压的恒定，使其基本保持在一定的稳定值范围，为被测IGBT模块提供稳定的电压。

3)本实用新型一实施例中的IGBT模块双脉冲测试装置，通过将被测IGBT模块置于高低温试验箱中，由于高低温试验箱是密闭的，因此可为被测IGBT模块提供准确的温度环境，提高测试结果的准确率。

4)本实用新型一实施例中的IGBT模块双脉冲测试装置，通过将负载电感设于被测相与其邻相之间，可直接完成被测IGBT模块的上管和下管的电压、电流测试，不需要在测试IGBT模块上管的动态特性参数后，重新连接负载才能测试下管；简化了测试步骤，提高测试效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的IGBT模块双脉冲测试装置的结构框图；

图2为本实用新型一实施例中的IGBT模块的三相测试示意图。

附图标记说明：

1：上位机；2：双脉冲信号发生器；3：功率放大器；4：被测IGBT模块；5：示波器；6：低压电源；7：高压电源；8：高压母线电容；9：高低温试验箱；10：负载电感。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种IGBT模块双脉冲测试装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。

本实施例提供了一种IGBT模块双脉冲测试装置，请参看图1，该IGBT模块双脉冲测试装置包括上位机1、双脉冲信号发生器2、功率放大器3、示波器5、低压电源6及高压电源7。上位机1与双脉冲信号发生器2、示波器5、低压电源6、高压电源7之间以总线协议的方式进行通讯，下发测试参数并接收反馈数据，根据反馈数据分析计算得到被测IGBT模块4的动态特性参数。

本实施例针对传统双脉冲测试方法评估IGBT模块动态性能的测试系统一般是独立的设备，需要在每个设备上分别设置各个设备的参数，测试步骤多、效率低的问题，通过总线协议实现各测试设备与上位机进行通讯，统一由上位机设置测试参数及接收测试结果并分析IGBT模块的动态性能，使得IGBT模块测试环境搭建简单、测试步骤简单、测试效率高。

具体的，上位机1可以是一体装有IGBT模块测试软件的计算机，通过RS232、RS485等通讯接口及连接线与双脉冲信号发生器2、示波器5、低压电源6及高压电源7进行通讯。通过上位机1可对双脉冲信号发生器2的脉冲宽度、双脉冲间隔时间等参数，按测试要求进行设置；也可以对低压电源6或高压电源7的输出电压值，按测试要求进行设置。

上位机1接收示波器5上传的关于被测IGBT模块4的测试数据，根据该测试数据分析计算被测IGBT模块4的动态特性参数。如开通时间ton、开通延迟时间td(on)、上升时间tr、开通损耗能量Eon、关断损耗能量Eoff、关断时间toff、关断延迟时间td(off)、下降时间tf、电压变化率du/dt、电流变化率di/dt等。

双脉冲信号发生器2接收上位机1下发的脉冲宽度及双脉冲间隔时长参数，输出双脉冲信号给功率放大器3。

功率放大器3接收该双脉冲信号，对其进行功率放大，并作为驱动信号输出给被测IGBT模块4。该功率放大器3由低压电源6供电，该低压电源6可输出0～60V之间的直流电压。上位机1可根据功率放大器3的电压要求设置输出电压给低压电源6，低压电源6接收该输出电压参数并输出相应的直流电压值给功率放大器3。

被测IGBT模块4由高压电源7供电。该高压电源7可输出0～800V的直流电压。上位机1可根据被测IGBT模块4的电压要求设置输出电压给高压电源7，高压电源7接收该输出电压参数并输出相应的直流电压值给被测IGBT模块4。

为了提供稳定的高压电源给被测IGBT模块4，减小高压线上的纹波电压，高压电源7与被测IGBT模块4之间使用高压母线电容8稳定电压。以高压母线电容8作为支撑电容，其具有储能作用，可维持直流电压的恒定，使其基本保持在一定的稳定值范围，为被测IGBT模块4提供稳定的电压。

示波器5用于测量被测IGBT模块4的电压、电流，并将测试结果传输给所述上位机1。该示波器5包括高压差分探头及罗氏线圈电流探头，其中，高压差分探头用于测量被测IGBT模块4的上管和/或下管的集电极与发射极之间的电压Vce、栅极与发射极之间的电压Vge。罗氏线圈电流探头用于测量被测IGBT模块4的上管的集电极电流Ic和下管的发射极电流Ie。

实际操作中，在对被测IGBT模块4进行测试时，通常要求在不同的温度下进行测试，如-30℃，0℃，25℃，85℃，100℃，150℃等温度。本实施例将被测IGBT模块4置于高低温试验箱9中进行测试，高低温试验箱9可提供-40℃～+150℃范围内的温度给被测IGBT模块4。由于高低温试验箱9是密闭的，因此可为被测IGBT模块5提供准确的温度环境，提高测试结果的准确率。

在对被测IGBT模块4具体测试时，通常需要负载电感10作为测试负载。请参看图2，被测IGBT模块4由U、V、W三相组成。

当负载电感10设于被测IGBT模块4的U相与V相之间时，示波器5测得被测IGBT模块4中U相中上管和下管的电压、电流值；当负载电感10设于被测IGBT模块4的V相与W相之间时，示波器5测得被测IGBT模块4中V相中上管和下管的电压、电流值；当负载电感10设于被测IGBT模块4的W相与V相之间时，示波器5测得被测IGBT模块4中W相中上管和下管的电压、电流值。该负载电感的值可取15uH～50uH之间的值。

下面简要介绍一下IGBT双脉冲测试装置的测试步骤：

当分析U1的IGBT动态性能时，测试步骤为：

根据图1的框图连接各设备及模块；打开各设备电源及配置示波器量程和精度；

示波器5的第一高压差分探头连接U1的栅极g和发射极e，第二高压差分探头连接U1的集电极c和发射极e，第三高压差分探头连接U2的栅极g和发射极e，第四高压差分探头连接U2的集电极c和发射极e，第一罗氏线圈电流探头连接U1的集电极c，第二罗氏线圈电流探头连接U2的发射极e；

在上位机1中设置脉冲宽度、双脉冲间隔时长、高压、低压参数；上位机1中设置功率放大器3为U1提供双脉冲信号，为V2提供常开信号，V1、U2提供常闭信号；

设置高低温试验箱9的测试温度；待高低温试验箱9的温度稳定后，在上位机1中点击发送双脉冲信号；

被测IGBT模块4在双脉冲信号的激励下，U1的Vge、Vce、Ic的值及U2的Vce、Ie的值返回上位机1，上位机1根据返回信号可以分析出U1的IGBT及U2的续流二极管的动态性能。

当分析U2的IGBT动态性能时，不需要重新连接负载电感10及高压差分探头和电流探头，只需在上位机1中设置功率放大器3为U2提供双脉冲信号，为V1提供常开信号，V2、U1提供常闭信号，上位机1根据返回信号可以分析出U2的IGBT及U1的续流二极管的动态性能。

分析V相和W相中的IGBT和续流二极管的动态测试步骤相同，只需按需求更换测试负载的连接和高压差分探头以及罗氏线圈电流探头的连接。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，包括上位机、双脉冲信号发生器、功率放大器、低压电源、高压电源及示波器：

2.如权利要求1所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，所述示波器包括高压差分探头及罗氏线圈电流探头；

3.如权利要求1所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，还包括高压母线电容；

4.如权利要求1所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，还包括高低温试验箱；

所述高低温试验箱为被测IGBT模块提供密闭的测试环境，并提供不同的温度给被测IGBT模块。

5.如权利要求1所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，还包括负载电感；

6.如权利要求5所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，所述负载电感的值的范围为15uH～50uH。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，所述低压电源的电压输出范围为0～60V。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，所述高压电源的电压输出范围为0～800V。

9.如权利要求4所述的IGBT模块双脉冲测试装置，其特征在于，所述高低温试验箱的温度输出范围为-40℃～+150℃。