KR101671704B1 - 고전력용 igbt 차단시험장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고전력용 IGBT 차단시험장치에 관한 것으로, 시험 전력을 투입하는 전원투입부 및 제어부와 계측부를 각각 갖춘 상태에서, 시험하고자 하는 IGBT 모듈(UNIT)을 장착하여 개별적으로 IGBT 단품의 스위칭 특성 및 차단능력을 시험할 수 있도록 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명을 적용하면, 대용량 IGBT 모듈을 전원투입부와 함께 모두 팩 케이징하지 않아도 스위칭 특성 및 차단 능력을 시험할 수 있으며, 그 용도에 따른 다양한 용량의 IGBT 모듈을 단일 시험장치에서 시험할 수 있으므로 장비 투자비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명을 적용하면, 대용량 IGBT 모듈을 전원투입부와 함께 모두 팩 케이징하지 않아도 스위칭 특성 및 차단 능력을 시험할 수 있으며, 그 용도에 따른 다양한 용량의 IGBT 모듈을 단일 시험장치에서 시험할 수 있으므로 장비 투자비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 고전력용 IGBT 차단시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 시험 전력을 투입하는 전원투입부 및 제어부와 계측부를 각각 갖춘 상태에서, 시험하고자 하는 IGBT 모듈(UNIT)을 장착하여 개별적으로 IGBT 단품의 스위칭 특성 및 차단능력을 시험할 수 있도록 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 철도차량의 전력 변환장치(추진제어장치, 보조전원장치 등)의 전력 스위칭소자로서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 널리 사용되고 있다.
IGBT는 일반적으로, 인버터나 모터 구동 회로 등의 대전류를 흘리는 용도에 이용되고, 동작에 따른 발열량이 많으며, 실제로 철도 차량 구동에 직접적인 상관관계의 주요 부품이므로 차량의 운행 안전상 각각 개별적인 전수조사가 필요하다.
하지만, 이러한 고전력용 IGBT의 스위칭 특성을 시험하기 위해서는, 실제 전력변환장치를 모두 구성하여 시험하지 않고서는 스위칭특성을 시험할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 시험 전력을 투입하는 전원투입부 및 제어부와 계측부를 각각 갖춘 상태에서, 시험하고자 하는 IGBT 모듈(UNIT)을 장착하여 개별적으로 IGBT 단품의 스위칭 특성 및 차단능력을 시험할 수 있도록 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 시험용 IGBT(4b)에 스위칭신호를 인가하여 스위칭 특성 및 차단능력을 테스트하는 차단 시험장치에 있어서, 상기 시험용 IGBT(4b)에 소정의 전원을 인가하는 전원투입부(8)와; 상기 시험용 IGBT(4b)에 인가되는 전류를 측정하는 전류센서(20)와; 상기 시험용 IGBT(4b)에 인가되는 전압을 측정하는 전압센서(22)와; 상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트에 스위칭신호를 인가하는 게이트 드라이버(24)와; 상기 전원투입부(8)를 제어하여 상기 시험용 IGBT(4b)에 전류를 인가하며, 상기 전류센서(20) 및 전압센서(22)를 통해 상기 시험용 IGBT(4b)의 컬렉터 및 이미터간 차단특성 및 스위칭 전압특성을 측정할 수 있도록 한 제어부(28)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 시험용 IGBT(4b)와 직렬로 연결되고, 시험하지 않는 IGBT(4a)는 리액터(6)를 병렬로 연결하여 상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트 ON시 차단 전류를 순간적으로 높여 대전류 특성을 시험할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 시험용 IGBT(4b)는 그 게이트에 펄스신호를 인가하는 펄스 발생기(26)가 더 구성되며, 상기 제어부(28)의 제어신호를 인가받아 상기 펄스 발생기(26)에 턴온시간 및 펄스 주기의 조절신호를 발생하는 게이트 타이밍부(30)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 제어부(28)에 연결되어 스위칭 특성을 계측하여 표시하기 위한 계측부(32) 및 표시부(34)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 전원투입부(8)는 3상 380V의 전원을 인가하는 전원부(10)와; 상기 제어부(28)로부터 제어신호를 인가받아 상기 전원부(10)를 매개로 인가된 전원을 소정의 전압으로 승압하는 슬라이드부(12)와 3상 변압기(14) 및; 상기 3상 변압기(14)를 통해 승압된 전원을 DC 0V 내지 2500V 전원으로 정류하고 필터링하는 3상 정류기(16) 및 RC 회로부(18)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치가 제공된다.
본 발명에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치는 대용량 IGBT 모듈을 전원투입부와 함께 모두 팩 케이징하지 않아도 스위칭 특성 및 차단 능력을 시험할 수 있으며, 그 용도에 따른 다양한 용량의 IGBT 모듈을 단일 시험장치에서 시험할 수 있으므로 장비 투자비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치의 전체 구성을 도시한 회로도,
도 2는 도 1의 등가 회로를 간략화한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치에 포함된 전원투입부의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치를 통한 스위칭 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 등가 회로를 간략화한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치에 포함된 전원투입부의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치를 통한 스위칭 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치의 전체 구성을 도시한 회로도, 도 2는 도 1의 등가 회로를 간략화한 도면, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치에 포함된 전원투입부의 구성을 도시한 블록도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치를 통한 스위칭 특성을 나타내는 그래프이다.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치(2)는 시험 전력을 투입하는 전원투입부 및 제어부와 계측부를 각각 갖춘 상태에서, 시험하고자 하는 IGBT 모듈(UNIT)을 장착하여 개별적으로 IGBT 단품의 스위칭 특성 및 차단능력을 시험할 수 있도록 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치이다.
보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치(2)는 시험용 IGBT(4b)에 스위칭신호를 인가하여 스위칭 특성 및 차단능력을 테스트하는 차단 시험장치에 있어서, 상기 시험용 IGBT(4b)에 소정의 전원을 인가하는 전원투입부(8)와; 상기 시험용 IGBT(4b)에 인가되는 전류를 측정하는 전류센서(20)와; 상기 시험용 IGBT(4b)에 인가되는 전압을 측정하는 전압센서(22)와; 상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트에 스위칭신호를 인가하는 게이트 드라이버(24)와; 상기 전원투입부(8)를 제어하여 상기 시험용 IGBT(4b)에 전류를 인가하며, 상기 전류센서(20) 및 전압센서(22)를 통해 상기 시험용 IGBT(4b)의 컬렉터 및 이미터간 차단특성 및 스위칭 전압특성을 측정할 수 있도록 한 제어부(28)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 시험용 IGBT(4b)와 직렬로 연결되고, 시험하지 않는 IGBT(4a)는 리액터(6)를 병렬로 연결하여 상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트 ON시 차단 전류를 순간적으로 높여 대전류 특성을 시험할 수 있게 구성된다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치(2)는 상기 시험용 IGBT(4b)와, 시험하지 않는 IGBT(4a)를 2개로 1암(ARM)을 구성하게 되는 모듈형 IGBT이고, 상기 리액터(6)로 인해 상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트 ON시 상기 컬렉터에 대전류가 유기되게 되므로 상기 시험용 IGBT(4b)의 소자 특성을 시험할 수 있게 된다.
상기 시험용 IGBT(4b)의 소자 특성은 스위칭 타임시 특성을 의미하며, Rise Time, Turn On Time, Fall Time, Turn Off Time 등의 소자 차단특성이다.
상기 제어부(28)는 상기 전원투입부(8)를 제어함으로써, 다양한 용량의 상기 시험용 IGBT(4b)를 장착한 다음, 상기 전원투입부(8)의 출력으로 다양한 전압과 전류가 발생되도록 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치(2)는 그 용도에 따라 상이한 용량의 다양한 상기 시험용 IGBT(4b)의 스위칭 작동체크 및 차단 특성을 점검 및 분석할 수 있다.
예컨대, 상기 IGBT는 보조 전원장치용(SIV)으로도 사용되고, 추진 제어장치용(VVVF)으로도 사용되고, 소자의 용량이 용도 및 제조사별로 모두 상이하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치(2)는 제어부(28)의 간단한 설정으로 다른 용량의 IGBT를 용이하게 분석할 수 있다.
한편, 상기 전원투입부(8)는 3상 380V의 전원을 인가하는 전원부(10)와; 상기 제어부(28)로부터 제어신호를 인가받아 상기 전원부(10)를 매개로 인가된 전원을 소정의 전압으로 승압하는 슬라이드부(12)와 3상 변압기(14) 및; 상기 3상 변압기(14)를 통해 승압된 전원을 DC 0V 내지 2500V 전원으로 정류하고 필터링하는 3상 정류기(16) 및 RC 회로부(18)로 이루어진다.
이때, 상기 슬라이드부(12)는 상기 제어부(28)로부터 제어신호를 인가받아 출력값이 가변될 수 있다.
또, 상기 시험용 IGBT(4b)는 그 게이트에 펄스신호를 인가하는 펄스 발생기(26)가 더 구성되며, 상기 제어부(28)의 제어신호를 인가받아 상기 펄스 발생기(26)에 턴온시간 및 펄스 주기의 조절신호를 발생하는 게이트 타이밍부(30)가 더 포함된다.
즉, 상기 게이트 타이밍부(30)는 컴퓨터로 이루어진 상기 제어부(28)로부터 제어신호를 인가받아 상기 시험용 IGBT(4b)의 온/오프 게이트 전압의 인가 타이밍을 결정하는 구성이다.
상기 제어부(28)는 상기 게이트 타이밍부(30)를 제어하여 상기 게이트 전압의 인가 타이밍을 제어하고, 상기 전압센서(22)에서 검출된 전압값을 입력받는다.
또한, 상기 제어부(28)에 연결되어 스위칭 특성을 계측하여 표시하기 위한 계측부(32) 및 표시부(34)가 더 포함되며, 상기 계측부(32)와 표시부(34)는 오실로스코프로 대체할 수 있으며, 도 4a의 차단 특성을 확대하여 살펴보면 도 4b와 같은 차단 특성 파형이 검출됨을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치는 대용량 IGBT 모듈을 전원투입부와 함께 모두 팩 케이징하지 않아도 스위칭 특성 및 차단 능력을 시험할 수 있으며, 그 용도에 따른 다양한 용량의 IGBT 모듈을 단일 시험장치에서 시험할 수 있으므로 장비 투자비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고전력용 IGBT 차단시험장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.
2:고전력용 IGBT 차단시험장치, 4b:시험용 IGBT,
6:리액터, 8:전원투입부,
20:전류센서, 22:전압센서,
24:게이트 드라이버, 26:펄스발생기,
28:제어부, 30:게이트 타이밍부.
6:리액터, 8:전원투입부,
20:전류센서, 22:전압센서,
24:게이트 드라이버, 26:펄스발생기,
28:제어부, 30:게이트 타이밍부.
Claims (5)
- 시험용 IGBT(4b)에 스위칭신호를 인가하여 스위칭 특성 및 차단능력을 테스트하는 차단 시험장치에 있어서,
상기 시험용 IGBT(4b)에 소정의 전원을 인가하는 전원투입부(8)와;
상기 시험용 IGBT(4b)에 인가되는 전류를 측정하는 전류센서(20)와;
상기 시험용 IGBT(4b)에 인가되는 전압을 측정하는 전압센서(22)와;
상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트에 스위칭신호를 인가하는 게이트 드라이버(24)와;
상기 전원투입부(8)를 제어하여 상기 시험용 IGBT(4b)에 전류를 인가하며, 상기 전류센서(20) 및 전압센서(22)를 통해 상기 시험용 IGBT(4b)의 컬렉터 및 이미터간 차단특성 및 스위칭 전압특성을 측정할 수 있도록 한 제어부(28)를 포함하여 구성되며;
상기 시험용 IGBT(4b)와 직렬로 연결되고, 시험하지 않는 IGBT(4a)는 리액터(6)를 병렬로 연결하여 상기 시험용 IGBT(4b)의 게이트 ON시 차단 전류를 순간적으로 높여 대전류 특성을 시험할 수 있게 구성되고,
상기 시험용 IGBT(4b)는 그 게이트에 펄스신호를 인가하는 펄스 발생기(26)가 더 구성되며, 상기 제어부(28)의 제어신호를 인가받아 상기 펄스 발생기(26)에 턴온시간 및 펄스 주기의 조절신호를 발생하는 게이트 타이밍부(30)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부(28)에 연결되어 스위칭 특성을 계측하여 표시하기 위한 계측부(32) 및 표시부(34)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치. - 제 1항에 있어서,
상기 전원투입부(8)는 3상 380V의 전원을 인가하는 전원부(10)와;
상기 제어부(28)로부터 제어신호를 인가받아 상기 전원부(10)를 매개로 인가된 전원을 소정의 전압으로 승압하는 슬라이드부(12)와 3상 변압기(14) 및;
상기 3상 변압기(14)를 통해 승압된 전원을 DC 0V 내지 2500V 전원으로 정류하고 필터링하는 3상 정류기(16) 및 RC 회로부(18)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고전력용 IGBT 차단시험장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160037681A KR101671704B1 (ko) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 고전력용 igbt 차단시험장치 |
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| KR1020160037681A KR101671704B1 (ko) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | 고전력용 igbt 차단시험장치 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111736054A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-02 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 | 用于igbt驱动退饱和保护功能的测试电路和其模拟测试方法 |
| CN113447790A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-09-28 | 西安交通大学 | 一种非接触型igbt状态监测的装置 |
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2016
- 2016-03-29 KR KR1020160037681A patent/KR101671704B1/ko active IP Right Grant
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