一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统及方法与流程

本发明属于功率半导体领域，具体涉及一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统及方法。

背景技术：

随着大功率半导体器件技术及电力电子器件技术的成熟，基于晶闸管及igbt的电力电子装置在电力系统中得到越来越广泛的应用，例如高压直流换流阀、柔性直流换流阀、高压直流断路器、静止无功发生器、统一潮流控制器等，电力电子装置在电力系统中扮演着越来越重要的角色，电力设备电力电子化已成为作为发展趋势。

对于电力系统，装置的可靠性则成为其首要的评价指标，作为装置的核心部件，功率半导体器件是装置可靠性的决定性因素，据统计目前电力电子装置50％以上的失效是由于功率半导体器件导致。

相比于其他应用场合，电力系统电力电子装置需要承受峰值更高、持续时间更长的浪涌电流。而不同的应用需要对于电流的波形要求也不相同，因此提供一种功率半导体器件浪涌电流检测系统及检测方法很有必要。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统及方法，满足了电力系统用功率半导体器件不同波形的浪涌电流测试需求。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统，其改进之处在于，所述系统包括：电源装置、辅助igbt器件和辅助igbt器件对应的驱动单元；

所述电源装置的正极分别与所述辅助igbt器件的集电极和被测功率半导体器件的集电极连接；

所述电源装置的负极分别与所述辅助igbt器件的发射集和被测功率半导体器件的发射极连接；

所述电源装置的负极与辅助igbt器件的栅极之间接有所述辅助igbt器件对应的驱动单元；

所述电源装置的负极与被测功率半导体器件的栅极之间接有所述被测功率半导体器件对应的驱动单元；

所述被测功率半导体器件的目标导通电流信号传输至所述辅助igbt器件对应的驱动单元；所述被测功率半导体器件的目标导通电流信号为预先设置。

优选的，所述辅助igbt器件由igbt与二极管反并联组成。

优选的，所述被测功率半导体器件的电流/电压等级不超过所述辅助igbt器件的电流/电压等级。

优选的，所述电源装置的最大输出电流超过30ka。

优选的，所述被测功率半导体器件包括：晶闸管、igbt、iebt或电力电子积木。

优选的，所述辅助igbt器件对应的驱动单元，包括：

采集模块，用于获取被测功率半导体器件的目标导通电流信号，采集电源装置的输出电流信号；

信号处理模块，用于根据被测功率半导体器件的目标导通电流信号和电源装置的输出电流信号确定辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号；

功率放大模块，用于对所述辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号进行功率放大，并将放大后的辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号输出到辅助igbt器件的栅极。

进一步的，所述信号处理模块具体用于：

按下式确定辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号vge：

式中，i1为辅助igbt器件的目标导通电流信号，g为辅助igbt器件的跨导，i1等于所述电源装置的输出电流信号和被测功率半导体器件的目标导通电流信号的差信号。

进一步的，所述被测功率半导体器件对应的驱动单元具体用于：控制所述被测功率半导体器件的开通和关断。

一种基于功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统的功率半导体器件浪涌电流承受能力检测方法，其改进之处在于，所述方法包括：

在电源装置启动后，将预设的被测功率半导体器件的目标导通电流信号输入至所述辅助igbt器件对应的驱动单元；

若被测功率半导体器件的漏电流未超标，则该被测功率半导体器件的承受能力达到标准。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果体现在：

本发明提供的技术方案，包括：电源装置、辅助igbt器件和辅助igbt器件对应的驱动单元；所述电源装置的正极分别与所述辅助igbt器件的集电极和被测功率半导体器件的集电极连接；所述电源装置的负极分别与所述辅助igbt器件的发射集和被测功率半导体器件的发射极连接；所述电源装置的负极与辅助igbt器件的栅极之间接有所述辅助igbt器件对应的驱动单元；所述电源装置的负极与被测功率半导体器件的栅极之间接有所述被测功率半导体器件对应的驱动单元。在上述方案中，可以通过设置被测功率半导体器件的目标导通电流信号，并将被测功率半导体器件的目标导通电流信号输入至所述辅助igbt器件对应的驱动单元使得辅助igbt器件对电源装置的输出电流信号进行分流，保证被测器件上承担的电流为其对应的目标导通电流信号，从而能够准确快速的对被测功率半导体器件进行浪涌电流承受能力检测，满足了电力系统用功率半导体器件不同波形的浪涌电流测试需求。

附图说明

图1是本发明实施例中一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中辅助igbt器件对应的驱动单元的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测方法的流程图；

图4是本发明实施例中电源装置的输出电流信号为ia，辅助igbt器件的目标导通电流信号为ia1时对应的电流波形图；

图5是本发明实施例中被测功率半导体器件的目标导通电流信号为ia2时对应的电流波形图；

图6是本发明实施例中电源装置的输出电流信号为ib，辅助igbt器件的目标导通电流信号为ib1时对应的电流波形图；

图7是本发明实施例中被测功率半导体器件的目标导通电流信号为ib2时对应的电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统，如图1所示，所述系统包括：电源装置、辅助igbt器件和辅助igbt器件对应的驱动单元；

所述电源装置的正极分别与所述辅助igbt器件的集电极和被测功率半导体器件的集电极连接；

所述电源装置的负极分别与所述辅助igbt器件的发射集和被测功率半导体器件的发射极连接；

所述电源装置的负极与辅助igbt器件的栅极之间接有所述辅助igbt器件对应的驱动单元；

所述电源装置的负极与被测功率半导体器件的栅极之间接有所述被测功率半导体器件对应的驱动单元；

所述被测功率半导体器件的目标导通电流信号传输至所述辅助igbt器件对应的驱动单元；所述被测功率半导体器件的目标导通电流信号为预先设置。

进一步的，所述辅助igbt器件由igbt与二极管反并联组成。

进一步的，所述被测功率半导体器件的电流/电压等级不超过所述辅助igbt器件的电流/电压等级。

进一步的，所述电源装置的最大输出电流超过30ka。

进一步的，所述被测功率半导体器件包括：晶闸管、igbt、iebt或电力电子积木。

进一步的，如图2所示，所述辅助igbt器件对应的驱动单元，包括：

采集模块，用于获取被测功率半导体器件的目标导通电流信号i2，采集电源装置的输出电流信号i；

信号处理模块，用于根据被测功率半导体器件的目标导通电流信号和电源装置的输出电流信号确定辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号；

功率放大模块，用于对所述辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号进行功率放大，并将放大后的辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号输出到辅助igbt器件的栅极。

具体的，信号处理模块具体用于：

按下式确定辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号vge：

式中，i1为辅助igbt器件的目标导通电流信号，g为辅助igbt器件的跨导，i1等于所述电源装置的输出电流信号和被测功率半导体器件的目标导通电流信号的差信号。

具体的，所述被测功率半导体器件对应的驱动单元具体用于：控制所述被测功率半导体器件的开通和关断。

本实施例还提供了一种基于功率半导体器件浪涌电流承受能力检测系统的功率半导体器件浪涌电流承受能力检测方法，如图3所示，所述方法包括：

s101.启动电源装置；

s102.设置被测功率半导体器件的目标导通电流信号，并将被测功率半导体器件的目标导通电流信号输入至所述辅助igbt器件对应的驱动单元；

所述辅助igbt器件对应的驱动单元中的采集模块获取被测功率半导体器件的目标导通电流信号i2，并采集电源装置的输出电流信号i；

所述辅助igbt器件对应的驱动单元中的信号处理模块根据被测功率半导体器件的目标导通电流信号和电源装置的输出电流信号确定辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号；

所述辅助igbt器件对应的驱动单元中的功率放大模块对所述辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号进行功率放大，并将放大后的辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号输出到辅助igbt器件的栅极；

放大后的辅助igbt器件的目标栅极控制电压信号通过控制辅助igbt器件的栅极，使得辅助igbt器件的目标导通电流信号为i1；

i1通过对i进行分流，控制被测功率半导体器件的导通电流信号为i2；

如图4所示，若所述电源装置的输出电流信号为ia，所述辅助igbt器件的目标导通电流信号为为ia1，则如图5所示，所述被测功率半导体器件的目标导通电流信号为ia2，其中，ia＝ia1+ia2；

如图6所示，若所述电源装置的输出电流信号为ib，所述辅助igbt器件的目标导通电流信号为为ib1，则如图7所示，所述被测功率半导体器件的目标导通电流信号为ib2，其中，ib＝ib1+ib2；

s103.当被测功率半导体器件的导通时间达到预设工作时间后，判断被测功率半导体器件的漏电流是否超标，若未超标，则该被测功率半导体器件的承受能力达到标准，否则，该被测功率半导体器件的承受能力未达到标准。

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