一种IGBT器件短路实验方法及装置

一种igbt器件短路实验方法及装置
技术领域
1.本发明涉及柔性直流输电领域和半导体器件测试领域，具体涉及一种igbt器件短路实验方法及装置。


背景技术：

2.mmc换流阀是柔性直流输电技术的核心装备，柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,vsc-hvdc)是一种基于电压源换流器的新型直流输电系统，与传统直流输电相比，不需要大量的无功补偿，由于采用全控型器件，也没有换相失败问题，可以为无源系统供电，且能够独立调节有功和无功功率。在异步电网互联，新能源并网，弱电网供电等领域具有广阔应用前景。
3.mmc柔性换流阀的核心器件是igbt器件。igbt的可靠性对于mmc柔性换流阀的稳定运行极为重要。mmc柔性换流阀的暂态过电流工况会使igbt器件遭受剧烈的电压电流应力，igbt器件在短路情况下极容易发生不可逆的损坏，从而影响mmc柔直换流阀的稳定性。子模块igbt直通短路的短路过程极为剧烈，其短路电流可高达正常工况的10倍左右。因此，针对子模块igbt直通短路的换流阀的igbt器件的暂态工况的应力和失效的研究对于换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中难以对子模块igbt直通短路的换流阀的igbt器件的暂态工况的应力和失效进行测试的缺陷，从而提供一种igbt器件短路实验方法及装置。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.第一方面，本发明实施例提供一种igbt器件短路实验装置，包括：母线电容补能电路、短路测试主回路、桥臂电流产生电路、驱动电路及数据采集电路，其中，所述母线电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，所述母线电容补能电路还与所述短路测试主回路并联连接；所述桥臂电流产生电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，所述桥臂电流产生电路还与所述短路测试主回路连接；所述驱动电路与所述短路测试主回路连接；所述数据采集电路分别与所述短路测试主回路及所述桥臂电流产生电路连接。
7.优选地，所述短路测试主回路包括：第一待测器件、第二待测器件、第一二极管、第二二极管、辅助器件及第一保护器件，其中，所述第一待测器件与所述第一二极管反向并联，所述第二待测器件与所述第二二极管反向并联；所述第一待测器件的第一端通过所述第一保护器件与所述母线电容补能电路的一端连接，所述第一待测器件的第二端分别与所述第二待测器件的第一端、所述辅助器件的第一端及所述桥臂电流产生电路连接，所述第一待测器件的控制端与所述驱动电路连接；所述第二待测器件的控制端与所述驱动电路连接，所述第二待测器件的第二端及所述辅助器件的第二端均接地。
8.优选地，所述母线电容补能电路包括：第一电容、第一电阻、第二电阻、第一可控器
件及第二可控器件，其中，所述第一电容的正极分别与所述第二电阻的一端、所述第一可控器件的第一端及所述第一保护器件的第一端连接，所述第一电容的负极与外部直流电源的负极连接后接地；所述第二电阻的另一端通过所述第二可控器件与所述第一电容的负极连接；所述第一可控器件的第二端通过所述第一电阻与外部直流电源的正极连接。
9.优选地，所述桥臂电流产生电路包括：桥臂电流电感、负载电容补能电路及续流回路，其中，所述桥臂电流电感的一端分别与所述第一待测器件的第二端、所述第二待测器件的第一端及所述辅助器件的第一端连接，所述桥臂电流电感的另一端与所述负载电容补能电路连接；所述负载电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接；所述续流回路与所述桥臂电流电感并联连接。
10.优选地，所述负载电容补能电路包括：第二电容、第三电阻、第四电阻、第三可控器件、第四可控器件及第二保护器件，其中，所述第二电容的正极分别与所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端及所述第二保护器件的第一端连接，所述第二电容的负极与外部直流电源的负极连接后接地；所述第二保护器件的第二端与所述桥臂电流电感的另一端连接；所述第四电阻的另一端通过所述第四可控器件与所述第二电容的负极连接；所述第三电阻的另一端通过所述第三可控器件与外部直流电源的正极连接。
11.优选地，所述数据采集电路包括：第一高压电压测量探头、第二高压电压测量探头、低压差分式有源电压测量探头、低压无源电压测量探头、第一驱动电流测量装置、第二驱动电流测量装置、短路电流测量装置及桥臂电流测量装置，其中，
12.所述第一高压电压测量探头接于所述第二待测器件的第一端；所述第二高压电压测量探头接于所述第一待测器件的第一端；所述低压差分式有源电压测量探头接于所述第一待测器件的控制端；所述低压无源电压测量探头接于所述第二待测器件的控制端；第一驱动电流测量装置装于所述驱动电路中与所述第一待测器件连接的驱动接线片上；第二驱动电流测量装置装于所述驱动电路中与所述第二待测器件连接的驱动接线片上；所述短路电流测量装置装于所述第二待测器件的第二端；所述桥臂电流测量装置装于装在所述桥臂电流产生电路的线路。
13.第二方面，本发明实施例提供一种igbt器件短路实验方法，基于本发明实施例第一方面所述的igbt器件短路实验装置，所述igbt器件短路实验方法包括：建立待测器件子模块母线电压；根据预设实验要求建立待测器件子模块桥臂电流，预设实验包括第一类短路实验、第二类短路实验及第三类短路实验；根据预设实验要求控制驱动电路生成脉冲信号，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验；获取数据采集电路采集的实验数据，根据实验数据评价待测器件的可靠性。
14.优选地，当进行第一类短路实验时，所述根据所述脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括：旁路第一待测器件，断开桥臂电流电感；导通第一可控器件，将第一电容充电至第一预设电压；触发第二待测器件导通，所述第二待测器件发生第一类短路。
15.优选地，当进行第二类短路实验时，所述根据所述脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括：断开第二待测器件；导通第一可控器件，将第一电容充电至第二预设电压；导通第三可控器件，将第二电容充电至第三预设电压；利用所述第一电容及所述第二电容建立流出子模块方向的桥臂电流；导通第一待测器件及辅助器
件，所述第一待测器件下发生第二类短路。
16.优选地，当进行第三类短路实验时，所述根据所述脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括：断开第二待测器件；导通第一可控器件，将第一电容充电至第四预设电压；导通第三可控器件，将第二电容充电至第五预设电压；利用第二电容建立流入子模块方向的桥臂电流；导通第一待测器件及辅助器件，所述第一待测器件发生第三类短路。
17.本发明技术方案，具有如下优点：
18.本发明提供的igbt器件短路实验装置，包括：母线电容补能电路、短路测试主回路、桥臂电流产生电路、驱动电路及数据采集电路，其中，母线电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，母线电容补能电路还与短路测试主回路并联连接；桥臂电流产生电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，桥臂电流产生电路还与短路测试主回路连接；驱动电路与短路测试主回路连接；数据采集电路分别与短路测试主回路及桥臂电流产生电路连接。利用igbt器件短路实验装置等效具有桥臂电流影响的子模块直通短路工况，为igbt器件提供短路实验平台，可针对子模块igbt直通短路的换流阀的igbt器件的暂态工况的应力和失效进行研究，为换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。
19.本发明提供的igbt器件短路实验方法包括：建立待测器件子模块母线电压；根据预设实验要求建立待测器件子模块桥臂电流，预设实验包括第一类短路实验、第二类短路实验及第三类短路实验；根据预设实验要求控制驱动电路生成脉冲信号，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验；获取数据采集电路采集的实验数据，根据实验数据评价待测器件的可靠性。通过等效具有桥臂电流影响的子模块直通短路工况，为igbt器件提供短路建立实验环境，可针对子模块igbt直通短路的换流阀的igbt器件进行三类igbt标准短路实验，为换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
21.图1为本发明实施例中igbt器件短路实验装置的一个具体示例的原理框图；
22.图2为本发明实施例中igbt器件短路实验装置的一个具体示例的电路图；
23.图3为本发明实施例中igbt器件短路实验方法的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明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他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
28.如图1所示，本发明实施例提供一种igbt器件短路实验装置，包括：母线电容补能电路1、短路测试主回路2、桥臂电流产生电路3、驱动电路4及数据采集电路5，其中，母线电容补能电路1的两端与外部直流电源的正负极对应连接，母线电容补能电路1还与短路测试主回路2并联连接；桥臂电流产生电路3的两端与外部直流电源的正负极对应连接，桥臂电流产生电路3还与短路测试主回路2连接；驱动电路4与短路测试主回路2连接；数据采集电路5分别与短路测试主回路2及桥臂电流产生电路3连接。
29.在一具体实施例中，igbt器件短路实验装置的电路结构采用和子模块相同的电路结构，以等效mmc换流阀子模块直通短路工况，以便在实验环境下模拟待测器件实际工作环境。具体地，利用母线电容补能电路1与外部直流电源的配合，产生子模块母线电压。利用母线电容补能电路1、桥臂电流产生电路3及外部直流电源的配合产生桥臂电流。从而利用上述子模块母线电压及桥臂电流作为待测器件直通短路工况中的关键应力。
30.进一步地，基于上述应力，使用驱动电路4控制待测器件依次导通，即可触发待测器件短路，进行短路实验。之后利用数据采集电路5采集短路实验过程中的实验数据，基于上述实验数据评价待测器件的稳定性。
31.本发明提供的igbt器件短路实验装置，包括：母线电容补能电路、短路测试主回路、桥臂电流产生电路、驱动电路及数据采集电路，其中，母线电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，母线电容补能电路还与短路测试主回路并联连接；桥臂电流产生电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，桥臂电流产生电路还与短路测试主回路连接；驱动电路与短路测试主回路连接；数据采集电路分别与短路测试主回路及桥臂电流产生电路连接。利用igbt器件短路实验装置等效具有桥臂电流影响的子模块直通短路工况，为igbt器件提供短路实验平台，可针对子模块igbt直通短路的换流阀的igbt器件的暂态工况的应力和失效进行研究，为换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。
32.在一实施例中，如图2所示，短路测试主回路2包括：第一待测器件t1、第二待测器件t2、第一二极管d1、第二二极管d2、辅助器件t3及第一保护器件t4，其中，第一待测器件t1与第一二极管d1反向并联，第二待测器件t2与第二二极管d2反向并联；第一待测器件t1的第一端通过第一保护器件t4与母线电容补能电路1的一端连接，第一待测器件t1的第二端分别与第二待测器件t2的第一端、所述辅助器件t3的第一端及所述桥臂电流产生电路3连接，第一待测器件t1的控制端与驱动电路4连接；第二待测器件t2的控制端与驱动电路4连接，第二待测器件t2的第二端及辅助器件t3的第二端均接地。
33.在一具体实施例中，第一待测器件t1为上管被测igbt器件t1。第二待测器件t2为
下管被测igbt器件t2。上管被测igbt器件t1、下管被测igbt器件t2和反并联二极管d1、d2通过专用的测试座连接在短路试验主回路上，使用测试座连接被测器件和电路板，便于被测器件的更换。
34.进一步地，辅助器件t3为igbt器件，其具有较大电流关断能力。使用的辅助器件t3可以对被测igbt进行第一类短路，第二类短路和第三类短路的标准实验。当在进行短路实验时，使用驱动电路4控制上管被测igbt器件t1、下管被测igbt器件t2依次导通，即可触发上管被测igbt器件t1、下管被测igbt器件t2短路。
35.在本发明实施例中，第一保护器件t4为igbt。上管被测igbt(t1)与母线电容(c1)正极之间，接母线保护igbt(t4)，在上管被测igbt损坏而无法正常关断时，母线保护igbt可以关断短路电流，从而保护实验平台。
36.在一实施例中，如图2所示，母线电容补能电路1包括：第一电容c1、第一电阻r1、第二电阻r2、第一可控器件t7及第二可控器件t8，其中，第一电容c1的正极分别与第二电阻r2的一端、第一可控器件t7的第一端及第一保护器件t4的第一端连接，第一电容c1的负极与外部直流电源的负极连接后接地；第二电阻r2的另一端通过第二可控器件t8与第一电容c1的负极连接；第一可控器件t7的第二端通过第一电阻r1与外部直流电源的正极连接。
37.在一具体实施例中，第一电阻r1和第二电阻r2为功率电阻，用于限制电容充电和放电的速度。第一可控器件t7为充电igbt，第二可控器件t8为放电igbt。第一可控器件t7、第二可控器件t8的控制端与外部远程控制装置连接。外部远程控制装置通过控制充电igbt与放电igbt的通断实现第一电容c1充放电的控制。
38.具体地，在对第一电容c1充电时，先将外部直流电源调至需要电压值。而后外部远程控制装置发送脉冲信号控制第一可控器件t7导通。外部直流电源通过二极管d4、功率电阻r1、第一可控器件t7为第一电容c1充电至实验要求电压。在对第一电容c1放电时，外部远程控制装置发送脉冲信号控制第二可控器件t8导通。第一电容c1通过功率电阻r2、第二可控器件t8放电。在实验过程中，通过远程控制各电容的充电和放电，确保人员安全。
39.在一实施例中，如图2所示，桥臂电流产生电路3包括：桥臂电流电感l1、负载电容补能电路31及续流回路32，其中，桥臂电流电感l1的一端分别与第一待测器件t1的第二端、第二待测器件t2的第一端及辅助器件t3的第一端连接，桥臂电流电感l1的另一端与负载电容补能电路31连接；负载电容补能电路31的两端与外部直流电源的正负极对应连接；续流回路32与桥臂电流电感l1并联连接。
40.在一具体实施例中，桥臂电流电感l1装于电磁屏蔽箱中，屏蔽电感产生的电磁场干扰控制和测量电路。续流回路32中接有续流二极管d3和闭锁igbt t6。
41.在一实施例中，如图2所示，负载电容补能电路31包括：第二电容c2、第三电阻r3、第四电阻r4、第三可控器件t9、第四可控器件t10及第二保护器件t5，其中，第二电容c2的正极分别与第三电阻r3的一端、第四电阻r4的一端及第二保护器件t5的第一端连接，第二电容c2的负极与外部直流电源的负极连接后接地；第二保护器件t5的第二端与桥臂电流电感l1的另一端连接；第四电阻r4的另一端通过第四可控器件t10与第二电容c2的负极连接；第三电阻r3的另一端通过第三可控器件t9与外部直流电源的正极连接。
42.在一具体实施例中，第三电阻r3和第四电阻r4为功率电阻，用于限制电容充电和放电的速度。第三可控器件t9为充电igbt，第四可控器件t10。第三可控器件t9、第四可控器
件t10的控制端与外部远程控制装置连接。外部远程控制装置通过控制充电igbt与放电igbt的通断实现第二电容c2充放电的控制。
43.具体地，在对第二电容c1充电时，先将外部直流电源调至需要电压值。而后外部远程控制装置发送脉冲信号控制第三可控器件t9导通。外部直流电源通过二极管d5、功率电阻r3、第三可控器件t9为第二电容c2充电至实验要求电压。在对第二电容c2放电时，外部远程控制装置发送脉冲信号控制第四可控器件t10导通。第二电容c2通过功率电阻r4、第四可控器件t10放电。在实验过程中，通过远程控制各电容的充电和放电，确保人员安全。
44.在本发明实施例中，第二保护器件t5为igbt。负载电容(c2)正极和桥臂电流电感(l1)之间，接桥臂电流回路保护igbt(t5)，上管被测igbt或下管被测igbt损坏而无法正常关断时，桥臂电流回路保护igbt可以关断负载电流。
45.在一实施例中，驱动电路4，包括驱动接线片、栅极电阻和igbt驱动板。其中，igbt驱动板，用驱动接线片连接于上管被测igbt器件t1的g极、下管被测igbt器件t2的g极，驱动栅极电阻使用测试座连接在电路板上。驱动接线片经过特殊设计，与短路回路之间互感低，驱动电压受短路电流影响小。驱动接线片包裹在金属屏蔽盒中。
46.在一实施例中，进行第一类短路实验时，被测igbt为第二待测器件t2，第一待测器件t1位置替换为导线，将第一待测器件t1位置短接。将桥臂电流电感l1拔掉，从而断开桥臂电感l1。导通第一可控器件t7，第一电容c1充电至一类短路实验要求电压。触发第二待测器件t2导通，第二待测器件t2在该电压下发生第一类短路。
47.在一实施例中，进行第二类短路实验时，被测igbt为第一待测器件t1。拔出第二待测器件t2和与第二待测器件t2反向并联的第二二极管d2，从而断开第二待测器件t2。导通第一可控器件t7，第一电容c1充电至二类短路实验要求电压u
sm
。之后遥控触发第三可控器件t9导通，将第二电容c2充电至一定电压值u
c2
。控制上管被测igbt(t1)导通时间t
on
，桥臂电感l1产生桥臂电流到目标值i
arm
＝((u
sm-u
c2
)*t
on
)/l1，建立流出子模块方向的桥臂电流作为负载电流，被测igbt(t1)保持导通并且流过负载电流触发辅助器件t3导通，使第一待测器件t1发生第二类短路。
48.在一实施例中，进行第三类短路实验时，被测igbt为第一待测器件t1和其反并联二极管d1。拔出第二待测器件t2和与第二待测器件t2反向并联的第二二极管d2，从而断开第二待测器件t2。设定好可调直流电源source1电压，遥控触发第一可控器件t7导通，第一电容c1充电建立子模块母线电压u
sm
。遥控触发第三可控器件t9导通，将第二电容c2充电至一定电压值u
c2
。之后控制辅助器件t3导通时间t
on
，桥臂电感l1产生桥臂电流到目标值i
arm
＝(u
c2
*t
on
)/l1，建立流入子模块方向的桥臂电流作为负载电流，被测igbt(t1)保持导通。但负载电流流经第一二极管d1而非第一待测器件t1，触发辅助器件t3导通，使第一待测器件t1发生第三类短路。
49.在一实施例中，数据采集电路5包括：第一高压电压测量探头v2、第二高压电压测量探头v1、低压差分式有源电压测量探头v3、低压无源电压测量探头v4、第一驱动电流测量装置i3、第二驱动电流测量装置i4、短路电流测量装置i1及桥臂电流测量装置i2。
50.在一具体实施例中，如图2所示，第一高压电压测量探头v2接于第二待测器件t2的第一端；第二高压电压测量探头v1接于第一待测器件t1的第一端；低压差分式有源电压测量探头v3接于第一待测器件t1的控制端；低压无源电压测量探头v4接于第二待测器件t2的
控制端；第一驱动电流测量装置i3装于驱动电路4中与第一待测器件t1连接的驱动接线片上；第二驱动电流测量装置i4装于驱动电路4中与第二待测器件t2连接的驱动接线片上；短路电流测量装置i1装于第二待测器件t2的第二端；桥臂电流测量装置i2装于装在桥臂电流产生电路3的线路。
51.在本发明实施例中，通过第一高压电压测量探头v2所测得上管被测igbt的v
ce
以及短路电流测量装置i1所测得短路电流波形ic可以判断上管被测igbt是否失效、以及失效原因。同样地，通过第二高压电压测量探头v1所测得下管被测igbt的v
ce
以及短路电流测量装置i1所测得短路电流波形ic可以判断下管被测igbt是否失效、以及失效原因。
52.进一步地，通过重复在不同应力参数下实验，可以汇总出器件的短路耐受极限(最大电压，最大电流，耐受时长，安全工作区等)。通过对上管被测igbt及下管被测igbt栅极驱动的测量(v3,v4,i3,i4)，可以分析栅极信号对短路的调控作用，以便制定更合理的驱动调控策略，强化驱动的短路保护能力。
53.在本发明实施例中，第一驱动电流测量装置i3、第二驱动电流测量装置i4包裹在金属屏蔽盒中，屏蔽盒用于屏蔽外部磁场对第一驱动电流测量装置i3、第二驱动电流测量装置i4的干扰。
54.综上与现有技术比，本发明具有以下优益效果：
55.1、本发明提供一种igbt器件短路实验装置，可以等效具有桥臂电流影响的子模块直通短路工况。
56.2、本发明提供一种igbt器件短路实验装置，可以进行三类igbt标准短路实验。
57.3、本发明提供一种igbt器件短路实验装置，平台子模块母线电压大小和桥臂电流大小与方向可根据实验要求调整。
58.4、本发明提供一种igbt器件短路实验装置，具有持续短路保护机制，实验中出现被测igbt失效情况而发生持续短路时，保护igbt可关断短路电流。
59.本发明实施例还提供一种igbt器件短路实验方法，基于如图2所示的igbt器件短路实验装置，如图3所示，igbt器件短路实验方法包括如下步骤：
60.步骤s1：建立待测器件子模块母线电压。
61.在一具体实施例中，子模块母线电压由外部可调直流电源设置即可。设定好可调直流电源source1电压，遥控触发第一可控器件t7导通，第一电容c1充电建立子模块母线电压u
sm
。
62.步骤s2：根据预设实验要求建立待测器件子模块桥臂电流，预设实验包括第一类短路实验、第二类短路实验及第三类短路实验。
63.在一具体实施例中，根据不同的实验类型分别建立流入子模块的桥臂电流及流出子模块的桥臂电流。
64.在本发明实施例中，建立流入子模块的桥臂电流，需要设定好可调直流电源source1电压，遥控触发第三可控器件t9导通，将第二电容c2充电至一定电压值u
c2
。之后控制下管被测igbt(t2)导通时间t
on
，桥臂电感l1产生桥臂电流到目标值i
arm
＝(u
c2
*t
on
)/l1。
65.建立流出子模块的桥臂电流时，同样需要设定好可调直流电源source1电压，遥控触发第一可控器件t7导通，第一电容c1充电建立子模块母线电压u
sm
。之后遥控触发第三可控器件t9导通，将第二电容c2充电至一定电压值u
c2
。控制上管被测igbt(t1)导通时间t
on
，
桥臂电感l1产生桥臂电流到目标值i
arm
＝((u
sm-u
c2
)*t
on
)/l1。
66.在本发明实施例中，桥臂电流的大小可以依据上述公式调整第二电容c2的电压u
c2
或者上管被测igbt(t1)导通时间ton进行调整。
67.步骤s3：根据预设实验要求控制驱动电路生成脉冲信号，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验。
68.在一具体实施例中，当进行第一类短路实验时，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括如下步骤：
69.步骤s310：旁路第一待测器件t1，断开桥臂电流电感l1。
70.步骤s311：导通第一可控器件t7，将第一电容c1充电至第一预设电压。
71.步骤s312：触发第二待测器件t2导通，第二待测器件t2发生第一类短路。
72.在本发明实施例中，第一类短路实验时，被测igbt为第二待测器件t2，第一待测器件t1位置替换为导线，将第一待测器件t1位置短接。将桥臂电流电感l1拔掉，从而断开桥臂电感l1。导通第一可控器件t7，第一电容c1充电至一类短路实验要求电压。触发第二待测器件t2导通，第二待测器件t2在该电压下发生第一类短路。在本发明实施例中，第一预设电压根据第一类短路实验需要进行设置。
73.进一步地，当进行第二类短路实验时，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括如下步骤：
74.步骤s320：断开第二待测器件t2。
75.步骤s321：导通第一可控器件t7，将第一电容c1充电至第二预设电压。
76.步骤s322：导通第三可控器件t9，将第二电容c2充电至第三预设电压。
77.步骤s323：利用第一电容c1及第二电容c2建立流出子模块方向的桥臂电流。
78.步骤s324：导通第一待测器件t1及辅助器件t3，第一待测器件t1发生第二类短路。
79.具体地，进行第二类短路实验时，被测igbt为第一待测器件t1。拔出第二待测器件t2和与第二待测器件t2反向并联的第二二极管d2，从而断开第二待测器件t2。导通第一可控器件t7，第一电容c1充电至二类短路实验要求电压u
sm
。之后遥控触发第三可控器件t9导通，将第二电容c2充电至一定电压值u
c2
。控制上管被测igbt(t1)导通时间t
on
，桥臂电感l1产生桥臂电流到目标值i
arm
＝((u
sm-u
c2
)*t
on
)/l1，建立流出子模块方向的桥臂电流作为负载电流，被测igbt(t1)保持导通并且流过负载电流触发辅助器件t3导通，使第一待测器件t1发生第二类短路。在本发明实施例中，第二预设电压、第三预设电压根据第二类短路实验需要进行设置。
80.进一步地，当进行第三类短路实验时，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括如下步骤：
81.步骤s330：断开第二待测器件t2。
82.步骤s331：导通第一可控器件t7，将第一电容c1充电至第四预设电压。
83.步骤s332：导通第三可控器件t9，将第二电容c2充电至第五预设电压。
84.步骤s333：利用第二电容c2建立流入子模块方向的桥臂电流。
85.步骤s334：导通第一待测器件t1及辅助器件t3，第一待测器件t1发生第三类短路。
86.具体地，进行第三类短路实验时，被测igbt为第一待测器件t1和其反并联二极管d1。拔出第二待测器件t2和与第二待测器件t2反向并联的第二二极管d2，从而断开第二待
测器件t2。设定好可调直流电源source1电压，遥控触发第一可控器件t7导通，第一电容c1充电建立子模块母线电压u
sm
。遥控触发第三可控器件t9导通，将第二电容c2充电至一定电压值u
c2
。之后控制辅助器件t3导通时间t
on
，桥臂电感l1产生桥臂电流到目标值i
arm
＝(u
c2
*t
on
)/l1，建立流入子模块方向的桥臂电流作为负载电流，被测igbt(t1)保持导通。但负载电流流经第一二极管d1而非第一待测器件t1，触发辅助器件t3导通，使第一待测器件t1发生第三类短路。在本发明实施例中，第四预设电压、第五预设电压根据第三类短路实验需要进行设置。
87.步骤s4：获取数据采集电路采集的实验数据，根据实验数据评价待测器件的可靠性。
88.在一具体实施例中，通过第一高压电压测量探头v2所测得上管被测igbt的v
ce
以及短路电流测量装置i1所测得短路电流波形ic可以判断上管被测igbt是否失效、以及失效原因。同样地，通过第二高压电压测量探头v1所测得下管被测igbt的v
ce
以及短路电流测量装置i1所测得短路电流波形ic可以判断下管被测igbt是否失效、以及失效原因。
89.进一步地，通过重复在不同应力参数下实验，可以汇总出器件的短路耐受极限(最大电压，最大电流，耐受时长，安全工作区等)。通过对上管被测igbt及下管被测igbt栅极驱动的测量(v3,v4,i3,i4)，可以分析栅极信号对短路的调控作用，以便制定更合理的驱动调控策略，强化驱动的短路保护能力。
90.本发明提供的igbt器件短路实验方法包括：建立待测器件子模块母线电压；根据预设实验要求建立待测器件子模块桥臂电流，预设实验包括第一类短路实验、第二类短路实验及第三类短路实验；根据预设实验要求控制驱动电路生成脉冲信号，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验；获取数据采集电路采集的实验数据，根据实验数据评价待测器件的可靠性。通过等效具有桥臂电流影响的子模块直通短路工况，为igbt器件提供短路建立实验环境，可针对子模块igbt直通短路的换流阀的igbt器件进行三类igbt标准短路实验，为换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。
91.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。