一种IGBT测试系统的制作方法

一种igbt测试系统
技术领域
[0001]
本实用新型实施例涉及igbt技术领域，尤其涉及一种igbt测试系统。


背景技术：

[0002]
近年来，随着国家不断推进清洁能源建设，大功率绝缘栅双极型晶体管igbt、快恢复二极管frd等功率半导体器件的用途越来越广泛，特别是在特高压直流输电、柔性直流输电系统、电力发电系统等行业中，对大功率igbt半导体器件的需求愈来愈大。
[0003]
随之而来的各种规格的大容量igbt模块的质量检测问题也越来越突出，缺乏对大功率igbt半导体器件的综合测试手段，造成对电力电子设备运行监护的困难，很难实现对在运行设备进行系统全面的状态跟踪工作。
[0004]
由于电力电子设备的开发研制人员、运行维护人员缺乏相应的检测试验手段来测试检验器件的各项参数指标，同时由于信号为高压、高电流因此每次测试耗电量大，对设备的长期安全稳定运行带来极大隐患。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型实施例提供一种igbt测试系统，用以解决现有技术中的对igbt测试过程耗电量大的问题，实现对设备进行系统全面的状态跟踪的同时，保证设备长期安全稳定运行。
[0006]
本实用新型实施例提供一种igbt测试系统，包括：柜体以及安装于所述柜体的一次回路、控制装置和冷却装置；
[0007]
所述一次回路包括：断路器、熔断器、交流接触器、电抗、igbt模块和电容组模块；
[0008]
所述断路器与所述熔断器电连接，所述熔断器与所述交流接触器电连接，所述交流接触器与所述电抗电连接，所述电抗与所述igbt模块电连接，所述igbt模块与所述电容组模块电连接；
[0009]
所述断路器采用手动操作，用于切断或接通所述一次回路；所述熔断器用于当所述一次回路发生短路故障或过载时，自动切断所述一次回路；所述电抗作为所述igbt测试系统的负载，用于将电能返回电网；所述电容组模块作为直流储能单元储藏电荷。
[0010]
可选的，所述控制装置包括：人机交互界面、控制器、温度检测电路、电流检测电路、电压检测电路、igbt驱动电路和交流接触器控制电路；
[0011]
所述人机交互界面与所述控制器电连接，用于显示系统运行状态的各个参数，设置系统的运行模式、运行阈值参数，以及所述控制装置运行或停止；
[0012]
所述控制器分别与所述温度检测电路、所述电流检测电路、所述电压检测电路、所述igbt驱动电路和所述交流接触器控制电路电连接。
[0013]
可选的，所述冷却装置包括：水冷模块、散热器和水泵；
[0014]
所述水冷模块、所述散热器及所述水泵两两之间使用管道连接；
[0015]
所述igbt模块安装于所述水冷模块上，用于对所述igbt模块的发热区进行冷却。
[0016]
可选的，所述温度检测电路分别与所述igbt模块的内部温度测试点和所述水冷模块的温度测试点连接，用于检测所述igbt模块的内部温度和所述水冷模块的温度。
[0017]
可选的，所述电流检测电路用于检测流过所述igbt模块电流的大小及所述一次回路电流的大小。
[0018]
可选的，所述流过所述igbt模块电流的大小用于确定所述igbt测试系统的无功功率及有效功率。
[0019]
可选的，所述电压检测电路与所述电容组模块电连接，用于检测电容组模块上电压值的大小。
[0020]
可选的，所述igbt驱动电路与所述igbt模块电连接，用于驱动所述igbt模块的导通和关断。
[0021]
可选的，所述交流接触器控制电路控制所述交流接触器开启和关闭。
[0022]
可选的，所述控制器包括：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器。
[0023]
本实用新型实施例提供一种igbt测试系统，包括：柜体以及安装于柜体的一次回路、控制装置和冷却装置；一次回路包括：断路器与熔断器电连接，熔断器与交流接触器电连接，交流接触器与电抗电连接，电抗与igbt模块电连接，igbt模块与电容组模块电连接；断路器采用手动操作，用于切断或接通一次回路；熔断器用于当一次回路发生短路故障或过载时，自动切断一次回路；电抗作为一次回路的负载，用于将电能返回电网；电容组模块作为直流储能单元储藏电荷，通过一次回路、控制装置和冷却装置的相互作用，综合测试igbt模块运行参数，以电抗作为负载，有效降低系统耗能，保证系统安全运行。
附图说明
[0024]
图1为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统结构示意图；
[0025]
图2为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统一次回路结构示意图；
[0026]
图3为本实用新型实施例提供的另一种igbt测试系统一次回路结构示意图；
[0027]
图4为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统控制装置结构示意图；
[0028]
图5为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统冷却装置结构示意图。
具体实施方式
[0029]
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]
实施例一
[0031]
图1为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统结构示意图，本实施例可适用于igbt测试情况，该系统可采用硬件和/或软件的方式来实现。
[0032]
如图1所示，本实施例提供的igbt测试系统包括：柜体100以及安装于柜体100的一次回路110、控制装置120和冷却装置130；
[0033]
参照图2和图3，图2为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统一次回路结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的另一种igbt测试系统一次回路结构示意图，一次回路包括：断路器200、熔断器210、交流接触器220、电抗230、igbt模块240和电容组模块250；
[0034]
断路器200与熔断器210电连接，熔断器210与交流接触器220电连接，交流接触器220与电抗230电连接，电抗230与igbt模块240电连接，igbt模块240与电容组模块250电连接；
[0035]
断路器200采用手动操作，用于切断或接通一次回路；熔断器210用于当一次回路发生短路故障或过载时，自动切断一次回路110；电抗230作为igbt测试系统的负载，用于将电能返回电网；电容组模块250作为直流储能单元储藏电荷。
[0036]
其中，断路器220采用手动操作，具有过载、短路、欠电压保护等多种保护功能、分断能力高、操作方便、安全等特点；熔断器210相当于保险丝，用于当一次回路发生短路故障或过载时，自动切断一次回路，避免电器设备损坏，防止事故蔓延；电抗230作为igbt测试系统的负载，吸收igbt测试系统中无功功率将其以电能的形式返回电网，减少系统的电能损耗且延长器件寿命。电容组模块250为多个电容并联组成，igbt模块240与电容组模块250电连接，通过igbt模块240的导通和关断来控制电容组模块250的充放电。
[0037]
本实施例的技术方案，igbt测试系统包括柜体及柜体上安装的一次回路、控制装置和冷却装置，一次回路还包括：断路器、熔断器、交流接触器、电抗、igbt模块和电容组模块，断路器与熔断器电连接，熔断器与交流接触器电连接，交流接触器与电抗电连接，电抗与igbt模块电连接，igbt模块与电容组模块电连接，通过各个部件在igbt测试系统中的相应设置，解决了igbt测试系统耗能大，测试系统工作安全的问题，达到了有效减少igbt测试系统耗能，保证测试系统工作稳定、可靠的效果。
[0038]
实施例二
[0039]
图4为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统控制装置结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上，进一步优化；
[0040]
可选的，控制装置包括：人机交互界面310、控制器320、温度检测电路330、电流检测电路340、电压检测电路350、igbt驱动电路360和交流接触器控制电路370；
[0041]
人机交互界面310与控制器320电连接，用于显示系统运行状态的各个参数，设置系统的运行模式、运行阈值参数，以及控制装置运行或停止；
[0042]
控制器320分别与温度检测电路330、电流检测电路340、电压检测电路350、igbt驱动电路30和交流接触器控制电路370电连接。
[0043]
其中，人机交互界面310可以为工业触摸屏，用于显示系统运行状态的各个参数，各个参数具体包括：温度参数、电流参数和电压参数，设置系统的运行模式包括igbt温度测试、igbt电流测试和igbt电压测试，运行阈值参数包括温度阈值、电流阈值和电压阈值，以及控制装置运行停止；
[0044]
可选的，控制器320包括：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器；
[0045]
其中，控制器是igbt测试系统的主令装置，由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，可以控制温度检测电路330、电流检测电路340、电压检测电路350、igbt驱动电路30和交流接触器控制电路370以及igbt测试系统的运行状态，完
成协调和指挥整个系统的操作。
[0046]
图5为本实用新型实施例提供的一种igbt测试系统冷却装置结构示意图，可选的，冷却装置包括：水冷模块410、散热器420和水泵430；
[0047]
水冷模块410、散热器420及水泵430两两之间使用管道连接；
[0048]
igbt模块安装于水冷模块410上，用于对igbt模块的发热区进行冷却。
[0049]
其中，igbt模块安装于水冷模块410上，水冷模块410、散热器420及水泵430两两之间使用管道连接，冷却液体在管道内流动达到对igbt模块降温的作用，有效保证igbt模块使用寿命。
[0050]
可选的，温度检测电路330分别与igbt模块的内部温度测试点和水冷模块410的温度测试点连接，用于检测igbt模块的内部温度和水冷模块410的温度。
[0051]
其中，温度检测电路330检测igbt模块的内部温度，当igbt模块的内部温度达到设定的温度阈值，控制器会自动控制关闭测试系统，保证测试系统的安全稳定运行。
[0052]
可选的，电流检测电路340用于检测流过igbt模块电流的大小及一次回路电流的大小。
[0053]
可选的，流过igbt模块电流的大小用于确定igbt测试系统的无功功率及有效功率。
[0054]
可选的，电压检测电路350与电容组模块电连接，用于检测电容组模块上电压值的大小。
[0055]
其中，电流检测电路340检测流过igbt模块电流的大小及一次回路电流的大小，电压检测电路350检测电容组模块上电压值的大小，电流和电压的数值会直接显示在人机交互界面310的显示屏上，有利于检测人员直观记录电流和电压的波形变化。
[0056]
可选的，igbt驱动电路360与igbt模块电连接，用于驱动igbt模块的导通和关闭。
[0057]
其中，igbt为绝缘栅双极型晶体管，是由bjt(双极型三极管)和mos(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，igbt模块包括多个并联连接的igbt，igbt的栅极均与igbt驱动电路360连接，igbt驱动电路360通过驱动igbt来控制igbt模块的导通和关断，进而控制与igbt模块连接的电容组模块的充放电。
[0058]
可选的，交流接触器控制电路370控制交流接触器开启和关闭。
[0059]
其中，继续参考图2、3和4，igbt耐压测试具体过程为通过接通断路器200对测试系统供电，通过人机交互界面310设置测试模式为耐压测试模式，点击人机交互界面310上的启动按钮，开始测试，人机交互界面310发送信号给控制器320，控制器320通过控制交流接触器控制电路370闭合交流接触器220，同时控制器320通过igbt驱动电路360控制igbt模块240的导通和关断，在导通时给电容组模块250充电，使电容组模块250两端的电压不断的升高；控制器320控制igbt模块240的导通给电容组模块250充电的同时，还通过温度检测电路330检测igbt模块240的温度、通过电流检测电路340检测igbt模块240的电流、电压检测电路350检测电容组模块240的电压值，控制器320将检测到数据通过人机交互界面310显示。当电容组模块240上的电压值达到设定的耐压测试值时，控制器320通过igbt驱动电路360控制igbt模块240的导通和关断控制igbt模块240流过的电流且保持电容组模块250两端的电压不变，根据规范要求的测试时间检测igbt模块240的耐压性能。由于测试系统使用电抗230作为负载，将几乎所有电能返还电网，因此测试的耗能低；在测试时通过预先设置的温
度阈值、电压阈值，当温度检测电路340检测igbt模块240的温度、电压检测电路350检测电容组模块250的电压值超过对应的阈值时，控制器320自动控制关闭系统，保证测试系统的安全。
[0060]
igbt大电流测试具体过程为通过接通断路器200对测试系统供电，通过人机交互界面310设置测试模式为电流测试模式，点击人机交互界面310上的启动按钮，开始测试，人机交互界面310发送信号给控制器320，控制器320通过控制交流接触器控制电路370闭合交流接触器220，同时控制器320通过igbt驱动电路360控制igbt模块240的导通和关断，在导通时给电容组模块250充电，使电容组250两端的电压不断的升高；控制器320控制igbt模块240的导通给电容组模块250充电的同时，还通过温度检测电路330检测igbt模块240的温度、通过电流检测电路340检测igbt模块240的电流、电压检测电路350检测电容组模块250的电压值，控制器320将检测到数据通过人机交互界面310显示。当电容组模块250上的电压值达到设定的电流测试电压值时，控制器320通过igbt驱动电路360控制igbt模块240的导通和关断控制igbt模块240流过的电流不断增大且保持电容组模块240两端的电压不变，igbt模块240流过的电流值不断增大到设定的大电流测试值时保持不变，根据规范要求的测试时间检测igbt模块240的大电流性能。由于测试系统使用电抗230作为负载，将几乎所有电能返还电网，因此测试的耗能低；在测试时通过预先设置的温度阈值、电压阈值，当温度检测电路330检测igbt模块240的温度、电压检测电路350检测电容组模块250的电压值超过对应的阈值时，控制器320自动控制关闭系统，保证测试系统的安全。
[0061]
本实施例的技术方案，通过控制装置中人机交互界面、控制器、温度检测电路、电流检测电路、电压检测电路、igbt驱动电路和交流接触器控制电路与一次回路、水冷系统的相互作用，解决对igbt模块中温度、电流和电压参数的全方面测试，以及电抗作为负载，有效减少测试过程的耗能，保证测试系统安全运行。
[0062]
最后应说明的是：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；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。