三电平igbt模块的测试方法、切换电路及装置的制造方法_3

文档序号:9215952阅读:来源:国知局
式准确地计算得出各个连接排的杂散电感,以便于根据测试情况推断三电平IGBT模块在各种工况下的过压情况,同时,该测试方法步骤简单,有利于实际操作,为产品设计提供了数据基础和技术支撑。
[0065]进一步地,为了更准确地计算三电平IGBT模块在各种工况下的过压情况,测试方法还可以包括:对第二 IGBT G2的两端电压和第一换流回路的电流进行检测,计算得到第一换流回路的杂散电感;对第三IGBT G3的两端电压和第二换流回路的电流进行检测,计算得到第二换流回路的杂散电感;对第一 IGBT的两端电压和第三换流回路的电流进行检测,计算得到第三换流回路的杂散电感。
[0066]具体地,下面以测试第一换流回路的杂散电感为例进行说明,图4为本发明实施例一的三电平IGBT模块的测试方法中第一换流回路的实验波形图之三,其中,横轴代表时间,纵轴代表电压。参照图4,利用电抗器的电压电流关系式U = L*di/dt,可知L = du/di/dt,通过检测第一换流回路中第二 IGBT G2的两端电压Ue2和电流I ^勺变化率,即可计算出第一换流回路的杂散电感。运用同样的方法,也可得到第二换流回路的杂散电感和第三换流回路的杂散电感。
[0067]更进一步地,该测试方法还可以包括:将续流电抗器L连接于交流输出端AC和母排中点端DCO之间,进行如下处理:控制第一 IGBT Gl和第二 IGBT G2持续关断,第三IGBTG3持续开通,第四IGBT G4工作在前述脉冲信号下;当第四IGBT G4开通时,对第四IGBTG4的两端电压和由第二直流支撑电容C2、续流电抗器L、第三IGBT G3和第四IGBT G4组成的第四换流回路的电流进行检测,计算得到第四换流回路的杂散电感。由于第四换流回路的杂散电感的测试方法与前述方法相同,在此不做累述。
[0068]进一步地,为了提供更加充足的数据基础,测试方法还可以包括:
[0069]当第二 IGBT G2工作在关断电平信号向开通电平信号转变时,对第四IGBT G4的两端电压和第一换流回路的电流进行检测,计算得到第四IGBT G4的反并联二极管的反向恢复电流和第四IGBT G4的峰值电压;
[0070]当第三IGBT G3工作在关断电平信号向开通电平信号转变时,对第一 IGBT Gl的两端电压和第二换流回路的电流进行检测,计算得到第一 IGBT Gl的反并联二极管的反向恢复电流和第一 IGBT Gl的峰值电压;
[0071]当第一 IGBT Gl工作在关断电平信号向开通电平信号转变时,对第一钳位二极管Dl的两端电压和第三换流回路的电流进行检测,计算得到第一钳位二极管Dl的反向恢复电流和第一钳位二极管Dl的峰值电压;
[0072]当第四IGBT G4工作在关断电平信号向开通电平信号转变时,对第二钳位二极管D2的两端电压和第四换流回路的电流进行检测,计算得到第二钳位二极管D2的反向恢复电流和第二钳位二极管D2的峰值电压。
[0073]具体地,下面以测试第一换流回路中第四IGBT G4的反并联二极管的反向恢复特性为例进行说明,图5为本发明实施例一的三电平IGBT模块的测试方法中第一换流回路的实验波形图之四,其中,横轴代表时间,纵轴代表电流。参照图5,当第二 IGBT G2工作在低电平信号时,形成由续流电抗器L、第四IGBT G4和第三IGBT G3组成的第五换流回路(图中未示出),当施加给第二 IGBT G2的电平信号由低电平信号转变成高电平信号时,第五换流回路向第一换流回路换流,通过测量VG4与I1可以测量第四IGBT G4的反向恢复电流dli与峰值电压dVe4。
[0074]实施例二
[0075]图9为本发明实施例二的三电平IGBT模块的测试切换电路的结构示意图,参照图9,图中虚线框所示为三电平IGBT模块,其包括四个依次连接的IGBT,两个直流支撑电容和两个钳位二极管,即第一 IGBT G1、第二 IGBT G2、第三IGBT G3和第四IGBT G4,第一直流支撑电容Cl、第二直流支撑电容C2、第一钳位二极管D1、第二钳位二极管D2,其中,第一 IGBTGl的集电极和正母排端DC+之间的连接排为第一连接排,其杂散电感为Ls i,第一钳位二极管Dl的阴极和第一 IGBT Gl的发射极之间的连接排为第二连接排,其杂散电感为Ls2,第二钳位二极管D2的阳极和第四IGBT G4的集电极之间的连接排为第三连接排,其杂散电感为Ls3,第四IGBT G4的发射极和负母排端DC-之间的连接排为第四连接排,其杂散电感为U4,第一钳位二极管Dl的阳极和母排中点端DCO之间的连接排为第五连接排,其杂散电感为 L 5 5。
[0076]该测试切换电路包括:切换开关T2和续流电抗器L。具体地,切换开关T2具有一个固定端和三个切换端,固定端通过续流电抗器L连接于三电平IGBT模块的交流输出端AC,三个切换端分别位于负母排端DC-、正母排端DC+和母排中点端DC0。例如,切换开关T2的闸刀拨向位于负母排端DC-的切换端,那么就可将续流电抗器L连接于交流输出端DC-和正母排端DC+之间,同理闸刀拨向另外两个切换端可将续流电抗器L连接于相应的位置,以实现如实施例一所述的测试方法步骤。
[0077]进一步地,测试切换电路还可以包括:第一接触器K1、放电支路以及急停开关Tl,其中:
[0078]第一接触器K1,分别与急停开关Tl和直流开关电源电连接,用于在急停开关Tl的控制下,为与其连接的直流开关电源通电和断电。
[0079]放电支路连接于正母排端DC+和负母排端DC-之间,用于在急停开关Tl的控制下,为第一直流支撑电容Cl和第二直流支撑电容C2放电。
[0080]急停开关Tl,用于控制第一接触器Kl和第二接触器K2的断开和闭合。
[0081]更进一步地,放电支路可包括第二接触器K2和放电电阻,其中:
[0082]第二接触器Κ2与放电电阻串联,用于在急停开关Tl的控制下接通和断开放电支路;
[0083]放电电阻,用于当放电支路接通时,为第一直流支撑电容Cl和第二直流支撑电容C2放电。
[0084]具体地,接触器Kl与接触器Κ2通过急停开关Tl控制。正常状态下,急停开关Tl处于弹起状态,其常闭触点Tll闭合,线圈Kll得电,接触器Kl闭合,直流开关电源得电,其常闭触点Τ12断开,线圈Κ21不得电,接触器Κ2处于断开状态,放电电阻切出,可以进行相关测试操作。当有紧急情况发生或者完成测试操作时,按下急停开关Tl,常闭触点Tll断开,线圈Kll失电,接触器Kl断开,直流开关电源失电,常开触点Τ12闭合,线圈Κ21得电,接触器Κ2吸合,放电电阻接入到正母排端DC+和负母排端DC-之间,给第一直流支撑电容Cl和第二直流支撑电容C2放电,从而保证了测试人员和测试设备的安全。
[0085]本发明实施例的三电平IGBT模块的测试切换电路,一方面,通过切换开关的固定端与三个切换端之间切换连接,以实现续流电抗器分别连接在于交流输出端和负母排端之间、交流输出端和正母排端之间以及交流输出端和母排中点端之间,从而构成不同的换流回路,其电路结构简单、可靠性高,且便于实际操作。另一方面,通过急停开关实现了在测试过程中紧急情况发生时对测试切换电路断电,同时放电支路为两个直流支撑电容放电,提高了测试过程的安全性。
[0086]实施例三
[0087]图10为本发明实施例三的三电平IGBT模块的测试装置的结构示意图,参照图10,该测试装置包括:如实施例二所述的三电平IGBT模块的测试切换电路,以及开关控制器101、第一控制模块102、第一检测及计算模块103、第二控制模块104、第二检测及计算模块105、第三控制模块106、第三检测及计算模块107和计算模块108,其中,
[0088]开关控制器101,与切换开关相连接,用于控制切换开关的固定端与三个切换端之间切换连接;
[0089]第一控制模块102,用于在续流电抗器L连接于交流输出端AC和负母排端DC-之间时,进行如下处理:控制第一 IGBT Gl和第四IGBT G4持续关断,第三IGBT G3持续开通,第二 IGBT G2工作在脉冲信号下,脉冲信号可至少包括用于驱动IGBT开通的开通电平信号和用于驱动IGBT关断的关断电平信号;
[0090]第一检测及计算模块103,用于当第二 IGBT G2开通时,对由第一钳位二极管D1、第二 IGBT G2、续流电抗器L和第二直流支撑电容C2组成的第一换流回路进行电压及电流检测,计算得到第五连接排Ls5和第二连接排L S2的杂散电感之和,以及第五连接排L S5和第四连接排Ls4的杂散电感之和;
[0091]第二控制模块104,用于在续流电抗器L连接于交流输出端AC和正母排端DC+之间时,进行如下处理:控制第一 IGBT Gl和第四IGBT G4持续关断,第二 IGBT G2持续开通,第三IGBT G3工作在前述脉
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