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電力電子/電源綜合測試方案
電力電子/電源綜合測試方案
產品描述:

電力電子器件(Power Electronic Device)又稱為功率半導體器件,主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面的大功率電子器件(通常指電流為數十至數千安,電壓為數百伏以上),其中最典型的應用是IGBT器件。IGBT綜合了以上兩種器件的優點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。


電力電子的高壓、大電流、高噪聲對測量儀器與操作人員的安全與數據準確度構成了巨大的挑戰,隨著電力電子在能源、電力驅動等方面的大范圍市場化,從而要求研發與測試人員以最快的速度提供市場所需的成熟產品,但因為電力電子的高危特點不可避免的需要在實驗平臺搭建、故障分析等方面消耗大量的時間與精力;再者高壓與大電流、大功率、超噪聲的實驗環境對測試儀器提出了巨大的挑戰,以前在弱電環境下適用的儀器平臺可能完全沒有用武之地,力高捷創儀器正是基于根據多年來與電氣工程師的溝通與配合,了解電力電子測試的問題所在,適時的推出針對電力電子的綜合測試方案:


1、關注效率提升:

     在電力電子中開關器件的開關損耗與磁元件的磁損是影響整機效率的最大因素;依據我們的方案是:

    A:關于IGBT / 寬禁帶功率器件的器件參數評估(功率半導體圖示儀與探針臺系統)

    B:開關器件的在路動態波形評估(24CH光纖高壓浮地隔離多通道示波器方案DM-8000及高性能光纖隔離示波器前端探頭DM-600)

    C:全4球最高帶寬最大差分電壓的PMK BUMBLEBEE 400 400MHZ/6KV 高壓隔離差分探頭

    D:軟磁元件(磁芯\功率電感器)的交流B-H 全參數評價 SY-8218系列

2、關注電參數評價與控制閉環的頻率響應方案:

    A:提供多種頻率帶寬,多種通道組合,多種電壓與電流量程的功率分析儀產品PPA系列

    B:針對電路控制電路的調整,提供頻率響應分析儀帶評估電路控制環路的幅頻與相頻特性。

                                                                          電力電子綜合測量方案






一、磁元件損耗

電源中的磁性元件一般就是指電感與變壓器,這類電感類元件在電力電子應用中發揮了非常關鍵的作用,但因為其單位損耗比較大,加上整機用量大,所以對整機的效率影響非常大。

初級測試方案:定位為預算在50萬元以下,只關注磁損情況,精度低,選擇進口儀器或多功能的國產儀器。

1、V-A-W方案:
  英國磁損功耗儀 PPA2510+日本NF高精度功率放大器 HSA4014-IW(或國產新風光WL3866)

2、國產方案:200KHZ
  以下的鐵氧體磁芯損耗,BS,B-H曲線等多功能測量

3、專業測試方案:全面評估磁芯產品的B-H,磁損PC
  LOSS,Bs等,測量儀器與數據符合國際標準,精度高。

CROSS-POWER(IEC62044-3)1MHZ頻率以下方案:
  IWATSU SY-8219/HAS-4014IW/SY-810/SY-509/PC SYSTEM

CROSS-POWER(IEC62044-3)10MHZ頻率以下方案:IWATSU
  SY-8218/IE-1125/SY-810/SY-509/PC SYSTEM

CROSS-POWER(IEC62044-3)高低溫(-30/150度)自動化測試方案:SY-320/SY-321



二、半導體功率器件參數測量,IGBT/VDMOS…

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小,開關速度快,但導通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點,驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

IGBT/SIC-IGBT等硅基大功率半導體器件測試評價方案:
     1、芯片級階段--ON-WAFER 探針臺與靜態圖示儀組成封裝前電參數特性測試: 
        推薦方案:美國CASCADE CT-3200/3300 TESLA高功率半導體ON-WAFER 探針系統。
        適用流程:VD-MOS/IGBT/SIC等功率半導體器件研究開發階段的分析測試
                       
VD-MOS/IGBT/SIC等功率半導體器件預生產及生產、品質檢查、FA不良性分析等工廠生產階段的測試與分析 

CASCADE-IWATSU ON-WAFER 測試方案:

應用范圍:IGBT\SIC\DIODE\MOSFET等功率半導體分立器件的封裝前性能測試

      2、成品級(封裝后工序)器件靜態參數測試,輸出曲線、耐壓與漏電流等靜態參數評價 
        推薦方案:IWATSU:CS-3100/3200/3300(電壓3000V級,電流1000A),CS-5100/5200/5300/5400(電壓5000V,電流1500A),CS-10800(電壓最高15000V,最流電高8000A)
  
適用流程:VD-MOS/IGBT/SIC等功率半導體器件出廠品質檢查、FA不良性分析、RMA返廠FA分析等工廠生產后工序階段的測試與分析
 
     3、器件應用層(用戶)-- 變流器/變頻器等電力電子集成方案研發層面 
        
推薦方案:IWATSU:CS-3100/3200/3300(電壓3000V級,電流1000A),CS-5100/5200/5300/5400(電壓5000V,電流1500A)
  
適用流程:電力電子產品IQC品質工程師評估VD-MOS/IGBT/SIC器件實際參數與DATASHEET 的差異性,評估器件性能。       
                 
電力電子產品研發工程師評估VD-MOS/IGBT/SIC器件實際參數與DATASHEET 的差異性,保證研發數據調整。          
                  
電力電子產品研發工程師找出VD-MOS/IGBT/SIC器件實際參數與DATASHEET的性能空間,如耐壓值等,降低器件成本設計。 




三、負反饋控制環路的頻響分析

開關電源依靠反饋控制環路來保證在不同的負載情況下得到所需的電壓和電流。反饋控制環路的設計影響到許多因素,包括電壓調整、穩定性和瞬態響應。
  當某個反饋控制環路在某個頻率的環路增益為單位增益或更高且總的相位延遲等于360 時,反饋控制環路將會產生振蕩。穩定性通常用下面兩個參數來衡量:
  相位裕量:當環路增益為單位增益時實際相位延遲與360 間的差值,以度為單位表示。 增益裕量:當總相位延遲為360 時,增益低于單位增益的量,以分貝為單位表示。

 



四、電力電子測試用高壓探頭、大電流探頭

推薦方案:高壓探頭:IWATSU
   DM-600隔離多通道高壓探頭,HV-P30(30KV),HV-P60(60KV),大電流探頭:SS-280系列高性能羅氏柔性探頭

          

  DM-6000 多通道光纖隔離高壓探頭:可以匹配所有主流品牌的示波器產品進行多通道高壓/超高壓安全浮地測試。



五、功率參數與諧波分析

單位時間內電路中電場驅動電流所作的功。若直流電路兩端的電壓為U,流過該段電路的穩恒電流為I,則單位時間內電場力驅動電流所作的功為
 P=IU。電功率的單位是“瓦(特)”(W)或“千瓦”(kW)。 

推薦方案:N4L PPA510,PPA520,PPA530,PPA1510,PPA1520,PPA1530;美國XITRON 思創 2801,2802,2574AH


六、變頻與電機拖動

電機參數測量measurement of motor parameters
  指對直流或交流電機電流、電壓和功率等參數的測量。在現代工業應用中PWM波驅動的變頻電機成為驅動與控制最為重要的部件,其關鍵電參數、諧波及效率成為最為重要的評價指標;與之配套的驅動變頻器產品同樣需要關注其電參數、THD關諧波失真、效率、基波功率等關鍵參數;如何正確的評價在高電氣噪聲環境下工作的變頻器與電機參數,以及兩者之間最高效的功率傳遞,這就需要功率分析儀具有多功能,多通道,高精度,高采樣率,高耐壓大電流測試,因為電機與變壓器產品的電感器特性,所以也要求功率分析儀滿足低功率因數情況下保證高精度的測量。

推薦儀器方案:PPA5560(6通道)/PPA
  DATALOG 軟件/HF-500高精度分流器*6/TT-HV15*6/ATT20衰減器




電力電子測試測量方案特點:

1】專注核心測試技術與問題,特別關注新型功率半導體開關器件的研發、ON-WAFER 在片測試,不良失效分析,以及磁元件的綜合損耗等

2】針對電力電子高壓、高噪聲、大電流環境的電參量安全準確捕獲提供高壓隔離差分探頭,大電流羅氏探頭,高精度分流器,多通道隔離示波器等

3】針對電力電子控制環提供高CMRR 的頻率響應分析方案

4】針對電力電子驅動與拖動實驗提供多通道高精度寬頻帶的電功率參數分析儀


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