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IGBT 雙脈沖實驗,短路實驗
發布日期:2018-8-28   點擊次數:1392


雙脈沖測試IGBT動態開關特性

 參考:長沙力高捷創儀器有限公司

  通常建議在系統調試之前進行雙脈沖測試或測試IGBT模塊特性。雙脈沖測試通常基于半橋拓撲結構,在不同的負載條件下測試IGBT及相應二極管的特性。它適用于測試器件的特性及其控制,與逆變器批量生產前的測試效果類似。雙脈沖測試能夠用功率幾乎可忽略不計的電源來測試電力電子器件在各種條件下的柵極驅動和動態特性,包括:
  ·不同溫度下的特性;
  ·短路特性和短路關斷;
  ·柵極驅動特性,比如RGonRGoff的調節;
  ·關斷時的過電壓特性,例如有源鉗位的調整;
  ·并聯連接的均流特性;
  ·二極管恢復特性;
  ·開關損耗的測定。
  雙脈沖測試裝置如圖1所示。


1 雙脈沖測試裝置

 
  如圖1所示的雙脈沖測試需要的組件為:直流電源,放電電路,直流母線,脈沖信號發生器,柵極驅動器,被測器件(DUT),負載。
 
  需要測量電壓和電流。負載根據測試上橋IGBT/二極管(VT1VD1),還是測試下橋IGBT/二極管(VT2VD2),切換到直流母線的DC-(B)DC+(A)。一旦選擇了上橋或下橋的IGBT,另一個IGBT的柵極需要用負電壓鉗位。因為可能會發生寄生效應,所以不建議IGBT的柵極鉗位到0V
 
  通過一個可調電壓、可限電流的高壓直流電源給直流母線電容充電。電容器被充電后,電源應該從電容器組分離或者限制充電電流。這樣在發生故障時,幾乎沒有能量或者只有非常少的能量被補充到直流母線。推薦使用積分電流控制的電源,如圖2所示,同樣也需要保證電容器組在測試后能夠放電。作為一種規則,可在DC+DC-之間安裝放電電阻以實現電容放電。例如圖1中開關S可以是IGBT
 
  直流母線的等效電感設計對ICBT和二極管的開關特性非常重要,因此直流母線的等效電感應該盡可能低,但也要考慮與預期的應用相對應。

2 雙脈沖測試所需直流高壓電源

 
  負載電感可以使用空芯電抗器,如圖3所示。雙脈沖測試需要轉換的能量非常低,因此負載電感不必消耗任何熱量。然而,繞組必須能夠承受脈沖電流和電壓范圍。空芯電感的典型尺寸如下:
  ·2.5kA/1.7kV/0.3ms
    6-9-13-20-30-45-70-100-150-230-345-520μH
  ·100A/6.5kV/0.3ms
    0.78-1.17-1.75-2.63-3.94-5.91-8.87-13.30-19.95-30.00mH

3 雙脈沖測試所需的空芯電感

 
  如同IGBT模塊和直流母線,柵極驅動器也對實際的開關特性起到關鍵作用。因此如果可能的話,雙脈沖測試最好使用實際應用所需的柵極驅動器。然而這對于IGBT模塊的特性測試不是絕對必要的。幾家制造商都可以提供合適的IGBT柵極驅動解決方案,例如圖4給出了2BB1082BB0435,其適用1.7kVIGBT模塊。

4 適合雙脈沖測試的通用柵極驅動器

 
  通過雙脈沖發生器產生驅動所需要的脈沖如圖5所示,要確保t1t3的時間自由可調。但是,市場上把這種脈沖信號作為基本函數發生器的非常少,因此可以通過可編程的PC脈沖發生卡來產生雙脈沖函數。

5 脈沖發生器產生的脈沖

 
  在第一個開關測試開始之前,必須計算負載電感。在下面的例子中,將要測試額定電流為1kA1.7 KV IGBT模塊。最大直流母線電壓為1.2kV,最大開關電流2kAt1t3的和不得超過100μs,即

計算公式1 

 
  一旦負載電感確定,就可以開始測試了。首先是短脈沖和低電壓。第一次實驗開關之后,測得的電流應通過計算進行驗證,以排除測量錯誤的可能性。通過前面的方程可以計算lc。在開始測量之前,假設t1t3的脈沖寬度是50μs,而母線電壓是800V,那么測試電流應是667A,

計算公式2 

 
  如果測量設置和設定是正確的,通過不同的測試參數就可以確定二極管和IGBT的開關特性。圖6給出了由雙脈沖測試測得的IGBT動態開關特性。

6 由雙脈沖測試測得的IGBT動態開關特性


實驗所需儀器:

1、數字示波器  IWATSU DS-5624A / TEK TDS 3204

2、信號源  IWATSU SG-4105


3、羅氏電流探頭 IWATSU SS-625M / IWATSU SS-285A / PEM CWT MINI 06B


4、高壓差分探頭 IWATSU SS-320A/PMK BUMBLEBEE 400M


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