[发明专利]一种三相逆变系统IGBT模块功率-温度控制及检测装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子器件领域内的一种检测试验装置，特别涉及可以完成模拟IGBT(绝缘栅双极型晶体管)功率模块实际工作条件的检测试验装置。

背景技术

随着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件在各类电能变换装置中发挥的作用越来越重要，IGBT功率模块正朝着高频化、大功率化、高度集成化发展，这必然会使其得到更加广泛的应用空间，但这同样会导致模块的发热量大幅度提高，而在有限的散热条件下，电热效应引起的模块温度升高，将加速模块的电热疲劳，热疲劳积累严重时，系统的工作性能会明显下降。在各种变流装置中，功率模块失效引发的机电故障占系统故障率的很大一部分，并且可能会给整个系统造成非常严重的损失。

明显的温度波动将导致IGBT模块封装组件或材料的疲劳断裂，温度改变会引起材料的属性变化，而由此带来电容量、阻抗值等的改变，这必然影响电气信号的传输特性以及IGBT模块的各种电气参数，模块的功率循环强度以及温度波动与模块的电热疲劳程度及退化水平之间具有非常密切的关系。

在以往的试验中，都是通过搭建直流稳压源、IGBT模块及其驱动电路、电阻负载等组成的电路，作为研究IGBT模块电气参数的试验电路，这样的试验装置与实际的IGBT模块工作场合相差较大，而在实际工况下，IGBT模块的电气参数及温度特性又很难检测，所以可靠性难以实现有效的在线评估。

“一种IGBT模块温度检测方法”(专利申请号：CN201210230805)专利主要通过采集NTC热敏电阻的电压来检测IGBT温度，避免IGBT过热烧毁；“利用IGBT温度控制逆变器输出功率降额的电路系统”(专利申请号：CN201220497550)专利无需外加额外温度传感器，通过合理的检测手段，提升了温度检测精度，提高了逆变器过热保护的工作性能；“一种大功率IGBT温度采集保护电路”(专利申请号：CN201310314640)专利实时检测IGBT温度，能及时采取保护措施，提高设备工作的可靠性。以上专利皆是针对IGBT模块温度，对温度数据进行采集处理，提高了IGBT工作可靠性，但均不涉及逆变系统IGBT模块功率与温度检测及控制的试验装置。

为了保障和提高IGBT模块的工作可靠性，确保变流设备等正常运行，所以迫切需要一种模拟IGBT模块实际工作情况且可以检测并控制IGBT模块功率和温度的试验装置。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术的不足，提供一种三相逆变系统IGBT模块功率-温度控制及检测装置，该装置通过控制IGBT模块的集电极电流、集射极电压以及门极开关频率实现对IGBT模块功率的控制，通过温度采集系统与散热风扇和负载相连，实现实时温度采集，并能够实现对IGBT模块温度的控制；能改变逆变系统直流母线电压与调节接入负载相互配合达到控制IGBT模块集电极电流与集射极电压的目的，进而实现对IGBT模块的功率进行控制；能通过外部按键对IGBT的门极SPWM驱动信号的频率进行控制，并且可以实现在连续工作情况下，实时改变SPWM信号频率；能通过温度传感器与温度数据采集系统对温度数据进行实时采集和存储，并通过设置不同的控制继电器的温度值上下限，对散热风扇和接入负载进行控制，实现对模块铜基板温度的控制，并且具有过温保护、失效报警的功能。

本发明的技术方案为：

一种三相逆变系统IGBT模块功率-温度控制及检测装置，包括：整流调压滤波电路、三相桥式逆变电路、温度传感器、温度采集存储系统、继电器、散热风扇、三相可调负载、IGBT模块门极SPWM信号控制电路和计算机，其连接关系为：三相桥式逆变电路的输入端连接整流调压滤波电路，三相桥式逆变电路输出端连接三相可调负载，门极SPWM信号控制电路输出端连接三相桥式逆变电路中IGBT模块的门极；温度传感器、温度采集存储系统以及继电器依次连接，继电器分别连接散热风扇和三相可调负载，温度传感器和散热风扇分别与三相桥式逆变电路相连；温度数据采集及存储系统与计算机相连。