[发明专利]一种变流器IGBT功率模块现场双脉冲测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变流器IGBT功率模测试系统及方法，尤其是涉及一种变流器 IGBT功率模块现场双脉冲测试系统及方法。

背景技术

近年来，IGBT功率模块广泛应用于电气传动与新能源发电系统中，如电动汽 车、地铁、高铁以及风电等。本发明提出一种变流器中IGBT功率模块双脉冲测试 系统与方法以方便现场测量IGBT开关特性，对确保变流器安全、高效、可靠运行 具有重要意义。一方面，在变流器设计与开发阶段，现场测量变流器中IGBT功率 模块的开关特性可对门极驱动与主回路优化(如门极电阻值选择、直流母排布置等) 提供依据。例如IGBT关断时的尖峰电压以及IGBT开通时的二极管反向恢复电流 是否在安全范围内，以及开关过程当中是否存在不合适的振荡等。另一方面，变流 器长期使用过程中，IGBT功率模块受机电热等各种应力的反复作用会导致器件运 行性能下降甚至最终失效。现场测量变流器中IGBT功率模块的开关特性可及时获 取IGBT状态信息，有效实施变流器故障预诊断。

国家标准《GB/T29332-2012》详细规定了IGBT开关特性的测试方法，该方法 在实验室利用专用测试设备单独对IGBT器件进行测试，并不适用于在现场对变流 器系统中的IGBT模块进行测试。

2010年中国电机工程学报发表的《IGBT开关特性离线测试系统》一文中提出 了一种IGBT开关特性离线测试系统。该测试系统包括器件开关特性的硬件测试平 台和开关损耗建模软件平台两部分，能自动测试器件的开关特性，并分析开关损耗。 但是该系统只能在实验室进行测试，并不适用于现场测试。

2010年中国电机工程学报发表的《大功率直驱风电系统高效率变流器设计》 一文中提出一种结合电路时域仿真与器件损耗曲线计算变流器损耗的方法，该方法 无需额外的装置，但由于器件损耗曲线与实际运行情况存在一定的差异，所以该方 法误差较大，难以满足工程需求。

2013年电力自动化设备发表的《兆瓦级全功率风电并网变流器功率组件设计》 一文中提出了一种计算器件(IGBT)损耗的方法。该方法结合器件手册和理论计 算来估算器件的损耗。通过其实验对比，发现估算值与实际值存在10％左右的误 差，损耗估算的精度不高。

2013年刘琦、王志民等人发表的《一种IGBT驱动模块双脉冲测试装置》一文 中提出了一种针对电动汽车用IGBT动态特性测试的方法和装置。测试过程中将 IGBT功率单元装入模拟控制器中，利用模拟控制器来模拟IGBT在汽车运行过程 中实际工作电压和电流对IGBT进行双脉冲测试。但该方法只能在实验室利用专用 测试设备(模拟控制器、高压电源、负载电感)进行测试，并不适用于现场测试。

中国专利申请201220471832.8和中国专利申请201210342475.X中均提出了一 种自动测试IGBT动态特性的装置与方法。该装置能够自动采集、传输并处理双脉 冲测试得到的数据，从而获得IGBT的动态特性，但该方法并不适用于现场测试。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适于现场测 量、测量方便、测量准确的变流器IGBT功率模块现场双脉冲测试系统及方法，可 在电气传动或新能源发电系统(如电动汽车、地铁、高铁以及风电等)现场对变流 器实施双脉冲测试。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种变流器IGBT功率模块现场 双脉冲测试系统，用于现场测试变流器中IGBT功率模块的特性，包括

双脉冲测试电路：包括依次连接的输入电源、变流器及负载，所述的输入电源 为应用变流器的系统中实际使用的输入电源，所述的负载为应用变流器的系统中实 际使用的电机，

检测单元：用于检测所述的变流器中IGBT功率模块中各个IGBT的相关参数，

数据采集单元：与所述的检测单元连接，用于采集测得的IGBT的相关参数，

数据处理单元：与所述的数据采集单元连接，用于对测得的IGBT的相关参数 进行分析处理。

所述的输入电源与所述的变流器的直流母线电容连接，用于对直流母线电容充 电，

所述的电机的三相绕组与所述的变流器的IGBT功率模块连接。

所述的检测单元包括差分隔离电压探头和高速电流探头，