[发明专利]UPFC功率模块老化综合测试平台

权利要求书

1.UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，所述UPFC功率模块老化综合测试平台包括UPFC功率模块IGBT电路板、负载的大功率电阻、测试机箱、DC/DC模块、直流稳压电源、散热器以及温度控制模块；所述负载的大功率电阻、所述测试机箱、所述直流稳压电源以及所述温度控制模块均连接到所述IGBT电路板；所述直流稳压电源还连接到所述温度控制模块；所述IGBT电路板通过所述DC/DC模块连接到所述测试机箱；所述IGBT电路板包括IGBT、驱动电路以及工作电路；所述直流稳压电源负责提供功率循环大电流；所述温度控制模块通过控制IGBT的开通和关断来控制功率循环中温度所设定的范围；所述测试机箱配置的数字万用表模块对老化过程中IGBT的特性参数进行实时采集。

2.根据权利要求1所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，所述温度控制模块包括温控继电器。

3.根据权利要求2所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，所述测试机箱为PXI测试平台。

4.根据权利要求3所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，通过测量UPFC功率模块输入、输出两端电压以及流过的电流，基于电流、电压数值及波形特征变化进行信号处理提取电学信号特征参数，间接监测和评估器件的缺陷和老化状态。

5.根据权利要求4所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，通过仿真和试验测试研究UPFC功率模块门极驱动电流、导通饱和压降电压、门极驱动电压特征参数随着器件缺陷或老化的变化情况；利用UPFC输入输出电压、电流采样进行参数辨识获取故障特征参数。

6.根据权利要求5所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，通过仿真和试验测试研究UPFC功率模块门极驱动电流、导通饱和压降电压、门极驱动电压特征参数随着器件缺陷或老化的变化情况，具体步骤为：一方面模拟缘击穿、触点迁移、铝键合线脱落、焊接层开裂的典型器件缺陷，另一方面将被测试的IGBT功率模块置于功率循环中实现模拟器件加速老化，通过对IGBT门极施加以固定的占空比信号，并同时测量和记录IGBT门极驱动电流、导通饱和压降电压、门极驱动电压的数值变化，获得故障特征参数与器件典型缺陷和老化的关联关系。

7.根据权利要求6所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，老化实验通过温度控制模块控制IGBT的壳温在100℃附近范围内波动，在这种功率循环条件下，焊料层所受的温度冲击小，壳温幅值的波动要小于结温，各层之间不易出现裂纹，焊料层老化进程慢，相比之下键合线老化更快，易造成电阻增大。

8.根据权利要求6所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，老化实验通过温度控制模块控制IGBT的壳温在30℃到100℃之间大范围波动，在这种功率循环下，壳温和结温幅值的波动都很大，这种加速老化方式对铝键合线和焊料层都会产生温度波动冲击，易造成电阻和热阻同时增大。

9.根据权利要求7或8所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，通过傅里叶变换、小波变换或高阶谱分析方法进行信号处理，结合信号的方差、幅值、频谱、谐波含量来作为系统的故障特征参数。

10.根据权利要求9所述的UPFC功率模块老化综合测试平台，其特征在于，根据幅度、频谱特征评估出缺陷的类型，然后利用相位特征诊断出故障类中具体的故障元件。