[发明专利]一种脉冲功率交流老化试验平台及试验方法

权利要求书

1.一种脉冲功率交流老化试验平台，用于对脉冲功率条件下IGBT模块的老化情况进行测试，并对IGBT模块的寿命进行评估，其特征在于：包括以下单元：

主电路单元，包括全桥逆变器主电路及IGBT模块驱动电路；主电路工作在脉冲功率的模式下，用于模拟完整的老化周期；

测量电路单元，包括IGBT模块饱和压降测量电路和IGBT模块结壳热阻测量电路，用于实现对IGBT模块的饱和压降和结壳热阻的测量；

保护电路单元，用于对试验平台进行相应的保护，试验平台基于直流母线短路电流进行保护；

信息处理单元，用于对试验过程中的各种信息进行控制和处理；

上位机，用于接收信息处理单元发送过来的各种信息并进行显示与控制；

所述主电路单元采用H桥逆变结构，在母线电容处和母线处加入一个两IGBT封装的IGBT模块，其上管为母线电容开关，下管为母线开关；上管开通时，允许母线电容放电，反之，则母线电容不放电；下管开通时，允许直流电源或母线电容对主电路提供电能，反之，则通过二极管阻断电源侧和主电路的连接；

所述保护电路单元包括系统级保护和IGBT模块级保护；所述系统级保护用于防止系统过压运行导致的母线电容损坏、IGBT过压击穿或绝缘击穿；合理配置直流侧直流电源的过电压保护阈值对整个系统进行过电压保护，当系统发生过压现象时，电源输出电压被锁定为保护阈值，从而保护系统整体不受损害；所述IGBT模块级保护考虑过流保护，有两个实现方式：一是监测母线电流，当发现短路电流时对IGBT进行软/硬关断；另一则是监测IGBT饱和压降，当全桥电路发生直通短路时，IGBT电流迅速增大，CE两端的压降也随之升高，IGBT退出饱和区进入线性区；

通过改变相关IGBT驱动板电阻大小来配置IGBT驱动板过流保护参数；

所述IGBT模块饱和压降测量电路采用可隔离直流母线高压的测量电路，对应IGBT关断时，集电极的高压将被二极管阻断，保护后级运放和AD芯片；所述IGBT模块结壳热阻测量根据热阻定义式，待器件达到热稳态的时候采集结温和壳温进行计算，其中，T_j为结温，T_c为壳温，P_H为加热功率，R_{th_JC}为IGBT模块结壳热阻。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲功率交流老化试验平台，其特征在于：将一个半桥封装的IGBT模块反接接入母线；在上下管均关断的时候，上管中的反并联二极管保证电容不放电；下管中的反并联二极管阻断电源的输入；用于实现老化、测量一体化和自动化。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲功率交流老化试验平台，其特征在于：所述信息处理单元采用SCI或SPI进行现场数字控制，并将信息通过RS232或RS485传送至上位机。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲功率交流老化试验平台，其特征在于：所述上位机主要包括以下几个部分：

管理员登录系统：用于管理员登录，仅当用户名和密码均正确时才能进入系统；

电源参数设置：用于设置直流电源的参数，包括老化阶段的电压、电流以及测量阶段的电压、电流；

平台控制及监测：上位机控制平台的启停；平台工作阶段实时显示，包括老化阶段或测量阶段；平台工作状态实时显示，包括平台正常工作或异常工作报警；IGBT模块老化进程实时显示，包括模块老化次数、老化过程中结温壳温波形和老化特征量；

历史数据查询：实现IGBT模块老化特征量的存储，上位机通过选择查询条件查询相应老化特征量的变化曲线图，查询条件包括老化次数及老化特征量；

平台初始化：用于开始老化一个新模块之前清空上一个老化模块的所有老化数据。