[发明专利]一种脉冲功率交流老化试验平台及试验方法

说明书

本发明公开了一种脉冲功率交流老化试验平台及试验方法，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，试验平台包括以下单元：主电路单元，用于模拟完整的老化周期；测量电路单元，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；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。本发明实现了脉冲功率条件下IGBT模块的老化试验，完成了IGBT模块饱和压降及结壳热阻测量，可以为评估IGBT模块寿命提供有力支撑。

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，涉及到IGBT模块，具体涉及一种脉冲功率交流老化试验平台及试验方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物。它的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。

IGBT的特点：击穿电压可达1200V，集电极最大饱和电流已超过1500A。由IGBT作为逆变器件的变频器的容量达250kVA以上，工作频率可达20kHz。

作为电力电子重要大功率主流器件之一，IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器。在消费电子方面，IGBT用于家用电器、相机和手机。

交流老化更能反映器件真实的老化进程，但是交流老化下，器件工作在高频开关状态，老化特征量在线提取在世界范围内仍然是一个难题。现有技术中，对IGBT的交流老化还不能实现有效的测量和评估，也缺乏对其进行交流老化试验的平台和方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种脉冲功率交流老化试验平台及试验方法，实现了脉冲功率条件下IGBT模块的老化试验，完成了IGBT模块饱和压降及结壳热阻测量，可以为评估IGBT模块寿命提供有力支撑。

为此，本发明采用了以下技术方案：

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，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；

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。

优选地，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。

优选地，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。