[发明专利]基于关断过电压的两电平叠层母排杂感的测试电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子应用领域，具体涉及一种基于关断过电压的两电平叠层母排杂感的测试电路及方法。

背景技术

叠层母排的主要作用是连接功率器件和直流支撑电容，是电力电子功率变换系统重要的组成部分。随着功率变换系统功率等级的提升以及电力电子技术的发展，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块的功率密度越来越高，开通关断性能越来越好，这就意味着关断电流及其斜率越来越大。此时将在叠层母排的杂散电感上感生出电压，该电压连同直流母线电压直接附加在关断的IGBT两端，进而有可能超越IGBT的额定电压而导致器件的损坏。因此确切掌握叠层母排杂散电感的数值，有助于检验和改善叠层母排的设计效果，进一步地可以有效推断不同功率等级下IGBT关断过电压的水平，有利于系统保护方案的设计以保证暂态过程中系统安全稳定的运行。

现有的两电平叠层母排杂感的双脉冲测试方法，利用第二个脉冲开通时，单只IGBT端电压的变化值与电流上升率进行测量。该方法要求IGBT端电压的变化值在一定时间阶段内保持稳定，需要外加直流电源、续流电感及脉冲开通时长的协调配合，对实验条件的要求高。并且所获得的结果包含回路内所有元器件的杂感——IGBT的杂感及其与续流电感的并联等效杂感，因为IGBT的等效杂感通常小于30nH，与叠层母排的杂感数值相差在一个数量级以内，因此该方法有较大的误差并不能反映叠成母排杂感的真实数值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于关断过电压的两电平叠层母排杂感的测试电路及方法，可以方便、精确地测量出两电平叠层母排的杂散电感数值。

实现上述目的的技术方案是：

本发明之一的一种基于关断过电压的两电平叠层母排杂感的测试电路，包括叠层母排、第一IGBT、第二IGBT、直流支撑电容、直流电源以及续流电抗器，其中：

所述叠层母排的正端分别连接所述第一IGBT的集电极、所述直流支撑电容的正极以及所述直流电源的正极；

所述叠层母排的负端分别连接所述第二IGBT的发射极、所述直流支撑电容的负极以及所述直流电源的负极；

所述第一IGBT的发射极连接所述第二IGBT的集电极；

所述续流电抗器的一端连接所述第二IGBT的集电极，另一端连接所述第二IGBT的发射极。

本发明之二的基于本发明之一所述测试电路的两电平叠层母排杂感的测试方法，包括下列步骤：

步骤一，所述第二IGBT保持关断，所述第一IGBT在t0时刻开通，t1时刻关断，t2时刻再开通，t3时刻再关断；

步骤二，在t3时刻的关断过程中，得到第一IGBT的集电极与第二IGBT的发射极的峰值电压与稳态电压的差值ΔV_ce，以及流过第一IGBT集电极的电流Ic的下降率ΔI_c/Δt，通过Lσ=ΔV_ce/（ΔI_c/Δt）获得叠层母排杂感L_σ，其中，Δt表示时间段，ΔI_c表示Δt时间内Ic下降的幅度。

上述的两电平叠层母排杂感的测试方法，其中，所述ΔV_ce=Vce-DCs，其中，DCs表示直流电源的电压，即所述稳态电压；Vce表示t3时刻第一IGBT集电极与第二IGBT发射极之间的电压，即所述峰值电压。

本发明的有益效果是：

本发明的利用关断过电压测试两电平叠层母排杂感，完全排除了电路中IGBT杂散电感和实验用续流电感引起的误差，同时降低了对测试电路的要求，可以快捷、精确地测出叠层母排的杂散电感，以验证叠层母排的设计效果，指导其优化设计，同时帮助准确把握运行过程中IGBT承受的过电压水平，保证系统的稳定运行。本发明对实验条件要求宽松，便于实际操作，测试结果精度高。

附图说明

图1为本发明的基于关断过电压的两电平叠层母排杂感的测试电路的电路图；

图2为本发明的实验波形图；

图3为传统测试方法第二个脉冲开通过程的实验波形图；

图4为本发明的第二个脉冲关断过程的实验波形图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明之一的基于关断过电压的两电平叠层母排杂感的测试电路，包括叠层母排（图中未示）、第一IGBT S1、第二IGBT S2、直流支撑电容C、直流电源DCs以及续流电抗器L，其中：