[实用新型]一种双馈变频器IGBT与其反并联二极管关断过电压检测装置

说明书

技术领域

一种双馈变频器IGBT与其反并联二极管关断过电压检测装置，属于电力电子控制领域。

背景技术

随着电力电子与半导体技术的飞速发展，高密度大功率的IGBT功率模块在双馈变频器、整流器以及运动控制领域逐渐成为了主流。IGBT容量的不断扩大，带来了其成本的不断攀升，为此，为了降低企业的成本，解决功率模块的可靠运行就成为了行业内所面临的首要的问题。而双馈变频器IGBT模块因关断时过压击穿导致失效是模块无法正常运行最为常见的现象。

在现有技术中，为了尽可能的降低双馈变频器IGBT与其反并联二极管在关断时刻的过压，设计时严格控制正负母排到IGBT模块的距离，并保证铜排与模块之间的触点具有良好的导电性能，以减小回路之间的杂散电感。对与IGBT并联的吸收电容，要求其容值大小必须设计合理，容值太大，吸收电容体积也会增大，占用太多的空间，不便于模块的设计，而且容值太大会影响IGBT的动态特性。而容值太小，双馈变频器IGBT以及与其并联的二极管在关断时的过电压就会太高，严重的时候会直接导致此IGBT模块因过压击穿而失效。为此，设计人员常常需要将模块母排设计好，吸收电容也安装好后，将其组合成一套双馈变频器三相功率模块单元，将交流输出端连到电抗器上作为其负载，由软件产生PWM控制信号驱动三相功率模块，用示波器观察IGBT上的关断电压信号，如果关断过电压太大不满足要求，需要重新更换吸收电容或者已设计好的铜排，反反复复，直至双馈变频器IGBT器件上的关断过电压在其耐压的安全范围之内。

双馈变频器三相功率模块的带载测试，必须要安装在一个固定的支架上，为了安全，在模块组合的时候，双馈变频器IGBT以及与其相连接的吸收电容常常被设计在外壳的里面，不容易让人触摸到的地方。因此存在如下隐患：1.如此重复的更换吸收电容，给调试、设计人员带来很大的工作量，而且拆卸安装时可能会毁坏IGBT正负母线的绝缘层。2.如果第一次吸收电容选择的很不合理，软件PWM一发波就有可能因关断电压太高而击穿IGBT器件。3.如果要测试带IPM的IGBT模块硬件过流保护功能的有效性，需要将模块的输出电流增加到硬件过流保护点，这种操作具有很大的危险性。所以这种方案不容易考察集成驱动板的双馈变频器IGBT模块硬件过流保护功能是否可靠。从而一种合理便捷的测试方法就成为了行业众多模块设计者的期望。

发明内容

为了克服上述现有双馈变频器IGBT与其反并联二极管过电压检测过程中存在的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种双馈变频器IGBT与其反并联二极管关断过电压检测装置，主要包括光纤收发器、微控制器、控制脉冲触发装置、带有控制面板的3位8段数码管；所述光纤收发器还包括一路触发桥臂上管IGBT的光纤发射器、一路触发桥臂下管IGBT的光纤发射器和一路IGBT故障光纤接收器，所述控制脉冲触发装置包括双脉冲触发装置、单脉冲触发装置，单管驱动触发以及双管驱动触发，所述带有控制面板的3位8段数码管设定触发控制参数。

所述光纤收发器为Aglient HFBR-0400系列，其最大的传输距离可达2.7km。所述微控制器(MCU)的PWM故障中断引脚直接与IGBT的故障信号相连接。

该装置通过控制面板设定触发类型，脉冲时间和间隔时间。这些数据直接被写入到微控制器(MCU)的Flash中，避免掉电后再上电还需要重新设定。由触发选择装置设定是上管触发还是下管触发或是上下管同时触发，由脉冲触发装置实现双脉冲测试或者单脉冲测试。

本实用新型的测试方法是：只对单相桥臂进行双脉冲的触发测试，即只需安装一个桥臂即可，如果要测试上管，需要把该桥臂的交流输出端与负母排短接，设定上管触发模式，对上管IGBT门极双脉冲驱动，获取上管IGBT的关断过电压，同时，通过测量下管两端的电压波形，可获得下管IGBT并联二极管的关断过电压。若是需要测量下管，只需要将该桥臂的交流输出端与正母排短接，触发选择装置调到下管触发模式即可。

所述的双脉冲驱动，需要根据测试条件首先设定触发脉冲的时间宽度和间隔时间宽度，上电后，微控制器(MCU)自动读取上次实验完毕后的设定值，如果初次实验，上述脉冲的时间宽度和间隔时间宽度均为默认的1us。实验时应逐渐增加脉冲的时间宽度和间隔时间宽度以防止IGBT因过流故障关断。