[发明专利]一种用于IGBT动态特性测量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子器件测量技术领域，尤其涉及一种用于绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，以下简称IGBT)动态特性测量的装置及方法。

背景技术

直流输电技术的进步和电力电子技术的发展，使得对电力电子器件的特性研究越来越重要。IGBT的特性研究包括静态特性研究和动态特性研究，静态特性往往由datasheet(数据表)可得出，而动态特性需人为测量得到。在目前国标及IEC(International Electro technical Commission，国际电工委员会)标准中，动态特性的测量均基于双脉冲测试。通过测量动态过程中的电压Vce、电流Ie波形来反映其动态特性，因此测试回路的设计和波形的精准化测量直接决定了所得动态过程的正确性。但是目前大多数双脉冲测试回路在设计时细节考虑不够、而且在测量环节也没有给出详细、标准的测量手段，对测量方法仅限于理论上的分析。因此，迫切需要一套适用于双脉冲测试的电路设计依据及电压电流波形规范化测量方案。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种用于IGBT动态特性测量的装置及方法。

一种用于绝缘栅双极型晶体管动态特性测量的装置，主要包括：调压器、变压器、整流桥、母线电容、放电电阻、第一继电器、第二继电器、主控制板、副控制板、保护电路、IGBT功率模块、负载电感、电流传感器、屏蔽箱、示波器；

其中，调压器的输入端接入市电220V，调压器的输出端通过第一继电器与变压器的输入端相连；变压器的输出端与整流桥相连；整流桥的输出端与母线电容并联，整流桥输出的直流电用于对母线电容的充电；放电电阻通过第二继电器与母线电容并联，用于母线电容电压的放电；IGBT功率模块与母线电容并联；屏蔽箱为双层屏蔽箱，电流传感器置于屏蔽箱的第一层中，示波器置于屏蔽箱的第二层中，示波器及电流传感器与外电路的连线通过屏蔽箱中的引线口引入，在接好电路后用锡箔纸将屏蔽箱的引线口封住；示波器自带电压探头用于测量下IGBT管的集电极和发射极的两端电压、栅极触发信号以及发射极端电流。

所述IGBT功率模块包括上IGBT管和下IGBT管；其中上IGBT管和下IGBT管串联，上IGBT管的发射极和下IGBT管的集电极相连，上IGBT管的集电极和下IGBT管的发射极分别和母线电容的两端相连；IGBT功率模块依次通过保护电路、副控制板和主控制板相连；主控制板是以DSP为核心控制器件，通过光电耦合器件输出0～15V的控制信号到副控制板；副控制板是以Eice DRIVER驱动芯片为核心器件，将控制信号转化为±15V的IGBT驱动信号，并通过保护电路来控制IGBT功率模块；上IGBT管始终处于关断状态。

所述保护电路分为六个输入端：C1输入端、G1输入端、E1输入端、C2输入端、G2输入端、E2输入端和五个输出端：A1输出端、A2输出端、A3输出端、A4输出端、A5输出端；

其中，C1输入端通过两个串联的D2正向二极管、D1正向二极管和A1输出端相连；

G1输入端分别通过两路并联的电路和A2输出端相连，其中一路电路由一个D8反向二极管和一个R1电阻串联所组成，另外一路由一个D7正向二极管和一个R2电阻串联所组成；

E1输入端和A3输出端相连，并且A2输出端和A3输出端之间并联一个D3双向瞬态抑制二极管和一个R5电阻；

C2输入端通过两个串联的D4正向二极管、D5正向二极管和A3输出端相连；

G2输入端分别通过两路并联的电路和A4输出端相连，其中一路电路由一个D10反向二极管和一个R3电阻串联所组成，另外一路由一个D9正向二极管和一个R4电阻串联所组成；

E2输入端和A5输出端相连，并且A4输出端和A5输出端之间并联一个D6双向瞬态抑制二极管和一个R6电阻；

C1输入端、G1输入端、E1输入端、C2输入端、G2输入端、E2输入端分别和副控制板上的饱和度检测输入驱动器通道A、栅极驱动器输出通道A、公共地接线端通道A、饱和度检测输入驱动器通道B、栅极驱动器输出通道B、公共地接线端通道B相连；

A1输出端、A2输出端、A3输出端、A4输出端、A5输出端分别和IGBT功率模块中的上IGBT管集电极、上IGBT管栅极、上IGBT管发射极和下IGBT管集电极连接点、下IGBT管栅极、下IGBT管发射极相连；保护电路对于IGBT功率模块起到过流、过压保护以及保护栅极电阻、释放栅极电荷的作用。