[发明专利]一种飞跨电容三电平DCDC功率组件的双脉冲测试电路及方法

权利要求书

1.一种飞跨电容三电平DC/DC功率组件的双脉冲测试电路，其特征是：包括三电平功率模块、可调直流源、放电支路和续流电感；

三电平功率模块包括飞跨电容、支撑电容、吸收电容和开关变换电路；所述开关变换电路包括依次同向串联的第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT；各IGBT的发射极和集电极上分别反向并接有续流二极管；飞跨电容的一端连接在第一IGBT发射极与第二IGBT集电极之间，另一端连接在第三IGBT发射极与第四IGBT集电极之间；

第一IGBT至第四IGBT的发射极和集电极上还分别并接有均压电阻R1-R4，均压电阻的阻值关系为：R1＝R2，R3＝R4；

所述可调直流源、放电支路，与三电平功率模块的支撑电容、吸收电容和开关变换电路相互并联，且第一IGBT的集电极和第四IGBT的发射极分别连接可调直流源的正极和负极；

三电平功率模块工作于Buck工作方式时，所述续流电感两端并接于第三IGBT与第四IGBT相串联的线路两端上；三电平功率模块工作于Boost工作方式时，所述续流电感两端并接于第一IGBT与第二IGBT相串联的线路两端上；

所述Buck工作方式包括四种开关变换形式：第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成1/0/0/0；第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成0/1/0/0；第一至第四IGBT的开关状态从0/1/0/0变成1/1/0/0；以及第一至第四IGBT的开关状态从1/0/0/0变成1/1/0/0；

所述Boost工作方式包括四种开关变换形式：第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成0/0/0/1；第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成0/0/1/0；第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/1变换成0/0/1/1；以及第一至第四IGBT的开关状态从0/0/1/0变换成0/0/1/1

测试过程中，飞跨电容充电后断开可调直流源，根据开关变换形式，控制测试对象IGBT开关管之外的其它IGBT开关管关断或常开；对测试对象IGBT开关管施加双脉冲；测量双脉冲施加过程中，测试对象IGBT开关管的门极-发射极电压V_GE、集电极-发射极电压V_CE，以及其它IGBT开关管所并接的续流二极管的反向恢复电流I_C。

2.根据权利要求1所述的飞跨电容三电平DC/DC功率组件的双脉冲测试电路，其特征是：所述放电支路包括相互串联的泄放电阻和放电接触器。

3.根据权利要求1所述的飞跨电容三电平DC/DC功率组件的双脉冲测试电路，其特征是：所述续流电感为空心电感，其感抗为：L＝V·t/I，其中V为所并联的IGBT导通时续流电感两端的电压，I为测试过程中流过续流电感的最大电流，t为IGBT的导通时间。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述飞跨电容三电平DC/DC功率组件的双脉冲测试电路的测试方法，其特征是，包括：

调节可调直流源使支撑电容充电至额定电压V_DC，进而通过均压电阻使得飞跨电容充电至V_DC/2；

断开可调直流源，停止充电；

确定三电平功率模块的开关变换形式，以及相应的测试对象IGBT开关管；

根据开关变换形式，控制测试对象IGBT开关管之外的其它IGBT开关管关断或常开；

对测试对象IGBT开关管施加双脉冲；

测量双脉冲施加过程中，测试对象IGBT开关管的门极-发射极电压V_GE、集电极-发射极电压V_CE，以及其它IGBT开关管所并接的续流二极管的反向恢复电流I_C。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征是：在第二个脉冲开通时刻测量所述反向恢复电流I_C，在第二个脉冲关断时刻测量测试对象IGBT开关管的门极-发射极电压V_GE和集电极-发射极电压V_CE。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征是：三电平功率模块工作于Buck工作方式时：

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成1/0/0/0，则测试对象为第一IGBT，控制其它IGBT全部关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第四IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第一IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成0/1/0/0，则测试对象为第二IGBT，控制其它IGBT全部关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第三IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第二IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/1/0/0变成1/1/0/0，则测试对象为第一IGBT，控制第二IGBT常开，第三和第四IGBT关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第三和第四IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第一IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从1/0/0/0变成1/1/0/0，则测试对象为第二IGBT，控制第一IGBT常开，第三和第四IGBT关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第三和第四IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第二IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

三电平功率模块工作于Boost工作方式时：

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成0/0/0/1，则测试对象为第四IGBT，控制其它IGBT全部关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第一IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第四IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/0变换成0/0/1/0，则测试对象为第三IGBT，控制其它IGBT全部关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第二IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第三IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/0/0/1变换成0/0/1/1，则测试对象为第三IGBT，控制第四IGBT常开，第一和第二IGBT关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第一和第二IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第三IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE；

开关变换形式为第一至第四IGBT的开关状态从0/0/1/0变换成0/0/1/1，则测试对象为第四IGBT，控制第三IGBT常开，第一和第二IGBT关断；双脉冲施加过程中，在第二个脉冲开通时刻测量第一和第二IGBT所并接续流二极管的反向恢复电流，在第二个脉冲关断时刻测量第四IGBT的电压尖峰V_GE和V_CE。