[发明专利]功率半导体器件的热阻抗测量系统及方法

说明书

本发明提供了一种功率半导体器件的热阻抗测量系统及方法，该系统包括：直流供电模块、被测模块、驱动模块、测量模块以及总控制模块；其中：直流供电模块，用于向被测模块提供电能；被测模块包括至少一个被测单元；驱动模块，用于将总控制模块输出的开关状态信号进行功率放大，以驱动被测单元中的功率器件；测量模块，用于检测所述被测模块的电气状态、温度状态；总控制模块，用于对所述测量模块测得的结果进行分析处理，得到所述被测单元中功率半导体器件的热阻抗特性。本发明可实现多个功率半导体器件更准确的热阻抗特性测量，测试系统成本大大降低。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及功率半导体器件的热阻抗测量系统及方法。

背景技术

功率半导体器件是电力电子变流器中重要的元件，并且功率半导体器件的非正常工作是变流器的主要故障原因。为了提高变流器的可靠性与经济性，需要对功率半导体器件的热行为以及工作效率进行准确的预测与评估，而在这之前，必须准确地获得功率半导体器件的热阻抗特性。

根据热阻抗的定义公式，要获得功率半导体器件的热阻抗特性，需要获得被测器件的动态温度变化，以及器件的功率损耗。现有的技术通常采用恒定大小及方向的电流源对持续导通的功率半导体器件进行加热，当达到热稳定状态后，利用附加开关切断加热电流，并记录被测器件降温过程中多点的温度变化。由于被测器件加热过程中的功率损耗仅包含导通损耗，可以通过器件上导通电压与被切断前的加热电流乘积获得。

但是，功率半导体器件实际应用中通常处于高速开关状态，其功率损耗不但有导通损耗，还包括较大的开关损耗，而开关损耗是器件的主要热源。当采用传统热阻抗测量方法时，为了达到与实际运行相近的温度范围，需要使被测器件工作在线性放大状态，或施加远大于器件实际工作电流的加热电流。这也使得传统功率半导体器件的热阻抗测试方法，具有测试系统成本高，加热电流变化速度慢，加热电流方向单一，被测器件固定，器件工作状态与实际应用不符合等显著问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种功率半导体器件的热阻抗测量系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供一种功率半导体器件的热阻抗测量系统，包括：直流供电模块、被测模块、驱动模块、测量模块以及总控制模块；其中：

所述直流供电模块，用于根据所述总控制模块提供的给定参考电压，向所述被测模块提供电能；

所述被测模块包括：至少一个被测单元，所述被测单元用于模拟功率半导体器件的工作状态；所述被测单元包括：功率半导体器件所组成的测量电路，以及所述测量电路对应的负载模块；

所述驱动模块，用于将所述总控制模块输出的开关状态信号进行功率放大，得到相应的驱动信号，并通过所述驱动信号控制所述被测单元中功率半导体器件的开关状态；

所述测量模块，用于根据所述总控制模块提供的测量信号，检测所述测量电路中的功率半导体器件、所述测量电路对应的负载模块的电气状态和温度状态；

所述总控制模块，用于向所述直流供电模块提供给定参考电压，以及对所述测量模块测得的结果进行分析处理，以得到所述被测单元中功率半导体器件的热阻抗特性。

可选地，所述测量电路包括：由功率半导体器件组成的全桥电路，或H桥电路。

可选地，所述测量电路中还包括：散热器，所述散热器用于消散功率半导体器件产生的热量。

可选地，所述测量模块包括：温度测量子模块、电压测量子模块、电流测量子模块；其中：

所述温度测量子模块，用于获取测量电路的温度参数，所述温度参数包括：功率半导体器件的结温、功率半导体器件的外壳温度、散热器的温度、环境温度中的任一或者任多个温度值；