[发明专利]多个汽车级IGBT模块同步PWM功率循环实验装置

说明书

本发明公开了多个汽车级IGBT模块同步PWM功率循环实验装置，装置包括驱动保护系统、主电路系统、IGBT模块单元、水冷散热系统、小电流测试系统、数据采集系统五部分。该装置的驱动保护系统提供多路相同时序不同电位的高频驱动信号，分别对IGBT模块单元、水冷散热系统、数据采集系统进行控制。水冷散热系统包含多个独立的工位，可同时对多个IGBT模块进行独立的散热控制。主电路系统和小电流测试系统，交替的向待测IGBT模块进行供电。所述的数据采集系统，自动采集主电路的电流I_c、IGBT壳温T_c、IGBT集射极电压V_ce，并且采用labview程序自动对采集的数据进行实时处理分析，输出保存测试数据。在提高工作效率的同时，也能够兼具接近实际工况的目的。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件功率循环实验装置，属于加速老化实验装置领域，特别涉及一种多个汽车级IGBT模块同步PWM功率循环实验装置。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件。它具有高开关频率，高输入阻抗，低输出阻抗，低导通电压降及耐高压与大电流等优点。正是由于其优越的特性，IGBT已成为轨道交通、航空航天、新能源汽车、风力发电等领域中实现电能转换和控制的核心元件。

在这些大功率电力电子装置的应用中，一方面IGBT模块的工作电压、电流很高，其导通功率损耗不断增加，导致芯片结温不断上升。另一方面由于IGBT开关频率不断变化，促使其开关损耗不断变化，促使IGBT模块的结温波动显著。随着功率的提升，IGBT模块过热的问题越来越严重，导致IGBT服役条件下可靠性降低，严重制约IGBT在电力电子系统中的应用。因此，如何评估和提高IGBT的可靠性是目前亟待解决的关键问题之一。

目前普遍采用功率循环实验对IGBT进行可靠性测试，它是可靠性研究中最重要的测试方法之一。但现有的功率循环实验装置，只能对单个的IGBT进行测试，实验效率很低。如需对多个IGBT器件同时进行功率循环实验，则需要多台测试设备同时运行，不仅实验成本高昂，而且各台设备之间存在差异，使得实验所得数据之间缺乏对比性，造成分析结果不准确。而且目前的实验装置多是进行直流DC功率循环实验，这与模块的实际工况差距较大。

因此，需要搭建一种改进的功率循环实验装置，不仅可以实现多IGBT模块同步实验，而且能够进行更接近实际工况的PWM(Pulse width Modulation——PWM)功率循环实验。在提高工作效率的同时，也能够兼具接近实际工况的目的。确保IGBT模块快速高效准确的可靠性分析。

发明内容

鉴于上述背景技术提及的技术问题，本发明提供了一种多个汽车级IGBT模块同步PWM功率循环实验装置，能够同时对多个IGBT模块进行PWM功率循环实验，不仅提高了工作效率，模块的工作状态更加接近于实际工况。

本发明采用的技术方案为多个汽车级IGBT模块同步PWM功率循环实验装置，该装置包括包括：驱动保护系统101、主电路系统102、IGBT模块单元103、水冷散热系统104、小电流测试系统105、数据采集系统106。驱动保护系统101、主电路系统102、水冷散热系统104、小电流测试系统105均和IGBT模块单元103连接。水冷散热系统104、数据采集系统106和驱动保护系统101连接。

所述的IGBT模块单元103，如图3所示。包含四个相同型号的半桥IGBT模块，分别是IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4。这四个半桥IGBT模块都是由上半桥臂和下半桥臂串联而成。每个IGBT模块的上半桥臂和下半桥臂都可以单独使用。每个半桥臂的IGBT模块都由栅射极G-E和集射极C-E组成。集射极C-E的通断受栅射极G-E的控制，当栅射极G-E通入15V的电压，集射极C-E导通。当栅射极G-E通入0V的电压，集射极C-E关断。