[發明專利]功率器件損耗測試方法

有效

• 申請號: 201710475446.3
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107167666B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 張興;馮之健;王佳寧;許明明;韋武
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開的一種功率器件損耗測試方法。該方法包括如；(1)損耗校正實驗，用來繪制實際工作環境下待測功率器件隨溫差變化的損耗曲線；(2)實際電路測試，令待測功率器件正常工作，根據實際測得的溫差值對應損耗校正實驗得到的曲線，得到待測功率器件的功率值。該方法在實際工況下獲得損耗值，能夠滿足和適應任何工況下的測試需求，且不存在由于電氣測量設備(如示波器)精度和延遲造成的測量誤差，且測試結果去除了環境溫度和起始溫度變化不穩定的影響，可以得到準確的功率器件損耗數據。

技術領域

本發明涉及一種功率器件損耗測試方法，屬于電力電子技術領域。

背景技術

隨著電力電子技術的不斷發展，電力電子器件越來越趨于高頻、大功率和高集成化。研究器件損耗可以為功率變換裝置系統中器件選型和散熱設計提供指導，同時為優化系統工作效率提供重要依據。

近些年來，電力電子器件損耗研究一直是電力電子領域中非常重要的一個研究方向，當前應用較多的研究方法是基于器件數據手冊中給出的數據估算器件損耗。該方法依賴于電力電子器件廠家提供的手冊，通過實際工況與控制方式確定電壓、電流和占空比等參數，然后選擇功率器件。通過對應功率器件數據手冊中功率器件的特性曲線，根據實際條件查找對應的損耗數據。例如中國發明專利申請公開說明書(CN201510900848.4)于2017年5月10日公開的《一種SiC MOSFET三電平逆變電路損耗計算方法》，該方法就是根據已知所使用的SiC MOSFET器件在額定狀態下的特性參數，估算各種條件下的功率損耗。然而不同器件制造商所提供的測試條件各異，手冊中的損耗參數或曲線是標準測試環境下提取的，與實際工況難免有很大差距，準確性不高。

中國發明專利申請公開說明書(CN201610822936.1)于2017年2月15日公開的《一種現場測量變流器IGBT模塊損耗的方法》采用的是變流器輸入端并聯直流電容，在實驗過程中記錄兩種不同開關頻率下直流電容兩端電壓隨時間的變化曲線，利用能量守恒定律的原理得到開關管損耗。但是這種測試方法需要保證電氣測量設備能夠準確采集所需信息，其準確性受到測量設備精度等外在條件的限制。

萊昂內爾霍夫曼在2014年5月發表在IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS(IEEE電力電子學會刊)上的文獻“Optimization of the Driver of GaN PowerTransistors Through Measurement of Their Thermal Behavior”(“通過熱測試的方法優化氮化鎵功率晶體管的驅動”)上提出一種通過熱測試來得到器件損耗的方法。該方法通過測試固定在器件上的圓柱金屬塊的起始溫度，間接測得器件的損耗。然而該測試方法沒有考慮到環境溫度對測試結果的影響，同時由于在功率器件剛開始工作時，起始溫度變化并不穩定，導致了測試結果誤差的產生。

發明內容

本發明要解決的問題就是克服上述方案的局限性，提出一種功率器件損耗測試方法。該方法通過在實際工作環境中測試待測器件對應的立方體金屬塊溫差，去除了環境溫度和起始溫度變化不穩定的影響，得到準確的功率器件損耗數據。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案主要步驟如下：

一種功率器件損耗測試方法，本測試方法所涉及的測試裝置包括待測功率器件、立方體金屬塊、第一溫度探頭、第二溫度探頭、隔熱材料和導熱膠墊；所述導熱膠墊粘接在立方體金屬塊的上端面上，所述立方體金屬塊除上端面以外的五個面上都包裹有隔熱材料；所述第一溫度探頭裝在立方體金屬塊上端面與導熱膠墊之間，所述第二溫度探頭在立方體金屬塊下端面與其包裹在外的隔熱材料之間，所述待測功率器件置于導熱膠墊的上端面上；

本測試方法的主要步驟如下：

步驟1，將直流源輸出電流設置值按照待測功率器件的額定電流值I_A均分為F份，得到直流源輸出電流設置值數組如下：