[發明專利]一種飛跨電容三電平DCDC功率組件的雙脈沖測試電路及方法

有效

• 申請號: 201810938847.2
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109374996B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 雷磊;郭巍;吳維寧;石磊;田煒;孫祖勇;陶正華;張文波
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/327
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張倩倩;董建林

1.一種飛跨電容三電平DC/DC功率組件的雙脈沖測試電路，其特征是：包括三電平功率模塊、可調直流源、放電支路和續流電感；

三電平功率模塊包括飛跨電容、支撐電容、吸收電容和開關變換電路；所述開關變換電路包括依次同向串聯的第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT；各IGBT的發射極和集電極上分別反向并接有續流二極管；飛跨電容的一端連接在第一IGBT發射極與第二IGBT集電極之間，另一端連接在第三IGBT發射極與第四IGBT集電極之間；

第一IGBT至第四IGBT的發射極和集電極上還分別并接有均壓電阻R1-R4，均壓電阻的阻值關系為：R1＝R2，R3＝R4；

所述可調直流源、放電支路，與三電平功率模塊的支撐電容、吸收電容和開關變換電路相互并聯，且第一IGBT的集電極和第四IGBT的發射極分別連接可調直流源的正極和負極；

三電平功率模塊工作于Buck工作方式時，所述續流電感兩端并接于第三IGBT與第四IGBT相串聯的線路兩端上；三電平功率模塊工作于Boost工作方式時，所述續流電感兩端并接于第一IGBT與第二IGBT相串聯的線路兩端上；

所述Buck工作方式包括四種開關變換形式：第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成1/0/0/0；第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成0/1/0/0；第一至第四IGBT的開關狀態從0/1/0/0變成1/1/0/0；以及第一至第四IGBT的開關狀態從1/0/0/0變成1/1/0/0；

所述Boost工作方式包括四種開關變換形式：第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成0/0/0/1；第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成0/0/1/0；第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/1變換成0/0/1/1；以及第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/1/0變換成0/0/1/1

測試過程中，飛跨電容充電后斷開可調直流源，根據開關變換形式，控制測試對象IGBT開關管之外的其它IGBT開關管關斷或常開；對測試對象IGBT開關管施加雙脈沖；測量雙脈沖施加過程中，測試對象IGBT開關管的門極-發射極電壓V_GE、集電極-發射極電壓V_CE，以及其它IGBT開關管所并接的續流二極管的反向恢復電流I_C。

2.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平DC/DC功率組件的雙脈沖測試電路，其特征是：所述放電支路包括相互串聯的泄放電阻和放電接觸器。

3.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平DC/DC功率組件的雙脈沖測試電路，其特征是：所述續流電感為空心電感，其感抗為：L＝V·t/I，其中V為所并聯的IGBT導通時續流電感兩端的電壓，I為測試過程中流過續流電感的最大電流，t為IGBT的導通時間。

4.一種基于權利要求1-3任一項所述飛跨電容三電平DC/DC功率組件的雙脈沖測試電路的測試方法，其特征是，包括：

調節可調直流源使支撐電容充電至額定電壓V_DC，進而通過均壓電阻使得飛跨電容充電至V_DC/2；

斷開可調直流源，停止充電；

確定三電平功率模塊的開關變換形式，以及相應的測試對象IGBT開關管；

根據開關變換形式，控制測試對象IGBT開關管之外的其它IGBT開關管關斷或常開；

對測試對象IGBT開關管施加雙脈沖；

測量雙脈沖施加過程中，測試對象IGBT開關管的門極-發射極電壓V_GE、集電極-發射極電壓V_CE，以及其它IGBT開關管所并接的續流二極管的反向恢復電流I_C。

5.根據權利要求4所述的測試方法，其特征是：在第二個脈沖開通時刻測量所述反向恢復電流I_C，在第二個脈沖關斷時刻測量測試對象IGBT開關管的門極-發射極電壓V_GE和集電極-發射極電壓V_CE。

6.根據權利要求5所述的測試方法，其特征是：三電平功率模塊工作于Buck工作方式時：

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成1/0/0/0，則測試對象為第一IGBT，控制其它IGBT全部關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第四IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第一IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成0/1/0/0，則測試對象為第二IGBT，控制其它IGBT全部關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第三IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第二IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/1/0/0變成1/1/0/0，則測試對象為第一IGBT，控制第二IGBT常開，第三和第四IGBT關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第三和第四IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第一IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從1/0/0/0變成1/1/0/0，則測試對象為第二IGBT，控制第一IGBT常開，第三和第四IGBT關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第三和第四IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第二IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

三電平功率模塊工作于Boost工作方式時：

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成0/0/0/1，則測試對象為第四IGBT，控制其它IGBT全部關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第一IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第四IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/0變換成0/0/1/0，則測試對象為第三IGBT，控制其它IGBT全部關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第二IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第三IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/0/1變換成0/0/1/1，則測試對象為第三IGBT，控制第四IGBT常開，第一和第二IGBT關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第一和第二IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第三IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE；

開關變換形式為第一至第四IGBT的開關狀態從0/0/1/0變換成0/0/1/1，則測試對象為第四IGBT，控制第三IGBT常開，第一和第二IGBT關斷；雙脈沖施加過程中，在第二個脈沖開通時刻測量第一和第二IGBT所并接續流二極管的反向恢復電流，在第二個脈沖關斷時刻測量第四IGBT的電壓尖峰V_GE和V_CE。