[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

本發明公開一種飛跨電容三電平DCDC功率組件的脈沖測試電路及方法，測試電路包括三電平功率模塊、可調直流源、放電支路和續流電感；其中三電平功率模塊包括支撐電容、飛跨電容、吸收電容和依次串聯的第一至第四IGBT；各IGBT上分別并接有均壓電阻和反向續流二極管；可調直流源、放電支路，與支撐電容、吸收電容和開關變換電路相互并聯；三電平功率模塊工作于Buck工作方式時，續流電感并接于第三IGBT與第四IGBT之間；三電平功率模塊工作于Boost工作方式時，續流電感并接于第一IGBT與第二IGBT相串聯之間。本發明通過控制不同的開關變換方式使各IGBT經受開通?關斷?開通?關斷過程，可考核功率組件承受過電流的能力和開通關斷特性，分析換流回路的雜散電感及引起的過電壓情況，改善系統設計。

技術領域

本發明涉及電力電子應用技術領域，特別是一種飛跨電容三電平DCDC功率組件的脈沖測試電路及方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，DCDC功率變換器在包括新能源電動汽車充電、儲能式有軌電車充電系統等領域有著相當廣泛的應用，充電系統容量和電壓等級也越來越高。相對于傳統的兩電平變換器，飛跨電容式三電平DCDC變換器具有效率高、開關頻率高的特點。更高的功率等級和開關頻率同樣意味著更高的電壓電流變化率，疊加在換流回路中雜散電感上產生的電壓尖峰附加在IGBT兩端可能造成器件的過壓損壞。因此雙脈沖測試作為考量雜散電感的重要手段，可以對開關器件的開關特性、驅動保護性能和過壓吸收做全面測試。但傳統的兩電平DCDC功率組件雙脈沖測試方法不能直接應用于飛跨電容式三電平功率組件，因此，研究飛跨電容三電平DCDC功率組件的雙脈沖測試方法具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是，針對飛跨電容三電平功率組件，提出一種雙脈沖測試電路及測試方法，可用于對飛跨電容式三電平DCDC變換器進行測試，實現對開關器件的開關特性、驅動保護性能和過壓吸收等的全面測試。

本發明采取的技術方案為：一種飛跨電容三電平DC/DC功率組件的雙脈沖測試電路，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；

各IGBT的發射極和集電極上還分別并接有均壓電阻；

所述可調直流源以及放電支路，分別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。

優選的，所述放電支路包括相互串聯的泄放電阻和放電接觸器。每種開關變換方式測試完畢時，閉合放電接觸器，則支撐電容Cin上殘余電壓通過泄放電阻放電。

優選的，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，對于飛跨電容三電平DCDC功率模塊一般取V_DC/2；I為測試過程中流過續流電感的最大電流，一般取所并聯IGBT管的耐受額定電流；t為IGBT管的導通時間。

優選的，所述多個均壓電阻的阻值關系為：R1＝R2，R3＝R4。則當調節可調直流源DC使支撐電容C_in充電至額定電壓V_DC時，通過均壓電阻可以將飛跨電容C_fly充電至V_DC/2。