[發(fā)明專利]一種脈沖功率交流老化試驗(yàn)平臺(tái)及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910778881.2
• 申請(qǐng)日: 2019-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN110470967B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫兆龍;袁志方;劉小虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種脈沖功率交流老化試驗(yàn)平臺(tái)，用于對(duì)脈沖功率條件下IGBT模塊的老化情況進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)IGBT模塊的壽命進(jìn)行評(píng)估，其特征在于：包括以下單元：

主電路單元，包括全橋逆變器主電路及IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電路；主電路工作在脈沖功率的模式下，用于模擬完整的老化周期；

測(cè)量電路單元，包括IGBT模塊飽和壓降測(cè)量電路和IGBT模塊結(jié)殼熱阻測(cè)量電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT模塊的飽和壓降和結(jié)殼熱阻的測(cè)量；

保護(hù)電路單元，用于對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，試驗(yàn)平臺(tái)基于直流母線短路電流進(jìn)行保護(hù)；

信息處理單元，用于對(duì)試驗(yàn)過程中的各種信息進(jìn)行控制和處理；

上位機(jī)，用于接收信息處理單元發(fā)送過來的各種信息并進(jìn)行顯示與控制；

所述主電路單元采用H橋逆變結(jié)構(gòu)，在母線電容處和母線處加入一個(gè)兩IGBT封裝的IGBT模塊，其上管為母線電容開關(guān)，下管為母線開關(guān)；上管開通時(shí)，允許母線電容放電，反之，則母線電容不放電；下管開通時(shí)，允許直流電源或母線電容對(duì)主電路提供電能，反之，則通過二極管阻斷電源側(cè)和主電路的連接；

所述保護(hù)電路單元包括系統(tǒng)級(jí)保護(hù)和IGBT模塊級(jí)保護(hù)；所述系統(tǒng)級(jí)保護(hù)用于防止系統(tǒng)過壓運(yùn)行導(dǎo)致的母線電容損壞、IGBT過壓擊穿或絕緣擊穿；合理配置直流側(cè)直流電源的過電壓保護(hù)閾值對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生過壓現(xiàn)象時(shí)，電源輸出電壓被鎖定為保護(hù)閾值，從而保護(hù)系統(tǒng)整體不受損害；所述IGBT模塊級(jí)保護(hù)考慮過流保護(hù)，有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)方式：一是監(jiān)測(cè)母線電流，當(dāng)發(fā)現(xiàn)短路電流時(shí)對(duì)IGBT進(jìn)行軟/硬關(guān)斷；另一則是監(jiān)測(cè)IGBT飽和壓降，當(dāng)全橋電路發(fā)生直通短路時(shí)，IGBT電流迅速增大，CE兩端的壓降也隨之升高，IGBT退出飽和區(qū)進(jìn)入線性區(qū)；

通過改變相關(guān)IGBT驅(qū)動(dòng)板電阻大小來配置IGBT驅(qū)動(dòng)板過流保護(hù)參數(shù)；

所述IGBT模塊飽和壓降測(cè)量電路采用可隔離直流母線高壓的測(cè)量電路，對(duì)應(yīng)IGBT關(guān)斷時(shí)，集電極的高壓將被二極管阻斷，保護(hù)后級(jí)運(yùn)放和AD芯片；所述IGBT模塊結(jié)殼熱阻測(cè)量根據(jù)熱阻定義式，待器件達(dá)到熱穩(wěn)態(tài)的時(shí)候采集結(jié)溫和殼溫進(jìn)行計(jì)算，其中，T_j為結(jié)溫，T_c為殼溫，P_H為加熱功率，R_{th_JC}為IGBT模塊結(jié)殼熱阻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖功率交流老化試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：將一個(gè)半橋封裝的IGBT模塊反接接入母線；在上下管均關(guān)斷的時(shí)候，上管中的反并聯(lián)二極管保證電容不放電；下管中的反并聯(lián)二極管阻斷電源的輸入；用于實(shí)現(xiàn)老化、測(cè)量一體化和自動(dòng)化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖功率交流老化試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述信息處理單元采用SCI或SPI進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字控制，并將信息通過RS232或RS485傳送至上位機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖功率交流老化試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述上位機(jī)主要包括以下幾個(gè)部分：

管理員登錄系統(tǒng)：用于管理員登錄，僅當(dāng)用戶名和密碼均正確時(shí)才能進(jìn)入系統(tǒng)；

電源參數(shù)設(shè)置：用于設(shè)置直流電源的參數(shù)，包括老化階段的電壓、電流以及測(cè)量階段的電壓、電流；

平臺(tái)控制及監(jiān)測(cè)：上位機(jī)控制平臺(tái)的啟停；平臺(tái)工作階段實(shí)時(shí)顯示，包括老化階段或測(cè)量階段；平臺(tái)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，包括平臺(tái)正常工作或異常工作報(bào)警；IGBT模塊老化進(jìn)程實(shí)時(shí)顯示，包括模塊老化次數(shù)、老化過程中結(jié)溫殼溫波形和老化特征量；

歷史數(shù)據(jù)查詢：實(shí)現(xiàn)IGBT模塊老化特征量的存儲(chǔ)，上位機(jī)通過選擇查詢條件查詢相應(yīng)老化特征量的變化曲線圖，查詢條件包括老化次數(shù)及老化特征量；

平臺(tái)初始化：用于開始老化一個(gè)新模塊之前清空上一個(gè)老化模塊的所有老化數(shù)據(jù)。