[發明專利]一種MMC用功率半導體器件可靠性試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110202189.2
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113009308B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 楊藝烜;吳奕霖;李學寶;劉杉;趙志斌;龐輝;崔翔
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開了一種種MMC用功率半導體器件可靠性試驗裝置及方法，所述裝置包括：高壓電容、放電電容、電感、被測功率半導體器件、續流二極管、輔助IGBT開關、預關斷續流回路二極管、高壓直流電源、驅動脈沖生成器、電流測量單元、電壓測量單元、溫度測量單元；所述裝置的電路拓撲可以實現MMC用功率半導體器件的應力特點等效，填補了現有器件級可靠性試驗裝置模擬MMC換流器應力方面的空白。所述方法通過簡單時序控制輔助IGBT開關的通斷，即可在不影響被測功率半導體器件工況的情況下實現不同電容的投切，保證裝置長時間穩定運行，控制過程簡單，裝置可靠性高。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別是涉及一種MMC用功率半導體器件可靠性試驗裝置及方法。

背景技術

隨著風能、太陽能等可再生能源的利用規模不斷擴大，可再生能源大規模可靠并網的需求日益突出。模塊化多電平換流器(MMC)由于具有模塊化結構和控制靈活的優點，成為可再生能源大規模并網的關鍵裝備。高壓大容量功率半導體器件作為MMC換流器的核心部件，其可靠性評估對MMC閥的設計、優化及驗證具有重要意義。

功率循環試驗測試平臺是考核功率半導體器件可靠性的重要試驗平臺，現有的測試平臺有兩種，分別是直流測試平臺和PWM測試平臺。不同的應力水平對功率半導體器件的可靠性評估結果影響極大，但現有的功率循環試驗平臺都不能反映MMC換流器用功率半導體器件在工作時的應力特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種MMC用功率半導體器件可靠性試驗裝置及方法，以解決現有功率半導體器件可靠性評估試驗平臺均無法反映MMC工況下器件應力特點的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種MMC用功率半導體器件可靠性試驗裝置，包括：高壓電容、放電電容、電感、被測功率半導體器件、續流二極管、輔助IGBT開關組、預關斷續流回路二極管、高壓直流電源、驅動脈沖生成器、電流測量單元、電壓測量單元；

所述輔助IGBT開關組包括電源充電支路IGBT開關、高壓電容支路雙向開關、放電電容支路IGBT開關、續流二極管支路雙向開關、預開通續流回路IGBT開關和預關斷續流回路IGBT開關；

所述放電電容的一端與所述放電電容支路IGBT開關的集電極相連，所述放電電容的另一端接地；所述放電電容支路IGBT開關的發射極與所述續流二極管的負極相連；所述高壓電容的一端經過所述高壓電容支路雙向開關與所述續流二極管的負極相連，所述高壓電容的另一端接地；所述電感的一端與所述被測功率半導體器件的集電極相連，所述電感的另一端與所述預關斷續流回路二極管的負極相連；所述續流二極管的正極經過所述續流二極管支路雙向開關與所述被測功率半導體器件的集電極相連；所述被測功率半導體器件的發射極接地；所述預關斷續流回路IGBT開關的發射極與所述預關斷續流回路二極管的正極相連，所述預關斷續流回路IGBT開關的集電極接地；所述預開通續流回路IGBT開關的集電極與所述續流二極管的負極相連，所述預開通續流回路IGBT開關的發射極與所述預關斷續流回路二極管的負極相連；所述高壓直流電源的正極與所述電源充電支路IGBT開關的集電極相連，所述高壓直流電源的負極接地；所述電源充電支路IGBT開關的發射極與所述放電電容支路IGBT開關的集電極相連；

所述電流測量單元的電流探頭連接在被測功率半導體器件的電流回路中，用于測量流過被測功率半導體器件的電流；

所述電壓測量單元的電壓測量探頭連接在所述被測功率半導體器件的兩端，用于測量被測功率半導體器件兩端的電壓；

所述驅動脈沖生成器用于輸出的驅動脈沖；

可選地，還包括：溫度測量單元，用于測量所述被測功率半導體器件的結溫及殼溫。