[發明專利]一種三電平功率模塊加速老化試驗系統

有效

• 申請號: 202110292131.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113064003B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張曉;林珍君;彭程;李華;高帥;劉敏;程俊;朱亮;薛新;夏晶;楊婷
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陶玉龍;陸嘉

本發明涉及功率器件試驗技術領域，更具體的說，涉及一種三電平功率模塊加速老化試驗系統。本發明提供了一種三電平功率模塊加速老化試驗系統，包括三電平供電電源，提供三電平電源；開關控制柜，根據控制裝置發送的開關控制信號，控制三電平供電電源和三電平功率模塊之間的三電平電源通斷；控制裝置，發送驅動脈沖信號至三電平功率模塊，驅動三電平功率模塊工作；三電平功率模塊，作為被試功率模塊，與開關控制柜、控制裝置、負載連接，進行加速老化試驗；負載，與三電平功率模塊連接，消耗三電平功率模塊的輸出電能。本發明不僅可以輸出寬電壓范圍、高精度和紋波小的三電平電源，也可以在短時間內為三電平功率模塊進行加速壽命試驗。

技術領域

本發明涉及功率器件試驗技術領域，更具體的說，涉及一種三電平功率模塊加速老化試驗系統。

背景技術

大功率變流系統是軌道交通、風電和電網等領域電氣系統的關鍵組成部分。在大功率變流傳動領域，為了達到中壓器件實現高壓電路的目的，大功率變流領域通常使用三電平功率模塊。

三電平功率模塊因其獨有的如諧波成份小、無需大電抗器、可提高設備電壓等級等優勢，在軌道交通、風電、軋鋼等變流領域得到了廣泛的應用，3300V三電平功率器件即可實現6500V兩電平功率器件的電壓等級，具有損耗小、成本低、諧波小等多個優點。

目前大功率設備發展迅速，速度不斷加快，功率不斷提高，客戶對變流設備提出了越來越高的要求，三電平功率模塊作為大功率變流系統的核心組成部分，準確評估功率模塊的可靠性和壽命是當前研究的難點和熱點。

對于軌道交通、風電等大功率領域的三電平功率模塊，當前功率模塊的加速老化試驗，主要集中在器件的功率循環和熱循環試驗，并沒有三電平功率模塊的加速老化試驗系統。

功率模塊加速壽命試驗，一般是對功率模塊進行電壓電流的高加速應力加載進行功率循環，目的是在產品開發階段揭示設計缺陷和不足同時在產品開發的早期階段識別出產品的功能和破壞極限。

目前，在設計完成三電平高壓功率模塊后，國內大部分高壓三電平功率模塊的驗證都是在產品上進行長時間的可靠性和壽命驗證，隨著產品開發進度和代際產品迭代速度快，通過產品驗證可靠性和壽命存在驗證周期長、成本高、效率低和一次成功率低等問題。

中國發明專利CN201810391528.4公開了一種IGBT功率模塊加速壽命試驗方法及裝置，該方法包括：S01、控制IGBT功率模塊輸出預定測試電流，并實時檢測溫度T；S02、在T小于預設上限溫度T2時，持續運行t1，再停止t2，依此間歇循環，直至T超過T2；S03、當T超過T2時，停止運行，對被試IGBT功率模塊進行冷卻降溫，直至T低于T1，停止主動冷卻降溫；S04、重復步驟S02～S04，直至功率模塊故障。上述專利并不是對三電平功率模塊進行加速老化試驗，同時，電源采用的10kV的電源并不能直接用于三電平功率模塊。

發明內容

本發明的目的是提供一種三電平功率模塊加速老化試驗系統，解決現有技術對于三電平功率模塊的可靠性和壽命試驗周期長、成本高、效率低和一次成功率低的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種三電平功率模塊加速老化試驗系統，包括三電平供電電源、開關控制柜、控制裝置和負載：

所述三電平供電電源，與開關控制柜、控制裝置連接，提供三電平電源；

所述開關控制柜，輸入端與三電平供電電源、控制裝置連接，輸出端與三電平功率模塊連接，根據控制裝置發送的開關控制信號，控制三電平供電電源和三電平功率模塊之間的三電平電源通斷；

所述控制裝置，與三電平功率模塊連接，發送驅動脈沖信號至三電平功率模塊，驅動三電平功率模塊工作，進行系統邏輯控制；

三電平功率模塊，作為被試功率模塊，與開關控制柜、控制裝置、負載連接，進行加速老化試驗；