[發明專利]一種功率電路的IGBT雙脈沖測試裝置及其測試方法

在審

• 申請號: 202111192903.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN115963372A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 杜濟園;孟向軍;鄭月賓;梅桂芳;田昊
• 申請（專利權）人: 西安許繼電力電子技術有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 劉佳音

本發明涉及一種功率電路的IGBT雙脈沖測試裝置及其測試方法，尤其適用于地鐵牽引供電系統的能饋裝置，針對高壓大功率NPC1型三電平IGBT功率模塊雙脈沖測試，該測試裝置可對地鐵能饋裝置的各種換流工況下IGBT器件開關時間、開關功耗、反向恢復電流、雜散電感、有源箝位等參數進行測試，為地鐵能饋裝置研發、生產提供了一種有效的測試方法。

技術領域

本發明涉及地鐵再生制動能量回饋技術領域，尤其涉及一種功率電路的IGBT雙脈沖測試裝置及其測試方法。

背景技術

隨著城市軌道交通的大力發展，地鐵已成為城市軌道交通的主要運輸工具。地鐵再生制動能量回饋裝置的主要功能為在地鐵車輛制動時將多余的制動能量逆變回饋至交流中壓電網。通過該裝置同時可達到抑制直流網壓的波動，減小直流電壓紋波，提高牽引供電質量的目的。目前，對地鐵再生制動能量回饋裝置也要求與變電所牽引整流機組共同整流為列車提供能量。即裝置必須具有逆變回饋和牽引整流兩種工況。

目前，國內地鐵牽引供電系統較多使用1500VDC等級電壓，且能饋裝置輸出功率達到6MW等級，主回路大部分采用的是兩電平拓撲結構，導致能饋裝置du/dt變化率大，器件電氣應力大，不利于牽引電網電能質量和器件的使用壽命，同時也無法實現高功率密度。隨著電力電子技術的發展，三電平拓撲開始越來越多的應用到各個領域，NPC1型三電平拓撲結構就是其中一種應用最為廣泛的多電平拓撲結構。相對于傳統的兩電平結構，NPC1型三電平拓撲結構在交流輸出端多出來一個中點電位。較之兩電平結構在相同母線電壓的情況下開關直流電壓只有兩電平的一半。因此，NPC1型三電平拓撲結構是地鐵再生制動能量回饋裝置一個較好的選擇。

雙脈沖測試是對IGBT器件的開關特性、驅動保護性能及有源箝位性能進行檢測的重要試驗環節，通過雙脈沖測試，可以為IGBT器件匹配合適的驅動參數，包括：門極開通電阻、門極關斷電阻、門極電容以及有源箝位二級管。傳統的兩電平結構由于每個換流橋臂只有2個IGBT器件，雙脈沖測試過程中只需控制2個IGBT器件。三電平結構由于每個換流橋臂有4個IGBT器件及2個箝位二極管，雙脈沖測試過程中需控制4個IGBT器件。且由于地鐵再生制動能量回饋裝置工作時電壓高、功率大，具有逆變和整流兩種工況，造成NPC1型三電平IGBT功率模塊的換流回路工況更加復雜，因此傳統的兩電平雙脈沖測試裝置和方法不能直接用于三電拓撲電路的測試，需研發設計適用于該高壓大功率的NPC1型三電平IGBT功率模塊的雙脈沖測試裝置和方法。

現有技術中，能饋裝置輸出功率達到6MW等級，主回路大部分采用的是兩電平拓撲結構，圖1中示出了兩電平拓撲結構的示意圖，兩電平結構由于每個換流橋臂只有2個IGBT器件，雙脈沖測試過程中需控制2個IGBT器件。而三電平結構由于每個換流橋臂有4個IGBT器件及2個箝位二極管，雙脈沖測試過程中需控制4個IGBT器件。且由于地鐵再生制動能量回饋裝置工作時電壓高、功率大，具有逆變和整流兩種工況，造成NPC1型三電平IGBT功率模塊的換流回路工況更加復雜，因此傳統的兩電平雙脈沖測試裝置和方法不能直接用于三電拓撲電路的測試，需研發設計適用于該高壓大功率的NPC1型三電平IGBT功率模塊的雙脈沖測試裝置和方法。

發明內容

基于現有技術的上述情況，本發明的目的在于提供一種功率電路的IGBT雙脈沖測試裝置及其測試方法，尤其適用于地鐵牽引供電系統的能饋裝置，針對高壓大功率NPC1型三電平IGBT功率模塊雙脈沖測試，該測試裝置可對地鐵能饋裝置的各種換流工況下IGBT器件開關時間、開關功耗、反向恢復電流、雜散電感、有源箝位等參數進行測試，為地鐵能饋裝置研發、生產提供了一種有效的測試方法。

為達到上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種功率電路的IGBT雙脈沖測試裝置，所述測試裝置用于對功率電路模塊進行測試，該測試裝置包括控制模塊、采樣模塊和測試模塊；其中，

所述控制模塊分別連接功率電路模塊、測試模塊和采樣模塊，用于向所述功率電路模塊提供雙脈沖觸發信號，控制所述測試模塊對功率電路模塊的直流母線電容進行充電，以及控制采樣模塊進行采樣；