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工業(yè)變頻器研發(fā)中的特性檢測與試驗(yàn)方法

作者: 時間:2012-03-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
(1)選型試驗(yàn)

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/231059.htm

一般來講,IGBT的選型包括電壓、電流和成本方面的考慮。但嚴(yán)格來講,損耗也是選型階段的一個考慮因素。分析損耗的方法基本有計(jì)算方法、軟件仿真方法和實(shí)驗(yàn)方法三種。由于集電極-發(fā)射極飽和電壓Vce(sat)和二極管正向電壓VF分別是計(jì)算IGBT和反并聯(lián)二極管損耗的重要參數(shù)。因此在模塊選型和代換中,對這兩項(xiàng)電壓的評價試驗(yàn)也是很重要的。測試時需要注意飽和電壓是只有數(shù)伏左右的低值,為了消除測量時示波器內(nèi)部增幅器飽和的影響,可以用下圖所示的外加電壓鉗制電路的方法。

圖1 IGBT飽和電壓的測量方法

為了安全測試特性需要注意上電順序,此外為保證在規(guī)定的結(jié)溫下,測定電壓,必須使用低占空比的脈沖測試法。

交換損耗表示了從交換開始到交換動作完成回復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)為止所發(fā)生的損耗。開關(guān)損耗與直流側(cè)電壓、集電極電流、門極電壓及驅(qū)動電阻都有關(guān)系。因此,試驗(yàn)測量開關(guān)損耗時必須注意上述試驗(yàn)條件。開關(guān)損耗的波形包括電壓和電流的波形,請使用示波器的圖形面積計(jì)算功能進(jìn)行,注意使用有效的濾波措施消除示波器對電流波形采集的失真。下圖給出了IGBT開關(guān)損耗的實(shí)測波形。

(a) 開通損耗 (b) 關(guān)斷損耗

圖2 IGBT開關(guān)損耗的實(shí)測波形(Vce:200V/div,Vge:10V/div,Ic:200A/div)

(試驗(yàn)條件:直流側(cè)電壓600V、集電極電流600A、門極驅(qū)動電阻3.3Ω、驅(qū)動電壓+15V及-10V)

(2)驅(qū)動電路評價試驗(yàn)

在門極驅(qū)動電路設(shè)計(jì)中,驅(qū)動電壓、電流和功率的測量是重要的項(xiàng)目。下圖給出了大容量變頻器中的門極驅(qū)動電壓瞬間波形。由于采用了正負(fù)雙電源的供電模式,可以看出:導(dǎo)通時電壓值為+15V左右,關(guān)斷時電壓值為-10V左右。

(a) ON (b) OFF

圖3 門極電壓實(shí)測波形

(3)保護(hù)電路評價試驗(yàn)

IGBT使用中最重要的一個方面是器件的電壓和電流不能超過安全工作區(qū):①在關(guān)斷時,包括任何被要求的過載條件下,集電極峰值電流必須處在開關(guān)安全工作區(qū)的規(guī)定之內(nèi)②在短路時,保護(hù)電路的動作時間不能超過短路耐量。相關(guān)的評價試驗(yàn)包括關(guān)斷安全工作區(qū)確認(rèn)試驗(yàn)和短路試驗(yàn)。下圖給出了兩種試驗(yàn)中的實(shí)測波形圖。

(a) 浪涌電壓測試波形 (b) 短路電流測試波形

圖4 安全工作區(qū)確認(rèn)試驗(yàn)實(shí)測波形

測量時需要注意:①使用有充分頻率的頻帶的探測器和示波器②事先調(diào)整示波器的靈敏度,調(diào)整探測器的頻率修正③測量用探測器與元件的端子直接相連④注意CT的檢測靈敏度和變流比。尤其在測量浪涌電壓時電流的方向需要格外注意,因?yàn)椴煌碾娏鞣较虼砹死擞侩妷簛碜杂贗GBT還是反并聯(lián)二極管。

(4)散熱性能評價試驗(yàn)

IGBT使用中最重要的另一個方面是任何情況下,IGBT的工作結(jié)溫必須始終保持在Tjmax以下。要達(dá)到這樣的要求,需要進(jìn)行精確的損耗計(jì)算,進(jìn)而設(shè)計(jì)優(yōu)良的散熱系統(tǒng)。散熱性能的評價主要是溫度試驗(yàn)。當(dāng)然溫度試驗(yàn)并不完全是為IGBT而準(zhǔn)備的,變頻器中其他元器件同樣需要進(jìn)行溫度試驗(yàn),包括電解電容、變壓器、接觸器及驅(qū)動電路上的主要器件等等。

溫度試驗(yàn)首先要確定器件的溫度測量點(diǎn),然后要模擬各種過載條件,以保證在最惡劣的情況下器件的結(jié)溫不超過最大值。



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