一种三电平集成逆变IGBT模组的双脉冲测试电路的制作方法

一种三电平集成逆变igbt模组的双脉冲测试电路
技术领域
1.本实用新型属于半导体开关器件在桥臂中使用时的双脉冲术领域，尤其是针对集成化的igbt模组进行的大规模数量的双脉冲测试领域。


背景技术：

2.半导体开关器件igbt使用在桥臂中，其开关过程中出现的电流过冲和电压过冲量对igbt的开关过程影响十分值得关注，双脉冲测试是对处在桥臂中的igbt在开关过程中的电流过冲和电压过冲量的一种常见的测试方法。
3.对于多个换流回路的igbt模组而言，对每个换流过程涉及的igbt进行双脉冲测试需要逐个进行测试回路搭建，操作繁琐，测试效率低，不利于大规模的igbt双脉冲测试。


技术实现要素：

4.为了解决上述针对多个换流回路的igbt模组进行双脉冲测试的不利因素，本实用新型的目的在于提出针对anpc三电平拓扑的igbt模组的双脉冲集成测试方法，能够解决目前不利于对anpc三电平拓扑的igbt模组的双脉冲测试的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型所述一种三电平集成逆变igbt模组的双脉冲测试电路，包括直流电源，直流电源的正极与第三开关模块k3的a端以及第五开关模块k5的a端连接，第三开关模块k3的b端与第十开关模块k10的b端以及第八开关模块k8的b端连接；
6.第五开关模块k5的b端与第四开关模块k4的b端、第十开关模块k10的a端、第七开关模块k7的a端以及第十一开关模块k11的b端连接；
7.第七开关模块k7的b端与电感l的a端、第八开关模块k8的a端以及第九开关模块k9的b端连接，电感l的b端与待测试igbt模组的ac输出端连接；
8.第九开关模块k9的a端、第十一开关模块k11的a端和第六开关模块的a端连接，第六开关模块的b端、第四开关模块k4的a端、第二开关模块k2的a端和第一开关模块k1的a端连接，第一开关模块k1的b端与直流电源的负极连接。
9.进一步的，第三开关模块k3的a端与正母线电容c
bus+
的正端连接，所述正母线电容c
bus+
的负端与第五开关模块k5的b端连接以及负母线电容c
bus-的正端连接，所述负母线电容c
bus-的负端与第六开关模块的a端连接。
10.进一步的，第一开关模块k1的b端与直流电源的负极之间连接有第一开关模块r1。
11.进一步的，第三开关模块k3的b端与第十开关模块k10的b端之间连接有第二电阻r2，所述第十一开关模块k11的a端和第六开关模块的a端之间连接有第三电阻r3。
12.进一步的，第一开关模块、第二开关模块k2、第三开关模块k3、第四开关模块k4、第五开关模块k5、第六开关模块k6、第七开关模块k7、第八开关模块k8、第九开关模块k9、第十开关模块k10、第十一开关模块k11为开关或继电器。
13.进一步的，第一开关模块k1、第二开关模块k2、第三开关模块k3、第四开关模块k4、第五开关模块k5、第六开关模块k6、第七开关模块k7、第八开关模块k8、第九开关模块k9、第
十开关模块k10和第十一开关模块k11为继电器。
14.进一步的，电感l为空心电感。
15.进一步的，正母线电容c
bus+
和负母线电容c
bus-为金属膜电容。
16.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：
17.针对集成的anpc三电平igbt模组内不同的igbt双脉冲测试需要不同的回路这一事实，通过设计集成化的回路切换装置，第一至第十一开关模块和电感组成测试电路变换单元，通过对所述开关模块进行不同组合的开关，可以方便的实现不同igbt双脉冲测试所需要的测试回路的切换，从而可以对集成的anpc三电平igbt模组进行大规模的标准化的双脉冲测试。提高测试效率的同时，提高测试的一致性。
18.进一步的，第二电阻和第三电阻组成测试电路的放电单元，用于igbt测试完成后的电路中的残余电荷的释放。
19.进一步的，测试电路中的正母线电容和负母线电容用于对电源进行滤波，并提供大电流。本实用新型所述的测试方法，通过对所述十一个开关模块的选择性闭合，可以形成对待测igbt模组中不同igbt的双脉冲测试回路，操作方便。
20.进一步的，每个igbt的双脉冲测试结束后可靠的将正负母线电容的残余电荷释放掉。实现对待测igbt模组内部的所有igbt的快速标准化的双脉冲测试过程。
21.进一步的，开关模块为继电器，控制简单，方便操作。
附图说明
22.图1a为本实用新型提供的脉冲测试电路；
23.图1b为对待测igbt模组内部不同的igbt进行双脉冲测试时，构成对应的测试回路，需要对所述十一个开关模块的开关装填选择列表；
24.图2a为对待测igbt模组内部的t1进行双脉冲测试所对应的测试回路；
25.图2b为对待测igbt模组内部的t1进行双脉冲测试所对应的6个igbt的开关信息；
26.图2c为对待测igbt模组内部的t1进行双脉冲测试时，所述电感存储电量的电流路径示意图；
27.图2d为对待测igbt模组内部的t1进行双脉冲测试时，所述电感释放电量的电流路径示意图；
28.图3a为对待测igbt模组内部的t2进行双脉冲测试所对应的测试回路；
29.图3b为对待测igbt模组内部的t2进行双脉冲测试所对应的6个igbt的开关信息；
30.图3c为对待测igbt模组内部的t2进行双脉冲测试时，所述电感存储电量的电流路径示意图；
31.图3d为对待测igbt模组内部的t2进行双脉冲测试时，所述电感释放电量的电流路径示意图；
32.图4a为对待测igbt模组内部的t3进行双脉冲测试所对应的测试回路；
33.图4b为对待测igbt模组内部的t3进行双脉冲测试所对应的6个igbt的开关信息；
34.图4c为对待测igbt模组内部的t3进行双脉冲测试时，所述电感存储电量的电流路径示意图；
35.图4d为对待测igbt模组内部的t3进行双脉冲测试时，所述电感释放电量的电流路
径示意图；
36.图5a为对待测igbt模组内部的t4进行双脉冲测试所对应的测试回路；
37.图5b为对待测igbt模组内部的t4进行双脉冲测试所对应的6个igbt的开关信息；
38.图5c为对待测igbt模组内部的t4进行双脉冲测试时，所述电感存储电量的电流路径示意图；
39.图5d为对待测igbt模组内部的t4进行双脉冲测试时，所述电感释放电量的电流路径示意图；
40.图6a为对待测igbt模组内部的t5进行双脉冲测试所对应的测试回路；
41.图6b为对待测igbt模组内部的t5进行双脉冲测试所对应的6个igbt的开关信息；
42.图6c为对待测igbt模组内部的t5进行双脉冲测试时，所述电感存储电量的电流路径示意图；
43.图6d为对待测igbt模组内部的t5进行双脉冲测试时，所述电感释放电量的电流路径示意图；
44.图7a为对待测igbt模组内部的t6进行双脉冲测试所对应的测试回路；
45.图7b为对待测igbt模组内部的t6进行双脉冲测试所对应的6个igbt的开关信息；
46.图7c为对待测igbt模组内部的t6进行双脉冲测试时，所述电感存储电量的电流路径示意图；
47.图7d为对待测igbt模组内部的t6进行双脉冲测试时，所述电感释放电量的电流路径示意图；
48.图8为对母线支撑电容的参与电量进行释放回路；
49.图9为ⅰ型-npc三电平集成逆变igbt模组电路图。
具体实施方式
50.为了使本实用新型的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型。
51.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.如图1a所示，一种三电平集成逆变igbt模组的双脉冲测试电路，包括直流电源dc_
supply、第一开关模块k1、第二开关模块k2、第三开关模块k3、第四开关模块k4、第五开关模块k5、第六开关模块k6、第七开关模块k7、第八开关模块k8、第九开关模块k9、第十开关模块k10、第十一开关模块k11、正母线电容c
bus+
、负母线电容c
bus-、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和电感l；
53.第一开关模块的b端与第一电阻的a端连接，第一开关模块的a端与第六开关模块的b端连接；
54.第二开关模块的b端与第一电阻的b端连接，第二开关模块的a端与第六开关模块的b端连接；
55.第三开关模块的a端与直流电源的+端连接，第三开关模块的b端与节点bus+连接；
56.第四开关模块的a端与第六开关模块的b端连接，第四开关模块的b端与bus_n连接；
57.第五开关模块的a端与直流电源的+端连接，第五开关模块的b端与bus_n连接；
58.第六开关模块的a端与bus-连接，第六开关模块的b端与第二开关模块的a端连接；
59.第七开关模块的a端与bus_n连接，第七开关模块的b端与电感的a端连接；
60.第八开关模块的a端与电感l的a端连接，第八开关模块的b端与bus+连接；
61.第九开关模块的a端与bus-连接，第九开关模块的b端与电感l的a端连接；
62.第十开关模块的a端与bus_n连接，第十开关模块的b端与第二电阻的a端连接；
63.第十一开关模块的a端与第三电阻的b端连接，第十一开关模块的b端与bus_n连接；
64.正母线电容c
bus
+的+端与bus+连接，正母线电容的-端与bus_n连接；
65.负母线电容c
bus-的+端与bus_n连接，负母线电容的-端与bus-连接；
66.第一电阻的a端与第一开关模块的b端连接，第一电阻的b端与电源模块的-端连接；
67.第二电阻的a端与第十开关模块的b端连接，第二电阻的b端与bus+连接；
68.第三电阻的a端与bus-连接，第三电阻的b端与第十一开关模块的a端连接；
69.电感l的a端与第七开关模块的b端连接，电感的b端与待测试igbt模组的ac输出端连接。
70.第一至第十一开关模块为开关或继电器，优选的，开关模块为继电器。
71.通过对上述十一个开关模块的选择性闭合，可以形成对待测igbt模组中不同igbt的双脉冲测试回路；并且每个igbt的双脉冲测试结束后可靠的将正母线电容c
bus
+和负母线电容c
bus-的残余电荷释放掉。实现对待测igbt模组内部的所有igbt的快速标准化的双脉冲测试过程。
72.如图1b所示，针对本

技术实现要素：
，对待测anpc的igbt模组内部的不同igbt进行双脉冲测试，通过对所述第一至第十一开关模块进行开关状态切换，组成不同的双脉冲测试回路以及正母线电容和负母线电容的残余电量的放电回路。
73.闭合第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块和第七开关模块。形成对待测igbt模组的t1的双脉冲测试回路；
74.闭合第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块和第八开关模块。形成对待测igbt模组的t3和t5的双脉冲测试回路；
75.闭合第一开关模块、第二开关模块、第五开关模块、第六开关模块和第七开关模块。形成对待测igbt模组的t4的双脉冲测试回路；
76.闭合第一开关模块、第二开关模块、第五开关模块、第六开关模块和第九开关模块。形成对待测igbt模组的t2和t6的双脉冲测试回路；
77.闭合第十开关模块、第十一开关模块。形成对正母线电容和负母线电容的放电回路，确保对待测igbt模组的每个igbt测试后将正母线电容和负母线电容的残余电荷释放。
78.如图2a所示，依次闭合第一开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第七开关模块和第二开关模块，形成对待测igbt模组内部的t1器件的双脉冲测试回路；如图2b所示是对t1器件进行双脉冲测试过程的igbt控制信号列表，“1”表示高电平，“0”表示低电平；如图2c所示是对t1器件进行双脉冲测试时，所述电感的存储电量回路，该回路由dc_supply、t1器件、t2器件和所述电感组成，测试t1器件开通时的电流过冲；如图2d所示是对t1器件进行双脉冲测试时，所述电感释放电量回路，该回路由d5器件、t2器件和所述电感组成，测试t1器件关断过程的电压过冲。
79.如图3a所示，针对本实用新型内容，依次闭合所述第一开关模块、第五开关模块、第六开关模块、第九开关模块和第二开关模块，形成对待测igbt模组内部的t2器件的双脉冲测试回路；如图3b所示是对t2器件进行双脉冲测试过程的igbt控制信号列表，“1”表示高电平，“0”表示低电平；如图3c所示是对t2器件进行双脉冲测试时，所述电感的存储电量回路，该回路由dc_supply、d5器件、t2器件和所述电感组成，测试t2器件开通时的电流过冲；如图3d所示是对t2器件进行双脉冲测试时，所述电感释放电量回路，该回路由d3器件、d4器件和所述电感组成，测试t2器件关断过程的电压过冲。
80.如图4a所示，针对本实用新型内容，依次闭合所述第一开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第八开关模块和第二开关模块，形成对待测igbt模组内部的t3器件的双脉冲测试回路；如图4b所示是对t3器件进行双脉冲测试过程的igbt控制信号列表，“1”表示高电平，“0”表示低电平；如图4c所示是对t3器件进行双脉冲测试时，所述电感的存储电量回路，该回路由dc_supply、d6器件、t3器件和所述电感组成，测试t3器件开通时的电流过冲；如图4d所示是对t3器件进行双脉冲测试时，所述电感释放电量回路，该回路由d1器件、d2器件和所述电感组成，测试t3器件关断过程的电压过冲。
81.如图5a所示，针对本实用新型内容，依次闭合所述第一开关模块、第五开关模块、第六开关模块、第七开关模块和第二开关模块，形成对待测igbt模组内部的t4器件的双脉冲测试回路；如图5b所示是对t4器件进行双脉冲测试过程的igbt控制信号列表，“1”表示高电平，“0”表示低电平；如图5c所示是对t4器件进行双脉冲测试时，所述电感的存储电量回路，该回路由dc_supply、t3器件、t4器件和所述电感组成，测试t4器件开通时的电流过冲；如图5d所示是对t4器件进行双脉冲测试时，所述电感释放电量回路，该回路由d6器件、t3器件和所述电感组成，测试t4器件关断过程的电压过冲。
82.如图6a所示，针对本实用新型内容，依次闭合所述第一开关模块、第三开关模块、第四开关模块、第八开关模块和第二开关模块，形成对待测igbt模组内部的t5器件的双脉冲测试回路；如图6b所示是对t5器件进行双脉冲测试过程的igbt控制信号列表，“1”表示高电平，“0”表示低电平；如图6c所示是对t5器件进行双脉冲测试时，所述电感的存储电量回路，该回路由dc_supply、d2器件、t5器件和所述电感组成，测试t5器件开通时的电流过冲；
如图6d所示是对t5器件进行双脉冲测试时，所述电感释放电量回路，该回路由d1器件、d2器件和所述电感组成，测试t5器件关断过程的电压过冲。
83.如图7a所示，针对本实用新型内容，依次闭合所述第一开关模块、第五开关模块、第六开关模块、第九开关模块和第二开关模块，形成对待测igbt模组内部的t6器件的双脉冲测试回路；如图7b所示是对t6器件进行双脉冲测试过程的igbt控制信号列表，“1”表示高电平，“0”表示低电平；如图7c所示是对t6器件进行双脉冲测试时，所述电感的存储电量回路，该回路由dc_supply、d3器件、t6器件和所述电感组成，测试t6器件开通时的电流过冲；如图7d所示是对t6器件进行双脉冲测试时，所述电感释放电量回路，该回路由d3器件、d4器件和所述电感组成，测试t6器件关断过程的电压过冲。
84.如图8所示，针对本实用新型内容，在待测igbt模组内部的igbt双脉冲测试完成后，只闭合所述第十开关模块和第十一开关模块，形成利用所述第二电阻和第三电阻对所述正母线电容c
bus+
和负母线电容c
bus-的残余电量的放电回路。
85.本实用新型提供的测试电路和测试方法还可以对ⅰ型-npc三电平集成逆变igbt模组进行测试，ⅰ型-npc三电平集成逆变igbt模组电路图如图9所示。
86.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。