IGBT雙脈沖實(shí)驗(yàn)

1.1 IGBT雙脈沖實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取IGBT驅(qū)動(dòng)板及IGBT模塊的主要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)，如延時(shí)、上升、下降時(shí)間、開(kāi)關(guān)損耗等；

2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得功率組件設(shè)計(jì)中濾波電容、吸收電容、復(fù)合母排等部件的特性；

3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得數(shù)據(jù)確定組件的開(kāi)通和關(guān)斷電阻、死區(qū)時(shí)間等參數(shù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

圖 1 為雙脈沖測(cè)試平臺(tái)的電路原理圖，上管T1 處于關(guān)斷狀態(tài)，只有續(xù)流二極管工作，通過(guò)控制下管T2 的開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建完成之后，給T2 管門極依次打如如圖2 所示脈沖信號(hào)。

圖1 雙脈沖測(cè)試平臺(tái)電路

圖2 雙脈沖實(shí)驗(yàn)基本波形

雙脈沖實(shí)驗(yàn)工作過(guò)程如下：

t0-t1 區(qū)間：T2 管導(dǎo)通，直流側(cè)電壓加在電感兩端，電感電流線性上升，直至t1 時(shí)刻T2 管關(guān)斷；

t1-t2 區(qū)間：T2 管關(guān)斷，電感通過(guò)T1 的反并聯(lián)二極管續(xù)流，電感電流緩慢衰減；

t2-t3 區(qū)間：T2 管再次導(dǎo)通，直流側(cè)電壓加在電感兩端，電感電流線性上升，直至t3 時(shí)刻T2 管再次關(guān)斷。

通過(guò)觀測(cè)T2 管在第二次開(kāi)關(guān)過(guò)程中的開(kāi)通和關(guān)斷波形，可以測(cè)量獲得開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷損耗。

由于T2 第二次開(kāi)通動(dòng)作中，存在電流由T1 反并聯(lián)二極管向T1 轉(zhuǎn)移的過(guò)程，與開(kāi)關(guān)管在變流器正常運(yùn)行過(guò)程工況基本相同，可以利用其獲得續(xù)流二極管的反向恢復(fù)特性、IGBT 的開(kāi)通損耗、電壓下降/電流上升時(shí)間等信息；T2 第二次關(guān)斷過(guò)程中，通過(guò)觀測(cè)T2 上的電壓、電流波形，可以獲得IGBT 的關(guān)斷損耗、電壓上升/電流下降時(shí)間等信息，并可通過(guò)關(guān)斷過(guò)壓評(píng)估復(fù)合母排漏感及吸收電容設(shè)計(jì)的合理性。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

三相調(diào)壓器、整流橋、電容組、負(fù)載電感、MPD 功率組件、示波器、高壓差分電壓探頭、電流探頭、可編程信號(hào)發(fā)生器

1.4 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù)：

1、直流側(cè)電壓：1100V

2、測(cè)試電感：500uH

3、實(shí)驗(yàn)電流：300-1800A電感上電流變化率如下所示：di /dt = Udc/ L

可以計(jì)算出電流變化率為2.2A/us。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了維持在第二次脈沖中，T2 的電流變化較小，采用第二個(gè)脈沖寬度固定為20us 的方式。電感電流的調(diào)節(jié)主要通過(guò)調(diào)節(jié)第一個(gè)脈沖的寬度實(shí)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)中DSP 控制板產(chǎn)生可變寬度的兩次脈沖。

通過(guò)以上的分析，雙脈沖實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)關(guān)注第二次脈沖時(shí)T2 的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程：

1、IGBT 開(kāi)通過(guò)程重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容：

1）二極管的反向恢復(fù)電流的di/dt；

2）二極管的反向恢復(fù)電流的峰值；

3）反向恢復(fù)后電流是否有震蕩，拖尾多長(zhǎng)；

4）利用電壓和電流波形計(jì)算IGBT 開(kāi)通損耗及二極管的反向關(guān)斷損耗；

5）利用Us 和IGBT 開(kāi)通時(shí)di/dt，計(jì)算雜散電感Ls。

6）依據(jù)驅(qū)動(dòng)板延時(shí)、IGBT 開(kāi)通延時(shí)等信息確定死區(qū)時(shí)間和開(kāi)通電阻。

Us 與di/dt 的讀法參考下圖所示：

圖3 IGBT 開(kāi)通過(guò)程的參數(shù)測(cè)量

2、IGBT 關(guān)斷過(guò)程重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容：

1）觀測(cè)Vce 的電壓尖峰，評(píng)估IGBT 在關(guān)斷時(shí)的安全程度及吸收電容的合理選擇；

2）IGBT 的關(guān)斷損耗；

3）依據(jù)驅(qū)動(dòng)板延時(shí)、IGBT 關(guān)斷延時(shí)等信息確定死區(qū)時(shí)間和關(guān)斷電阻。