專利名稱：Igbt過流保護值測試裝置及測試電力機車牽引電路中igbt過流保護值的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及IGBT過流保護技術，尤其涉及一種IGBT過流保護值測試裝置及測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置。
背景技術：
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)作為一種由BJTCBipolar Junction Transistor,雙極型三極管)和 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor,絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET(Metal-C)xide-SemiconductorField-Effect Transistor,金屬-氧化層-半導體-場效晶體管)的 高輸入阻抗和GTR (Giant Transistor,大功率晶體管)的低導通壓降兩方面的優點。廣泛應用于電壓等級為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路和牽引傳動等領域。IGBT是高頻開關器件，芯片內部的電流密度大，當發生過流時，極易使器件管芯結溫升高，導致器件燒壞。因此，IGBT的過流保護值必須在電路運行前確定，并保證過流保護電路能夠發揮作用。現有的過流保護檢測技術需要人手工調節發出至IGBT基極的觸發脈沖，這樣的檢測方法測量的電流值不一致，影響保護值的確定；此外，在對電力機車牽引電路中的IGBT進行過流保護值測試時需另外設置IGBT基極觸發裝置。
實用新型內容本實用新型提供一種IGBT過流保護值測試裝置及測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置，以簡化結構，提高測試值的準確性。本實用新型一方面提供的IGBT過流保護值測試裝置，包括電源，包括用于驅動功率模塊驅動板工作的控制電源和連接在被測IGBT發射級和集電極兩端的可調壓電源；脈沖發生器；計算機，其脈沖控制指令輸出端與所述脈沖發生器的控制指令輸入端相連； 功率模塊驅動板，其控制電流接入端與所述控制電源的輸出端相連，驅動信號輸入端與所述脈沖發生器的驅動脈沖輸出端相連，驅動信號輸出端分別與被測IGBT管的對應管腳連接；電流取樣電路，串聯在所述被測IGBT管和所述可調壓電源構成的電路回路中；以及，電壓取樣電路，并聯在所述被測IGBT管的發射級和集電極之間。如上所述的IGBT過流保護值測試裝置，其中優選的是，所述控制電源包括開關電源和變流器電源模塊；其中，所述開關電源，其直流電流輸出端與所述變流器電源模塊的原邊連接；所述變流器電源模塊，其副邊與所述驅動電路板的電流輸入端相連。如上所述的IGBT過流保護值測試裝置，其中優選的是，電流取樣電路包括取樣電阻和與所述取樣電阻串聯的電流表。如上所述的IGBT過流保護值測試裝置，其中優選的是，所述電壓取樣電路為電壓表。如上所述的IGBT過流保護值測試裝置，還包括支撐電容，并聯在所述可調壓電源的電流輸出端。如上所述的IGBT過流保護值測試裝置，還包括用于顯示被測IGBT管壓降和電流波形的示波器，所述示波器的信號輸入端分別與所述電流取樣電路和電壓取樣電路的信號輸出端相連。本實用新型另一方面提供的測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置，所述裝置為上述任一所述的IGBT過流保護值測試裝置；其中所述脈沖發生器為電力機車牽引控制單元。 本實用新型一方面的技術效果是本實用新型通過計算機輸出控制指令來控制脈沖發生器發出脈沖信號，脈沖發生過程中計算機可依據需求連續發送控制指令，也可以點動發送，使實驗更加靈活，操作性更強，且測試值更準確。本實用新型另一方面的技術效果是本實用新型采用計算機和電力機車牽引控制單元(Transmission Control Unit,簡稱TOJ)的驅動組合代替了現有技術中需獨立設置的IGBT基極驅動脈沖發生裝置，簡化IGBT過流保護值測試裝置的結構，使測試實驗更加靈活，操作性更強。
圖I為本實用新型IGBT過流保護值測試裝置實施例電路原理圖；圖2為采用本實用新型提供的IGBT過流保護值測試裝置實施例對IGBT半橋逆變器上管IGBT進行過流保護值測試的電路原理圖；圖3為采用本實用新型提供的IGBT過流保護值測試裝置實施例對IGBT半橋逆變器下管IGBT進行過流保護值測試的電路原理圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型提供的IGBT過流保護值測試裝置實施例的電路原理圖。本實施例所述IGBT過流保護值測試裝置包括電源、脈沖發生器4、計算機5、功率模塊驅動板3、電流取樣電路6和電壓取樣電路2。其中，所述電源包括用于驅動所述功率模塊驅動板3工作的控制電源I和連接在被測IGBT發射級和集電極兩端的可調壓電源(圖中未示出)。所述計算機5的脈沖控制指令輸出端與所述脈沖發生器4的控制指令輸入端相連。所述功率模塊驅動板3的控制電流接入端與所述控制電源I的輸出端相連；所述功率模塊驅動板3的驅動信號輸入端與所述脈沖發生器4的驅動脈沖輸出端相連；所述功率模塊驅動板3的驅動信號輸出端分別與被測IGBT管的對應管腳連接。所述電流取樣電路6串聯在所述被測IGBT管和所述可調壓電源構成的電路回路中。所述電壓取樣電路2并聯在所述被測IGBT管的發射級和集電極之間。本實施例通過計算機輸出控制指令來控制脈沖發生器發出的脈沖信號，脈沖發生過程中計算機可依據需求連續發送控制指令，也可以點動發送，使實驗更加靈活，操作性更強，且測試值更準確。上述實施例中優選地，所述的控制電源I包括開關電源101和變流器電源模塊102。如圖I所示，所述開關電源101的直流電流輸出端與所述變流器電源模塊102的原邊連接。所述變流器電源模塊102的副邊與所述功率模塊驅動板3的電流輸入端相連。實際應用時，所述開關電源101可選用IlOV的直流電源，該直流電源經所述變流器電源模塊102降壓后生成15V直流電壓以供所述功率模塊驅動板3正常工作。采用上述控制電源可為所述功率模塊驅動板3提供穩定的工作電壓。所述的電流取樣電路6可以選用傳統的串聯連接的取樣電阻R和電流表的電路。電流表可實時顯示出流經被測IGBT集電極至發射極的電流大小。所述電壓取樣電路2可直接選用電壓表。本實用新型進一步的實施例，為了給被IGBT管提供穩定且不受外界電磁干擾的恒定電壓，如圖I所示，上述各實施例中所述的IGBT過流保護值測試裝置還包括支撐電容FC。所述支撐電容FC并聯在所述可調壓電源的電流輸出端。該支撐電容不僅具有濾波作用，還能夠維持母線直流電壓的恒定，使其基本保持在一定的穩定值范圍。 本實用新型更進一步的實施例，上述各實施例中所述的IGBT過流保護值測試裝置還包括示波器。所述示波器的信號輸入端分別與所述電流取樣電路和電壓取樣電路的信號輸出端相連。本實施例通過設置示波器可方便測試者觀測被測IGBT管的集電極和發射極間的壓降和電流波形，以實時了解被測IGBT管的變化。下面結合圖I所示的實施例對本實用新型所述的IGBT過流保護值測試裝置的測試過程作詳細說明。測試過程如下步驟I、按圖I所述的電路原理圖將各器件連接起來。具體操作包括首先，將開關電源101連接至電源分線端子排，為變流器電源模塊102原邊提供控制電，所述變流器電源模塊102副邊與功率模塊驅動板3的電源輸入端連接。然后，用通信接口線連接脈沖發生器4和計算機5的數據端口，其中所述的通信接口線可以選用R232串口連接線。隨后，將被測IGBT的集電極連接在可調壓電源的正極，被測IGBT的發射極連接在可調壓電源的負極。最后，在所述被測IGBT和所述可調壓電源構成的回路中串聯接入電流取樣電路6，在所述被測IGBT的集電極和發射極之間并聯接入電壓取樣電路2。步驟2、電路連接好后上控制電，測試者可通過計算機的人機交互裝置依據需求輸入脈沖控制指令，脈沖發生器依據控制指令輸出相應的脈沖信號。此時可使用示波器驗證脈沖發生器輸出的脈沖是否是所需的脈沖信號，是繼續進行下一步驟；否則重新輸入。在實際測試時，脈沖發生器發出的脈沖信號的脈沖寬度為150us，周期為3s即可。步驟3、設置所述示波器捕捉IGBT管集電極C和發射極E間電壓的下降沿，以便于判斷IGBT管何時導通。步驟4、調節可調壓電源輸出的電壓緩慢上升至第一電壓，如50V左右。該第一電壓可依據經驗確定，此時測試者可通過示波器觀測并記錄被測IGBT管的CE間的管壓降Vce和導通時的電流Ice的波形，通過所述示波器的下降沿捕捉得知被測IGBT已導通。步驟5、緩慢升高所述可調壓電源的直流電壓，升高的幅度可依據經驗來設定，調壓范圍應在被測IGBT的額定電壓范圍內。電壓每升高一定值脈沖發生器即發出一次脈沖，測試者同時觀測并記錄被測IGBT的壓降Vce和電流波形，直到功率模塊驅動板保護為止，同時記錄下示波器中當功率模塊驅動板保護時流經所述被測IGBT管的電流，該電流值即為所需測得的IGBT過流保護電流值。步驟6、保護后被測IGBT管CE兩端的電壓逐漸下降，待電壓下降到第二電壓以下時，如350V左右。其中第二電壓值可依據經驗設置。測試者可通過計算機輸出控制指令以使支撐電容放電。步驟7、當被測IGBT管CE兩端的電壓逐漸下降至第三電壓以下時，如36V左右。測試者即可切斷可調壓電源以及控制電源，測試完畢。如圖2和圖3所示，本實用新型提供的測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置實施例的電路原理圖。本實施例是對電路機車牽引電路中逆變器中的上臂IGBTl和下臂IGBT2的測試電路原理圖。如圖中所述，本實施例中所述的測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置采用上述各實施例中任意所述的IGBT過流保護值測試裝置。只是IGBT過流保護值測試裝置中的脈沖發生器為電力機車牽引控制單元(TCU)7。如圖2所示，當對上臂IGBTl進行測試時，下臂IGBT2的集電極和發射極之間并聯一電流采樣電路6。同樣，如圖3所示，當對下臂IGBT2進行測試時，上臂IGB Tl的集電極和發射極之間并聯一電 流采樣電路6。計算機5的脈沖控制輸出端通過通信接口線與所述TCU7的控制輸入端相連，TCU7依據接收的控制指令輸出相應脈沖要求的驅動脈沖信號至所述功率模塊驅動板3中。所述功率模塊驅動板3的電源輸入端與控制電源I輸出端相連，所述功率模塊驅動板3的控制信號輸出端分別與被測IGBT對應的管腳相連。本實施例的工作原理和測試過程同上述各實施例中所述的IGBT過流保護值測試裝置，因此不再贅述。本實用新型不僅限于本實施例中用于測試逆變器中的IGBT管，還可用于用于測量電力機車牽引電路中整流電路或斬波電路中的IGBT管的過流保護值。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
權利要求1.一種IGBT過流保護值測試裝置，其特征在于，包括 電源，包括用于驅動功率模塊驅動板工作的控制電源和連接在被測IGBT發射級和集電極兩端的可調壓電源； 脈沖發生器； 計算機，其脈沖控制指令輸出端與所述脈沖發生器的控制指令輸入端相連； 功率模塊驅動板，其控制電流接入端與所述控制電源的輸出端相連，驅動信號輸入端與所述脈沖發生器的驅動脈沖輸出端相連，驅動信號輸出端分別與被測IGBT管的對應管腳連接； 電流取樣電路，串聯在所述被測IGBT管和所述可調壓電源構成的電路回路中；以及， 電壓取樣電路，并聯在所述被測IGBT管的發射級和集電極之間。
2.根據權利要求I所述的IGBT過流保護值測試裝置，其特征在于，所述控制電源包括開關電源和變流器電源模塊；其中， 所述開關電源，其直流電流輸出端與所述變流器電源模塊的原邊連接； 所述變流器電源模塊，其副邊與所述驅動電路板的電流輸入端相連。
3.根據權利要求I所述的IGBT過流保護值測試裝置，其特征在于，電流取樣電路包括取樣電阻和與所述取樣電阻串聯的電流表。
4.根據權利要求I所述的IGBT過流保護值測試裝置，其特征在于，所述電壓取樣電路為電壓表。
5.根據權利要求I至4中任一所述的IGBT過流保護值測試裝置，其特征在于，還包括支撐電容，并聯在所述可調壓電源的電流輸出端。
6.根據權利要求I所述的IGBT過流保護值測試裝置，其特征在于，還包括用于顯示被測IGBT管壓降和電流波形的示波器，所述示波器的信號輸入端分別與所述電流取樣電路和電壓取樣電路的信號輸出端相連。
7.—種測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置，其特征在于，所述裝置為上述權利要求I至6中任一所述的IGBT過流保護值測試裝置；其中所述脈沖發生器為電力機車牽引控制單元。
專利摘要本實用新型提供一種IGBT過流保護值測試裝置及測試電力機車牽引電路中IGBT過流保護值的裝置。該裝置包括電源、脈沖發生器、計算機、功率模塊驅動板、電流取樣電路和電壓取樣電路。所述電源包括用于驅動功率模塊驅動板工作的控制電源和連接在被測IGBT發射級和集電極兩端的可調壓電源。計算機的脈沖控制指令輸出端與脈沖發生器的控制指令輸入端相連。功率模塊驅動板的控制電流接入端與控制電源的輸出端相連，驅動信號輸入端與脈沖發生器的驅動脈沖輸出端相連，驅動信號輸出端分別與被測IGBT管的對應管腳連接。所述電流取樣電路串聯在被測IGBT管和可調壓電源構成的電路回路中。電壓取樣電路并聯在被測IGBT管的發射級和集電極之間。本實用新型實驗操作性強，測試值更準確。
文檔編號G01R19/17GK202614834SQ201120493250
公開日2012年12月19日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者杜繼光, 牛翰彬, 張永貴, 姜濤, 車向中 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心