變頻器igbt模塊溫升測試電路及其測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變頻器模塊溫升的測試電路，特別涉及一種變頻器IGBT模塊的溫升測試電路，主要適用于變頻器IGBT器件的功率測試，用來考察IGBT、電抗器等器件的溫升。
【背景技術】
[0002]變頻器的主要發熱部位在功率器件部分，對四象限變頻器的整流和逆變部分、二象限變頻器的逆變部分，目前主流變頻器均采用IGBT模塊，IGBT作為電壓型控制器件，具有輸入阻抗高、開關損耗小、通斷速度快、工作頻率高、功率容量大等優點。一般情況下流過IGBT的電流都比較大，開關頻率較高，其損耗也比較大，如果變頻器柜內散熱結構設計不合理，功率器件產生的熱量不能及時散掉，將使器件的結溫超過其設計最大值，導致IGBT損壞，這就需要在變頻器裝配完成以后，測試IGBT模塊的熱性能，以判斷其能否符合設計要求，所以一種簡單可靠的功率測試方法是驗證IGBT模塊是否設計合理必不可少的步驟，而針對目前主流的大功率變頻器，尤其是四象限運行變頻器，IGBT模塊數量很多，在單獨進行IGBT模塊的溫升測試時，一般是用大功率變壓器來提供大功率在測試車間進行其溫升測試的，存在測試時間長，損耗功率大，測試功率損耗全部由電網來提供的缺點，另外還存在受測試條件限制現場無法提供所需的大功率變壓器的問題。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種變頻器IGBT模塊溫升測試電路及其測試方法，解決了在對變頻器IGBT模塊進行溫升測試時存在測試時間長，損耗功率大，測試受到設備限制的問題。
[0004]本發明為了解決上述技術問題采用了以下技術方案:
一種變頻器IGBT模塊溫升的測試電路，包括第一組被測IGBT模塊、第二組被測IGBT模塊、負載電抗器、第一接口電路板、第二接口電路板和工業控制機，第一組被測IGBT模塊的直流側和第二組被測IGBT模塊的直流側是連接在一起的，并通過公共直流母線與外接直流電源連接在一起，第一組被測IGBT模塊的逆變側和第二組被測IGBT模塊的逆變側通過共同的負載電抗器連接在一起，形成一個背靠背運行的拓撲結構，電網通過調壓器與整流柜連接在一起，整流柜的電壓輸出正端與公共直流母線的正端連接在一起，整流柜的電壓輸出負端與公共直流母線的負端連接在一起，在公共直流母線的正端和負端之間連接有直流支撐電容，工業控制機通過第一接口電路板與第一組被測IGBT模塊的脈沖信號控制端連接在一起，工業控制機通過第二接口電路板與第二組被測IGBT模塊的脈沖信號控制端連接在一起。
[0005]—種變頻器IGBT模塊溫升的測試方法，包括以下步驟:
第一步、第一組被測IGBT模塊的直流側和第二組被測IGBT模塊的直流側是連接在一起的，并通過公共直流母線與外接直流電源連接在一起，第一組被測IGBT模塊的逆變側和第二組被測IGBT模塊的逆變側通過共同的負載電抗器連接在一起，形成一個背靠背運行的拓撲結構，電網通過調壓器與整流柜連接在一起，整流柜的電壓輸出正端與公共直流母線的正端連接在一起，整流柜的電壓輸出負端與公共直流母線的負端連接在一起，在公共直流母線的正端和負端之間連接有直流支撐電容，工業控制機通過第一接口電路板與第一被測IGBT模塊的脈沖信號控制端連接在一起，工業控制機通過第二接口電路板與第二被測IGBT模塊的脈沖信號控制端連接在一起；
第二步、電網提供三相380伏交流電壓，通過調壓器調壓和整流柜整流后為第一組被測IGBT模塊和第二組被測IGBT模塊同時提供溫升測試功率電壓；
第三步、通過工業控制機中的程序調整第一組被測IGBT模塊的調制因數和第二組被測IGBT模塊調制因數以及第一組被測IGBT模塊的相位角和第二組被測IGBT模塊相位角，觸發脈沖，使IGBT模塊進入工作狀態；
第四步、調節調壓器使公共直流母線上的電壓達到額定直流電壓，使IGBT模塊的輸出電流達到額定電流；
第五步、在上述額定工況條件下，每五分鐘記錄一次數據，數據內容包括第一組被測IGBT模塊和第二組被測IGBT模塊的溫度、負載電抗器的溫度，當IGBT模塊在一小時內溫度變化在1°C以內時，可判定IGBT模塊已達到熱穩定；
第六步、根據測試環境溫度計算出第一組被測IGBT模塊和第二組被測IGBT模塊的溫升。
[0006]本發明設計具有如下顯而易見的突出的實質性特點和顯著優點:本發明通過背靠背的運行方式，在功率因數為1的條件下，使IGBT模塊的測試工況更接近實際運行工況，測試條件更科學，測試數據更有說服力，本發明控制器對被測模塊施加PWM脈沖信號，只改變每組IGBT模塊的調制因數和相角，控制方式簡單，可以實現有功和無功在由第一組被測IGBT模塊、第二組被測IGBT模塊和負載電抗器組成的閉環回路中循環，起到了能量在兩組IGBT模塊和負載電抗器之間循環流動，電網只提供損耗功率部分，極大的降低了測試成本，而且PLC實時監控被測IGBT模塊的電流、電壓、溫度及故障等信息，可以根據測試時的異常情況作出準確及時的判斷，對系統電路和器件進行有效的保護，本發明只需要外部接入直流母線，控制器和負載電抗器均可采用變頻器內部器件，測試條件容易滿足，占地小，測試平臺搭建耗時短，本發明可以同時進行多組IGBT模塊的功率測試，節省測試時間，效率更尚ο
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明的測試電路的結構示意圖；
圖2是兩組IGBT模塊輸出電壓和電流的矢量圖。
【具體實施方式】
[0008]本發明的原理結合附圖詳述如下:
一種變頻器IGBT模塊溫升的測試電路，包括第一組被測IGBT模塊1、第二組被測IGBT模塊2、負載電抗器3、第一接口電路板7、第二接口電路板8和工業控制機9，第一組被測IGBT模塊1的直流側和第二組被測IGBT模塊2的直流側是連接在一起的，并通過公共直流母線與外接直流電源連接在一起，第一組被測IGBT模塊1的逆變側和第二組被測IGBT模塊2的逆變側通過共同的負載電抗器3連接在一起，形成一個背靠背運行的拓撲結構，電網10通過調壓器6與整流柜5連接在一起，整流柜5的電壓輸出正端與公共直流母線的正端連接在一起，整流柜5的電壓輸出負端與公共直流母線的負端連接在一起，在公共直流母線的正端和負端之間連接有直流支撐電容4，工業控制機PLC9通過第一接口電路板7與第一組被測IGBT模塊1的脈沖信號控制端連接在一起，工業控制機9通過第二接口電路板8與第二組被測IGBT模塊2的脈沖信號控制端連接在一起。
[0009]一種變頻器IGBT模塊溫升的測試方法，包括以下步驟:
第一步、第一組被測IGBT模塊1的直流側和第二組被測IGBT模塊2的直流側是連接在一起的，并通過公共直流母線與外接直流電源連接在一起，第一組被測IGBT模塊1的逆變側和第二組被測IGBT模塊2的逆變側通過共同的負載電抗器3連接在一起，形成一個背靠背運行的拓撲結構，電網10通過調壓器6與整流柜5連接在一起，整流柜5的電壓輸出正端與公共直流母線的正端連接在一起，整流柜5的電壓輸出負端與公共直流母線的負端連接在一起，在公共直流母線的正端和負端之間連接有直流支撐電容4，工業控制機9通過第一接口電路板7與第一被測IGBT模塊1的脈沖信號控制端連接在一起，工業控制機9通過第二接口電路板8與第二被測IGBT模塊2的脈沖信號控制端連接在一起；
第二步、電網1