CN104297701B - 三电平h桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法 - Google Patents

三电平h桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法，包括三电平H桥功率模块中的任意一个待测桥臂、调压器、整流桥、电抗器、电流霍尔、测试控制板以及与测试控制板相连的人机界面；调压器的输出端与整流桥相连；三电平H桥功率模块的直流母线和整流桥的直流输出相连；三电平H桥功率模块中的待测桥臂的交流出线与电抗器的一端相连,电抗器的另一端穿过电流霍尔并与三电平H桥功率模块中的直流电容的中点相连；电流霍尔还与测试控制板相连；测试控制板通过光纤与三电平H桥功率模块相连。能够避免由于单独触发正序或者负序电流时，会对另半支电容充电，导致上、下半支电容不平衡而不能得到准确的测量数据的情况发生。

Description

三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法
技术领域
本发明涉及电力电子邻域，更具体地说，是涉及一种三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法。
背景技术
伴随技术的进步，由三电平H桥拓扑构成的电力电子设备在输配电网络中大量应用，构成这些设备的功率模块的电压等级和容量也越来越大。对功率模块进行额定容量和性能的测试也越来越困难。为了方便测试三电平H桥逆变器的性能，并且降低测试成本，因此，市场上急需一种针对三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
根据本发明的第一方面，提供了一种三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台，
包括三电平H桥功率模块中的任意一个待测桥臂、调压器、整流桥、电抗器、电流霍尔、测试控制板以及与所述测试控制板相连的人机界面；所述调压器的输入端与380V交流相连，所述调压器的输出端与所述整流桥相连；所述三电平H桥功率模块的直流母线和整流桥的直流输出相连；所述三电平H桥功率模块中的待测桥臂的交流出线与电抗器的一端相连,电抗器的另一端穿过电流霍尔并与所述三电平H桥功率模块中的直流电容的中点相连；所述电流霍尔还与测试控制板相连；所述测试控制板通过光纤与所述三电平H桥功率模块相连。
根据本发明的第二方面，还提供了一种实现第一方面所述的关断测试平台的测试方法，
测试控制板采用正序电流和负序电流轮询的方式对待测桥臂上的功率开关器件进行关断过电压测试。
所述正序电流的关断测试脉冲时序为：
1100、t1、0100、t2、1100、t2、0100、t2、0000、t2、0100、t2、0000；
其中，四位二进制代码的位数从左至右依次代表待测桥臂中的第一IGBT至第四IGBT，1表示该IGBT导通，0表示该IGBT关断，t1表示三电平H桥功率模块电流达到额定值的时间，t2＝0.1*t1。
所述负序电流的关断测试脉冲时序为：
0011、t1、0010、t2、0011、t2、0010、t2、0000、t2、0010、t2、0000；
其中，四位二进制代码的位数从左至右依次代表待测桥臂中的第一IGBT至第四IGBT，1表示该IGBT导通，0表示该IGBT关断，t1表示三电平H桥功率模块电流达到额定值的时间，t2＝0.1*t1。
所述正序电流和负序电流轮询的时间间隔均为5秒。
与现有技术相比，采用本发明的一种三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试平台及其方法，能够避免由于单独触发正序或者负序电流时，会对另半支电容充电，导致上、下半支电容不平衡而不能得到准确的测量数据的情况发生。
附图说明
图1是本发明的实施例的连接示意图；
图2是本发明的实施例的关断测试电路的原理示意图；
图3是本发明的实施例的驱动脉冲序列示意图；
图4是本发明的实施例的关断测试正序电流换流过程示意图；
图5是本发明的实施例的关断测试负序电流换流过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1、图2所示的测试平台，包括三电平H桥功率模块M1，调压器TR、整流桥Z1、电抗器L、电流霍尔LEM、测试控制板B1、人机界面H1。其中三电平H桥功率模块M1的直流母线和整流桥的直流输出直接连接；三电平模块中待测待测桥臂的交流出线连接到电抗器L,电抗器的另一端穿过电流霍尔LEM连接到三电平H桥功率模块M1中的直流电容C1、C2的中点相连；电流霍尔LEM的测量信号引入测试控制平台的测试控制板B1；测试控制板B1通过光纤与三电平H桥功率模块M1的通讯接口相连。，
三电平H桥功率模块M1包括并联的两组电路单元以及2只串联的直流电容C1、C2，每组电路单元包括依次连接的第一IGBT至第四IGBTT1、T2、T3、T4以及2个钳位二极管D5、D6，每个IGBT还设有与其反并联的续流二极管D1、D2、D3、D4；其中，第一IGBT的发射极与第二IGBT的集电极连接，第二IGBT的发射极与第三IGBT的集电极连接，第三IGBT的发射极与第四的集电极连接；所述2个钳位二极管串联后并联在第二IGBT的集电极和第三IGBT的发射极之间；其中，第一钳位二极管D5的阴极与第二IGBT的集电极相连，第二钳位二极管D6的阳极与第三IGBT的发射极相连；
2只串联的直流电容C1、C2并联于直流的正、负极输入端之间，2只直流电容的中点和串联的2个钳位二极管的中点连接作为直流电压中点。需要说明的是，还可以采用的如图2中的两组电容C1、C3、C2、C4代替2个直流电容。
功率模块左、右桥臂上各个功率开关器件的关断过电压测试方法均一致。为了叙述的方便，引入IGBT开关函数，1表示IGBT导通，0表示IGBT关断。即1100表示T1、T2导通，T3、T4关断，其他开关状态以此类推。由于单独触发正序或者负序电流时，会对另半支电容充电，导致上下半支电容不平衡而不能得到准确的测量数据，所以我们采用正序电流和负序电流轮询的方式进行测试，具体的测试脉冲如图3所示。正序电流的换流过程如图4所示，正序电流的换流过程如图5所示。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试方法，其特征在于，
包括关断测试平台，所述关断测试平台包括三电平H桥功率模块(M1)中的任意一个待测桥臂、调压器(TR)、整流桥(Z1)、电抗器(L)、电流霍尔(LEM)、测试控制板(B1)以及与所述测试控制板(B1)相连的人机界(H1)；所述调压器(TR)的输入端与380V交流相连，所述调压器(TR)的输出端与所述整流桥(Z1)相连；所述三电平H桥功率模块(M1)的直流母线和整流桥(Z1)的直流输出相连；所述三电平H桥功率模块(M1)中的待测桥臂的交流出线与电抗器(L)的一端相连,电抗器的另一端穿过电流霍尔(LEM)并与所述三电平H桥功率模块(M1)中的直流电容(C1、C2)的中点相连；所述电流霍尔(LEM)还与测试控制板(B1)相连；所述测试控制板(B1)通过光纤(X1)与所述三电平H桥功率模块(M1)相连；
测试控制板采用正序电流和负序电流轮询的方式对待测桥臂上的功率开关器件进行关断过电压测试；所述正序电流的关断测试脉冲时序为：
1100、t1、0100、t2、1100、t2、0100、t2、0000、t2、0100、t2、0000；
其中，四位二进制代码的位数从左至右依次代表待测桥臂中的第一IGBT至第四IGBT，1表示该IGBT导通，0表示该IGBT关断，t1表示三电平H桥功率模块电流达到额定值的时间，t2＝0.1*t1；
所述负序电流的关断测试脉冲时序为：
0011、t1、0010、t2、0011、t2、0010、t2、0000、t2、0010、t2、0000；
其中，四位二进制代码的位数从左至右依次代表待测桥臂中的第一IGBT至第四IGBT，1表示该IGBT导通，0表示该IGBT关断，t1表示三电平H桥功率模块电流达到额定值的时间，t2＝0.1*t1。
2.根据权利要求1所述的三电平H桥逆变器中的单个桥臂的关断测试方法，其特征在于，所述正序电流和负序电流轮询的时间间隔均为5秒。
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