CN105807159A - 一种igbt功率模块单元带载检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IGBT功率模块单元带载检测方法，包括以下步骤：（A）设置功率模块单元测试指标与变流器整机一致；（B）控制***采用电流霍尔检测功率模块单元的电流；（C）计算两个功率模块单元之间电流差值，当两电流差值大于设定的阀值，则断电开路触发对IGBT功率模块单元的保护。1）本发明的方法能够适用于风电变流器和光伏逆变器IGBT功率模块加载老化测试；2）控制方式实现简单，实施成本低；3）包括了电流霍尔验证，使得整个IGBT功率模块单元验证更加充分；4）IGBT功率单元测试指标与变流器整机测试效果一致，更能模拟现场IGBT的真实情况。

Description

一种IGBT功率模块单元带载检测方法
技术领域
本发明涉及变流器，尤其是一种IGBT功率模块单元带载检测方法。
背景技术
IGBT功率模块单元作为变流器核心部件，其验证充分与否、性能好坏，很大程度决定了整机的可靠性，因此变流器厂家为降低整机功率模块失效率，一般采用搭建IGBT功率单元加载测试平台，功率模块在装配到变流器整机前，先进行功率模块带载测试，实现模块额定电流输出老化测试，完成对IGBT功率模块单元各部件的验证。
如图1所示，传统IGBT功率模块单元加载测试平台是使用两个半桥IGBT模块形成一个H桥，两模块正母线连接在一起，负母线连接在一起，并且分别接入直流源正、负端，两个桥臂输出使用单相电抗相连，即单相电抗作为H桥负载。风电变流器整机实际运行工况下，直流电压约为1100V左右，调制比一般为0.75左右。而在IGBT功率单元测试平台，使用电抗作为模块输出负载，一般为几百微亨，等效工频电阻约几十毫欧姆，采用SPWM控制策略，两个半桥调制波采用50HZ正弦波，且相角互差120°，因此只需要很小的调制比就可以达到额定电流，调制比大约只有0.05左右，而调制比的大小将影响PWM脉冲占空比及IGBT开关损耗等，传统IGBT功率单元测试方法无法完全反应整机情况，另外，传统IGBT功率模块单元加载测试平台采用的调制比范围为0~1，调制比过于接近于0或1，均会导致PWM脉冲过窄，占空过小的问题，通常采用的方式降低直流电压等级，以此达到提高调制比的目的，因此IGBT功率单元测试直流电压与变流器整机运行差距较大。
再者，IGBT内部集成封装了电流霍尔，在变流器整机运行时，该电流霍尔需要参与电流闭环控制，若其失效将会引起IGBT过流，严重的话甚至引起IGBT***，而传统的IGBT功率单元测试采用的是开环控制策略，对电流霍尔性能没有得到验证，增加了变流器整机失效的风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种采用半闭环控制策略以解决功率模块电流霍尔无法得到充分验证问题的IGBT功率模块单元带载检测方法。
本发明采用的技术方案是：
一种IGBT功率模块单元带载检测方法，包括以下步骤：（A）设置功率模块单元测试指标与变流器整机一致；（B）控制***采用电流霍尔检测功率模块单元的电流；（C）计算两个功率模块单元之间电流差值，当两电流差值大于设定的阀值，则断电开路触发对IGBT功率模块单元的保护。
所述功率模块单元测试指标包括IGBT直流电压Vdc=1100V，负载电抗L=250uH，IGBT额定电流IIGBT=1000A，A相模块调制波为；B相调制波为，其中m是调制比，=15°，即A、B两相调制波相差15°。
本发明的有益效果：
1）本发明的方法能够适用于风电变流器和光伏逆变器IGBT功率模块加载老化测试；2）控制方式实现简单，实施成本低；3）包括了电流霍尔验证，使得整个IGBT功率模块单元验证更加充分；4）IGBT功率单元测试指标与变流器整机测试效果一致，更能模拟现场IGBT的真实情况。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是IGBT功率模块单元检测的电路拓扑图。
具体实施方式
本发明的电路拓扑结构仍然基于传统IGBT功率模块单元，改进点在于软件控制策略，因此，以下阐述本发明奥义时仍然与图1的拓扑结构相结合。
（A）功率模块单元测试指标与变流器整机基本一致。
IGBT直流电压Vdc=1100V，负载电抗L=250uH，IGBT额定电流IIGBT=1000A。采用SPWM调制方式。
A相模块调制波为；
B相调制波为，其中m是调制比，=15°。
即A、B两相调制波相差15°，所以电抗负载电压为：
电抗负载工频等效电阻：
电抗负载压降：。
所以根据已知参数可得出调制比，与变流器整机测试数值基本一致，性能指标如模块母线电压等级、IGBT开关损耗、PWM脉冲宽度、等更符合变流器整机实际运行工况。
（B）控制***采用电流霍尔检测功率模块单元的电流；
IGBT功率电压调制采用SPWM开环调制方式，但是在控制***中增加两个IGBT功率模块单元的电流检测功能（利用本身的电流霍尔），实现每个模块电流计量和过流保护；
（C）计算两个功率模块单元之间电流差值，当两电流差值大于设定的阀值，则断电开路触发对IGBT功率模块单元的保护。理论上这两个模块电流完全一致，当两电流差值大于一阀值，则触发保护，其中阀值设定可以小一些。通过两模块电流差值保护一定程度上实现了电流闭环控制，实现了IGBT功率单元测试对电流霍尔的验证。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种IGBT功率模块单元带载检测方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）设置功率模块单元测试指标与变流器整机一致；（B）控制***采用电流霍尔检测功率模块单元的电流；（C）计算两个功率模块单元之间电流差值，当两电流差值大于设定的阀值，则断电开路触发对IGBT功率模块单元的保护。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT功率模块单元带载检测方法，其特征在于:所述功率模块单元测试指标包括IGBT直流电压Vdc=1100V，负载电抗L=250uH，IGBT额定电流IIGBT=1000A，A相模块调制波为；B相调制波为，其中m是调制比，=15°，即A、B两相调制波相差15°。
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