CN111707919A - 一种igbt器件测试电路及测试方法 - Google Patents

一种igbt器件测试电路及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种IGBT器件测试电路及测试方法，测试电路包括：双脉冲测试模块用于测试IGBT的开通、关断性能；电流耐受能力测试模块用于在模拟换流阀双极性短路情况下，对IGBT的电流耐受能力进行测试；采集模块用于采集IGBT集射极电压及发射极电流；保护模块用于当IGBT集射极电压和/或发射极电流超过对应的预设阈值时，切断双脉冲测试模块与IGBT的连接。本发明利用双脉冲测试模块对IGBT的开通、关断性能进行测试，利用电流源持续输出方波电流来模拟换流阀双极性短路情况下，浪涌电流冲击IGBT的情况，从而进一步提高了对IGBT性能测试的全面性及多样性。

Description

一种IGBT器件测试电路及测试方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种IGBT器件测试电路及测试方法。
背景技术
近年来随着电力电子技术的蓬勃发展，风能、太阳能等可再生能源利用效率和规模不断扩大，可再生能源并网、分布式发电并网、异步交流电网互联等领域的需求持续上升，这使得多端电压源换流器高压直流输电的优势更加突出。对于多端高压直流输电***最大的问题是，由于线路电感较小，在发生故障时线路电流将迅速上升，换流阀桥臂中的电流也随之迅速增加，根据工程应用中的故障波形，换流阀发生双极短路时，桥臂上IGBT需要耐受最大峰值不低于2～3倍额定电流及持续几个毫秒的浪涌电流，且关断过程中，VCC电压不低于0.66Vces，不少于1次开通、2次关断过程(重合闸动作)。而在现有技术中，多利用双脉冲测试电路对IGBT性能进行测试，但双脉冲测试电路是受限于电压、电流的设定值，在脉冲持续时间上无法进行调整，并且电流上升过程是三角波，与柔直换流阀故障时近似方波的故障电流不符，在故障电流持续过程中产生的损耗不一样，引起的结温升高也不同，因此使用双脉冲测试电路无法进行等效测试。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的利用双脉冲测试电路无法对换流阀双极性短路故障下的IGBT进行模拟等效测试的缺陷，从而提供一种IGBT器件测试电路及测试方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种IGBT器件测试电路，包括：双脉冲测试模块、电流耐受能力测试模块、采集模块及保护模块，其中，双脉冲测试模块，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端分别与保护模块的第一端及接地端连接，用于测试IGBT的开通、关断性能；电流耐受能力测试模块，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端与保护模块的第二端连接，用于在模拟换流阀双极性短路情况下，对IGBT的电流耐受能力进行测试；采集模块，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端及第三端均与IGBT发射极连接，用于采集IGBT集射极电压及发射极电流；保护模块，其第二端还与采集模块的第三端连接，用于当IGBT集射极电压和/或发射极电流超过对应的预设阈值时，切断双脉冲测试模块与IGBT的连接。
在一实施例中，IGBT器件测试电路还包括：加热板，用于将IGBT的温度加热到IGBT预设工作温度。
在一实施例中，双脉冲测试模块包括：电压源、充电单元及通断测试单元，其中，电压源，与充电单元的输入端并联连接，用于为充电单元提供充电电压；充电单元，其第一输出端与通断测试单元的第一端连接，其第二输出端与保护模块的第一端连接，用于为通断测试单元充电；通断测试单元，其第二端与IGBT的集电极连接，用于测试IGBT的开通、关断性能。
在一实施例中，充电单元包括：充电开关，其第一端与电压源的正极连接；放电开关，其第一端与充电开关的第二端连接；放电电阻，其第一端与放电开关的第二端连接，其第二端与电压源的负极连接；充电电阻，其第一端与放电电阻的第二端连接，其第二端分别与接地端及保护模块的第一端连接；电容，其第一端与放电开关的第一端连接，其第二端分别与充电电阻的第二端及接地端连接。
在一实施例中，通断测试单元包括：电感，其第一端与电容第一端连接；二极管，其第一端与电感的第一端连接，其第二端与电感的第二端连接；第一隔离开关，其第一端与电感的第二端连接，其第二端与IGBT的集电极连接。
在一实施例中，电流耐受能力测试模块包括：第二隔离开关及电流源，其中，电流源，其正极与第二隔离开关的第一端连接，其负极与保护模块的第二端连接，用于为IGBT提供测试电流；第二隔离开关，其第二端与IGBT的集电极连接，用于控制电流源为IGBT提供测试电流的时间。
第二方面，本发明实施例提供一种IGBT器件测试方法，基于第一方面的IGBT器件测试电路对IGBT器件进行测试，IGBT器件测试方法包括：闭合充电开关，同时断开放电开关、第一隔离开关及第二隔离开关；判断电容电压是否达到预设测试电压，当电容电压达到预设测试电压后，闭合第二隔离开关，接收外部控制器发送的导通驱动信号，对IGBT进行电流耐受能力测试，闭合驱动信号用于控制IGBT导通；判断对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间是否达到预设浪涌电流持续时间，当对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间达到预设测试时间后，断开第二隔离开关，闭合第一隔离开关，对IGBT进行双脉冲测试；双脉冲测试完成后，断开第一隔离开关及充电开关，闭合放电开关。
在一实施例中，IGBT器件测试方法还包括：实时采集电流耐受能力测试及双脉冲测试期间的IGBT集射极电压及发射极电流，并将实时采集的IGBT集射极电压与预设IGBT集射极电压波形对比，将发射极电流与预设发射极电流波形对比，判断IGBT是否失效。
在一实施例中，IGBT器件测试方法还包括：控制加热板为IGBT加热达到预设工作温度后，对IGBT依次进行电流耐受能力测试及双脉冲测试。
在一实施例中，对IGBT进行电流耐受能力测试，包括：根据IGBT额定电流幅值，设定方波电流幅值；控制电流源在预设时间段内持续输出具有方波电流幅值的方波电流，进行电流耐受能力测试。
在一实施例中，对IGBT进行双脉冲测试，包括：判断IGBT发射极电流是否达到第一预设电流阈值；当IGBT发射极电流达到第一预设电流阈值时，接收外部控制器发送的关断驱动信号，关断驱动信号用于控制IGBT关断；判断IGBT关断时间是否达到预设关断时间；当IGBT关断时间达到预设关断时间时，接收外部控制器发送的导通驱动信号；判断IGBT发射极电流是否达到第二预设电流阈值；当IGBT发射极电流达到第二预设电流阈值时，接收外部控制器发送的关断驱动信号。
在一实施例中，IGBT器件测试方法还包括：实时判断IGBT集射极电压及发射极电流是否超过对应的预设阈值，当IGBT集射极电压及发射极电流中的任一个采集量超过对应的预设阈值时，断开保护模块、第一隔离开关及第二隔离开关。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的IGBT器件测试电路及测试方法，利用双脉冲测试模块对IGBT的开通、关断性能进行测试，利用电流源持续输出方波电流来模拟换流阀双极性短路情况下，浪涌电流冲击IGBT的情况，从而进一步提高了对IGBT性能测试的全面性及多样性。
2.本发明提供的IGBT器件测试电路及测试方法，利用电压源为充电单元预充电后，再利用充电单元向通断测试单元内的电感放电，利用放电电流对IGBT进行双脉冲测试，从而提高了对IGBT进一步保护，避免了由于直接利用电压源对IGBT进行双脉冲测试，造成对IGBT的冲击；设置保护模块，当IGBT的电压和/或电流超过对应的预设阈值时，能够及时断开保护模块、两个隔离开关，从而提高了测试电路的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的IGBT器件测试电路的一个具体示例的组成图；
图2为本发明实施例提供的双脉冲测试模块的一个具体示例的组成图；
图3为本发明实施例提供的对未失效的IGBT进行双脉冲测试时，IGBT的电压及电流波形；
图4为本发明实施例提供的具体的IGBT器件测试电路；
图5为本发明实施例提供的对未失效的IGBT进行电流耐受能力测试时，IGBT的电压及电流波形；
图6为本发明实施例提供的IGBT器件测试方法的一个具体示例的流程图；
图7为本发明实施例提供的电流耐受能力测试的一个具体示例的流程图；
图8为本发明实施例提供的双脉冲测试的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种IGBT器件测试电路，应用于需要对IGBT进行开通、关断及电流耐受能力的场合，如图1所示，包括：双脉冲测试模块1、电流耐受能力测试模块2、采集模块3及保护模块4。
本发明实施例的双脉冲测试模块1，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端分别与保护模块的第一端及接地端连接，用于测试IGBT的开通、关断性能。
通常对IGBT的认识主要是通过阅读相应的数据手册，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数条件测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。因此可以通过双脉冲测试，对IGBT的性能进行更为准确的评估。本发明实施例利用双脉冲测试模块主要通过针对IGBT在两次驱动脉冲的控制下，通过检测IGBT的集射极电压及发射极电流(或集电极电流)的波形，可以实现对IGBT开通、关断过程是否有异常振荡、IGBT关断时的电压尖峰是否异常、IGBT关断之后是否有异常振荡的检测，同时也可以实现对IGBT驱动板的评估等。
电流耐受能力测试模块2，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端与保护模块的第二端连接，用于在模拟换流阀双极性短路情况下，对IGBT的电流耐受能力进行测试。
IGBT多用于换流阀中，由于当换流阀发生双极短路时，桥臂上的IGBT将有持续几毫秒的浪涌电流出现，该浪涌电流的幅值为IGBT额定电流的2～3倍，因此本发明实施例控制电流耐受能力测试模块输出方波电流，该方波电流用于模拟浪涌电流，从而实现对IGBT电流耐受能力测试。
采集模块3，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端及第三端均与IGBT发射极连接，用于采集IGBT集射极电压及发射极电流(或集射极电压及发射极电流)。本发明实施例中的采集模块可以包括电压互感器及电流互感器，电压互感器与IGBT并联连接，电流互感器串接在保护模块第二端及IGBT发射极之间(或串接在双脉冲测试模块的第一端及IGBT集电极之间)。
保护模块4，其第二端还与采集模块的第三端连接，用于当IGBT集射极电压和/或发射极电流超过对应的预设阈值时，切断双脉冲测试模块与IGBT的连接。
本发明实施例可以对大量的IGBT进行测试，由于会出现IGBT的能承受的最大峰值小于浪涌电流峰值等情况，因此设置保护电路及时切断双脉冲测试模块与IGBT的连接，以免测试电路损坏。本发明实施例中的保护模块可以为可控开关器件等。
本发明实施例提供的IGBT器件测试电路，利用双脉冲测试模块对IGBT的开通、关断性能进行测试，利用电流源持续输出方波电流来模拟换流阀双极性短路情况下，浪涌电流冲击IGBT的情况，从而进一步提高了对IGBT性能测试的全面性及多样性。
在一具体实施例中，IGBT器件测试电路还包括：加热板，用于将IGBT的温度加热到IGBT预设工作温度。
本发明实施例将IGBT置于加热板上，将IGBT的温度加热到IGBT预设工作温度后可依次进行电流耐受能力测试及双脉冲测试。
在一具体实施例中，如图2所示，双脉冲测试模块1包括：电压源11、充电单元12及通断测试单元13。
电压源11，与充电单元的输入端并联连接，用于为充电单元提供充电电压。充电单元，其第一输出端与通断测试单元的第一端连接，其第二输出端与保护模块的第一端连接，用于为通断测试单元充电。通断测试单元，其第二端与IGBT的集电极连接，用于测试IGBT的开通、关断性能。
本发明实施例在不考虑IGBT开通延时及关断延时的情况下，对未失效的IGBT进行双脉冲测试时，首先开通IGBT，其次利用电压源为充电单元进行充电，当充电单元的电压达到预设测试电压后，利用充电单元为通断测试单元进行进一步的充电，由于通断测试单元与IGBT连接，此时IGBT发射极电流(或集电极电流)上升，集电极电压为0，当IGBT发射极电流(或集电极电流)上升到第一预设电流阈值Ic1时，关断IGBT，此时IGBT发射极电流(或集电极电流)下降至0，集电极电压为预设固定值(此固定值应该根据每个待测试IGBT内部电阻等参数确定)，当IGBT关断时间达到预设关断时间时，再次开通IGBT，此时IGBT发射极电流(或集电极电流)上升，集电极电压为0，当IGBT发射极电流(或集电极电流)上升到第二预设电流阈值Ic2时，关断IGBT，IGBT发射极电流(或集电极电流)下降至0，集电极电压为预设固定值。若IGBT的发射极电流(或集电极电流)不符合上述变化趋势，则可判断IGBT开通失效或关断失效。
具体地，如图3所示，在不考虑IGBT开通延时及关断延时的情况下，且假设待测IGBT为正常未失效的，则在t1时刻开通IGBT，IGBT发射极电流(或集电极电流)逐渐上升，集射极电压为0，在t1时刻IGBT发射极电流(或集电极电流)上升至Ic1时，关断IGBT，IGBT发射极电流(或集电极电流)下降至0，集射极电压上升至固定值，在t3时刻开通IGBT，IGBT发射极电流(或集电极电流)逐渐上升，集射极电压为0，在t4时刻IGBT发射极电流(或集电极电流)上升至Ic2时，关断IGBT，IGBT发射极电流(或集电极电流)下降至0，集射极电压上升至固定值。若在实际的双脉冲测试时，且不考虑IGBT开通延时及关断延时的情况下，IGBT的发射极电流(或集电极电流)、集射极电压不符合图3所示波形时，通过对比每个时刻的电压、电流变化情况，可判断IGBT是开通失效还是关断失效。
需要说明的是，若考虑IGBT开通延时及关断延时，则在t1时刻开通IGBT后，IGBT的发射极电流(或集电极电流)在t2时刻的电流可能小于Ic1，且t1时刻的IGBT的集射极电压不会直接降为0，而是缓慢的降为0；在t2时刻关断IGBT后，IGBT的发射极电流(或集电极电流)在t2时刻的电流可能不直接降为0，而是缓慢的降为0，t2时刻的IGBT的集射极电压不会直接上升为固定值，而是缓慢的上升为固定值，t3时刻及t4时刻对IGBT的开通与关断后，与t1时刻及t2时刻相同，因此，未失效的IGBT的电压及电流需要根据具体的情况进行分析对比。
在一具体实施例中，如图4所示，充电单元12包括：充电开关S1，其第一端与电压源的正极连接；放电开关S4，其第一端与充电开关的第二端连接；放电电阻R2，其第一端与放电开关的第二端连接，其第二端与电压源的负极连接；充电电阻R1，其第一端与放电电阻的第二端连接，其第二端分别与接地端及保护模块的第一端连接；电容C，其第一端与放电开关的第一端连接，其第二端分别与充电电阻的第二端及接地端连接。
如图4所示，通断测试单元13包括：电感L，其第一端与电容第一端连接；二极管D，其第一端与电感的第一端连接，其第二端与电感的第二端连接；第一隔离开关S2，其第一端与电感的第二端连接，其第二端与IGBT的集电极连接。
在对IGBT进行双脉冲测试，且假设IGBT未失效时，具体操作步骤及IGBT电流电压变换情况如下：
(1)闭合充电开关S1，开通IGBT，关断放电开关S4及第一隔离开关S2，此时测试电路中构成“可控电压源U1(电压源11)→充电开关S1→电容C→充电电阻R1”充电回路，可控电压源U1为电容C进行充电。
(2)当电容C的电压达到预设测试电压时，闭合第一隔离开关S2，此时测试电路中构成“可控电压源U1(电压源11)→充电开关S1→电感L→IGBT”及“电容C→电感L→IGBT两条回路”，由于此时可控电压源U1远远小于电容C的电压，因此“电容C→电感L→IGBT”为主要放电回路，此时IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升，集射极电压下降。
(3)当IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升至第一预设电流阈值Ic1时，关断IGBT，此时电感L中的电流通过二极管D续流，IGBT的发射极电流(或集电极电流)下降，集射极电压上升至固定值。
(4)当持续关断IGBT一端时间后，电感中的电流迅速转移到IGBT中，此时此时IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升，集射极电压下降。
(5)当IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升至第二预设电流阈值Ic2时，关断IGBT，此时电感L中的电流通过二极管D续流，IGBT的发射极电流(或集电极电流)下降，集射极电压上升至固定值。
(6)关断充电开关S1及第一隔离开关S2，闭合放电开关S4，此时测试电路中构成“电感L→放电电阻R2”及“电容C→放电电阻R2”两条放电回路，双脉冲测试结束。
在一具体实施例中，如图4所示，电流耐受能力测试模块包括：第二隔离开关S3及电流源(本发明实施例中的电流源为可调电流源U2)，其中，电流源的正极与第二隔离开关的第一端连接，其负极与保护模块的第二端连接，用于为IGBT提供测试电流；第二隔离开关，其第二端与IGBT的集电极连接，用于控制电流源为IGBT提供测试电流的时间。
由于在换流阀发生两级短路故障时，IGBT需要承受浪涌电流，且浪涌电流的幅值为IGBT的额定电流值的2～3倍，同时浪涌电流的持续时间为几毫秒，因此本发明实施例利用可调的电流源输出方法电流(2～3倍的额定电流)，并且利用第二隔离开关S3控制电流源持续输出方波电流时间用于模拟浪涌电流的持续时间，需要说明的是，本发明实施例中的浪涌电流也可以为其它持续的对IGBT有冲击的电流。
在对IGBT进行电流能力测试，且假设IGBT未失效时，具体操作步骤及IGBT电流电压变换情况如下：
(1)开通IGBT，闭合充电开关S1及第二隔离开关S3，断开放电开关S4及第一隔离开关S2，控制可调电流源U2(电流源)持续输出方波电流，此时测试电路中构成“可调电流源U2→IGBT”的回路，IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升，集射极电压下降至0。
(2)当对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间达到预设测试时间后，断开第二隔离开关S3，IGBT的发射极电流(或集电极电流)下降，集射极电压上升至固定值。
具体的IGBT电流电压变换波形如图5所示，图5中在t1时刻导通IGBT，开通充电开关S1及第二隔离开关S3，t2时刻关断第二隔离开关S3。
本发明实施例提供的IGBT器件测试电路，利用双脉冲测试模块对IGBT的开通、关断性能进行测试，利用电流源持续输出方波电流来模拟换流阀双极性短路情况下，浪涌电流冲击IGBT的情况，从而进一步提高了对IGBT性能测试的全面性及多样性；利用电压源为充电单元预充电后，再利用充电单元向通断测试单元内的电感放电，利用放电电流对IGBT进行双脉冲测试，从而提高了对IGBT进一步保护，避免了由于直接利用电压源对IGBT进行双脉冲测试，造成对IGBT的冲击；设置保护模块，当IGBT的电压和/或电流超过对应的预设阈值时，能够及时断开保护模块、两个隔离开关，从而提高了测试电路的安全性。
实施例2
本发明实施例提供一种IGBT器件测试方法，基于实施例1的IGBT器件测试电路对IGBT器件进行测试，如图6所示，IGBT器件测试方法包括：
步骤S11：闭合充电开关，同时断开放电开关、第一隔离开关及第二隔离开关。
步骤S12：判断电容电压是否达到预设测试电压，当电容电压达到预设测试电压后，闭合第二隔离开关，接收外部控制器发送的导通驱动信号，对IGBT进行电流耐受能力测试，闭合驱动信号用于控制IGBT导通。
如图7所示，对IGBT进行电流耐受能力测试，包括：
步骤S21：根据IGBT额定电流幅值，设定方波电流幅值。
步骤S22：控制电流源在预设时间段内持续输出具有方波电流幅值的方波电流，进行电流耐受能力测试。
步骤S13：判断对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间是否达到预设浪涌电流持续时间，当对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间达到预设测试时间后，断开第二隔离开关，闭合第一隔离开关，对IGBT进行双脉冲测试。
本发明实施例首先对IGBT进行电流耐受能力测试，在进行电流耐受能力测试之前，闭合充电开关S1，使得电压源为电容C进行充电，并判断电容电压是否达到预设测试电压，当电容电压达到预设测试电压后，闭合第二隔离开关S3及导通IGBT，然后控制电流源输出方波电流，等到控制电流源持续输出方波电流的时间达到预设浪涌电流持续时间时，断开第二隔离开关，闭合第一隔离开关，之后对IGBT进行双脉冲测试。具体的对未失效的IGBT进行电流耐受能力测试的电压、电流波形变化如图5所示，在t1时刻导通IGBT，在t2时刻关断IGBT。
如图8所示对IGBT进行双脉冲测试，包括：
步骤S31：判断IGBT发射极电流是否达到第一预设电流阈值。
步骤S32：当IGBT发射极电流达到第一预设电流阈值时，接收外部控制器发送的关断驱动信号，关断驱动信号用于控制IGBT关断。
步骤S33：判断IGBT关断时间是否达到预设关断时间。
步骤S34：当IGBT关断时间达到预设关断时间时，接收外部控制器发送的导通驱动信号。
步骤S35：判断IGBT发射极电流是否达到第二预设电流阈值。
步骤S36：当IGBT发射极电流达到第二预设电流阈值时，接收外部控制器发送的关断驱动信号。
本发明实施例在对IGBT进行电流耐受能力测试前，已经利用可调电压源U1为电容C充电，故在进行电流耐受能力测试之后，直接闭合第二隔离开关S3，开始对IGBT进行双脉冲测试，此时电容C向电感L放电，放电电流通过电感L流经IGBT，当IGBT开通未失效时，IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升，集射极电压下降至0，否则可以判定IGBT开通失效；当IGBT发射极电流达到第一预设电流阈值时，关断IGBT，此时电感L中的电流由二极管D续流，当IGBT开通未失效时，IGBT的发射极电流(或集电极电流)下降，集射极电压上升至固定值，否则可以判定IGBT关断失效；当IGBT关断时间达到预设关断时间时，导通IGBT，此时电感L中的电流迅速转移到IGBT中，当IGBT开通未失效时，IGBT的发射极电流(或集电极电流)上升，集射极电压下降至0，否则可以判定IGBT开通失效；当IGBT发射极电流达到第二预设电流阈值时，关断IGBT，当IGBT开通未失效时，IGBT的发射极电流(或集电极电流)下降，集射极电压上升至固定值，否则可以判定IGBT关断失效，完成双脉冲测试。具体的对未失效的IGBT进行双脉冲测试的期间电压、电流变化如图3所示，在t1时刻及t3时刻导通IGBT，在t2时刻及t4时刻关断IGBT。
步骤S14：双脉冲测试完成后，断开第一隔离开关及充电开关，闭合放电开关。
本发明实施例利用如图3所示的测试电路对IGBT进行电流耐受能力测试及双脉冲测试，需要说明的是步骤S11～步骤S14为先进行电流耐受能力测试，后进行双脉冲测试，但是两个测试的先后顺序可以根据实际情况进行确定。
在一具体实施例中，IGBT器件测试方法还包括：
实时采集电流耐受能力测试及双脉冲测试期间的IGBT集射极电压及发射极电流，并将实时采集的IGBT集射极电压与预设IGBT集射极电压波形对比，将发射极电流与预设发射极电流波形对比，判断IGBT是否失效。
本发明实施例大量采集未失效的多种型号的IGBT的开通、关断时的电压及电流波形，并将其作为对比示例，然后将实际的双脉冲测试及电流耐受能力测试期间的IGBT的电压及电流，与对比示例电压电流进行对比，从而判断该IGBT是否失效。需要说明的是，由于IGBT包括多种型号，故图3中的电压源为可控电压源，电流源为可调电流源，从而实现对大量、多种型号的IGBT的测试。
在一具体实施例中，IGBT器件测试方法还包括：
控制加热板为IGBT加热达到预设工作温度后，对IGBT依次进行电流耐受能力测试及双脉冲测试。
在一具体实施例中，IGBT器件测试方法还包括：
实时判断IGBT集射极电压及发射极电流是否超过对应的预设阈值，当IGBT集射极电压及发射极电流中的任一个采集量超过对应的预设阈值时，断开保护模块、第一隔离开关及第二隔离开关。
本发明实施例将采集模块采集的IGBT的电压、电流值发送到外部的测试控制上位机上，通过判断IGBT集射极电压及发射极电流是否超过对应的预设阈值，当IGBT集射极电压及发射极电流中的任一个采集量超过对应的预设阈值时，断开保护模块、第一隔离开关及第二隔离开关(本发明实施例保护模块可以为IGBT)。
本发明实施例提供的IGBT器件测试方法，利用双脉冲测试模块对IGBT的开通、关断性能进行测试，利用电流源持续输出方波电流来模拟换流阀双极性短路情况下，浪涌电流冲击IGBT的情况，从而进一步提高了对IGBT性能测试的全面性及多样性；利用电压源为充电单元预充电后，再利用充电单元向通断测试单元内的电感放电，利用放电电流对IGBT进行双脉冲测试，从而提高了对IGBT进一步保护，避免了由于直接利用电压源对IGBT进行双脉冲测试，造成对IGBT的冲击；设置保护模块，当IGBT的电压和/或电流超过对应的预设阈值时，能够及时断开保护模块、两个隔离开关，从而提高了测试电路的安全性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种IGBT器件测试电路，其特征在于，包括：双脉冲测试模块、电流耐受能力测试模块、采集模块及保护模块，其中，
双脉冲测试模块，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端分别与所述保护模块的第一端及接地端连接，用于测试IGBT的开通、关断性能；
电流耐受能力测试模块，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端与保护模块的第二端连接，用于在模拟换流阀双极性短路情况下，对IGBT的电流耐受能力进行测试；
采集模块，其第一端与IGBT集电极连接，其第二端及第三端均与IGBT发射极连接，用于采集IGBT集射极电压及发射极电流；
保护模块，其第二端还与采集模块的第三端连接，用于当IGBT集射极电压和/或发射极电流超过对应的预设阈值时，切断所述双脉冲测试模块与所述IGBT的连接。
2.根据权利要求1所述的IGBT器件测试电路，其特征在于，还包括：
加热板，用于将IGBT的温度加热到IGBT预设工作温度。
3.根据权利要求1所述的IGBT器件测试电路，其特征在于，所述双脉冲测试模块包括：电压源、充电单元及通断测试单元，其中，
电压源，与所述充电单元的输入端并联连接，用于为所述充电单元提供充电电压；
充电单元，其第一输出端与所述通断测试单元的第一端连接，其第二输出端与所述保护模块的第一端连接，用于为所述通断测试单元充电；
通断测试单元，其第二端与所述IGBT的集电极连接，用于测试IGBT的开通、关断性能。
4.根据权利要求3所述的IGBT器件测试电路，其特征在于，所述充电单元包括：
充电开关，其第一端与所述电压源的正极连接；
放电开关，其第一端与所述充电开关的第二端连接；
放电电阻，其第一端与所述放电开关的第二端连接，其第二端与所述电压源的负极连接；
充电电阻，其第一端与所述放电电阻的第二端连接，其第二端分别与接地端及所述保护模块的第一端连接；
电容，其第一端与所述放电开关的第一端连接，其第二端分别与所述充电电阻的第二端及接地端连接。
5.根据权利要求4所述的IGBT器件测试电路，其特征在于，所述通断测试单元包括：
电感，其第一端与所述电容第一端连接；
二极管，其第一端与所述电感的第一端连接，其第二端与所述电感的第二端连接；
第一隔离开关，其第一端与所述电感的第二端连接，其第二端与所述IGBT的集电极连接。
6.根据权利要求1所述的IGBT器件测试电路，其特征在于，所述电流耐受能力测试模块包括：第二隔离开关及电流源，其中，
电流源，其正极与所述第二隔离开关的第一端连接，其负极与所述保护模块的第二端连接，用于为IGBT提供测试电流；
第二隔离开关，其第二端与所述IGBT的集电极连接，用于控制所述电流源为IGBT提供测试电流的时间。
7.一种IGBT器件测试方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的IGBT器件测试电路对IGBT器件进行测试，所述IGBT器件测试方法包括：
闭合充电开关，同时断开放电开关、第一隔离开关及第二隔离开关；
判断电容电压是否达到预设测试电压，当电容电压达到预设测试电压后，闭合第二隔离开关，接收外部控制器发送的导通驱动信号，对IGBT进行电流耐受能力测试，所述闭合驱动信号用于控制IGBT导通；
判断对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间是否达到预设浪涌电流持续时间，当对IGBT进行电流耐受能力测试的持续时间达到预设测试时间后，断开第二隔离开关，闭合第一隔离开关，对IGBT进行双脉冲测试；
双脉冲测试完成后，断开第一隔离开关及充电开关，闭合放电开关。
8.根据权利要求7所述的IGBT器件测试方法，其特征在于，还包括：
实时采集电流耐受能力测试及双脉冲测试期间的IGBT集射极电压及发射极电流，并将实时采集的IGBT集射极电压与预设IGBT集射极电压波形对比，将发射极电流与预设发射极电流波形对比，判断IGBT是否失效。
9.根据权利要求7所述的IGBT器件测试方法，其特征在于，还包括：
控制加热板为所述IGBT加热达到预设工作温度后，对IGBT依次进行电流耐受能力测试及双脉冲测试。
10.根据权利要求7所述的IGBT器件测试方法，其特征在于，对IGBT进行电流耐受能力测试，包括：
根据IGBT额定电流幅值，设定方波电流幅值；
控制电流源在预设时间段内持续输出具有所述方波电流幅值的方波电流，进行电流耐受能力测试。
11.根据权利要求7所述的IGBT器件测试方法，其特征在于，对IGBT进行双脉冲测试，包括：
判断IGBT发射极电流是否达到第一预设电流阈值；
当IGBT发射极电流达到第一预设电流阈值时，接收外部控制器发送的关断驱动信号，所述关断驱动信号用于控制IGBT关断；
判断IGBT关断时间是否达到预设关断时间；
当IGBT关断时间达到预设关断时间时，接收外部控制器发送的导通驱动信号；
判断IGBT发射极电流是否达到第二预设电流阈值；
当IGBT发射极电流达到第二预设电流阈值时，接收外部控制器发送的关断驱动信号。
12.根据权利要求7所述的IGBT器件测试方法，其特征在于，还包括：
实时判断IGBT集射极电压及发射极电流是否超过对应的预设阈值，当IGBT集射极电压及发射极电流中的任一个采集量超过对应的预设阈值时，断开保护模块、第一隔离开关及第二隔离开关。
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