CN112858867A - 一种igbt模块高温反偏实验*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT模块高温反偏实验***,包括反偏实验装置和上位机软件,上位机软件集成在工业控制计算机中,工业控制计算机安装在反偏实验装置上,反偏实验***依据上位机软件运行并通过反偏实验装置来执行,反偏试验***采用加热盘控制壳温,并且实时监控上桥和下桥的漏电,所述加热盘上装有两个温度传感器,温度传感器采用高精度、高温屏蔽铂热电阻PT100,工作时,上位机软件基于增量式PID并结合实际温度模型实现定值加热控制,利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求,本发明使用方便,操作简单,稳定性好,工作效率高,使用成本低,同时精度更高且壳温可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种IGBT模块高温反偏实验***。
背景技术
为保证器件的可靠性,在器件出厂前都会采用一系列可靠性试验进行考核、筛选。针对器件不同的使用环境,采用的可靠性试验的种类、条件也会有差异。对于高压器件来说,HTRB试验是器件出厂前必做的试验之一。根据国际电工委员会(IEC)的标准,该试验的条件为:试验过程中结温优选器件所能承受的最高结温,施加的电压优选最大反偏电压的80%,考核时长根据器件不同的应用环境而不同,在电力***中的应用一般要达到1000h。
器件内部仅有很小的反向漏电流通过,几乎不消耗功率。该试验对剔除具有表面效应缺陷的早期失效器件特别有效,这些器件的失效与时间和应力有关,如未经此试验,这些器件在正常的使用条件下会发生早期失效。该试验还能揭示与时间和应力有关的电气失效模式。但是IGBT模块的高温反偏试验更希望通过采用以实际壳温的方式,如果放到试验箱环境下试验箱的温度本身存在误差,再加上高温高压下有漏电流的存在,器件实际壳温和结温不受控制,不利于判断具体的失效原因。
同时现有技术还有以下的缺点:1、采用高温箱不能模拟实际壳温运行;2、市场上IGBT模块的的HTRB老化工位偏少,对一些试验量大的公司来说不够用,安装也不方便;3、IGBT模块种类偏多,夹具很不方便,不能实现共用;4、市场上IGBT模块的试验采用的是做单边,不能上下桥同时试验。因此需要研发一款新型的IGBT模块高温反偏实验***,来解决目前所遇到的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用方便,操作简单,稳定性好,工作效率高,使用成本低,具有实用性和使用广泛性的IGBT模块高温反偏实验***。
为解决上述问题,本发明采用如下技术方案:
一种IGBT模块高温反偏实验***,包括反偏实验装置和上位机软件,上位机软件集成在工业控制计算机中,工业控制计算机安装在反偏实验装置上,反偏实验***依据上位机软件运行并通过反偏实验装置来执行,反偏试验***采用加热盘控制壳温,并且实时监控上桥和下桥的漏电,所述加热盘上装有两个温度传感器,温度传感器采用高精度、高温屏蔽铂热电阻PT100,工作时,上位机软件基于增量式PID并结合实际温度模型实现定值加热控制,利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求,所述反偏实验装置包括机箱一、机箱二、设置在机箱一上的显示屏、键盘鼠标放置台、电源及设置在机箱二上的实验单元箱,所述机箱二为两个,并分别设置在机箱一的两侧,所述实验单元箱为八个,四个为一组设置在机箱二上,所述实验单元箱的内部设有底板,底板的两侧设有导轨,加热盘固定在底板上,所述实验单元箱的内部设有夹具,所述夹具包括滑块、立柱和固定梁,滑块设置在立柱的内侧,滑块设置在导轨中,所述固定梁上设有固定柱,固定柱为多根。
优选的,所述实验单元箱的正面设有玻璃窗和显示面板,所述机箱一的内侧安装有固定架,键盘鼠标放置台、工业控制计算机、电源固定在固定架上。
优选的,所述显示屏的上端设有控制按钮和状态显示指示灯。
该设置,实现了实验装置的控制,同时便于实时了解实验装置的工作状态。
优选的,所述机箱二的内部设有隔板,隔板上设有散热孔和线管,线管的一端与机箱一连接。
该设置,实现了对连接缆线、电源线等的保护,防止过高温度造成直接的破坏。
优选的,所述机箱二的外侧设有侧面板,侧面板上设有通风孔。
该设置,便于箱体内部多余热量的散失,为电子设备的正常工作提供良好的环境。
本发明的有益效果是:
1、比试验箱更能模拟壳温,精度更高且壳温可控。
2、采用了上桥和下桥同时加电同时监控的方式,与只能做单边相比大大降低了时间成本。
3、采用增量式PID控温并结合实际温度模型实现定值加热控制。利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求。同时结合连续及间断两种加热模式,以达到良好的温度平衡效果。
4、所有外设均可程控,无需手动,操作简便,更加智能,一个人即可完成实验,减少了人员成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,但并不是对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的正面示意图;
图2为本发明的内部结构示意图;
图3为本发明的侧面示意图;
图4为本发明的夹具侧面示意图;
图5为本发明的IGBT模块上下桥同时监控试验线路拓扑及整机***运行示意图;
图6为本发明的***控制示意图;
其中,1.机箱一,2.玻璃窗,3.实验单元箱,4.显示面板,5.夹具,6.控制按钮,7.显示屏,8.键盘鼠标放置台,9.工业控制计算机,10.电源,11.侧面板,12.通风孔,13.状态显示指示灯,14.隔板,15.散热孔,16.机箱二,17.线管,18.固定架,19.底板,20.加热盘,21.IGBT模块,22.滑块,23.立柱,24.固定梁,25.固定柱。
具体实施方式
参阅图1至图6所示的一种IGBT模块高温反偏实验***,包括反偏实验装置和上位机软件,上位机软件集成在工业控制计算机9中,工业控制计算机安装在反偏实验装置上,反偏实验***依据上位机软件运行并通过反偏实验装置来执行,反偏试验***采用加热盘20控制壳温,并且实时监控上桥和下桥的漏电,所述加热盘20上装有两个温度传感器,温度传感器采用高精度、高温屏蔽铂热电阻PT100,工作时,上位机软件基于增量式PID并结合实际温度模型实现定值加热控制,利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求。
所述反偏实验装置包括机箱一1、机箱二16、设置在机箱一1上的显示屏7、键盘鼠标放置台8、电源10及设置在机箱二16上的实验单元箱3,所述机箱二16为两个,并分别设置在机箱一1的两侧,所述实验单元箱3为八个,四个为一组设置在机箱二16上,所述实验单元箱3的正面设有玻璃窗2和显示面板4,所述实验单元箱3的内部设有夹具5,所述夹具5包括滑块22、立柱23和固定梁24,滑块22设置在立柱23的内侧,滑块22设置在导轨中,所述固定梁24上设有固定柱25,固定柱25与固定梁24螺纹连接,所述机箱一1的内侧安装有固定架18,键盘鼠标放置台8、工业控制计算机8、电源10固定在固定架18上,所述实验单元箱3的内部设有底板19,底板19的两侧设有导轨,加热盘20固定在底板19上,IGBT模块21固定在加热盘上。
进一步,所述机箱二16的外侧设有侧面板11,侧面板11上设有通风孔12。
进一步,所述显示屏7的上端设有控制按钮6和状态显示指示灯13。
进一步,所述机箱二16的内部设有隔板14,隔板14上设有散热孔15和线管17,线管17的一端与机箱一1连接。
进一步,夹具5为多个,三个为一组,每个实验单元箱的内部都设有九个夹具。
本发明的控制按钮包括运行、停止、急停按钮,停止按钮按下时整个试验***除了电脑其余全部断电。运行按钮按下时设备各部分供电正常、急停按钮按下时整个***全部断电。
状态显示指示灯指示为,当整个***正常运行时绿灯正常亮,当有报警或者异常情况时,红灯闪烁并伴有蜂鸣器声音。
八个试验单元箱内部都含有加热盘,采用增量式PID控制温度,IGBT模块放到加热盘上,保证壳温的稳定性,温度过冲不超过1℃。
本发明的加热盘上装有2个温度传感器,温度传感器采用高精度、高温屏蔽铂热电阻PT100,一定程度上保证了加热过程中温度采集的精度和稳定性。为解决传感器以及加热器的惯性滞后问题,程序基于增量式PID并结合实际温度模型实现定值加热控制。利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求。同时结合连续及间断两种加热模式,以达到良好的温度平衡效果。
本发明的加热盘能满足34mm、62mm、Esay1B、Esay2B、EconoDual3、EconoPACK2、EconoPIM3、HP1等IGBT模块的封装要求。
本发明的夹具采用独创的X、Y、Z轴结构,根据IGBT模块的封装不同,通过滑动滑块改变X轴间距,再通过固定柱可在Z轴移动,按照IGBT模块的接触点,可旋转固定柱往下(Y轴)压紧IGBT模块;每块散热板可同时实验3个IGBT模块,整机最大可同时监控数量为:3*3加热盘*8试验单元=72个IGBT模块。
同时本发明的IGBT模块的高温反偏试验***采用加热盘控制壳温,并且实时监控上桥和下桥的漏电;而市场上现有的只能做单个桥臂,该试验方法大大降低了时间成本。
本发明的优点是:
1、比试验箱更能模拟壳温,精度更高且壳温可控。
2、采用了上桥和下桥同时加电同时监控的方式,与只能做单边相比大大降低了时间成本。
3、采用增量式PID控温并结合实际温度模型实现定值加热控制。利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求。同时结合连续及间断两种加热模式,以达到良好的温度平衡效果。
4、所有外设均可程控,无需手动,操作简便,更加智能,一个人即可完成实验,减少了人员成本。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种IGBT模块高温反偏实验***,包括反偏实验装置和上位机软件,上位机软件集成在工业控制计算机中,工业控制计算机安装在反偏实验装置上,反偏实验***依据上位机软件运行并通过反偏实验装置来执行,其特征在于:反偏试验***采用加热盘控制壳温,并且实时监控上桥和下桥的漏电,所述加热盘上装有两个温度传感器,温度传感器采用高精度、高温屏蔽铂热电阻PT100,工作时,上位机软件基于增量式PID并结合实际温度模型实现定值加热控制,利用分段加热模式,以满足定值加热下的过冲要求,所述反偏实验装置包括机箱一、机箱二、设置在机箱一上的显示屏、键盘鼠标放置台、电源及设置在机箱二上的实验单元箱,所述机箱二为两个,并分别设置在机箱一的两侧,所述实验单元箱为八个,四个为一组设置在机箱二上,所述实验单元箱的内部设有底板,底板的两侧设有导轨,加热盘固定在底板上,所述实验单元箱的内部设有夹具,所述夹具包括滑块、立柱和固定梁,滑块设置在立柱的内侧,滑块设置在导轨中,所述固定梁上设有固定柱,固定柱为多根。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块高温反偏实验***,其特征在于:所述实验单元箱的正面设有玻璃窗和显示面板,所述机箱一的内侧安装有固定架,键盘鼠标放置台、工业控制计算机、电源固定在固定架上。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT模块高温反偏实验***,其特征在于:所述显示屏的上端设有控制按钮和状态显示指示灯。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT模块高温反偏实验***,其特征在于:所述机箱二的内部设有隔板,隔板上设有散热孔和线管,线管的一端与机箱一连接。
5.根据权利要求1所述的一种IGBT模块高温反偏实验***,其特征在于:所述机箱二的外侧设有侧面板,侧面板上设有通风孔。
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