CN202393844U - 功率模块测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率模块测试装置，用于测试功率模块，包括电源、接触器转换箱及逻辑控制平台，其中，电源、接触器转换箱与被测试的功率模块依次相连，功率模块包括至少一组双管封装的绝缘栅双极型晶体管，接触器转换箱包括主回路接触器、放电接触器、第一控制接触器和第二控制接触器，逻辑控制平台与接触器转换箱电性连接并通过设置控制按钮以分别控制主回路接触器、放电接触器、第一控制接触器以及第二控制接触器的导通和关断从而实现对每一个绝缘栅双极型晶体管的性能进行测试。本实用新型的功率模块测试装置可对由大功率绝缘栅双极型晶体管组成的功率模块的性能进行全面考核，提高测试覆盖率及测试过程的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及测试技术领域，更具体地涉及一种功率模块测试装置。
背景技术
功率模块是轨道交通逆变器的核心部分，其中的功率器件目前普遍使用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transisitor，IGBT)，IGBT的性能直接决定逆变器的工作能力，因此判断IGBT的性能也成为了关键问题。
对于IGBT的性能测试，传统的测试方法通常是采用持续电源斩波试验法。这种方法的试验原理是模拟功率模块正常工作状态，电源持续提供工作电压，驱动电路持续给IGBT提供脉冲信号，模拟实际使用的工作情况，然后检查IGBT的电压以及通过的电流。
但是，这种方法会产生如下缺陷：首先，由于使用的是电阻负载，因此不能够对IGBT的过流能力以及续流二极管的续流能力进行测试；其次，由于模拟实际使用的工作情况，需要将负载电流提高到实际工作电流，在电压不变的情况下，需要电源功率很大，且造价很高；再次，这种方法需要持续使用电源，长时间的测试使得能耗很大且成本很高，而且试验人员需要一直操作在通电的高压电源旁边，安全性大大降低。由此可见，这种传统的测试方法无论是成本、能耗、测试覆盖率以及测试安全性方面都不是一个很好的办法。
因此，有必要提供一种低成本、低能耗且测试覆盖率和安全性较高的功率模块测试装置以解决上述缺陷。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种低成本、低能耗且测试覆盖率和安全性较高的功率模块测试装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供的功率模块测试装置用于测试功率模块，其包括电源、接触器转换箱和逻辑控制平台，所述接触器转换箱包括主回路接触器、放电接触器、第一控制接触器和第二控制接触器，其中，所述电源、所述接触器转换箱与被测试的所述功率模块依次相连，所述功率模块包括至少一组双管封装的绝缘栅双极型晶体管，所述逻辑控制平台与所述接触器转换箱电性连接并通过设置控制按钮以分别控制所述主回路接触器、所述放电接触器、所述第一控制接触器以及所述第二控制接触器的导通和关断，其中，所述接触器转换箱用于通过所述逻辑控制平台所控制的不同接触器的导通和关断来实现对每一个绝缘栅双极型晶体管的性能进行测试。
较佳地，所述功率模块还包括与每一组双管封装的绝缘栅双极型晶体管相并联的电容，所述接触器转换箱还包括放电电阻，其中，所述电容、所述主回路接触器及所述电源依次相连而形成充电主回路，所述放电接触器和所述放电电阻相互串联且并联于所述电源的两端并与所述电容、所述主回路接触器共同形成放电回路。
较佳地，所述接触器转换箱还包括电感负载、开关及检测设备，其中，所述第一控制接触器和所述第二控制接触器相互串联后并联于所述电源的两端，所述电感负载的一端连接到所述第一控制接触器和所述第二控制接触器的共同端点，所述电感负载的另一端通过所述检测设备与被测试的所述功率模块相连，所述开关并联于所述电感负载的两端并用于不同负载的切换，所述检测设备用于在测试过程中采集每一个绝缘栅双极型晶体管的电压波形和电流波形以检测其性能。
较佳地，所述接触器转换箱还包括第一电压测量计以及第二电压测量计，其中，所述第一电压测量计并联于所述电源的两端以检测所述电源的输出电压，所述第二电压测量计并联于所述电容的两端以检测所述电源对所述电容的充电电压。
较佳地，所述第一电压测量计为电压表，所述第二电压测量计为万用表。
较佳地，所述检测设备包括彼此相连的电流探头和示波器。
较佳地，所述电源采用电压值范围为DC0V至DC4000V的可调直流电源。
与现有技术相比，本实用新型的功率模块测试装置可通过逻辑控制平台来控制第一控制接触器和第二控制接触器等多个不同的接触器的导通和关断从而实现对被测试功率模块的每个绝缘栅双极型晶体管的性能进行测试，大大提高测试覆盖率及测试过程的安全性。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
图1为本实用新型功率模块测试装置的测试环境示意图；
图2为图1所示功率模块测试装置的测试环境中部分结构的电路示意图；
图3为图2所示功率模块测试装置用于测试功率模块过程的流程示意图。
图中各附图标记说明如下：
功率模块测试装置 100
电源 10
接触器转换箱 20
检测设备 21
逻辑控制平台 30
功率模块 40
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，所示为本实用新型功率模块测试装置100的测试环境示意图。如图1所示，功率模块测试装置100包括电源10、接触器转换箱20以及逻辑控制平台30，用于测试功率模块40。在本实施例中，电源10、接触器转换箱20及被测的功率模块40依次相连，同时逻辑控制平台30与接触器转换箱20电性相连，用于控制接触器转换箱20。
请参阅图2，所示为图1中功率模块测试装置100的测试环境中部分结构的电路示意图。如图2所示，电源10是电压值可调的直流(Direct Current，DC)电源，其电压值范围为DC0V至DC4000V。接触器转换箱20包括主回路接触器KM1、放电接触器KM2、第一控制接触器KM3、第二控制接触器KM4、电感负载L、开关QS1、放电电阻R、第一电压测量计PV1、第二电压测量计PV2以及由电流探头A1和示波器O1组成的检测设备21。功率模块40包括U、V、W和B四组双管封装的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transisitor，IGBT)及与每组IGBT相并联的电容C1，其中，每组IGBT由两个IGBT串联封装而成，且组与组之间为相互并联的连接关系。
本实施例中，电容C1、主回路接触器KM1及电源10依次相连而形成充电回路(本实施中称之为主回路)。当主回路接触器KM1闭合时，电源10可对电容C1进行充电。放电接触器KM2和放电电阻R相互串联且并联于电源10的两端，这样以与电容C1及主回路接触器KM1共同形成放电回路，即当主回路接触器KM1和放电接触器KM2均闭合时，电容C1对放电电阻R进行放电。
本实施例中，第一控制接触器KM3和第二控制接触器KM4相互串联后并联于电源10的两端，电感负载L的一端连接到第一控制接触器KM3和第二控制接触器KM4的共同端点，电感负载L的另一端通过电流探头A1与被测试的功率模块40相连，从而可通过导通或关断第一控制接触器KM3和/或第二控制接触器KM4来具体选择与第一控制接触器KM3直接相连的IGBT(即在图2所示的功率模块40中位于上方的绝缘栅双极型晶体管G1、G2、G3和G4)还是与第二控制接触器KM4直接相连的IGBT(即在图2所示的功率模块40中位于下方的绝缘栅双极型晶体管G5、G6、G7和G8)作为被测试对象。
本实施例中，开关QS1为闸刀开关，且并联于电感负载L的两端，用于实现在电感负载和短路负载之间进行切换，从而可通过操作开关QS1来进行不同测试内容的切换，例如斩波能力测试或短路能力测试的切换。本实施例中，第一电压测量计PV1选用电压表，且并联于电源10的两端，用于检测电源10的输出电压。第二电压测量计PV2选用万用表，且并联于电容C1的两端，用于检测电源10对电容C1的充电电压。
本实施例中，示波器O1用于在检测过程中采集各个IGBT的电压波形和电流波形，从而获取通过IGBT的瞬时电流及加在IGBT两端的尖峰电压而最终实现了IGBT的性能测试。
本实施例中，逻辑控制平台30包括四个控制按钮以分别控制主回路接触器KM1、放电接触器KM2、第一控制接触器KM3、第二控制接触器KM4的导通和关断。基于上述逻辑控制平台30，使用者可通过直接操作逻辑控制平台30上的按钮来控制接触器转换箱20，从而可避免操作者长时间且近距离地接触电源10和电路的各种开关，使得本实用新型功率模块测试装置100具有较高安全性。
请参阅图3，为图2所示功率模块测试装置100用于测试功率模块40过程的流程示意图。下面请参照图2与图3来详细说明本实施例中功率模块测试装置100的工作原理。
在本实施例中，使用功率模块测试装置100对大功率电力电子器件的性能进行测试时，首先需要根据图2所示的原理图将被测试的功率模块40连接到接触器转换箱20，接触器转换箱20的输出部分可连接功率模块40中的U、V、W和B中的任一项，以下以连接到U线为例来进行说明。测试开始时，需对被测试的功率模块40中的电容C1进行放电，该过程首先需确保电源柜内的电源10的电压为零(若不为零则将其电压调为零)，确认开关QS1、第一控制接触器KM3和第二控制接触器KM4均断开且闭合主回路接触器KM1和放电接触器KM2，此时，放电电阻R、放电接触器KM2与被测试的功率模块40形成放电回路，待该放电回路放完电后，断开放电接触器KM2，闭合第一控制接触器KM3且第二控制接触器KM4断开而开始对绝缘栅双极型晶体管G5的斩波能力进行测试(也可先闭合第二控制接触器KM4且保持第一控制接触器KM3断开而先进行绝缘栅双极型晶体管G1的性能测试)。在斩波能力的测试过程中，首先需要操作电源10将其升压到测试所需电压(此时可通过万用表PV1来观察电源10的电压)以对功率模块40中的电容C1进行充电，充电完毕后关闭电源柜内的电源10，向被测试IGBT发送双脉冲信号，此时，示波器O1将会捕抓到该被测试IGBT两端的电压波形和负载的电流波形，而从示波器O1显示的电压波形或电流波形则可得到所需的可体现被测试IGBT性能的数据。
在单个测试过程结束时，需要闭合放电接触器KM2来对电容C1进行放电，放电完毕后再次断开放电接触器KM2。接着，可通过闭合第二控制接触器KM4且断开第一控制接触器KM3而先对绝缘栅双极型晶体管G1进行斩波能力测试，其具体过程与对绝缘栅双极型晶体管G5的斩波能力测试过程相同。而在完成了上下两个IGBT(即绝缘栅双极型晶体管G1与绝缘栅双极型晶体管G5)的斩波能力测试后，可通过闭合开关QS1来将电感负载L切换成短路负载，从而对相应的IGBT(即绝缘栅双极型晶体管G1与绝缘栅双极型晶体管G5)的短路能力进行测试。在完成U线上两IGBT的测试后可将接触器转换箱20的输出端连接到V线上以同样的方式进行其他IGBT的测试。
如上所述，本实用新型提供的功率模块测试装置100可通过控制第一控制接触器KM3和第二控制接触器KM4等多个不同的接触器的导通和关断来实现功率模块40的测试对象选择和负载的切换，使用示波器O1抓捕瞬间通过IGBT的瞬时电流及加在IGBT两端的尖峰电压，最终实现对各个被测试IGBT的斩波能力及短路能力的测试，从而对被测试电子器件的性能进行了全面考核，具有较高测试覆盖率。而以电源10对被测试功率模块40中的电容C1进行充电，在测试过程中，电源10无须持续使用，大大减少了能耗，同时也降低了对电源10的要求，减少了成本。此外，由于设置了逻辑控制平台30来控制接触器转换箱20中各个接触器的导通和关断，大大提高了测试的安全性。
以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合
Claims (7)
1.一种功率模块测试装置，用于测试功率模块，其特征在于，所述功率模块测试装置包括：
电源；
接触器转换箱，包括主回路接触器、放电接触器、第一控制接触器、第二控制接触器，其中，所述电源、所述接触器转换箱与被测试的所述功率模块依次相连，所述功率模块包括至少一组双管封装的绝缘栅双极型晶体管；以及
逻辑控制平台，与所述接触器转换箱电性连接，并通过设置控制按钮以分别控制所述主回路接触器、所述放电接触器、所述第一控制接触器以及所述第二控制接触器的导通和关断，其中，所述接触器转换箱用于通过所述逻辑控制平台所控制的不同接触器的导通和关断来实现对每一个绝缘栅双极型晶体管的性能进行测试。
2.如权利要求1所述的功率模块测试装置，其特征在于，所述功率模块还包括与每一组双管封装的绝缘栅双极型晶体管相并联的电容，所述接触器转换箱还包括放电电阻，其中，所述电容、所述主回路接触器及所述电源依次相连而形成充电主回路，所述放电接触器和所述放电电阻相互串联且并联于所述电源的两端并与所述电容、所述主回路接触器共同形成放电回路。
3.如权利要求1所述的功率模块测试装置，其特征在于，所述接触器转换箱还包括电感负载、开关及检测设备，其中，所述第一控制接触器和所述第二控制接触器相互串联后并联于所述电源的两端，所述电感负载的一端连接到所述第一控制接触器和所述第二控制接触器的共同端点，所述电感负载的另一端通过所述检测设备与被测试的所述功率模块相连，所述开关并联于所述电感负载的两端并用于不同负载的切换，所述检测设备用于在测试过程中采集每一个绝缘栅双极型晶体管的电压波形和电流波形以检测其性能。
4.如权利要求2所述的功率模块测试装置，其特征在于，所述接触器转换箱还包括第一电压测量计以及第二电压测量计，其中，所述第一电压测量计并联于所述电源的两端以检测所述电源的输出电压，所述第二电压测量计并联于所述电容的两端以检测所述电源对所述电容的充电电压。
5.如权利要求4所述的功率模块测试装置，其特征在于，所述第一电压测量计为电压表，所述第二电压测量计为万用表。
6.如权利要求3所述的功率模块测试装置，其特征在于，所述检测设备包括彼此相连的电流探头和示波器。
7.如权利要求1所述的功率模块测试装置，其特征在于，所述电源采用电压值范围为DC0V至DC4000V的可调直流电源。
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