一种MMC工况功率半导体器件测试电路及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种MMC工况功率半导体器件测试电路及控制方法。测试电路中电流模块包括：电压源和多个并联的H桥变换器单元；H桥变换器单元与电压源串联；H桥变换器单元包括：第一二极管、第一电容、H桥变换器及两个桥臂电感；电压源的正极与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与第一电容的一端及H桥变换器的两个桥臂的输入端连接，H桥变换器的两个桥臂的输出端及第一电容的另一端与电压源的负极连接；桥臂中点连接一桥臂电感，两桥臂电感之间串联被测功率半导体器件；电压模块串联在两桥臂电感之间的电流回路；电流控制模块与电流源模块及电压模块连接；电压控制模块与电压模块连接。本发明专利技术提高了MMC工况功率半导体器件测试系统的可靠性。系统的可靠性。系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种MMC工况功率半导体器件测试电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子技术可靠性试验领域，特别是涉及一种MMC工况功率半导体器件测试电路及控制方法。

技术介绍

[0002]由于具有控制灵活、效率高、不需要滤波器及易于扩展等优势，模块化多电平换流器成为中高压大功率应用场合的关键装备。高压大容量功率半导体器件是构成模块化多电平换流器的核心部件，为确保换流器长期可靠运行，对功率半导体器件在实际工况中的运行特性进行测试具有重要的意义。
[0003]然而现有的测试平台基本针对子模块层级，且由于存在平台本身元件电热应力过高的问题，无法长期运行。因此，亟需一种电热应力较低的可靠性较高的长期运行测试平台。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种MMC工况功率半导体器件测试电路及控制方法，提高MMC工况功率半导体器件测试系统的可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种MMC工况功率半导体器件测试电路，包括：电流源模块、电流控制模块、电压模块、电压控制模块以及被测功率半导体器件；
[0007]所述电流模块包括：多个并联的H桥变换器单元和电压源；每个所述H桥变换器单元均与所述电压源串联；每个所述H桥变换器单元包括：第一二极管、第一电容、H桥变换器以及两个桥臂电感；
[0008]所述电压源的正极与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极分别与所述第一电容的一端以及所述H桥变换器的两个桥臂的输入端连接，所述H桥变换器的两个桥臂的输出端以及所述第一电容的另一端均与所述电压源的负极连接；每个所述桥臂中点均连接一所述桥臂电感，两所述桥臂电感之间串联所述被测功率半导体器件；
[0009]所述电压模块串联在两所述桥臂电感之间的电流回路；
[0010]所述电流控制模块分别与所述电流源模块以及所述电压模块连接；所述电流控制模块用于将所述电压模块充电至预定电压；所述电流控制模块还用于根据所述被测功率半导体器件的实况电流控制所述电流源模块的电流；
[0011]所述电压控制模块与所述电压模块连接。
[0012]可选的，所述电流控制模块包括：PI控制器和滞环比较器；
[0013]所述PI控制器用于确定所述电压模块到达预定电压所需的电流；
[0014]所述滞环比较器用于根据所述电流源模块的电流跟踪所述被测功率半导体器件的实况电流。
[0015]可选的，所述被测功率半导体器件包括：被测IGBT器件以及被测Diode器件；
[0016]所述被测IGBT器件与所述被测Diode器件串联接入两所述桥臂电感之间的电流回路。
[0017]可选的，所述电压模块包括：第二二极管、第二电容、IGBT器件、第一开关、第二开关以及放电支路；所述第一开关和所述第二开关均带有反并联二极管；所述第一开关和所述第二开关串联接入两所述桥臂电感之间的电流回路；
[0018]所述第二二极管与所述被测IGBT器件反并联；所述IGBT器件与所述被测Diode器件反并联；所述第二二极管与所述IGBT器件串联接入两所述桥臂电感之间的电流回路；
[0019]所述第二电容的一端分别与所述被测IGBT器件与所述被测Diode器件之间的电路以及所述第二二极管与所述IGBT器件之间的电路连接；所述第二电容的另一端与所述第一开关和所述第二开关之间的电路连接；
[0020]所述电压控制模块分别与所述IGBT器件、所述第一开关和所述第二开关连接；所述电压控制模块用于根据所述被测IGBT器件与所述被测Diode器件的开关时序动作控制所述IGBT器件、所述第一开关和所述第二开关的开关时序动作；
[0021]所述放电支路的一端与所述第一开关和所述第二开关之间的电路连接；所述放电支路的另一端与所述第二二极管与所述IGBT器件之间的电路连接。
[0022]可选的，在不进行第二电容电压控制时，所述第一开关和所述第二开关的开关时序动作相同；并且所述第一开关和所述第二开关的开关时序动作与所述被测IGBT器件的开关时序动作以及所述IGBT器件的开关时序动作相反。
[0023]可选的，所述第一开关和所述被测功率半导体器件的开关切换过程与所述第二开关和所述IGBT器件的开关切换过程存在死区。
[0024]一种MMC工况功率半导体器件测试电路控制方法，用于控制所述的一种MMC工况功率半导体器件测试电路，所述控制方法包括：
[0025]获取所述电压模块的预定电压、所述被测功率半导体器件的实况电流以及所述被测功率半导体器件中被测IGBT器件的测试开关时序；
[0026]在启动阶段，利用电流控制模块将所述电压模块充电至所述预定电压；
[0027]在试验阶段，根据所述被测功率半导体器件的实况电流控制所述电流源模块的电流，进而确定每个H桥变换器中四个IGBT的开关时序；
[0028]获取桥臂电流以及所述被测功率半导体器件的状态；
[0029]当所述被测功率半导体器件的状态为关断且所述桥臂电流为负时，控制第二开关关断，IGBT器件导通，使电流反向流过第二电容；
[0030]获取所述第二电容的电压；
[0031]当所述第二电容的电压小于或等于电压阈值时，控制所述IGBT器件关断，所述第二开关导通。
[0032]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0033]本专利技术所提供的一种MMC工况功率半导体器件测试电路及控制方法，利用多个H桥变换器并联，降低了H桥变换器中IGBT器件上流过的电流，进而降低了由开关损耗带来的热应力，提高了H桥变换器的可靠性。使H桥变换器电源电压降低到仅为被测功率半导体器件开关电压的几十分之一，有效降低了H桥变换器中IGBT器件的开关电压降低，进而降低了由开关损耗带来的热应力，提高H桥变换器的可靠性。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术所提供的一种MMC工况功率半导体器件测试电路结构示意图；
[0036]图2为本专利技术所提供的一种MMC工况功率半导体器件测试电路的拓扑示意图；
[0037]图3为本专利技术所提供的电流控制模块拓扑示意图；
[0038]图4为本专利技术所提供的电压控制模块拓扑示意图；
[0039]图5为本专利技术所提供的本专利技术所提供的一种MMC工况功率半导体器件测试电路的扩展示意图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMC工况功率半导体器件测试电路，其特征在于，包括：电流源模块、电流控制模块、电压模块、电压控制模块以及被测功率半导体器件；所述电流模块包括：多个并联的H桥变换器单元和电压源；每个所述H桥变换器单元均与所述电压源串联；每个所述H桥变换器单元包括：第一二极管、第一电容、H桥变换器以及两个桥臂电感；所述电压源的正极与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极分别与所述第一电容的一端以及所述H桥变换器的两个桥臂的输入端连接，所述H桥变换器的两个桥臂的输出端以及所述第一电容的另一端均与所述电压源的负极连接；每个所述桥臂中点均连接一所述桥臂电感，两所述桥臂电感之间串联所述被测功率半导体器件；所述电压模块串联在两所述桥臂电感之间的电流回路；所述电流控制模块分别与所述电流源模块以及所述电压模块连接；所述电流控制模块用于将所述电压模块充电至预定电压；所述电流控制模块还用于根据所述被测功率半导体器件的实况电流控制所述电流源模块的电流；所述电压控制模块与所述电压模块连接。2.根据权利要求1所述的一种MMC工况功率半导体器件测试电路，其特征在于，所述电流控制模块包括：PI控制器和滞环比较器；所述PI控制器用于确定所述电压模块到达预定电压所需的电流；所述滞环比较器用于根据所述电流源模块的电流跟踪所述被测功率半导体器件的实况电流。3.根据权利要求1所述的一种MMC工况功率半导体器件测试电路，其特征在于，所述被测功率半导体器件包括：被测IGBT器件以及被测Diode器件；所述被测IGBT器件与所述被测Diode器件串联接入两所述桥臂电感之间的电流回路。4.根据权利要求3所述的一种MMC工况功率半导体器件测试电路，其特征在于，所述电压模块包括：第二二极管、第二电容、IGBT器件、第一开关、第二开关以及放电支路；所述第一开关和所述第二开关均带有反并联二极管；所述第一开关和所述第二开关串联接入两所述桥臂电感之间的电流回路；所述第二二极管与所述被测IGBT器件反并联；所述IGBT器件与所述被测Diode器件反并联；所述第二二极管与所述IGBT器件串联接入两所述桥臂电感之间的电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艺烜，刘杉，庞辉，李学宝，赵志斌，崔翔，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：