一种IGBT器件短路实验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种IGBT器件短路实验方法及装置，该装置包括：母线电容补能电路、短路测试主回路、桥臂电流产生电路、驱动电路及数据采集电路，其中，母线电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，母线电容补能电路还与短路测试主回路并联连接；桥臂电流产生电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，桥臂电流产生电路还与短路测试主回路连接；驱动电路与短路测试主回路连接；数据采集电路分别与短路测试主回路及桥臂电流产生电路连接。通过实施本发明专利技术，为换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。程应用有重要的指导作用。程应用有重要的指导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT器件短路实验方法及装置


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电领域和半导体器件测试领域，具体涉及一种IGBT器件短路实验方法及装置。

技术介绍

[0002]MMC换流阀是柔性直流输电技术的核心装备，柔性直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC
‑
HVDC)是一种基于电压源换流器的新型直流输电系统，与传统直流输电相比，不需要大量的无功补偿，由于采用全控型器件，也没有换相失败问题，可以为无源系统供电，且能够独立调节有功和无功功率。在异步电网互联，新能源并网，弱电网供电等领域具有广阔应用前景。
[0003]MMC柔性换流阀的核心器件是IGBT器件。IGBT的可靠性对于MMC柔性换流阀的稳定运行极为重要。MMC柔性换流阀的暂态过电流工况会使IGBT器件遭受剧烈的电压电流应力，IGBT器件在短路情况下极容易发生不可逆的损坏，从而影响MMC柔直换流阀的稳定性。子模块IGBT直通短路的短路过程极为剧烈，其短路电流可高达正常工况的10倍左右。因此，针对子模块IGBT直通短路的换流阀的IGBT器件的暂态工况的应力和失效的研究对于换流阀的国产化研发以及工程应用有重要的指导作用。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中难以对子模块IGBT直通短路的换流阀的IGBT器件的暂态工况的应力和失效进行测试的缺陷，从而提供一种IGBT器件短路实验方法及装置。
>[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种IGBT器件短路实验装置，包括：母线电容补能电路、短路测试主回路、桥臂电流产生电路、驱动电路及数据采集电路，其中，所述母线电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，所述母线电容补能电路还与所述短路测试主回路并联连接；所述桥臂电流产生电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，所述桥臂电流产生电路还与所述短路测试主回路连接；所述驱动电路与所述短路测试主回路连接；所述数据采集电路分别与所述短路测试主回路及所述桥臂电流产生电路连接。
[0007]优选地，所述短路测试主回路包括：第一待测器件、第二待测器件、第一二极管、第二二极管、辅助器件及第一保护器件，其中，所述第一待测器件与所述第一二极管反向并联，所述第二待测器件与所述第二二极管反向并联；所述第一待测器件的第一端通过所述第一保护器件与所述母线电容补能电路的一端连接，所述第一待测器件的第二端分别与所述第二待测器件的第一端、所述辅助器件的第一端及所述桥臂电流产生电路连接，所述第一待测器件的控制端与所述驱动电路连接；所述第二待测器件的控制端与所述驱动电路连接，所述第二待测器件的第二端及所述辅助器件的第二端均接地。
[0008]优选地，所述母线电容补能电路包括：第一电容、第一电阻、第二电阻、第一可控器
件及第二可控器件，其中，所述第一电容的正极分别与所述第二电阻的一端、所述第一可控器件的第一端及所述第一保护器件的第一端连接，所述第一电容的负极与外部直流电源的负极连接后接地；所述第二电阻的另一端通过所述第二可控器件与所述第一电容的负极连接；所述第一可控器件的第二端通过所述第一电阻与外部直流电源的正极连接。
[0009]优选地，所述桥臂电流产生电路包括：桥臂电流电感、负载电容补能电路及续流回路，其中，所述桥臂电流电感的一端分别与所述第一待测器件的第二端、所述第二待测器件的第一端及所述辅助器件的第一端连接，所述桥臂电流电感的另一端与所述负载电容补能电路连接；所述负载电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接；所述续流回路与所述桥臂电流电感并联连接。
[0010]优选地，所述负载电容补能电路包括：第二电容、第三电阻、第四电阻、第三可控器件、第四可控器件及第二保护器件，其中，所述第二电容的正极分别与所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端及所述第二保护器件的第一端连接，所述第二电容的负极与外部直流电源的负极连接后接地；所述第二保护器件的第二端与所述桥臂电流电感的另一端连接；所述第四电阻的另一端通过所述第四可控器件与所述第二电容的负极连接；所述第三电阻的另一端通过所述第三可控器件与外部直流电源的正极连接。
[0011]优选地，所述数据采集电路包括：第一高压电压测量探头、第二高压电压测量探头、低压差分式有源电压测量探头、低压无源电压测量探头、第一驱动电流测量装置、第二驱动电流测量装置、短路电流测量装置及桥臂电流测量装置，其中，
[0012]所述第一高压电压测量探头接于所述第二待测器件的第一端；所述第二高压电压测量探头接于所述第一待测器件的第一端；所述低压差分式有源电压测量探头接于所述第一待测器件的控制端；所述低压无源电压测量探头接于所述第二待测器件的控制端；第一驱动电流测量装置装于所述驱动电路中与所述第一待测器件连接的驱动接线片上；第二驱动电流测量装置装于所述驱动电路中与所述第二待测器件连接的驱动接线片上；所述短路电流测量装置装于所述第二待测器件的第二端；所述桥臂电流测量装置装于装在所述桥臂电流产生电路的线路。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供一种IGBT器件短路实验方法，基于本专利技术实施例第一方面所述的IGBT器件短路实验装置，所述IGBT器件短路实验方法包括：建立待测器件子模块母线电压；根据预设实验要求建立待测器件子模块桥臂电流，预设实验包括第一类短路实验、第二类短路实验及第三类短路实验；根据预设实验要求控制驱动电路生成脉冲信号，根据脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验；获取数据采集电路采集的实验数据，根据实验数据评价待测器件的可靠性。
[0014]优选地，当进行第一类短路实验时，所述根据所述脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括：旁路第一待测器件，断开桥臂电流电感；导通第一可控器件，将第一电容充电至第一预设电压；触发第二待测器件导通，所述第二待测器件发生第一类短路。
[0015]优选地，当进行第二类短路实验时，所述根据所述脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括：断开第二待测器件；导通第一可控器件，将第一电容充电至第二预设电压；导通第三可控器件，将第二电容充电至第三预设电压；利用所述第一电容及所述第二电容建立流出子模块方向的桥臂电流；导通第一待测器件及辅助器
件，所述第一待测器件下发生第二类短路。
[0016]优选地，当进行第三类短路实验时，所述根据所述脉冲信号控制相应的待测器件接入短路测试主回路进行短路实验，包括：断开第二待测器件；导通第一可控器件，将第一电容充电至第四预设电压；导通第三可控器件，将第二电容充电至第五预设电压；利用第二电容建立流入子模块方向的桥臂电流；导通第一待测器件及辅助器件，所述第一待测器件发生第三类短路。
[0017]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0018]本专利技术提供的IGBT器件短路实验装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件短路实验装置，其特征在于，包括：母线电容补能电路、短路测试主回路、桥臂电流产生电路、驱动电路及数据采集电路，其中，所述母线电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，所述母线电容补能电路还与所述短路测试主回路并联连接；所述桥臂电流产生电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接，所述桥臂电流产生电路还与所述短路测试主回路连接；所述驱动电路与所述短路测试主回路连接；所述数据采集电路分别与所述短路测试主回路及所述桥臂电流产生电路连接。2.根据权利要求1所述的IGBT器件短路实验装置，其特征在于，所述短路测试主回路包括：第一待测器件、第二待测器件、第一二极管、第二二极管、辅助器件及第一保护器件，其中，所述第一待测器件与所述第一二极管反向并联，所述第二待测器件与所述第二二极管反向并联；所述第一待测器件的第一端通过所述第一保护器件与所述母线电容补能电路的一端连接，所述第一待测器件的第二端分别与所述第二待测器件的第一端、所述辅助器件的第一端及所述桥臂电流产生电路连接，所述第一待测器件的控制端与所述驱动电路连接；所述第二待测器件的控制端与所述驱动电路连接，所述第二待测器件的第二端及所述辅助器件的第二端均接地。3.根据权利要求2所述的IGBT器件短路实验装置，其特征在于，所述母线电容补能电路包括：第一电容、第一电阻、第二电阻、第一可控器件及第二可控器件，其中，所述第一电容的正极分别与所述第二电阻的一端、所述第一可控器件的第一端及所述第一保护器件的第一端连接，所述第一电容的负极与外部直流电源的负极连接后接地；所述第二电阻的另一端通过所述第二可控器件与所述第一电容的负极连接；所述第一可控器件的第二端通过所述第一电阻与外部直流电源的正极连接。4.根据权利要求2所述的IGBT器件短路实验装置，其特征在于，所述桥臂电流产生电路包括：桥臂电流电感、负载电容补能电路及续流回路，其中，所述桥臂电流电感的一端分别与所述第一待测器件的第二端、所述第二待测器件的第一端及所述辅助器件的第一端连接，所述桥臂电流电感的另一端与所述负载电容补能电路连接；所述负载电容补能电路的两端与外部直流电源的正负极对应连接；所述续流回路与所述桥臂电流电感并联连接。5.根据权利要求4所述的IGBT器件短路实验装置，其特征在于，所述负载电容补能电路包括：第二电容、第三电阻、第四电阻、第三可控器件、第四可控器件及第二保护器件，其中，所述第二电容的正极分别与所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端及所述第二保护器件的第一端连接，所述第二电容的负极与外部直流电源的负极连接后接地；所述第二保护器件的第二端与所述桥臂电流电感的另一端连接；所述第四电阻的另一端通过所述第四可控器件与所述第二电容的负极连接；所述第三电阻的另一端通过所述第三可控器件与外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艺烜，吴奕霖，刘杉，齐磊，贺之渊，汤广福，
申请(专利权)人：华北电力大学国网山西省电力公司超高压变电分公司，
类型：发明
国别省市：