IGBT短路測試:原理深度解析與實驗方法指南
日期:2024-03-07 16:23:26 瀏覽量:1505 標簽: IGBT檢測
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一種常用的功率半導體器件,具有開關速度快、損耗小等優(yōu)點,在工業(yè)、交通、醫(yī)療等領域廣泛應用。然而,IGBT在使用過程中可能會出現(xiàn)短路故障,嚴重影響設備的正常運行。因此,對IGBT進行短路測試是必不可少的。本文將深度解析IGBT短路測試的原理,并提供實驗方法指南,幫助讀者更好地了解和掌握這一重要的測試技術。
一、IGBT短路測試的意義
在評估設備性能方面,IGBT短路測試是不可或缺的。通過短路測試,可以準確評估設備在短路情況下的工作狀態(tài)、耐受能力和保護機制是否有效。
短路測試的核心目標是確定兩種常見的短路類型:橋臂內短路和橋臂間短路。只有充分了解這些短路類型及其特征,才能針對性地設計保護措施,提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。
二、橋臂內短路測試
橋臂內短路(直通)是一種硬件或軟件失效,導致短路回路中的電感量較?。?00nH)的狀況。常用的短路保護手段是使用VCE(sat)檢測。
橋臂內短路測試示意圖:通過調壓器和接觸器將母線電容電壓充至所需值,在關閉上管IGBT的門極后,使用粗短的銅排進行短路,然后對下管IGBT釋放一個單脈沖,形成直通狀態(tài)。
橋臂內短路測試的注意事項:
應特別關注短路排的長度和粗細對測量結果的影響;
確保短路測試所需能量來自母線電容組;
上管IGBT一直處于關閉狀態(tài),但是其二極管在短路電流續(xù)流方面起到重要作用;
測試需要測量下管的Vce、Vge和Ic三個物理量;
注意選擇正確的電流探頭位置,以獲取準確的電流波形。
三、橋臂間短路測試
橋臂間短路是由于相間短路或相對地短路引起的,短路回路中的電感較大(uH級別)。可采用VCE(sat)檢測或霍爾檢測電流變化等方式進行短路保護。
在橋臂間短路測試中,電感量是不確定的,需要靈活應用不同的保護手段,結合具體情況進行分析和實驗。
四、短路測試實驗步驟
確定單脈沖寬度:在低電壓情況下,確認所發(fā)單脈沖的寬度,為后續(xù)實驗做準備。
發(fā)送單脈沖進行初步確認:將母線電壓調至20~30V,發(fā)送一個單脈沖,確認電流探頭方向和物理量測量的準確性,以及示波器捕捉能力。
調整母線電壓:將母線電壓調至額定值,斷開進線接觸器,并發(fā)送一個單脈沖,確認示波器能夠正確捕捉到該時刻。
合適的母線電壓設置:母線電壓應適當調整以避免出現(xiàn)奇怪的振蕩現(xiàn)象,對于不同規(guī)格的IGBT,應根據(jù)具體情況設置合理的母線電壓。
關注短路電流和Vce電壓:觀察短路電流的最大值,并與規(guī)格書中的數(shù)值進行比較,判斷是否過高或存在電流震蕩問題。同時關注Vce電壓,在退飽和開始計時至電流被關斷的時間內應控制在10微秒以內。
注意門極鉗位電路:門極鉗位電路對短路電流峰值有重要影響,需特別關注其性能,以確保安全。
注意環(huán)境溫度:環(huán)境溫度對實驗結果有顯著影響,應根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格選擇適當?shù)臏囟葓?zhí)行實驗。
五、實驗結果分析
通過電流上升率di/dt可計算短路回路中的總電感量,并減去之前測得的雜散電感量,得到插入銅排的電感量。
關注短路電流的峰值,判斷是否過高且是否存在電流震蕩現(xiàn)象。
觀察退飽和所需的時間和關斷時Vce電壓的尖峰高度,判斷是否存在危險,并驗證有源鉗位是否正常工作。
門極電壓的評估需要謹慎,因為在測試中di/dt和du/dt都很大,門極探頭易造成不準確測量。
IGBT短路測試是保證設備正常運行的重要手段,本文對其原理進行了深入解析,并提供了實驗方法指南。在實際操作中,我們要注意測試步驟的正確執(zhí)行,并根據(jù)實驗結果進行進一步分析和優(yōu)化,以確保IGBT在短路情況下的穩(wěn)定可靠工作。只有通過充分的短路測試,我們才能更好地保障電力設備的運行效果和人員的安全。