專利名稱：高壓igct逆變電路的壓接均勻度檢驗措施及其獨立測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓變頻器的IGCT逆變電路，提出了該電路的壓接均勻度檢驗措施和獨立測試方法。屬于IGCT高壓變頻器制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高壓變頻器是目前公認(rèn)的大容量傳動系統(tǒng)節(jié)能裝置。集成門極換向晶閘管(IGCT)作為新一代高壓功率開關(guān)器件，因其諸多優(yōu)秀性能，已經(jīng)在高壓變頻器中得到了應(yīng)用。瑞士、德國和美國等國家的專業(yè)公司都相繼推出了基于IGCT的高壓變頻器產(chǎn)品?？紤]到IGCT的應(yīng)用特性，IGCT與散熱器的壓接過程中必須能夠檢測到IGCT與散熱器表面是否承受了均勻的壓力，只有壓力均勻才能保證在管內(nèi)流過均勻的電流，從而保證正常發(fā)揮IGCT的開關(guān)性能。同時在將IGCT壓接成逆變電路之后，如何在變頻器控制系統(tǒng)不參與的條件下獨立檢測IGCT的開關(guān)特性，從而檢驗壓接后逆變器吸收電路是否在設(shè)計合理的范圍內(nèi)，也是在高壓變頻器逆變電路制作中重要的工藝。關(guān)于上述兩方面問題的簡單解決方法，目前國內(nèi)外還沒有文獻(xiàn)專門系統(tǒng)地提出，但是這恰恰是逆變電路性能好壞的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單可靠的適用于高壓變頻器IGCT逆變電路的壓接均勻度檢驗措施及其獨立測試方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的高壓IGCT逆變電路的壓接均勻度檢驗措施，包括下列步驟
(1)將壓力試紙放在IGCT與散熱器構(gòu)成的壓接串最上面的接觸面上；(2)用專用壓裝夾具將IGCT和散熱器壓好串后，再釋放壓力；(3)卸掉與壓力試紙相關(guān)的IGCT和散熱器，取出壓力試紙，觀察接觸面的顏色，如果顏色分布均勻，就將卸掉的IGCT和散熱器重新按上，將該串再壓一遍；如果發(fā)現(xiàn)壓力試紙顏色分布不均勻，就要重新更換壓力試紙，重復(fù)上面的步驟，直到試紙顏色分布均勻為止；(4)至此，該逆變串就從機械的角度壓接成功，用同樣的方法壓接完成另外兩串；該三個逆變串放入變頻器的逆變柜之后，再與吸收電路進(jìn)行連接后就構(gòu)成了完整的逆變電路。
高壓IGCT逆變電路中壓接均勻度的獨立測試方法，包括下列步驟(1)在檢測一個IGCT時，該IGCT與另一個IGCT串聯(lián)，單管測試控制電路輸出連接到被測IGCT的門極光纖驅(qū)動接口，并且并聯(lián)了RL負(fù)載；(2)用多股短路線短接其他的IGCT，保證該兩個串聯(lián)IGCT承受單管額定電壓；用同樣的方法，分別構(gòu)成12個IGCT的單管測試電路；(3)步驟(1)中所述的單管測試控制電路由脈沖信號啟動電路、脈沖信號產(chǎn)生電路、光纖發(fā)送驅(qū)動電路、光纖發(fā)送模塊構(gòu)成，可以產(chǎn)生不同占空比、頻率和數(shù)目的脈沖；所述脈沖信號啟動電路與脈沖信號產(chǎn)生電路的一個數(shù)字輸入端口連接，脈沖信號產(chǎn)生電路的一個數(shù)字輸出端口與光纖發(fā)送驅(qū)動電路連接，光纖發(fā)送驅(qū)動電路與光纖發(fā)送模塊連接，光纖發(fā)送模塊通過光纖與IGCT驅(qū)動接口連接；(4)記錄相應(yīng)IGCT的電壓和電流波形，然后分析波形確定電壓波形參數(shù)是否滿足IGCT數(shù)據(jù)手冊的要求，如果滿足，則表明逆變電路安裝正常；如果不滿足，則需要重新檢查和安裝，并重復(fù)以往的步驟直到滿足要求為止。
高壓變頻器逆變電路中IGCT與散熱器的連接采用壓接工藝，使散熱器同時具有散熱和導(dǎo)電功能。在IGCT和散熱器壓接過程中采用了一些保證壓力大小和均勻度的夾具和措施，本發(fā)明在壓接中特別采用壓力試紙真實檢驗壓力分布情況，根據(jù)試紙顏色分布狀況判斷壓力分布是否均勻，并且重新調(diào)整壓接方向。在所有壓接好的逆變電路安裝好以后，在逆變電路中針對所有IGCT分別構(gòu)造出單管測試電路拓?fù)?，采用專門的控制電路發(fā)出特定頻率、占空比和數(shù)量的脈沖，記錄下每個IGCT對應(yīng)的電壓和電流波形，并通過分析比較波形就可以在變頻器控制系統(tǒng)不參與的條件下獨立檢驗?zāi)孀冸娐返男阅埽瑥碾姎夥矫媾袛鄩航淤|(zhì)量，同時便于調(diào)整吸收電路參數(shù)。
實驗證明按照上述方法之后，高壓變頻器的逆變器輸出部分可以更好地滿足設(shè)計要求，在高電壓大電流的負(fù)載條件下運行更可靠。


圖1三電平IGCT逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明所述IGCT逆變電路的均勻壓接檢驗和獨立測試方法的流程圖；圖3U相的IGCT壓接串裝配圖；圖4不同的壓力分布條件下壓力試紙顏色分布狀況圖；圖5U相IGCT(TU1)單管測試電路原理圖；圖6單管測試控制器原理圖。
具體實施例方式
如圖1-6所示的本發(fā)明高壓變頻器中IGCT逆變電路壓接均勻度檢驗措施及其獨立測試方法，是一種檢驗高壓變頻器逆變器機械特性和電氣特性的系統(tǒng)方法。該方法的流程如圖2所示。考慮到逆變器是由如圖1所示的U、V、W三相構(gòu)成的，每相的結(jié)構(gòu)都是一致的，為了表述方便，就以U相為例加以詳細(xì)說明。該方法包括以下步驟1、依據(jù)高壓變頻器中逆變器的壓接裝配圖，采用專門的壓接夾具，按照Tu4→Tu3→Tu2→Tu1的順序把IGCT與散熱器依次放置，當(dāng)放置到Tu1時，把壓力試紙放在Tu1與散熱器的接觸面，試壓接完成。然后釋放壓力，拿出壓力試紙查看。如果發(fā)現(xiàn)壓力試紙顏色分布均勻就可以進(jìn)行下一步，不放試紙重新壓接。將V和W相用同樣的方法壓接完成。如果發(fā)現(xiàn)壓力試紙顏色分布不均勻，就要重新放置新的壓力試紙，再次試壓接。
2、將依據(jù)上述步驟1完成的U、V、W串放入逆變柜的預(yù)定位置，并根據(jù)接線圖把吸收電路與三相逆變串正常連接起來。按照圖5的示意構(gòu)造出Tu1的單管測試電路，記錄下Tu1的電壓和電流波形。同理再分別構(gòu)造出其它11個IGCT的單管測試電路。
3、分析IGCT的開關(guān)波形，如果符合設(shè)計指標(biāo)，則表明逆變器性能正常；如果有IGCT的波形不符合設(shè)計要求，則調(diào)整吸收電路，按照步驟2內(nèi)容重新進(jìn)行單管測試。
上述步驟具有以下特征1、壓力試紙可以根據(jù)作用于其表面的壓力分布顯示顏色的深淺，非常直觀地判斷IGCT與散熱器接觸面的壓力分布是否均勻，解決了以往只能根據(jù)夾具的壓接裝置狀態(tài)和壓接人員的經(jīng)驗判斷壓力是否均勻的狀況。
2、由于壓接夾具的設(shè)計特點以及采用了中心點定位技術(shù)，一個串中Tu1～Tu4與相應(yīng)散熱器的接觸面壓力分布是一致的，那么只要其中一個接觸面壓力分布是均勻的，其他接觸面的分布就是均勻的?；谏鲜鲈?，為了簡化檢測手段，僅僅在如圖3所示的Tu1與散熱器的接觸面處放置壓力試紙。
3、單管測試是在高壓變頻器整機上進(jìn)行的。采用如圖5所示的簡單方法構(gòu)造出單管測試電路。在整機上進(jìn)行單管測試有如下優(yōu)點1)可以根據(jù)每個IGCT的開關(guān)波形，判斷吸收電路的狀況；2)獨立測試逆變器的電氣性能，不需要變頻器控制系統(tǒng)的參與，提高了產(chǎn)品聯(lián)合調(diào)試的效率和可靠性。
4、單管測試控制器可以任意改變輸出脈沖的占空比和頻率，并且可以改變輸出脈沖的數(shù)量，這樣就能很好模擬變頻器正常工作條件下的開關(guān)特性。
圖1是三電平IGCT逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。以該結(jié)構(gòu)的高壓變頻器為例，對本發(fā)明提出的方法做闡述。
圖2是本發(fā)明所述IGCT逆變電路的壓接均勻度檢驗措施和獨立測試方法的流程圖。詳細(xì)內(nèi)容在發(fā)明內(nèi)容中已經(jīng)有詳細(xì)描述。
圖3是U相的IGCT壓接串裝配圖。描述了與圖1對應(yīng)的U相中Tu1～Tu4與散熱器的裝配位置，以及壓力試紙需要放置的位置。
圖4是不同的壓力分布條件下壓力試紙顏色分布狀況圖。圓形輪廓表示了IGCT與散熱器的接觸面形狀，左圖的顏色深淺不均勻，其中右下方顏色明顯深于左上方，表明右下方的壓力分布過大；右圖的顏色分布相當(dāng)均勻，表明壓力分布是均勻的。
圖5是U相IGCT(Tu1)單管測試電路原理圖。A、B、C是逆變器的三相輸出點，N是電容的中心點。根據(jù)IGCT的額定值確定導(dǎo)線的參數(shù)之后，將A、B、C與N點連接起來。經(jīng)過這樣的處理之后，實際上Tu2、Tv2、Tw2的陰極與Tu3、Tv3、Tw3的陽極是等電位的。將RL串聯(lián)電路(要符合IGCT的耐壓和電流指標(biāo))的兩端分別與Tu1的陰極和A點相連接。單管測試控制器的輸出光纖直接接入Tu1的光纖驅(qū)動接受模塊。在測試其他IGCT的時候，只要改變RL串聯(lián)電路的接線端，并保證該功率管可靠接入單管測試控制器的輸出光纖即可。
圖6是單管測試控制器原理圖。由脈沖信號啟動電路、脈沖信號產(chǎn)生電路、光纖發(fā)送驅(qū)動電路、光纖發(fā)送模塊構(gòu)成。脈沖信號啟動電路由按鈕、直流電壓源和去藕電容及電阻構(gòu)成，根據(jù)按鈕的狀態(tài)輸出高低電平；脈沖信號產(chǎn)生電路由基于數(shù)字信號處理器(TMS3202407A)的最小系統(tǒng)構(gòu)成；光纖發(fā)送驅(qū)動電路就是電平信號與光纖發(fā)送模塊之間的接口電路；光纖發(fā)送模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的HFBR2521，其最大數(shù)據(jù)傳輸率為5MBd/s，通過塑料光纖(POF)傳輸，安裝簡單，費用較低。該單管測試控制器的核心是可以通過編程產(chǎn)生特定占空比、頻率和數(shù)量的脈沖，便于在不同占空比和頻率條件下考察單管的開關(guān)特性。
除上述實施例外，凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.高壓IGCT逆變電路的壓接均勻度檢驗措施，包括(1)將壓力試紙放在IGCT與散熱器壓接串的最上面的接觸面上；(2)用壓裝夾具將IGCT和散熱器壓好串后，再釋放壓力；(3)卸掉與壓力試紙相關(guān)的IGCT和散熱器，取出壓力試紙，觀察接觸面的顏色，如果分布均勻，就將卸掉的IGCT和散熱器重新按上，將該串再壓一遍；如果發(fā)現(xiàn)壓力試紙顏色分布不均勻，就要重新更換壓力試紙，重復(fù)上面的步驟，直到試紙顏色分布均勻為止；(4)至此，該逆變串就從機械的角度壓接成功，用同樣的方法壓接完成另外兩串；該三個逆變串放入變頻器的逆變柜之后，再與吸收電路進(jìn)行連接后就構(gòu)成了完整的逆變電路。
2.高壓IGCT逆變電路的壓接均勻度的獨立測試方法，包括下列步驟(1)在檢測一個IGCT時，單管測試控制電路輸出連接到被測IGCT的門極光纖驅(qū)動接口，并且并聯(lián)了RL負(fù)載；(2)用多股短路線進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩探樱ＷC該兩個串聯(lián)IGCT承受單管額定電壓；用同樣的方法，分別構(gòu)成12個IGCT的單管測試電路；(3)步驟(1)中所述的單管測試控制電路由脈沖信號啟動電路、脈沖信號產(chǎn)生電路、光纖發(fā)送驅(qū)動電路、光纖發(fā)送模塊構(gòu)成，可以產(chǎn)生不同占空比、頻率和數(shù)目的脈沖，并確保在發(fā)脈沖初始和結(jié)束時刻IGCT處于關(guān)斷狀態(tài)；所述脈沖信號啟動電路與脈沖信號產(chǎn)生電路的一個數(shù)字輸入端口連接，脈沖信號產(chǎn)生電路的一個數(shù)字輸出端口與光纖發(fā)送驅(qū)動電路連接，光纖發(fā)送驅(qū)動電路與光纖發(fā)送模塊連接，光纖發(fā)送模塊通過光纖與IGCT驅(qū)動接口連接；(4)記錄相應(yīng)IGCT的電壓和電流波形，然后分析波形確定電壓波形參數(shù)是否滿足要求，如果滿足，則表明逆變電路安裝正常；如果不滿足，則需要重新檢查和安裝，并重復(fù)以往的步驟直到滿足要求為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓變頻器的IGCT逆變電路壓接均勻度檢驗措施和獨立測試方法。屬于IGCT高壓變頻器制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在壓接中特別采用壓力試紙真實檢驗壓力分布情況，根據(jù)試紙顏色分布狀況判斷壓力分布是否均勻，并且重新調(diào)整壓接方向。在所有壓接好的逆變電路安裝好以后，在逆變電路中針對所有IGCT分別構(gòu)造出單管測試電路拓?fù)洌捎脤ｉT的控制電路發(fā)出特定頻率、占空比和數(shù)量的脈沖，記錄下每個IGCT對應(yīng)的電壓和電流波形，并通過分析比較波形就可以在變頻器控制系統(tǒng)不參與的條件下獨立檢驗?zāi)孀冸娐返男阅?，從電氣方面判斷壓接質(zhì)量，同時便于調(diào)整吸收電路參數(shù)。
文檔編號G01R31/327GK1862269SQ200610038468
公開日2006年11月15日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者楊志勇, 李冰, 楊志, 朱虎, 馮永峰, 張雪芹, 趙爭鳴 申請人:國電南京自動化股份有限公司, 清華大學(xué)