一種用于電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力電子器件測量【技術(shù)領域】，尤其涉及一種用于電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的電路及方法。該電路主要包括：直流電源、母線電容、多脈沖信號驅(qū)動板、二極管、電力電子器件、負載電感、電流互感器、示波器。該方法主要是將國標中的雙脈沖測試改為每個脈沖寬度、高低電平時長、脈沖個數(shù)均可調(diào)的多脈沖測試。通過測量電力電子器件兩端電壓、電流及多脈沖信號波形，實現(xiàn)了一次實驗獲取多次開通關(guān)斷過程波形及不同電流下的動態(tài)參數(shù)，并能夠根據(jù)擬測試電流進行人為調(diào)節(jié)。
【專利說明】-種用于電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的電路及方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子器件測量【技術(shù)領域】，尤其涉及一種用于電力電子器件動態(tài)參 數(shù)快速獲取的電路及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著直流輸電及電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的應用越來越廣泛。隨著開 關(guān)頻率的提高，對電力電子器件的動態(tài)特性研究也愈發(fā)重要。針對器件的動態(tài)特性，傳統(tǒng)研 究及國家標準中都采用雙脈沖法來測量，但每次雙脈沖實驗只能獲得一次開通關(guān)斷過程， 而且是一個電壓一個電流條件下的開通關(guān)斷全過程，這就需要大量重復的實驗才能獲取電 力電子器件在不同電壓不同電流條件下的參數(shù)。除此之外，雙脈沖法還不易比較動態(tài)參數(shù) 隨電壓、電流變化的關(guān)系。因此，迫切需要一種只進行一次實驗就能夠獲得多次開通關(guān)斷的 動態(tài)過程波形并分析出動態(tài)參數(shù)隨電流變化的規(guī)律的測量方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明設計了一種用于電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的電路， 主要包括：直流電源、母線電容、多脈沖信號驅(qū)動板、二極管、電力電子器件、負載電感、電流 互感器、示波器；
[0004] 其中，直流電源和母線電容并聯(lián)，直流電源的正極和二極管的陰極相連，二極管的 陽極和電力電子器件的集電極相連，負載電感與二極管并聯(lián)，電力電子器件的集電極的導 線穿過電流互感器；電力電子器件的發(fā)射極和直流電源的負極相連，多脈沖信號驅(qū)動板和 電力電子器件的柵極相連，示波器和電力電子器件的柵極、集電極、發(fā)射極以及電流互感器 相連，用于同時檢測電力電子器件柵極多脈沖驅(qū)動信號、電力電子器件集電極和發(fā)射極之 間的電壓以及電力電子器件集電極的電流。
[0005] 所述多脈沖信號驅(qū)動板以DSP芯片為核心器件。
[0006] 所述電力電子器件為IGBT或M0SFET。
[0007] -種用于電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的方法，主要包括：
[0008] 步驟1、根據(jù)待測電力電子器件的額定工作電壓，設定小于額定工作電壓的試驗初 始電壓％，開啟直流電源給母線電容供電并調(diào)節(jié)輸出電壓至試驗初始電壓％;
[0009] 步驟2、設定每個脈沖周期為T，確定脈沖周期的最大個數(shù)；為保證測試電壓不 會發(fā)生大的變化，滿足測試完成后母線電容電壓大于初始電壓％的90%，即電壓比值 β >0.9,根據(jù)能量轉(zhuǎn)移定律有

【權(quán)利要求】
1. 一種用于電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的電路，其特征在于，主要包括：直流電 源、母線電容、多脈沖信號驅(qū)動板、二極管、電力電子器件、負載電感、電流互感器、示波器； 其中，直流電源和母線電容并聯(lián)，直流電源的正極和二極管的陰極相連，二極管的陽 極和電力電子器件的集電極相連，負載電感與二極管并聯(lián)，電力電子器件的集電極的導線 穿過電流互感器；電力電子器件的發(fā)射極和直流電源的負極相連，多脈沖信號驅(qū)動板和電 力電子器件的柵極相連，示波器和電力電子器件的柵極、集電極、發(fā)射極以及電流互感器相 連，用于同時檢測電力電子器件柵極多脈沖驅(qū)動信號、電力電子器件集電極和發(fā)射極之間 的電壓以及電力電子器件集電極的電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所示的電路，其特征在于，所述多脈沖信號驅(qū)動板以DSP芯片為核心 器件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所示的電路，其特征在于，所述電力電子器件為IGBT或MOSFET。
4. 一種基于權(quán)利要求1所述電路的電力電子器件動態(tài)參數(shù)快速獲取的方法，其特征在 于，主要包括： 步驟1、根據(jù)待測電力電子器件的額定工作電壓，設定小于額定工作電壓的試驗初始電 壓Utl，開啟直流電源給母線電容供電并調(diào)節(jié)輸出電壓至試驗初始電壓Utl ; 步驟2、設定每個脈沖周期為T，確定脈沖周期的最大個數(shù)；為保證測試電壓不會發(fā)生 大的變化，滿足測試完成后母線電容電壓大于初始電壓Utl的90%，即電壓比值P> 0. 9， 根據(jù)能量轉(zhuǎn)移定律有
結(jié)合電感電流上升公式
，得到電 感電流上升時間，除以每個脈沖周期T，最后得出脈沖周期個數(shù)的最大值
其中L為負載電感值，C為母線電容值，I為電力電子器件集電極電流值； 步驟3、根據(jù)步驟2得到的脈沖周期和脈沖周期個數(shù)，多脈沖信號驅(qū)動板輸出多脈沖信 號驅(qū)動電力電子器件工作； 步驟4、示波器獲取電力電子器件柵極多脈沖驅(qū)動信號、電力電子器件集電極和發(fā)射極 之間電壓以及電力電子器件集電極電流的波形； 步驟5、將步驟4中獲得的波形根據(jù)國家標準GB/T29332-2012或GB/T4586-1994中 參數(shù)的定義，提取該電壓等級下多次開通關(guān)斷時的動態(tài)參數(shù)，動態(tài)參數(shù)包括：單脈沖開通能 量、單脈沖關(guān)斷能量、開通延遲時間、上升時間、開通時間、關(guān)斷延遲時間、下降時間、關(guān)斷時 間、尾部時間； 步驟6:步驟5得出的多次開通關(guān)斷的動態(tài)參數(shù)為在該測試電壓且不同電流條件下的 開通關(guān)斷參數(shù)，得出的參數(shù)變化規(guī)律。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述步驟3中多脈沖驅(qū)動板輸出多脈沖信號 為±15V方波信號，通過改變多脈沖信號的每個脈沖寬度、低電平時長、脈沖個數(shù)能獲得不 同電流下的動態(tài)特性波形。
【文檔編號】G01R31/00GK104267271SQ201410428188
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】鄒凱凱, 齊磊, 崔翔, 趙國亮, 宗波 申請人:華北電力大學