本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，具體涉及一種igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

igbt模塊廣泛應(yīng)用于電力電子行業(yè)。igbt模塊由igbt芯片和封裝兩部分組成，封裝存在一定的寄生電感，影響igbt芯片的安全工作裕量。目前關(guān)于igbt內(nèi)部封裝寄生電感提取的研究相對(duì)較少，常規(guī)的方法是采用有限元分析仿真，然而該方法只能估算出igbt出廠時(shí)的寄生電感參數(shù)，是基于仿真參數(shù)的，與實(shí)際存在一定的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置，該裝置能夠有效評(píng)估在igbt模塊關(guān)斷暫態(tài)，內(nèi)部封裝寄生參數(shù)的感應(yīng)電壓，根據(jù)寄生電感兩端的電壓和電流計(jì)算出封裝的雜散電感，更切合實(shí)際，可以用來(lái)評(píng)估igbt安全裕量，同時(shí)也可以驗(yàn)證igbt模塊設(shè)計(jì)，對(duì)半導(dǎo)體廠商和igbt應(yīng)用方具有一定的意義。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量裝置包括電源裝置、待測(cè)igbt模塊、電流探頭、電壓探頭、示波器、脈沖觸發(fā)裝置，可控開(kāi)關(guān)s1、s2、s3、直流電容c1、直流泄放電阻r1、負(fù)載電感l(wèi)1和續(xù)流二極管d1，所述可控開(kāi)關(guān)s2和直流泄放電阻r1串聯(lián)，并與直流電容c1并聯(lián)，續(xù)流二極管d1、可控開(kāi)關(guān)s3與待測(cè)igbt模塊串聯(lián)，脈沖觸發(fā)裝置連接可控開(kāi)關(guān)s3，負(fù)載電感l(wèi)1并聯(lián)在續(xù)流二極管d1的兩側(cè)，所述電源裝置的正極與可控開(kāi)關(guān)s1的一端相連，可控開(kāi)關(guān)s1的另一端與直流電容c1正極、可控開(kāi)關(guān)s2的一端相連，所述可控開(kāi)關(guān)s2的另一端與直流泄放電阻r1的一端相連，直流泄放電阻r1的另一端與直流電容c1的負(fù)極、電源裝置的負(fù)極相連，所述直流電容c1與igbt模塊集電極功率端子相連，igbt模塊發(fā)射極功率端子與續(xù)流二極管陰極相連，負(fù)載電感l(wèi)并接在續(xù)流二極管兩端，所述續(xù)流二極管陽(yáng)極與可控開(kāi)關(guān)s3一端相連，可控開(kāi)關(guān)s3與直流電容c1的負(fù)極相連，所述電流探頭繞在igbt模塊集電極功率端子上，所述電壓探頭并接在igbt模塊集電極與發(fā)射極功率端子上。電流探頭和電壓探頭為商用探頭，采用同軸電纜，與示波器配套使用。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述可控開(kāi)關(guān)s1和s2設(shè)置為機(jī)械開(kāi)關(guān)或者為電子開(kāi)關(guān)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述機(jī)械開(kāi)關(guān)為接觸器，刀閘；所述電子開(kāi)關(guān)為igbt，mosfet。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述電壓、電流探頭為高帶寬探頭，帶寬在10mhz以上。

igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法如下：測(cè)量開(kāi)始之前確保s1、s2、s3斷開(kāi)，待測(cè)igbt模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)，即門(mén)極電壓為+15v；

1)s1閉合c1充電，待電壓穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量；

2)以關(guān)斷暫態(tài)為例進(jìn)行測(cè)量，需要對(duì)s3進(jìn)行單脈沖觸發(fā)，讀取示波器上s3關(guān)斷暫態(tài)的電壓與電流波形，設(shè)置電流開(kāi)始下降為90％的時(shí)刻為t1，電流下降到10％的時(shí)刻為t2，基于開(kāi)通測(cè)量原理的方法，要對(duì)s3進(jìn)行雙脈沖觸發(fā)讀取s3第二次開(kāi)通暫態(tài)的電壓與電流波形，設(shè)電流開(kāi)始上升至穩(wěn)定值的10％的時(shí)刻為t3，電流上升至穩(wěn)定值的90％的時(shí)刻為t4；

3)示波器波形采集完成后，采用示波器的積分功能，對(duì)電壓u(t)進(jìn)行積分運(yùn)算，基于關(guān)斷暫態(tài)測(cè)量方法的積分時(shí)間為t1與t2，基于開(kāi)通暫態(tài)測(cè)量時(shí)間為t3與t4，同時(shí)記錄兩個(gè)時(shí)刻的電流值，設(shè)為i(t1)、i(t2)，或i(t3)、i(t4)，以關(guān)斷暫態(tài)為例，按照公式即可求出igbt模塊內(nèi)部雜散電感；

4)測(cè)量完成后，為了保證人員安全，需要將s2開(kāi)關(guān)閉合，將直流電容c1上的能量泄放完。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述對(duì)電壓u(t)：進(jìn)行積分運(yùn)算如下得到即igbt模塊內(nèi)部雜散電感。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)，1)該技術(shù)方案整體設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)緊湊；其測(cè)量平臺(tái)容易搭建；2)采用該方法能夠精確測(cè)量功率電子設(shè)備的寄生電感。對(duì)于分析電力電子領(lǐng)域igbt過(guò)壓以及評(píng)估igbt安全工作區(qū)有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為定義被測(cè)電感電壓和電流方向；

圖3測(cè)量電壓電流波形；

圖4為igbt內(nèi)部寄生電感測(cè)量示意圖；

圖5為雜散電感測(cè)量脈沖觸發(fā)示意圖。

具體實(shí)施方式：

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1、圖2，一種igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括電源裝置、待測(cè)igbt模塊、電流探頭、電壓探頭、示波器、脈沖觸發(fā)裝置，可控開(kāi)關(guān)s1、s2、s3、直流電容c1、直流泄放電阻r1、負(fù)載電感l(wèi)1和續(xù)流二極管d1，所述可控開(kāi)關(guān)s2和直流泄放電阻r1串聯(lián)，并與直流電容c1并聯(lián)，續(xù)流二極管d1、可控開(kāi)關(guān)s3與待測(cè)igbt模塊串聯(lián)，脈沖觸發(fā)裝置連接可控開(kāi)關(guān)s3，負(fù)載電感l(wèi)1并聯(lián)在續(xù)流二極管d1的兩側(cè)，所述電源裝置的正極與可控開(kāi)關(guān)s1的一端相連，可控開(kāi)關(guān)s1的另一端與直流電容c1正極、可控開(kāi)關(guān)s2的一端相連，所述可控開(kāi)關(guān)s2的另一端與直流泄放電阻r1的一端相連，直流泄放電阻r1的另一端與直流電容c1的負(fù)極、電源裝置的負(fù)極相連，所述直流電容c1與igbt模塊集電極功率端子相連，igbt模塊發(fā)射極功率端子與續(xù)流二極管陰極相連，負(fù)載電感l(wèi)并接在續(xù)流二極管兩端，所述續(xù)流二極管陽(yáng)極與可控開(kāi)關(guān)s3一端相連，可控開(kāi)關(guān)s3與直流電容c1的負(fù)極相連，所述電流探頭繞在igbt模塊集電極功率端子上，所述電壓探頭并接在igbt模塊集電極與發(fā)射極功率端子上。電流探頭和電壓探頭為商用探頭，采用同軸電纜，與示波器配套使用。所述可控開(kāi)關(guān)s1和s2設(shè)置為機(jī)械開(kāi)關(guān)或者為電子開(kāi)關(guān)；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)為接觸器，刀閘；所述電子開(kāi)關(guān)為igbt，mosfet；所述電壓、電流探頭為高帶寬探頭，帶寬在10mhz以上。

實(shí)施例2：參見(jiàn)圖1、圖2，igbt模塊內(nèi)部雜散電感測(cè)量裝置的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法如下：測(cè)量開(kāi)始之前確保s1、s2、s3斷開(kāi)，待測(cè)igbt模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)，即門(mén)極電壓為+15v；

1)s1閉合c1充電，待電壓穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量；

2)以關(guān)斷暫態(tài)為例進(jìn)行測(cè)量，需要對(duì)s3進(jìn)行單脈沖觸發(fā)，讀取示波器上s3關(guān)斷暫態(tài)的電壓與電流波形，設(shè)置電流開(kāi)始下降為90％的時(shí)刻為t1，電流下降到10％的時(shí)刻為t2基于開(kāi)通測(cè)量原理的方法，要對(duì)s3進(jìn)行雙脈沖觸發(fā)讀取s3第二次開(kāi)通暫態(tài)的電壓與電流波形，設(shè)電流開(kāi)始上升至穩(wěn)定值的10％的時(shí)刻為t3，電流上升至穩(wěn)定值的90％的時(shí)刻為t4；

3)示波器波形采集完成后，采用示波器的積分功能，對(duì)電壓u(t)進(jìn)行積分運(yùn)算，基于關(guān)斷暫態(tài)測(cè)量方法的積分時(shí)間為t1與t2，基于開(kāi)通暫態(tài)測(cè)量時(shí)間為t3與t4，同時(shí)記錄兩個(gè)時(shí)刻的電流值，設(shè)為i(t1)、i(t2)，或i(t3)、i(t4)，以關(guān)斷暫態(tài)為例，按照公式即可求出igbt模塊內(nèi)部雜散電感；

4)測(cè)量完成后，為了保證人員安全，需要將s2開(kāi)關(guān)閉合，將直流電容c1上的能量泄放完。

該技術(shù)方案中，雜散電感測(cè)量原理是基于電感電壓積分法。由于雜散電感在高頻下主要取決于導(dǎo)體外電感，趨于恒定。雜散電感上的電壓取決于電流的變化率，滿足式

對(duì)公式(1)進(jìn)行定積分求解，求出雜散電感,其中t1-t2對(duì)應(yīng)igbt開(kāi)通或關(guān)斷暫態(tài)過(guò)程。

關(guān)斷暫態(tài)測(cè)量方法，按照?qǐng)D2所示定義被測(cè)對(duì)象的電壓和電流方向，電流方向從a指向b，電壓方向b端正，a端為負(fù)。當(dāng)電流由于回路中的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)致電流i暫態(tài)減小時(shí)，電感上的電流和電壓方向如圖2所示。采用示波器的積分功能對(duì)電壓波形u(t)進(jìn)行積分運(yùn)算，根據(jù)公式(2)就可以求出電感的取值。

以關(guān)斷暫態(tài)為例測(cè)量某半導(dǎo)體廠商igbt，開(kāi)關(guān)暫態(tài)在i(t1)和i(t2)的電流分別為655a和10a，其中測(cè)量電壓在t1-t2時(shí)間段的積分為：則igbt模塊內(nèi)部雜散電感

需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。