IGBT双脉冲实验
1.1 IGBT双脉冲实验目的
1、通过实验获取IGBT驱动板及IGBT模块的主要动态参数,如延时、上升、下降时间、开关损耗等;
2、通过实验获得功率组件设计中滤波电容、吸收电容、复合母排等部件的特性;
3、通过实验取得数据确定组件的开通和关断电阻、死区时间等参数。
1.2 实验原理
图 1 为双脉冲测试平台的电路原理图,上管T1 处于关断状态,只有续流二极管工作,通过控制下管T2 的开关动作进行实验。实验平台搭建完成之后,给T2 管门极依次打如如图2 所示脉冲信号。
图1 双脉冲测试平台电路
图2 双脉冲实验基本波形
双脉冲实验工作过程如下:
t0-t1 区间:T2 管导通,直流侧电压加在电感两端,电感电流线性上升,直至t1 时刻T2 管关断;
t1-t2 区间:T2 管关断,电感通过T1 的反并联二极管续流,电感电流缓慢衰减;
t2-t3 区间:T2 管再次导通,直流侧电压加在电感两端,电感电流线性上升,直至t3 时刻T2 管再次关断。
通过观测T2 管在第二次开关过程中的开通和关断波形,可以测量获得开关管的开通和关断损耗。
由于T2 第二次开通动作中,存在电流由T1 反并联二极管向T1 转移的过程,与开关管在变流器正常运行过程工况基本相同,可以利用其获得续流二极管的反向恢复特性、IGBT 的开通损耗、电压下降/电流上升时间等信息;T2 第二次关断过程中,通过观测T2 上的电压、电流波形,可以获得IGBT 的关断损耗、电压上升/电流下降时间等信息,并可通过关断过压评估复合母排漏感及吸收电容设计的合理性。
1.3 实验仪器
三相调压器、整流桥、电容组、负载电感、MPD 功率组件、示波器、高压差分电压探头、电流探头、可编程信号发生器
1.4 实验方案
实验系统参数:
1、直流侧电压:1100V
2、测试电感:500uH
3、实验电流:300-1800A电感上电流变化率如下所示:di /dt = Udc/ L
可以计算出电流变化率为2.2A/us。实验过程中为了维持在第二次脉冲中,T2 的电流变化较小,采用第二个脉冲宽度固定为20us 的方式。电感电流的调节主要通过调节第一个脉冲的宽度实现。通过测试实验台中DSP 控制板产生可变宽度的两次脉冲。
通过以上的分析,双脉冲实验的重点关注第二次脉冲时T2 的开通和关断过程:
1、IGBT 开通过程重点关注内容:
1)二极管的反向恢复电流的di/dt;
2)二极管的反向恢复电流的峰值;
3)反向恢复后电流是否有震荡,拖尾多长;
4)利用电压和电流波形计算IGBT 开通损耗及二极管的反向关断损耗;
5)利用Us 和IGBT 开通时di/dt,计算杂散电感Ls。
6)依据驱动板延时、IGBT 开通延时等信息确定死区时间和开通电阻。
Us 与di/dt 的读法参考下图所示:
图3 IGBT 开通过程的参数测量
2、IGBT 关断过程重点关注内容:
1)观测Vce 的电压尖峰,评估IGBT 在关断时的安全程度及吸收电容的合理选择;
2)IGBT 的关断损耗;
3)依据驱动板延时、IGBT 关断延时等信息确定死区时间和关断电阻。
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原文标题:IGBT双脉冲实验详解
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