汽车大功率升压电路测试系统的研究与实现
发布时间：2021-04-15 18:23
功率器件作为新能源价值链最高的组成部分,其动态特性直接影响设备的性能和寿命。在实际工况下,功率器件的动态特性和工作环境参数密切相关,研究功率器件的动态特性是正确设计电压变换电路、提高功率转换效率、改善电压变换性能和确保功率器件及电力设备安全的重要前提。随着新能源车发展进程的推进,电力电子器件及其电压变换电路的效率和可靠性逐渐引起国内外专家学者的广泛关注,其相应的测试系统也日益成为电力电子领域的研究热点。本文以特定升压电路为对象,从升压电路的基本组成部分关键元器件开始,进行从元器件到升压电路的测试系统研究与实现。首先,本文分析汽车大功率升压电路工作环境、各组成器件的失效状态和失效后果,对关键器件MOSFET、功率电感进行详细的结构特性分析,为确定测试内容和寻找测试方法提供理论依据。研究关键器件和升压电路工作的动态过程,包括电路原理和控制逻辑,提出相应测试方法和总体测试方案。其次,根据测试方法和方案,完成对各个测试模块进行实际电路中的参数、控制方法及人机界面设计,研制自动测试平台。该测试平台实现了以下功能:1、根据用户需求自动调节MOSFET环境参数;2、精确记录MOSFET动态波形;3、...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中高压功率IGBT模块开关特性测试平台
武汉理工大学硕士学位论文62017年，电子科技大学李轩进行了MOSFETSiC开关损耗模型与新结构的研究[26]。研究了从器件级和电路级两种模型进行有限元仿真分析动态损耗模型；研制出适应于高频应用的MOSFETSiC和驱动芯片共集封装模块；研究了两种新型结构（集成三级自我保护肖特基二极管结构和屏蔽栅结构）。如图1-2所示，为高频连续工作模式该集成模块测试图。图1-2高频连续工作模式该集成模块测试图2017年，浙江大学常垚等人基于双脉冲测试原理进行了压接式IGBT模块的开关特性测试与分析，分析了不同压接力、负载、结温条件对开关特性的影响，并为其在大功率电力变换领域的推广和使用提供参考[27]。2018年，浙江大学石巍研究了大功率IGBT模块健康状态信息提取方法，并研制出模块加速老化试验平台[28]。该平台主功率回路拓扑图如图1-3所示。动态老化电参数是从IGBT模块开通暂态入手的，分析过程中最大驱动栅极电流、开通延迟时间、过冲电流等，总结了不同老化部位、老化形式和老化程度对这些参数之间的关系。另外，定量分析了负载电流和结温与开通过程的耦合作用机理[28]。
武汉理工大学硕士学位论文7图1-3加速老化试验平台主功率回路拓扑图1.3.2功率电感测试国内外研究现状目前，功率电感的测试大多是借助变压器线圈测试仪器，主要是对电感值、交直流内阻进行检测，少有对磁饱和电流测试的专有仪器问世。对于磁饱和电流的测试，业界尚未形成统一的测量方法，主要有以下三种方法。（1）方法一：高频变压器磁饱和检测方法，如图1-4所示。由1~3kHz的方波信号发生器产生测试信号，并利用交流功率放大器进行信号放大，之后再将信号接入变压器的一次绕组，最后利用示波器对采样电阻上的波形进行观察，看初级线圈是否发生磁饱和。同理，也可将此方法用于功率电感磁饱和测试上。图1-4高频变压器磁饱和检测方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]国产高压大功率IGBT应用于机车变流器工作特性测试研究[J]. 黄先进,孙湖. 电工电能新技术. 2017(11)
[2]桥式电路中不同封装SiC MOSFET串扰问题分析及低栅极关断阻抗的驱动电路[J]. 梁美,李艳,郑琼林,赵红雁. 电工技术学报. 2017(18)
[3]基于关断电流最大变化率的压接式IGBT模块结温提取方法[J]. 常垚,陈玉香,李武华,李威辰,何湘宁. 电工技术学报. 2017(12)
[4]高速SiC MOSFET开关特性的测试方法[J]. 梁美,李艳,郑琼林,赵红雁. 电工技术学报. 2017(14)
[5]基于热敏感电参数法的大容量IGBT模块动态结温在线检测研究[J]. 祝冲冲,王祥,罗皓泽,周宇,杨欢,李武华,何湘宁. 中国电机工程学报. 2017(09)
[6]压接式IGBT模块的开关特性测试与分析[J]. 常垚,周宇,罗皓泽,李武华,何湘宁,张朝山. 电源学报. 2017(06)
[7]纳米MOSFET器件电流噪声测试方法研究[J]. 贾晓菲,陈文豪,丁兵,何亮. 电子元件与材料. 2016(12)
[8]功率MOSFET器件栅电荷测试与分析[J]. 张文涛,皓月兰. 电子与封装. 2016(06)
[9]功率MOSFET器件稳态热阻测试原理及影响因素[J]. 康锡娥. 电子与封装. 2015(06)
[10]基于关断延迟时间的大功率IGBT模块结温提取方法研究[J]. 孙鹏飞,罗皓泽,董玉斐,李武华,何湘宁. 中国电机工程学报. 2015(13)
博士论文
[1]SiC MOSFET开关损耗模型与新结构研究[D]. 李轩.电子科技大学 2017
[2]基于动态热敏电参数法的大容量IGBT模块结温在线提取原理和方法研究[D]. 罗皓泽.浙江大学 2015
[3]基于IGCT的NPC三电平中压大容量变流装置关键技术研究[D]. 谢路耀.北京交通大学 2013
[4]中高压功率IGBT模块开关特性测试及建模[D]. 陈娜.浙江大学 2012
硕士论文
[1]压接型IGBT开关特性测试平台的设计及寄生电感提取[D]. 袁文迁.北京交通大学 2018
[2]大功率IGBT模块健康状态信息提取方法研究及加速老化试验平台研制[D]. 石巍.浙江大学 2018
[3]压接式IGBT开关特性测试平台的设计[D]. 马义勇.北京交通大学 2017
[4]IGBT的新型实时结温监测方法及其在电动汽车中的应用[D]. 李豪.重庆大学 2017
[5]功率变流器中关键器件在线监测技术的研究[D]. 龚灿.重庆大学 2017
[6]大容量IGBT模块应用工况复现平台的设计与研究[D]. 祝冲冲.浙江大学 2017
[7]应用于牵引传动的大功率IGBT的建模和特性研究[D]. 杜韶华.北京交通大学 2016
[8]基于单片机的变频器综合检测系统的研制[D]. 张文超.东北石油大学 2016
[9]干扰信号下IGBT的动态电磁特性研究与分析[D]. 姚爱芬.北京交通大学 2016
[10]功率MOSFET的SOA测试与验证系统实现[D]. 宁丹.西安电子科技大学 2016
本文编号：3139855
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中高压功率IGBT模块开关特性测试平台
武汉理工大学硕士学位论文62017年，电子科技大学李轩进行了MOSFETSiC开关损耗模型与新结构的研究[26]。研究了从器件级和电路级两种模型进行有限元仿真分析动态损耗模型；研制出适应于高频应用的MOSFETSiC和驱动芯片共集封装模块；研究了两种新型结构（集成三级自我保护肖特基二极管结构和屏蔽栅结构）。如图1-2所示，为高频连续工作模式该集成模块测试图。图1-2高频连续工作模式该集成模块测试图2017年，浙江大学常垚等人基于双脉冲测试原理进行了压接式IGBT模块的开关特性测试与分析，分析了不同压接力、负载、结温条件对开关特性的影响，并为其在大功率电力变换领域的推广和使用提供参考[27]。2018年，浙江大学石巍研究了大功率IGBT模块健康状态信息提取方法，并研制出模块加速老化试验平台[28]。该平台主功率回路拓扑图如图1-3所示。动态老化电参数是从IGBT模块开通暂态入手的，分析过程中最大驱动栅极电流、开通延迟时间、过冲电流等，总结了不同老化部位、老化形式和老化程度对这些参数之间的关系。另外，定量分析了负载电流和结温与开通过程的耦合作用机理[28]。
武汉理工大学硕士学位论文7图1-3加速老化试验平台主功率回路拓扑图1.3.2功率电感测试国内外研究现状目前，功率电感的测试大多是借助变压器线圈测试仪器，主要是对电感值、交直流内阻进行检测，少有对磁饱和电流测试的专有仪器问世。对于磁饱和电流的测试，业界尚未形成统一的测量方法，主要有以下三种方法。（1）方法一：高频变压器磁饱和检测方法，如图1-4所示。由1~3kHz的方波信号发生器产生测试信号，并利用交流功率放大器进行信号放大，之后再将信号接入变压器的一次绕组，最后利用示波器对采样电阻上的波形进行观察，看初级线圈是否发生磁饱和。同理，也可将此方法用于功率电感磁饱和测试上。图1-4高频变压器磁饱和检测方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]国产高压大功率IGBT应用于机车变流器工作特性测试研究[J]. 黄先进,孙湖. 电工电能新技术. 2017(11)
[2]桥式电路中不同封装SiC MOSFET串扰问题分析及低栅极关断阻抗的驱动电路[J]. 梁美,李艳,郑琼林,赵红雁. 电工技术学报. 2017(18)
[3]基于关断电流最大变化率的压接式IGBT模块结温提取方法[J]. 常垚,陈玉香,李武华,李威辰,何湘宁. 电工技术学报. 2017(12)
[4]高速SiC MOSFET开关特性的测试方法[J]. 梁美,李艳,郑琼林,赵红雁. 电工技术学报. 2017(14)
[5]基于热敏感电参数法的大容量IGBT模块动态结温在线检测研究[J]. 祝冲冲,王祥,罗皓泽,周宇,杨欢,李武华,何湘宁. 中国电机工程学报. 2017(09)
[6]压接式IGBT模块的开关特性测试与分析[J]. 常垚,周宇,罗皓泽,李武华,何湘宁,张朝山. 电源学报. 2017(06)
[7]纳米MOSFET器件电流噪声测试方法研究[J]. 贾晓菲,陈文豪,丁兵,何亮. 电子元件与材料. 2016(12)
[8]功率MOSFET器件栅电荷测试与分析[J]. 张文涛,皓月兰. 电子与封装. 2016(06)
[9]功率MOSFET器件稳态热阻测试原理及影响因素[J]. 康锡娥. 电子与封装. 2015(06)
[10]基于关断延迟时间的大功率IGBT模块结温提取方法研究[J]. 孙鹏飞,罗皓泽,董玉斐,李武华,何湘宁. 中国电机工程学报. 2015(13)
博士论文
[1]SiC MOSFET开关损耗模型与新结构研究[D]. 李轩.电子科技大学 2017
[2]基于动态热敏电参数法的大容量IGBT模块结温在线提取原理和方法研究[D]. 罗皓泽.浙江大学 2015
[3]基于IGCT的NPC三电平中压大容量变流装置关键技术研究[D]. 谢路耀.北京交通大学 2013
[4]中高压功率IGBT模块开关特性测试及建模[D]. 陈娜.浙江大学 2012
硕士论文
[1]压接型IGBT开关特性测试平台的设计及寄生电感提取[D]. 袁文迁.北京交通大学 2018
[2]大功率IGBT模块健康状态信息提取方法研究及加速老化试验平台研制[D]. 石巍.浙江大学 2018
[3]压接式IGBT开关特性测试平台的设计[D]. 马义勇.北京交通大学 2017
[4]IGBT的新型实时结温监测方法及其在电动汽车中的应用[D]. 李豪.重庆大学 2017
[5]功率变流器中关键器件在线监测技术的研究[D]. 龚灿.重庆大学 2017
[6]大容量IGBT模块应用工况复现平台的设计与研究[D]. 祝冲冲.浙江大学 2017
[7]应用于牵引传动的大功率IGBT的建模和特性研究[D]. 杜韶华.北京交通大学 2016
[8]基于单片机的变频器综合检测系统的研制[D]. 张文超.东北石油大学 2016
[9]干扰信号下IGBT的动态电磁特性研究与分析[D]. 姚爱芬.北京交通大学 2016
[10]功率MOSFET的SOA测试与验证系统实现[D]. 宁丹.西安电子科技大学 2016
本文编号：3139855
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3139855.html
