大功率IGBT模块开关特性测试平台研制及其应用

发布时间：2017-04-02 09:11

  本文关键词：大功率IGBT模块开关特性测试平台研制及其应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对大功率IGBT模块进行开关特性测试有利于功率器件的选型、变流器的损耗预估以及运行工况下IGBT的电热应力分析等；对大功率IGBT模块进行结温提取有利于对IGBT模块进行状态监测,实现器件的健康管理,二者结合可实现变流器结构和散热系统的优化设计,并为电力电子装置的可靠性研究提供数据支持。本文分别从器件开关特性测试和器件结温提取两个方面出发,设计大功率IGBT模块开关特性参数自动化测试与提取系统,并基于该测试系统,提出了利用关断延迟时间进行模块的工作结温实时监测提取方法。在IGBT模块开关特性测试方面,本论文面向大功率IGBT模块的实际应用,设计了适用于柔性直流输电系统的3300V大功率IGBT模块的开关动态特性离线测试平台,该平台能够模拟IGBT模块的实际运行工况,实现高压大电流下的开关动态测试,通过LabVIEW软件编程,采用模块化的软件设计思路,完成测试仪器的远程控制和测试数据的显示存储,设计了简易友好的操作界面,实现了系统自动化测试,同时基于开关动态测试波形,利用MATLAB软件编程实现包含开关损耗、开关时间等开关特性参数的提取,并对开关特性参数与运行工况的关系进行了分析和趋势预测。在IGBT模块结温提取方面,本论文分析了大功率IGBT模块的封装特点,以关断延迟时间作为热敏电参数,利用自身寄生参数实现了关断延迟时间的测量,进而对IGBT模块的工作结温进行了提取,并通过设计的IGBT模块的开关动态特性自动化测试系统对该方法进行了实验验证。实验结果证明该方法线性度好、分辨率高、测量便利和易于集成,在IGBT模块结温的在线监测等可靠性研究方面具有较高的应用前景。论文最后,对全文内容进行总结,对大功率IGBT模块的测试和结温检测方面的后续研究提出了展望。
【关键词】：IGBT开关特性 参数提取 热敏电参数 结温提取
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN322.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题背景及意义11-13
• 1.2 课题的研究现状及分析13-20
• 1.2.1 IGBT及其测试技术研究现状13-17
• 1.2.2 结温监测研究现状17-20
• 1.3 课题研究内容20-22
• 第2章 大功率IGBT模块动态开关特性自动化测试系统22-41
• 2.1 IGBT开关动态测试平台硬件设计22-26
• 2.1.1 开关动态特性测试电路与控制时序22-23
• 2.1.2 测试系统硬件与时序设计23-26
• 2.2 IGBT开关特性参数的自动化测试软件实现26-33
• 2.2.1 基于Labview的自动化控制系统26-27
• 2.2.2 仪器控制27-30
• 2.2.3 数据处理30-33
• 2.3 大功率IGBT开关动态特性提取33-35
• 2.4 控制系统界面与测试系统样机35-38
• 2.5 IGBT动态开关特性测试实例38-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第3章 IGBT开关特性与运行参数的关系分析41-56
• 3.1 被测器件及测试条件41-42
• 3.2 测试电压对开关特性的影响42-45
• 3.3 测试电流对开关特性的影响45-48
• 3.4 驱动电阻对IGBT开通特性的影响48-51
• 3.5 工作结温对IGBT开关特性的影响51-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 基于关断延迟时间的IGBT模块结温监测56-69
• 4.1 热敏电参数结温提取方法概述56-58
• 4.2 基于关断延迟时间的IGBT结温提取58-64
• 4.2.1 IGBT模块封装结构58
• 4.2.2 考虑模块内部寄生电感的IGBT模块关断特性分析58-61
• 4.2.3 关断延迟时间影响因素特性分析61-64
• 4.3 IGBT模块离线测试实验验证64-68
• 4.3.1 温度对IGBT关断过程的影响64-66
• 4.3.2 温度对关断延时时间的影响验证66-67
• 4.3.3 关断电压电流对关断延迟时间的影响67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 5.1 论文工作总结69
• 5.2 论文工作展望69-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士期间发表的论文76-77
• 致谢77

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