专利名称：Igbt过流保护值测试装置及测试电力机车牵引电路中igbt过流保护值的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及IGBT过流保护技术，尤其涉及一种IGBT过流保护值测试装置及测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置。
背景技术：
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)作为一种由BJTCBipolar Junction Transistor,双极型三极管)和 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor,绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET(Metal-C)xide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)的 高输入阻抗和GTR (Giant Transistor,大功率晶体管)的低导通压降两方面的优点。广泛应用于电压等级为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路和牵引传动等领域。IGBT是高频开关器件，芯片内部的电流密度大，当发生过流时，极易使器件管芯结温升高，导致器件烧坏。因此，IGBT的过流保护值必须在电路运行前确定，并保证过流保护电路能够发挥作用。现有的过流保护检测技术需要人手工调节发出至IGBT基极的触发脉冲，这样的检测方法测量的电流值不一致，影响保护值的确定；此外，在对电力机车牵引电路中的IGBT进行过流保护值测试时需另外设置IGBT基极触发装置。
实用新型内容本实用新型提供一种IGBT过流保护值测试装置及测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置，以简化结构，提高测试值的准确性。本实用新型一方面提供的IGBT过流保护值测试装置，包括电源，包括用于驱动功率模块驱动板工作的控制电源和连接在被测IGBT发射级和集电极两端的可调压电源；脉冲发生器；计算机，其脉冲控制指令输出端与所述脉冲发生器的控制指令输入端相连； 功率模块驱动板，其控制电流接入端与所述控制电源的输出端相连，驱动信号输入端与所述脉冲发生器的驱动脉冲输出端相连，驱动信号输出端分别与被测IGBT管的对应管脚连接；电流取样电路，串联在所述被测IGBT管和所述可调压电源构成的电路回路中；以及，电压取样电路，并联在所述被测IGBT管的发射级和集电极之间。如上所述的IGBT过流保护值测试装置，其中优选的是，所述控制电源包括开关电源和变流器电源模块；其中，所述开关电源，其直流电流输出端与所述变流器电源模块的原边连接；所述变流器电源模块，其副边与所述驱动电路板的电流输入端相连。如上所述的IGBT过流保护值测试装置，其中优选的是，电流取样电路包括取样电阻和与所述取样电阻串联的电流表。如上所述的IGBT过流保护值测试装置，其中优选的是，所述电压取样电路为电压表。如上所述的IGBT过流保护值测试装置，还包括支撑电容，并联在所述可调压电源的电流输出端。如上所述的IGBT过流保护值测试装置，还包括用于显示被测IGBT管压降和电流波形的示波器，所述示波器的信号输入端分别与所述电流取样电路和电压取样电路的信号输出端相连。本实用新型另一方面提供的测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置，所述装置为上述任一所述的IGBT过流保护值测试装置；其中所述脉冲发生器为电力机车牵引控制单元。 本实用新型一方面的技术效果是本实用新型通过计算机输出控制指令来控制脉冲发生器发出脉冲信号，脉冲发生过程中计算机可依据需求连续发送控制指令，也可以点动发送，使实验更加灵活，操作性更强，且测试值更准确。本实用新型另一方面的技术效果是本实用新型采用计算机和电力机车牵引控制单元(Transmission Control Unit,简称TOJ)的驱动组合代替了现有技术中需独立设置的IGBT基极驱动脉冲发生装置，简化IGBT过流保护值测试装置的结构，使测试实验更加灵活，操作性更强。

图I为本实用新型IGBT过流保护值测试装置实施例电路原理图；图2为采用本实用新型提供的IGBT过流保护值测试装置实施例对IGBT半桥逆变器上管IGBT进行过流保护值测试的电路原理图；图3为采用本实用新型提供的IGBT过流保护值测试装置实施例对IGBT半桥逆变器下管IGBT进行过流保护值测试的电路原理图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型提供的IGBT过流保护值测试装置实施例的电路原理图。本实施例所述IGBT过流保护值测试装置包括电源、脉冲发生器4、计算机5、功率模块驱动板3、电流取样电路6和电压取样电路2。其中，所述电源包括用于驱动所述功率模块驱动板3工作的控制电源I和连接在被测IGBT发射级和集电极两端的可调压电源(图中未示出)。所述计算机5的脉冲控制指令输出端与所述脉冲发生器4的控制指令输入端相连。所述功率模块驱动板3的控制电流接入端与所述控制电源I的输出端相连；所述功率模块驱动板3的驱动信号输入端与所述脉冲发生器4的驱动脉冲输出端相连；所述功率模块驱动板3的驱动信号输出端分别与被测IGBT管的对应管脚连接。所述电流取样电路6串联在所述被测IGBT管和所述可调压电源构成的电路回路中。所述电压取样电路2并联在所述被测IGBT管的发射级和集电极之间。本实施例通过计算机输出控制指令来控制脉冲发生器发出的脉冲信号，脉冲发生过程中计算机可依据需求连续发送控制指令，也可以点动发送，使实验更加灵活，操作性更强，且测试值更准确。上述实施例中优选地，所述的控制电源I包括开关电源101和变流器电源模块102。如图I所示，所述开关电源101的直流电流输出端与所述变流器电源模块102的原边连接。所述变流器电源模块102的副边与所述功率模块驱动板3的电流输入端相连。实际应用时，所述开关电源101可选用IlOV的直流电源，该直流电源经所述变流器电源模块102降压后生成15V直流电压以供所述功率模块驱动板3正常工作。采用上述控制电源可为所述功率模块驱动板3提供稳定的工作电压。所述的电流取样电路6可以选用传统的串联连接的取样电阻R和电流表的电路。电流表可实时显示出流经被测IGBT集电极至发射极的电流大小。所述电压取样电路2可直接选用电压表。本实用新型进一步的实施例，为了给被IGBT管提供稳定且不受外界电磁干扰的恒定电压，如图I所示，上述各实施例中所述的IGBT过流保护值测试装置还包括支撑电容FC。所述支撑电容FC并联在所述可调压电源的电流输出端。该支撑电容不仅具有滤波作用，还能够维持母线直流电压的恒定，使其基本保持在一定的稳定值范围。 本实用新型更进一步的实施例，上述各实施例中所述的IGBT过流保护值测试装置还包括示波器。所述示波器的信号输入端分别与所述电流取样电路和电压取样电路的信号输出端相连。本实施例通过设置示波器可方便测试者观测被测IGBT管的集电极和发射极间的压降和电流波形，以实时了解被测IGBT管的变化。下面结合图I所示的实施例对本实用新型所述的IGBT过流保护值测试装置的测试过程作详细说明。测试过程如下步骤I、按图I所述的电路原理图将各器件连接起来。具体操作包括首先，将开关电源101连接至电源分线端子排，为变流器电源模块102原边提供控制电，所述变流器电源模块102副边与功率模块驱动板3的电源输入端连接。然后，用通信接口线连接脉冲发生器4和计算机5的数据端口，其中所述的通信接口线可以选用R232串口连接线。随后，将被测IGBT的集电极连接在可调压电源的正极，被测IGBT的发射极连接在可调压电源的负极。最后，在所述被测IGBT和所述可调压电源构成的回路中串联接入电流取样电路6，在所述被测IGBT的集电极和发射极之间并联接入电压取样电路2。步骤2、电路连接好后上控制电，测试者可通过计算机的人机交互装置依据需求输入脉冲控制指令，脉冲发生器依据控制指令输出相应的脉冲信号。此时可使用示波器验证脉冲发生器输出的脉冲是否是所需的脉冲信号，是继续进行下一步骤；否则重新输入。在实际测试时，脉冲发生器发出的脉冲信号的脉冲宽度为150us，周期为3s即可。步骤3、设置所述示波器捕捉IGBT管集电极C和发射极E间电压的下降沿，以便于判断IGBT管何时导通。步骤4、调节可调压电源输出的电压缓慢上升至第一电压，如50V左右。该第一电压可依据经验确定，此时测试者可通过示波器观测并记录被测IGBT管的CE间的管压降Vce和导通时的电流Ice的波形，通过所述示波器的下降沿捕捉得知被测IGBT已导通。步骤5、缓慢升高所述可调压电源的直流电压，升高的幅度可依据经验来设定，调压范围应在被测IGBT的额定电压范围内。电压每升高一定值脉冲发生器即发出一次脉冲，测试者同时观测并记录被测IGBT的压降Vce和电流波形，直到功率模块驱动板保护为止，同时记录下示波器中当功率模块驱动板保护时流经所述被测IGBT管的电流，该电流值即为所需测得的IGBT过流保护电流值。步骤6、保护后被测IGBT管CE两端的电压逐渐下降，待电压下降到第二电压以下时，如350V左右。其中第二电压值可依据经验设置。测试者可通过计算机输出控制指令以使支撑电容放电。步骤7、当被测IGBT管CE两端的电压逐渐下降至第三电压以下时，如36V左右。测试者即可切断可调压电源以及控制电源，测试完毕。如图2和图3所示，本实用新型提供的测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置实施例的电路原理图。本实施例是对电路机车牵引电路中逆变器中的上臂IGBTl和下臂IGBT2的测试电路原理图。如图中所述，本实施例中所述的测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置采用上述各实施例中任意所述的IGBT过流保护值测试装置。只是IGBT过流保护值测试装置中的脉冲发生器为电力机车牵引控制单元(TCU)7。如图2所示，当对上臂IGBTl进行测试时，下臂IGBT2的集电极和发射极之间并联一电流采样电路6。同样，如图3所示，当对下臂IGBT2进行测试时，上臂IGB Tl的集电极和发射极之间并联一电 流采样电路6。计算机5的脉冲控制输出端通过通信接口线与所述TCU7的控制输入端相连，TCU7依据接收的控制指令输出相应脉冲要求的驱动脉冲信号至所述功率模块驱动板3中。所述功率模块驱动板3的电源输入端与控制电源I输出端相连，所述功率模块驱动板3的控制信号输出端分别与被测IGBT对应的管脚相连。本实施例的工作原理和测试过程同上述各实施例中所述的IGBT过流保护值测试装置，因此不再赘述。本实用新型不仅限于本实施例中用于测试逆变器中的IGBT管，还可用于用于测量电力机车牵引电路中整流电路或斩波电路中的IGBT管的过流保护值。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种IGBT过流保护值测试装置，其特征在于，包括 电源，包括用于驱动功率模块驱动板工作的控制电源和连接在被测IGBT发射级和集电极两端的可调压电源； 脉冲发生器； 计算机，其脉冲控制指令输出端与所述脉冲发生器的控制指令输入端相连； 功率模块驱动板，其控制电流接入端与所述控制电源的输出端相连，驱动信号输入端与所述脉冲发生器的驱动脉冲输出端相连，驱动信号输出端分别与被测IGBT管的对应管脚连接； 电流取样电路，串联在所述被测IGBT管和所述可调压电源构成的电路回路中；以及， 电压取样电路，并联在所述被测IGBT管的发射级和集电极之间。
2.根据权利要求I所述的IGBT过流保护值测试装置，其特征在于，所述控制电源包括开关电源和变流器电源模块；其中， 所述开关电源，其直流电流输出端与所述变流器电源模块的原边连接； 所述变流器电源模块，其副边与所述驱动电路板的电流输入端相连。
3.根据权利要求I所述的IGBT过流保护值测试装置，其特征在于，电流取样电路包括取样电阻和与所述取样电阻串联的电流表。
4.根据权利要求I所述的IGBT过流保护值测试装置，其特征在于，所述电压取样电路为电压表。
5.根据权利要求I至4中任一所述的IGBT过流保护值测试装置，其特征在于，还包括支撑电容，并联在所述可调压电源的电流输出端。
6.根据权利要求I所述的IGBT过流保护值测试装置，其特征在于，还包括用于显示被测IGBT管压降和电流波形的示波器，所述示波器的信号输入端分别与所述电流取样电路和电压取样电路的信号输出端相连。
7.—种测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置，其特征在于，所述装置为上述权利要求I至6中任一所述的IGBT过流保护值测试装置；其中所述脉冲发生器为电力机车牵引控制单元。
专利摘要本实用新型提供一种IGBT过流保护值测试装置及测试电力机车牵引电路中IGBT过流保护值的装置。该装置包括电源、脉冲发生器、计算机、功率模块驱动板、电流取样电路和电压取样电路。所述电源包括用于驱动功率模块驱动板工作的控制电源和连接在被测IGBT发射级和集电极两端的可调压电源。计算机的脉冲控制指令输出端与脉冲发生器的控制指令输入端相连。功率模块驱动板的控制电流接入端与控制电源的输出端相连，驱动信号输入端与脉冲发生器的驱动脉冲输出端相连，驱动信号输出端分别与被测IGBT管的对应管脚连接。所述电流取样电路串联在被测IGBT管和可调压电源构成的电路回路中。电压取样电路并联在被测IGBT管的发射级和集电极之间。本实用新型实验操作性强，测试值更准确。
文档编号G01R19/17GK202614834SQ201120493250
公开日2012年12月19日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者杜继光, 牛翰彬, 张永贵, 姜涛, 车向中 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心