變頻器igbt模塊溫升測(cè)試電路及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻器模塊溫升的測(cè)試電路，特別涉及一種變頻器IGBT模塊的溫升測(cè)試電路，主要適用于變頻器IGBT器件的功率測(cè)試，用來(lái)考察IGBT、電抗器等器件的溫升。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻器的主要發(fā)熱部位在功率器件部分，對(duì)四象限變頻器的整流和逆變部分、二象限變頻器的逆變部分，目前主流變頻器均采用IGBT模塊，IGBT作為電壓型控制器件，具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)損耗小、通斷速度快、工作頻率高、功率容量大等優(yōu)點(diǎn)。一般情況下流過(guò)IGBT的電流都比較大，開(kāi)關(guān)頻率較高，其損耗也比較大，如果變頻器柜內(nèi)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，功率器件產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散掉，將使器件的結(jié)溫超過(guò)其設(shè)計(jì)最大值，導(dǎo)致IGBT損壞，這就需要在變頻器裝配完成以后，測(cè)試IGBT模塊的熱性能，以判斷其能否符合設(shè)計(jì)要求，所以一種簡(jiǎn)單可靠的功率測(cè)試方法是驗(yàn)證IGBT模塊是否設(shè)計(jì)合理必不可少的步驟，而針對(duì)目前主流的大功率變頻器，尤其是四象限運(yùn)行變頻器，IGBT模塊數(shù)量很多，在單獨(dú)進(jìn)行IGBT模塊的溫升測(cè)試時(shí)，一般是用大功率變壓器來(lái)提供大功率在測(cè)試車(chē)間進(jìn)行其溫升測(cè)試的，存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，損耗功率大，測(cè)試功率損耗全部由電網(wǎng)來(lái)提供的缺點(diǎn)，另外還存在受測(cè)試條件限制現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法提供所需的大功率變壓器的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種變頻器IGBT模塊溫升測(cè)試電路及其測(cè)試方法，解決了在對(duì)變頻器IGBT模塊進(jìn)行溫升測(cè)試時(shí)存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，損耗功率大，測(cè)試受到設(shè)備限制的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用了以下技術(shù)方案:
一種變頻器IGBT模塊溫升的測(cè)試電路，包括第一組被測(cè)IGBT模塊、第二組被測(cè)IGBT模塊、負(fù)載電抗器、第一接口電路板、第二接口電路板和工業(yè)控制機(jī)，第一組被測(cè)IGBT模塊的直流側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊的直流側(cè)是連接在一起的，并通過(guò)公共直流母線(xiàn)與外接直流電源連接在一起，第一組被測(cè)IGBT模塊的逆變側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊的逆變側(cè)通過(guò)共同的負(fù)載電抗器連接在一起，形成一個(gè)背靠背運(yùn)行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電網(wǎng)通過(guò)調(diào)壓器與整流柜連接在一起，整流柜的電壓輸出正端與公共直流母線(xiàn)的正端連接在一起，整流柜的電壓輸出負(fù)端與公共直流母線(xiàn)的負(fù)端連接在一起，在公共直流母線(xiàn)的正端和負(fù)端之間連接有直流支撐電容，工業(yè)控制機(jī)通過(guò)第一接口電路板與第一組被測(cè)IGBT模塊的脈沖信號(hào)控制端連接在一起，工業(yè)控制機(jī)通過(guò)第二接口電路板與第二組被測(cè)IGBT模塊的脈沖信號(hào)控制端連接在一起。
[0005]—種變頻器IGBT模塊溫升的測(cè)試方法，包括以下步驟:
第一步、第一組被測(cè)IGBT模塊的直流側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊的直流側(cè)是連接在一起的，并通過(guò)公共直流母線(xiàn)與外接直流電源連接在一起，第一組被測(cè)IGBT模塊的逆變側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊的逆變側(cè)通過(guò)共同的負(fù)載電抗器連接在一起，形成一個(gè)背靠背運(yùn)行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電網(wǎng)通過(guò)調(diào)壓器與整流柜連接在一起，整流柜的電壓輸出正端與公共直流母線(xiàn)的正端連接在一起，整流柜的電壓輸出負(fù)端與公共直流母線(xiàn)的負(fù)端連接在一起，在公共直流母線(xiàn)的正端和負(fù)端之間連接有直流支撐電容，工業(yè)控制機(jī)通過(guò)第一接口電路板與第一被測(cè)IGBT模塊的脈沖信號(hào)控制端連接在一起，工業(yè)控制機(jī)通過(guò)第二接口電路板與第二被測(cè)IGBT模塊的脈沖信號(hào)控制端連接在一起；
第二步、電網(wǎng)提供三相380伏交流電壓，通過(guò)調(diào)壓器調(diào)壓和整流柜整流后為第一組被測(cè)IGBT模塊和第二組被測(cè)IGBT模塊同時(shí)提供溫升測(cè)試功率電壓；
第三步、通過(guò)工業(yè)控制機(jī)中的程序調(diào)整第一組被測(cè)IGBT模塊的調(diào)制因數(shù)和第二組被測(cè)IGBT模塊調(diào)制因數(shù)以及第一組被測(cè)IGBT模塊的相位角和第二組被測(cè)IGBT模塊相位角，觸發(fā)脈沖，使IGBT模塊進(jìn)入工作狀態(tài)；
第四步、調(diào)節(jié)調(diào)壓器使公共直流母線(xiàn)上的電壓達(dá)到額定直流電壓，使IGBT模塊的輸出電流達(dá)到額定電流；
第五步、在上述額定工況條件下，每五分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括第一組被測(cè)IGBT模塊和第二組被測(cè)IGBT模塊的溫度、負(fù)載電抗器的溫度，當(dāng)IGBT模塊在一小時(shí)內(nèi)溫度變化在1°C以?xún)?nèi)時(shí)，可判定IGBT模塊已達(dá)到熱穩(wěn)定；
第六步、根據(jù)測(cè)試環(huán)境溫度計(jì)算出第一組被測(cè)IGBT模塊和第二組被測(cè)IGBT模塊的溫升。
[0006]本發(fā)明設(shè)計(jì)具有如下顯而易見(jiàn)的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過(guò)背靠背的運(yùn)行方式，在功率因數(shù)為1的條件下，使IGBT模塊的測(cè)試工況更接近實(shí)際運(yùn)行工況，測(cè)試條件更科學(xué)，測(cè)試數(shù)據(jù)更有說(shuō)服力，本發(fā)明控制器對(duì)被測(cè)模塊施加PWM脈沖信號(hào)，只改變每組IGBT模塊的調(diào)制因數(shù)和相角，控制方式簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功在由第一組被測(cè)IGBT模塊、第二組被測(cè)IGBT模塊和負(fù)載電抗器組成的閉環(huán)回路中循環(huán)，起到了能量在兩組IGBT模塊和負(fù)載電抗器之間循環(huán)流動(dòng)，電網(wǎng)只提供損耗功率部分，極大的降低了測(cè)試成本，而且PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控被測(cè)IGBT模塊的電流、電壓、溫度及故障等信息，可以根據(jù)測(cè)試時(shí)的異常情況作出準(zhǔn)確及時(shí)的判斷，對(duì)系統(tǒng)電路和器件進(jìn)行有效的保護(hù)，本發(fā)明只需要外部接入直流母線(xiàn)，控制器和負(fù)載電抗器均可采用變頻器內(nèi)部器件，測(cè)試條件容易滿(mǎn)足，占地小，測(cè)試平臺(tái)搭建耗時(shí)短，本發(fā)明可以同時(shí)進(jìn)行多組IGBT模塊的功率測(cè)試，節(jié)省測(cè)試時(shí)間，效率更尚ο
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明的測(cè)試電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是兩組IGBT模塊輸出電壓和電流的矢量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明的原理結(jié)合附圖詳述如下:
一種變頻器IGBT模塊溫升的測(cè)試電路，包括第一組被測(cè)IGBT模塊1、第二組被測(cè)IGBT模塊2、負(fù)載電抗器3、第一接口電路板7、第二接口電路板8和工業(yè)控制機(jī)9，第一組被測(cè)IGBT模塊1的直流側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊2的直流側(cè)是連接在一起的，并通過(guò)公共直流母線(xiàn)與外接直流電源連接在一起，第一組被測(cè)IGBT模塊1的逆變側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊2的逆變側(cè)通過(guò)共同的負(fù)載電抗器3連接在一起，形成一個(gè)背靠背運(yùn)行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電網(wǎng)10通過(guò)調(diào)壓器6與整流柜5連接在一起，整流柜5的電壓輸出正端與公共直流母線(xiàn)的正端連接在一起，整流柜5的電壓輸出負(fù)端與公共直流母線(xiàn)的負(fù)端連接在一起，在公共直流母線(xiàn)的正端和負(fù)端之間連接有直流支撐電容4，工業(yè)控制機(jī)PLC9通過(guò)第一接口電路板7與第一組被測(cè)IGBT模塊1的脈沖信號(hào)控制端連接在一起，工業(yè)控制機(jī)9通過(guò)第二接口電路板8與第二組被測(cè)IGBT模塊2的脈沖信號(hào)控制端連接在一起。
[0009]一種變頻器IGBT模塊溫升的測(cè)試方法，包括以下步驟:
第一步、第一組被測(cè)IGBT模塊1的直流側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊2的直流側(cè)是連接在一起的，并通過(guò)公共直流母線(xiàn)與外接直流電源連接在一起，第一組被測(cè)IGBT模塊1的逆變側(cè)和第二組被測(cè)IGBT模塊2的逆變側(cè)通過(guò)共同的負(fù)載電抗器3連接在一起，形成一個(gè)背靠背運(yùn)行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電網(wǎng)10通過(guò)調(diào)壓器6與整流柜5連接在一起，整流柜5的電壓輸出正端與公共直流母線(xiàn)的正端連接在一起，整流柜5的電壓輸出負(fù)端與公共直流母線(xiàn)的負(fù)端連接在一起，在公共直流母線(xiàn)的正端和負(fù)端之間連接有直流支撐電容4，工業(yè)控制機(jī)9通過(guò)第一接口電路板7與第一被測(cè)IGBT模塊1的脈沖信號(hào)控制端連接在一起，工業(yè)控制機(jī)9通過(guò)第二接口電路板8與第二被測(cè)IGBT模塊2的脈沖信號(hào)控制端連接在一起；
第二步、電網(wǎng)1