本发明专利技术公开了一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台及设计方法，属于IGBT循环实验技术领域，其中，方法包括以下步骤：测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压；设计栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值；通过温度传感器测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环。通过本发明专利技术能实现IGBT在小电流下的功率循环，为IGBT可靠性分析作支撑，降低实验门槛，提高试验的安全性。提高试验的安全性。提高试验的安全性。
【技术实现步骤摘要】
栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台及设计方法
[0001]本专利技术属于IGBT循环实验
，更具体地，涉及一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台及设计方法。
技术介绍
[0002]在输配电领域，直流输电技术在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、异步交流电网互联等方面得到了较多应用。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)作为运用广泛的关键功率开关器件，其可靠性研究是系统安全运行的保障。功率循环实验是IGBT可靠性研究的基础，为可靠性研究提供数据支撑。
[0003]传统的功率循环实验利用导通压降产生功率损耗，所需电流大，安全性低，带来极大的安全隐患。同时，大电流对设备的工作性能提出了要求，大幅增加了实验成本，使IGBT功率循环实验的门槛进一步提高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台及设计方法。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台设计方法，包括：
[0006]测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压；
[0007]设计栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值；
[0008]测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环。
[0009]在一些可选的实施方案中，所述测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压，包括：
[0010]IGBT栅极接通方波，然后测量并记录IGBT栅极电压开通波形，取栅极电压开通过程中维持不变的阶段为米勒平台，将幅值记为米勒平台电压；
[0011]IGBT栅极接通锯齿波，然后测量并记录IGBT栅极电压及集电极电流开通波形，取集电极电流开始增大时对应的栅极电压幅值，记为栅极阈值电压。
[0012]在一些可选的实施方案中，所述设计栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值，包括：
[0013]在IGBT与栅极电源间串联栅极电阻与常开继电器开关，在IGBT栅极与栅极电阻间接入串联有二极管的可调电压源；
[0014]测量二极管的通态压降，使电流从二极管正极流入，测量此时二极管的电压降；
[0015]整定可调电压源幅值，使输出电压与二极管通态压降之和处于IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压之间。
[0016]在一些可选的实施方案中，所述测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环，包括：
[0017]利用温度传感器测量IGBT芯片结温，传感器将温度信号转换为电流信号输入控制
器；
[0018]控制器控制继电器主回路开断，升温过程中，主回路导通，栅极中的常开继电器闭合，芯片实现升温，降温过程中，主回路断开，栅极中的常开继电器断开，芯片停止升温；
[0019]当IGBT芯片结温达到上下限温度时，继电器开关状态切换，IGBT芯片完成升温与降温的转换，芯片实现温度变化与功率循环。
[0020]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台，包括：
[0021]电压测量模块，用于测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压；
[0022]栅极钳位电路设计模块，用于通过栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值；
[0023]控制器模块，用于测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环。
[0024]在一些可选的实施方案中，所述电压测量模块，用于将IGBT栅极接通方波，然后测量并记录IGBT栅极电压开通波形，取栅极电压开通过程中维持不变的阶段为米勒平台，将幅值记为米勒平台电压；将IGBT栅极接通锯齿波，然后测量并记录IGBT栅极电压及集电极电流开通波形，取集电极电流开始增大时对应的栅极电压幅值，记为栅极阈值电压。
[0025]在一些可选的实施方案中，所述栅极钳位电路设计模块，用于在IGBT与栅极电源间串联栅极电阻与常开继电器开关，在IGBT栅极与栅极电阻间接入串联有二极管的可调电压源；测量二极管的通态压降，使电流从二极管正极流入，测量此时二极管的电压降；整定可调电压源幅值，使输出电压与二极管通态压降之和处于IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压之间。
[0026]在一些可选的实施方案中，所述控制器模块，用于利用温度传感器测量IGBT芯片结温，传感器将温度信号转换为电流信号输入控制器；通过控制器控制继电器主回路开断，升温过程中，主回路导通，栅极中的常开继电器闭合，芯片实现升温，降温过程中，主回路断开，栅极中的常开继电器断开，芯片停止升温；当IGBT芯片结温达到上下限温度时，继电器开关状态切换，IGBT芯片完成升温与降温的转换，芯片实现温度变化与功率循环。
[0027]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0028]本专利技术提供的一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台设计方法，通过栅极钳位电路，限制IGBT开通时的栅极电压，利用该状态下的功率损耗使IGBT芯片结温上升，实现温度循环。与现有技术相比，本专利技术具有成本低、安全性高等优点。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例提供的一种测量米勒平台电压所需的栅极方波信号；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的一种测量米勒平台电压的示意图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的一种测量栅极阈值电压所需的栅极锯齿波信号；
[0032]图4是本专利技术实施例提供的一种测量栅极阈值电压的示意图；
[0033]图5是本专利技术实施例提供的一种IGBT栅极与控制电源间的器件连接示意图；
[0034]图6是本专利技术实施例提供的一种功率循环中的温度控制示意图；
[0035]图7是本专利技术实施例提供的一种IGBT功率循环实验的流程示意图；
[0036]图8是本专利技术实施例提供的一种IGBT功率循环实验平台的示意图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0038]本专利技术实施例提供的一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台设计方法包括以下步骤：
[0039](1)测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压；
[0040](2)设计栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值；
[0041](3)通过温度传感器测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环。
[0042]进一步，在步骤(1)中，测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压的具体方法如下：
[0043](1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于栅极钳位电路的IGBT小电流功率循环实验平台设计方法，其特征在于，包括：测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压；设计栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值；测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压，包括：IGBT栅极接通方波，然后测量并记录IGBT栅极电压开通波形，取栅极电压开通过程中维持不变的阶段为米勒平台，将幅值记为米勒平台电压；IGBT栅极接通锯齿波，然后测量并记录IGBT栅极电压及集电极电流开通波形，取集电极电流开始增大时对应的栅极电压幅值，记为栅极阈值电压。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设计栅极钳位电路限制IGBT栅极电压的最大值，包括：在IGBT与栅极电源间串联栅极电阻与常开继电器开关，在IGBT栅极与栅极电阻间接入串联有二极管的可调电压源；测量二极管的通态压降，使电流从二极管正极流入，测量此时二极管的电压降；整定可调电压源幅值，使输出电压与二极管通态压降之和处于IGBT的栅极阈值电压与米勒平台电压之间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量IGBT结温，控制IGBT开关状态，实现功率循环，包括：利用温度传感器测量IGBT芯片结温，传感器将温度信号转换为电流信号输入控制器；控制器控制继电器主回路开断，升温过程中，主回路导通，栅极中的常开继电器闭合，芯片实现升温，降温过程中，主回路断开，栅极中的常开继电器断开，芯片停止升温；当IGBT芯片结温达到上下限温度时，继电器开关状态切换，IGBT芯片完成升温与降温的转换，芯片实现温度变化与功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：李猎，何鎏璐，刘慧，
申请(专利权)人：宁波力斗智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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