【技术实现步骤摘要】
本申请涉及功率半导体器件热参数测试，特别是涉及一种适用于压接型igbt器件的热阻测试装置及方法。
技术介绍
1、柔性直流输电技术的快速发展对其核心装备中电力电子器件的性能，尤其是模块化多电平换流阀和高压直流断路器，提出了严苛的要求。压接型绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，igbt)器件相比于传统焊接式igbt具有双面散热、易于串联、功率密度大和失效短路工作模式等优点，非常适用于电力系统等高压大功率应用场合。
2、目前市场和研究中存在两种主要类型的压接式igbt封装：弹簧压接igbt器件和硬压接igbt器件。弹簧压接igbt器件最初由abb公司提出，其特点是弹性压接器件中每个芯片有独立的弹簧接触，这样可以很好的平衡芯片发热时产生的热膨胀，但同时弹簧侧的散热也会受到影响。硬压接igbt器件被例如westcode、fuji、toshiba和crrc等公司广泛采用。这类压接器件具有较低的回路电感和较好的散热能力，但这种封装形式在工作过程中会由于热耦合问题使得器件内部温度和压力分布很不均匀，从而影响器件使用寿命。由于直接与金属接触，所以硬压接器件热阻减小，通过上下两个热路径传递热量，从而提高了散热效率。此外，双面水冷板件还在电动汽车模块等需要更高功率密度的场景中得到了应用。然而，由于双面水冷板件热流路径的复杂性，这些器件在结壳热阻的确定方面都面临相同的挑战。
3、通常，有两种广泛使用的标准方法用于热阻测量：热电偶法和瞬态双界面法。对于热电偶法，该方法的局限性在于受
4、然而，瞬态双界面法主要用于测量单面散热情况，例如焊接式igbt器件的结壳热阻，并不适用于具有双面散热特性的压接式igbt器件。也有一些研究工作尝试用瞬态双界面法测量压接型igbt的结壳热阻，但只测量了单侧在单面冷却条件下的结壳热阻。在测量压接式igbt器件的单侧结壳热阻时，通过插入绝缘板保持另一侧热隔离，确保所有功耗流经目标侧。在分别测量两侧的热阻后，通过并联公式计算双侧热阻。这种方法存在几个问题，首先，在另一侧难以实现完全的热隔离，导致单面热阻测量的误差较大。其次，操作复杂，每次只能测量单侧的热阻，拆卸夹具修改夹持方式以测量另一侧的热阻。对于压接式igbt器件，内部接触热阻占总热阻的50％，频繁更改夹持方式将改变接触热阻，这将导致测得的单侧热阻存在误差。第三，单面散热条件下的热流传递路径与实际双面散热条件下的热流传递路径不同，导致测得的单侧热阻也与实际预期值不同。所以，亟需一种能够实现压接式igbt器件结壳热阻结壳热阻的准确测量的测试装置。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种适用于压接型igbt器件的热阻测试装置及方法，提高了压接式igbt器件热阻测量的准确性。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种适用于压接型igbt器件的热阻测试装置，包括：多个水冷板、多个热电偶和上位机；多个水冷板分别为：第一水冷板、第二水冷板、第三水冷板和第四水冷板；所述第四水冷板、所述第二水冷板、待测器件、所述第一水冷板和所述第三水冷板自下而上堆叠设置；所述待测器件为压接型igbt器件；
4、各水冷板中均设置一条u型水管；所述u型水管的进水口和出水口设置在对应水冷板的一个侧面上；各所述u型水管的进水口和出水口均设置一个热电偶；所述u型水管中的热电偶均用于采集水温；所述u型水管中的热电偶分别与所述上位机连接；
5、所述第一水冷板和所述第二水冷板上均开设有热电偶槽，一个所述热电偶槽中设置一个热电偶；所述热电偶槽中的热电偶均用于采集所述待测器件的壳温；所述热电偶槽中的热电偶分别与所述上位机连接；
6、所述上位机用于基于水温或壳温计算所述待测器件的结壳热阻。
7、可选地，所述装置还包括：碟簧；
8、所述碟簧在所述第四水冷板的下方与所述第四水冷板的下表面接触设置。
9、第二方面，本申请提供了一种适用于压接型igbt器件的热阻测试方法，所述方法利用上述所述的热阻测试装置实现，所述方法包括：
10、对所述热阻测试装置和待测器件通电；所述待测器件为压接型igbt器件；
11、获取第一壳温和第二壳温；所述第一壳温为所述第一水冷板的热电偶槽中的热电偶采集的壳温，所述第二壳温为所述第二水冷板的热电偶槽中的热电偶采集的壳温；
12、利用热电偶法，基于所述第一壳温和所述第二壳温，计算所述待测器件的结壳热阻。
13、可选地，利用热电偶法，基于所述第一壳温和所述第二壳温，计算所述待测器件的结壳热阻，包括：根据结壳热阻计算公式，基于所述第一壳温和所述第二壳温，计算所述待测器件的结壳热阻；
14、所述结壳热阻计算公式为：
15、
16、其中，为利用热电偶法计算得到的待测器件的结壳热阻；tj1为待测器件稳态时的结温；tc_c为所述第一壳温；tc_e为所述第二壳温；vce为待测器件稳态的饱和导通压降；iload为对所述热阻测试装置和待测器件通电时流过待测器件稳态的电流大小。
17、第三方面，本申请提供了一种适用于压接型igbt器件的热阻测试方法，所述方法利用上述所述的热阻测试装置实现，所述方法包括：
18、确定第一瞬态热阻抗曲线；所述第一瞬态热阻抗曲线的横轴为时刻，纵轴为第一热阻抗；
19、确定第二瞬态热阻抗曲线；所述第二瞬态热阻抗曲线的横轴为时刻，纵轴为第二热阻抗；
20、在同一个坐标系下，对所述第一瞬态热阻抗曲线和所述第二瞬态热阻抗曲线进行比较，将所述第一瞬态热阻抗曲线和所述第二瞬态热阻抗曲线开始发生分离的点确定为热阻分离点；
21、将分离点对应的第一热阻抗或第二热阻抗确定为待测器件的结壳热阻；所述待测器件为压接型igbt器件；所述分离点对应的第一热阻抗和第二热阻抗相等。
22、可选地，确定第一瞬态热阻抗曲线，包括：
23、对第一水冷板和第二水冷板中的水管中通水，对所述热阻测试装置和待测器件通电使得所述热阻测试装置和所述待测器件升温，当升温至稳态时，停止通电；
24、在降温过程中，实时获取各时刻的所述待测器件的结温和预设时刻的第一水温集合；所述第一水温集合包括：第一水冷板的进水口的水温、第一水冷板的出水口的水温、第二水冷板的进水口的水温和第二水冷板的出水口的水温；
25、基于各时刻的所述待测器件的结温和预设时刻的第一水温集合，构建所述第一瞬态热阻抗曲线。
26、可选地，基于各时刻的所述待本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于压接型IGBT器件的热阻测试装置，其特征在于，所述装置包括：多个水冷板、多个热电偶和上位机；多个水冷板分别为：第一水冷板、第二水冷板、第三水冷板和第四水冷板；所述第四水冷板、所述第二水冷板、待测器件、所述第一水冷板和所述第三水冷板自下而上堆叠设置；所述待测器件为压接型IGBT器件；
2.根据权利要求1所述的适用于压接型IGBT器件的热阻测试装置，其特征在于，所述装置还包括：碟簧；
3.一种适用于压接型IGBT器件的热阻测试方法，所述方法利用如权利要求1-2任一项所述的热阻测试装置实现，其特征在于，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的适用于压接型IGBT器件的热阻测试方法，其特征在于，利用热电偶法，基于所述第一壳温和所述第二壳温，计算所述待测器件的结壳热阻，包括：根据结壳热阻计算公式，基于所述第一壳温和所述第二壳温，计算所述待测器件的结壳热阻；
5.一种适用于压接型IGBT器件的热阻测试方法，所述方法利用如权利要求1-2任一项所述的热阻测试装置实现，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的适用
7.根据权利要求6所述的适用于压接型IGBT器件的热阻测试方法，其特征在于，基于各时刻的所述待测器件的结温和预设时刻的第一水温集合，构建所述第一瞬态热阻抗曲线，包括：
8.根据权利要求5所述的适用于压接型IGBT器件的热阻测试方法，其特征在于，确定第二瞬态热阻抗曲线，包括：
9.根据权利要求8所述的适用于压接型IGBT器件的热阻测试方法，其特征在于，基于各时刻的所述待测器件的结温和预设时刻的第二水温集合，构建所述第二瞬态热阻抗曲线，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于压接型igbt器件的热阻测试装置，其特征在于，所述装置包括：多个水冷板、多个热电偶和上位机；多个水冷板分别为：第一水冷板、第二水冷板、第三水冷板和第四水冷板；所述第四水冷板、所述第二水冷板、待测器件、所述第一水冷板和所述第三水冷板自下而上堆叠设置；所述待测器件为压接型igbt器件；
2.根据权利要求1所述的适用于压接型igbt器件的热阻测试装置，其特征在于，所述装置还包括：碟簧；
3.一种适用于压接型igbt器件的热阻测试方法，所述方法利用如权利要求1-2任一项所述的热阻测试装置实现，其特征在于，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的适用于压接型igbt器件的热阻测试方法，其特征在于，利用热电偶法，基于所述第一壳温和所述第二壳温，计算所述待测器件的结壳热阻，包括：根据结壳热阻计算公式，基于所述第一壳温和所述第二壳温...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓二平，孙鸿禹，孙远，吴立信，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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