IGBT功率單元測試大綱

1、IGBT功率單元測試大綱IGBT功率單元測試平臺示意圖:380V整流電路U+U-圖1直流電壓產生電路其中QF為斷路器，KM為接觸器(綠色按鈕)，T1為調壓器。放電開關K1圖2功率單元測試電路圖3IGBT功率單元注意事項：(1)上380V主電前應將變壓器旋鈕調至零電壓附近位置；(2)放電開關K1初始狀態(tài)應為關斷狀態(tài)，并且接觸器KM與放電開關K1不可以同時接通；(3)本測試方案中以驅動板的安裝方向為正方向，則上管為右側IGBT,下管為左側IGBT;(4)測試平臺初始狀態(tài)為負載電阻RL并聯(lián)在下管C、E兩端，即上管帶負載；(5)所有排線應與實際變流器柜中排線一致，包括溫度板與驅動板之間的三根彩排、CP

2、U板與溫度板之間的兩根排線；(6)注意一定要在主電斷電、電路板斷電的情況下進行探頭以及連線的更換，注意人身以及功率單元的安全；(7)注意在拆卸之后每一個螺絲一定要擰緊！(8)在所有測試之前，應確保所用CPU板所燒程序為測試程序。工具準備:示波器1臺，差分探頭(型號P5200)2個，電流探頭(型號i2000flex)1個，開關電源1套，以及必備拆卸工具若干。需要CPU板1塊，溫度板1塊，驅動板3塊。在做所有測試前應將電源接到溫度板上，CPU板通過X2、X3端子與溫度板相連，溫度板通過X31、X32、X33端子分別與三塊驅動板的X2端子相連，其中溫度板X31端子與安裝在功率單元上的1塊驅動板相連。

3、示波器接法:(1)將一個差分探頭(下面稱差分探頭1)選擇1/50V量程，接在示波器的第1通道，用以測量柵極驅動信號(±15V,設置示波器該通道倍率為50,每格10V。(2)將另一個差分探頭(下面稱差分探頭2)選擇1/50V量程，接在示波器第2通道，用以測量柵極驅動信號(±15V或者IGBT的CE兩端電壓(測試中最大可到達1000V左右)，設置示波器該通道倍率為50,每格10V。(3)電流探頭量程設置為200A,接在示波器第3通道，并調整該通道為測量電流模式，設置示波器該通道倍率為100,每格20A。一、死區(qū)時間測試測試前準備：(1)確認接觸器KM斷開、電路板掉電、放電開關K

4、1處于斷開狀態(tài)；(2)差分探頭1接上管的G、E兩端：紅色表筆夾在驅動板D19右端，黑色表筆夾在D21或R7左端；(3)差分探頭2接下管的G、E兩端：紅色表筆夾在驅動板D18右端，黑色表筆夾在D20或R4左端。測試步驟：(1)注意：該測試不上380V主電。接通電路板電源，從示波器上應該可以看到1通道和2通道均為-15V電平，如果不是則檢查探頭連接及示波器設置是否正確。(2)打開上位機界面，在“串口設置”中選擇正確的串口號，如圖4所示。Com3Coe4Cqit£Com7C。比圖4串口設置選項卡(3)調整示波器設置(即設置為源1的下降沿觸發(fā)模式)，在“PWM脈沖數(shù)目設置”選項卡點擊數(shù)字“2

5、”，即為設置雙脈沖模式，注意此時右下方紅色數(shù)字顯示為“2”,如圖5所示。FWM脈沖數(shù)目置設置脈沖數(shù)為亍圖5PWM脈沖數(shù)目設置選項卡(雙脈沖模式)(4)設置完畢后，即可捕捉上管關斷、下管開通時的示波器波形，正確波形如圖6所示,圖中也給出了死區(qū)的計算方法，死區(qū)時間約為10.6微秒，絕對誤差應小于1微秒,若死區(qū)時間過長或過短則不予通過。圖6死區(qū)時間測試波形(上管關斷、下管導通時)(4)填寫表一，并對有問題波形進行存儲、記錄。(5)調整示波器設置(改為源2的下降沿觸發(fā)模式)后再次點擊“PWM脈沖數(shù)目設置”選項卡中數(shù)字“2”，捕捉上管導通、下管關斷時的示波器波形，正確波形如圖7所示，死區(qū)時間應與上管關斷

6、、下管導通時死區(qū)時間一致，為10.6微秒，絕對誤差應小于1微秒，若死區(qū)時間過長或過短則不予通過。圖7死區(qū)時間測試波形(下管關斷、上管導通時)(6)填寫表一，并對有問題波形進行存儲、記錄，之后關閉程序并斷掉電路板電源。表一死區(qū)測試結果夕匕區(qū)時間正確的死區(qū)時間(單位：微秒)4H至慶方(單位：微秒)允許誤差(單位：微秒)波形是否合格上管關斷、下管導通10.61下管關斷、上管導通10.61二、帶載測試差分探頭2的量程改為1/500V,設置示波器該通道倍率為500,每格250V。1、上管帶載測試測試前準備：(1)確認接觸器KM斷開、電路板掉電，放電開關K1處于斷開狀態(tài)；(2)檢查電路，確認15O/70A

7、電阻并聯(lián)在下管的C、E兩端，如圖2所示電路；(3)差分探頭1接在上管的G、E兩端用來測試上管的柵極驅動信號Vg：紅色表筆夾在驅動板D19右端，黑色表筆夾在D21或R7左端，如圖8所示；(4)將差分探頭2表筆換成夾子，接在上管C、E兩端用來測試加在IGBT兩端的電壓Vce：紅色夾子加在上管的C端，黑色夾子夾在E端，如圖8所示。調整對應示波器通道設置，每格250V;(5)電流探頭接功率單元交流輸出端與負母線之間的連線上，以流出方向為正，用來測試集電極電流Ic,如圖8所示。圖8上管帶載測試中探頭接法測試步驟：(1)接通電路板電源，此時示波器1通道波形應為-15V電平，其他兩個應無波形，若不是則檢查示

8、探頭或示波器設置是否正確。(2)打開上位機界面，在“串口設置”中選擇正確的串口號，見圖4。(3)注意此時放電開關處于關斷狀態(tài)！按下接觸器KM接通380V交流電源，調節(jié)調壓器T1使直流母線電壓到達1000V左右，待穩(wěn)定后關斷接觸器KM;（4）調整示波器設置（即修改為源1的上升沿觸發(fā)模式），在“PWM脈沖數(shù)目設置”選項卡中點擊數(shù)字“1”，即設置為脈沖數(shù)為1,此時捕獲上管導通時的三個波形，如圖9所示,存儲波形并編號。設宜脈沖數(shù)為臼圖9PWM脈沖數(shù)目設置選項卡（單脈沖模式）（5）分析圖10所示波形。對于上管導通時，驅動信號（黃色）由-15V快速上升到10V左右,此時開關管導通，上升時間約為1.6微秒，

9、之后在10V附近進入平臺區(qū)，大約1個多微秒后緩慢上升到+15V；在開關管導通時刻，電壓Vce（淺藍色）迅速降為0,集電極電流（紫色）緩慢上升并穩(wěn)定在65A左右，若捕獲波形與此一致則該測試通過，否則不予通過；圖10上管帶載測試波形（上管導通時）（6）調整示波器設置（即修改為源1的下降沿觸發(fā)模式），捕獲上管關斷時的三個波形，如圖11所示，存儲波形并編號；圖ii上管帶載測試波形（上管關斷時）（7）關閉程序，接通放電開關，對電路進行放電，當直流母線電壓平緩降到并穩(wěn)定在0V（或10V以下）后，復位放電開關。（8）分析圖11所示波形。對于上管關斷時，上管經(jīng)過約1.2微秒后關斷（黃色），電壓Vce（淺藍色）

10、迅速上升到1000V左右，集電極電流（紫色）由65A左右緩慢降為0A。若捕獲波形與此一致則該測試通過，否則不予通過。2、下管帶載測試測試前準備：（1）確認接觸器KM斷開、電路板掉電，放電開關K1處于斷開狀態(tài)；（2）將原來并聯(lián)在下管CE兩端的15070A電阻與負母線間連線斷開，并將此連線接至正母線進線端子上，如圖12所示；（3）差分探頭1接在下管的G、E兩端用來測試上管白柵極驅動信號Vg：紅色表筆夾在驅動板D18右端，黑色表筆夾在D20或R4左端，如圖12所示；（4）將差分探頭2表筆換成夾子，接在下管C、E兩端用來測試加在IGBT兩端的電壓Vce：紅色夾子加在下管的C端，黑色夾子夾在E端，如圖1

11、2所示。調整對應示波器通道設置，每格250V;（5）電流探頭連接方式同上管帶載測試，用來測試集電極電流Ic,如圖12所示。上管.co圖12下管帶載測試中探頭接法交流輸出端下管 EE產工*"住丈Cl 分探具z里色土Er EC，測試方法：同上管帶載測試方法，需要分別捕獲下管導通和關斷兩種情況下的波形并存儲，進行同樣的波形分析。填寫表二。表二帶載測試結果驅動信號上升或驅動信號平臺電壓上升或下電流上升或下波下降時間（微秒）時間（微秒）降時間（微秒）降時間（微秒）形測正誤測正誤測正誤測正誤是量確差量確差量確差量確差否值值值值值值值值致上管帶載上管導通時1.61.60.26測試上管關斷時20.6

12、0.46下管帶載測試下管導通時1.61.60.26下管關斷時20.60.46三、短路測試注意：短路測試只可以做1次，頻繁做此測試會損壞IGBT。測試前準備：(1)確認主電掉電、電路板掉電，放電開關處于斷開狀態(tài)；(2)去掉IGBT上并聯(lián)的電阻負載RL及其連線，將上管的C、E兩端在功率單元上直接短接，如圖13所示；(3)差分探頭1接在下管的G、E兩端用來測試下管白柵極驅動信號Vg：紅色表筆夾在驅動板D18右端，黑色表筆夾在D20或R4左端，如圖13所示；(4)將差分探頭2表筆換成夾子，接在下管C、E兩端用來測試加在IGBT兩端的電壓Vce：紅色夾子加在下管的C端，黑色夾子夾在E端，如圖13所示。調整示波器設置(即修改為源1的上升沿觸發(fā)模式，通道2改為每格250V;圖13短路測試中探頭接法測試步驟：(1)接通電路板電源，此時示波器1通道應為-15V電平，示波器2通道無波形，如果不是則檢查連線及示波器設置是否正確；(2)打開上位機界面，在“串口設置”中選擇正確的串口號，見圖4。(3)按下接觸器KM接通380V電源，調節(jié)調壓器T1使直流母線電壓(即示波器2通道所示電壓)到達400V左右，待穩(wěn)定后關斷接觸器KM;(4)調整示波器設置，在“PWM脈沖數(shù)目設置”選項卡中點擊數(shù)字“1”，即設置為脈沖數(shù)為1,捕獲下管導通時的波形，如圖14所示。T