大功率IGBT模块变流器功率组件测试方案(3)

2.2 功率组件带载测试
2.2.1 实验目的：
1、测量组件在接负载后的性能；
2、测量水冷系统的相关参数。
2.2.2 实验仪器
万用表、示波器、录波仪、差分探头、电流钳、热成像仪等。
2.2.2 实验方案
将水冷系统接入系统中，检查水冷系统工作情况；将负载接入主电路，输入侧仍接入调压器，测量在不同电压电流情况下IGBT 的动作是否正确。
一）水冷系统安装与测试
1、准备工作
1）准备好待安装的转接头，胶管，干净棉布，中强度螺纹密封胶，活扳手两个，肥皂水，毛刷，打压测试设备；
2）清理柜内水冷板水路借口与不锈钢管路借口，用棉布擦拭，避免有杂质等异物影响管路密封，同时也避免有异物进入水路，逐个检查各接头螺纹是否完好，密封面是否完好，若有螺纹或密封面有明显损坏的不允许安装；
3）把清理过的转接头与胶管放置在待装区，选择IGBT 水冷板上的接头一只，在水冷板的接口处安装，不需要拧紧，稍微加力即可，随即拆下，每个接口都做同样的工作，确认每个水冷板接口完好；再用同样的方法把街头与胶管的螺纹全部测试过，把不能轻松拧入的拿出，用棉布仔细清理，再次测试，如果仍旧不能拧入，不得安装；
4）待所有准备工作完成，准备安装。
2、安装
1）所有的快速接头为垫胶垫密封安装，其余接头为涂抹螺纹密封胶密封；
2）螺纹密封胶安装的接头，首先用密封胶涂到接头螺纹处，形成一周，
在内丝上做同样处理，涂胶部位均要求靠近最先配合的螺纹一头，这样可以有效的把胶匀开，达到更好的密封效果；对准螺纹拧入，胶涂后拧入接头的时候能明显感觉到顺滑的感觉，待手动拧不动，用扳手继续拧紧，知道转接头上的密封圈完全贴合水冷板平面；
3）涂抹螺纹密封的接头，需静止24 小时完全固化；
4）固化好后，安装带快速接头的胶管，安装快接头，拧紧快接头。
3、打压测试
1）测试设备：确认设备完好，无漏气；
2）打开气站阀门，使气泵阀门关闭，测试设备球阀关闭，把测试设备接头气泵管道，确认连接妥当，以防加气过程中设备脱离，造成设备损坏；
3）拆开水路入水口与出水口的法兰盘，安装的法兰中间有大的密封胶圈，把准备好的圆形平垫压在胶圈上，确认能挡住管口，再把法兰装上，拧紧螺栓，起到压紧封口板的作用；
4）检查水路各口完全密封完好，准备开始测试；
5）慢慢旋转球阀开关，球阀打开一点点时，可以听到充气的“哧哧”声，
注意压力表指针的上升，要求压力上升缓慢，同时仔细查看是否有漏气严重的管路，如出现非常严重漏气，迅速确认漏气位置，关闭球阀，检查管路漏气原因，一种因为管路压接不牢靠，胶管从接头脱出；第二种为接头安装时人为疏忽，没有装好，第一种情况要求更换胶管，第二种情况拆卸下来，重新安装；
6）若无漏气情形，再次打开球阀，仍旧不能一次开大阀门，要求压力缓慢上升，压力达到0.3MPa 时，关闭阀门，用毛刷蘸洗衣粉水涂抹各个接口处，观察是否有气泡冒出，若有气泡冒出接口，依次记录，待全部检查后，关闭球阀，关闭气泵管路阀门，拔下快接头，打开球阀开关，放出水路内气体，直达压力表读数为“零”，重新检查有气泡冒出接头，拆开重新装配；
7）装好测试装备，再次打开球阀开关，压力达到0.3MPa，关闭阀门用毛刷蘸洗衣粉水涂抹各个接口处，观察是否有气泡冒出，若有气泡冒出重复第6 布工作，知道没有气泡冒出为止；
8）当系统压力在0.3MPa 无气泡溢出时，增加压力到0.6MPa，此时关闭阀门，用毛刷蘸洗衣粉水涂抹各个接口处，观察是否有气泡冒出，若有气泡冒出，依次记录，待全部检查后，关闭球阀，关闭气泵管路阀门，拔下快接头，打开球阀开关，放出水路内气体，直到压力表读数为“零”，重新检查有气泡的街头，拆开重新装配；
9）重复步骤8 直到无气泡冒出，压力打到0.6MPa，关闭阀门，稳压一个小时，观察接头部位有无渗漏现象；随时观察压力表读数，若仪表压力值缓慢下降，继续仔细寻找是否有未发现漏气点。如果没有发现漏气点，稳定一个小时候再补压至规定试压值，15 分钟内压力下降不超过0.01Mpa 合格。
二）水冷系统上水
水冷系统测试完成后，将水冷机组接入系统。进行水冷系统加水，补水时要打开水冷机组液晶显示器，随时观测水冷系统的压力。补水中应注意保证进水管无空气，以防出现水路不通状态。功率组件测试中应通过调节水路阻力保证各组件和负载电感中的流量分配，并通过调节流量得到水冷板的压降、流量曲线。
实验步骤：
1、将负载电感、电阻接入主回路，注意连接顺序是交流侧输出接电感后由电阻连至中点，因为电阻本身绝缘等级不够；
2、输入侧接调压器，此时系统工作，观察在不同电压下IGBT 上升下降时间；
3、将水冷系统的进出水口分别接入水冷板和负载电感，之后给水冷系统补水，观察整个回路是否有漏水现象；
4、先将调压器调至100V 以内，调系统逻辑，测试负载电压电流波形。无误后将电压升高，此时应注意脉冲给定，观察负载电压电流。
测试内容与结果分析：
1、测试IGBT 上升下降时间
测量方法：T2、T3 管不导通，给定脉冲指令，T1 管一直导通，T4 管交替导通3 个周期，占空比为20%。观察T4 管CE 电压和门极电压。
测量当T4 管第三个脉冲到来时各处波形。因为门极电压GE 的E 接在主电路负母排上，会引进一些干扰。
三）功率组件带负载测试
组件脉冲调制算法如空载实验中所描述，设定调制比为0.1，测试在不同直流电压下功率组件的输出波形。
在不同的直流电压下，每种电压工况下工作30 分钟，每隔15 分钟测量不同点的温度，验证系统是否存在不正常发热。
2.3 功率组件温升测试
2.3.1 实验目的
在满电流条件下测试功率组件的温升。
2.3.2 实验仪器
万用表、示波器、录波仪、差分探头、电流钳、热成像仪等。
2.3.3 实验方案
组件测试平台直接接入电网，通过调整SPWM 算法的调制比调整脉冲输出，改变负载电流，进而观察在不同负载电流下组件的温升状况。
一）负载电流变化测试
为防止启动时负载电流过大，通过改变调制比逐渐将负载电流加大，记录在不同调制比下，负载上的电压电流波形。
二）温升实验
为考核功率组件长期运行能力，在直流侧电压为1100V、输出电流为1000Arms 条件下，考核功率组件各部件的温升状况，每隔20 分钟测一次不同点的温度并记录，温升实验共进行2 个小时。