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IGBT双脉冲测试方法详解(3)


通过开通过程观察并联的动态均流水平:
下图是在3个IGBT并联的情况下测试的开通波形,M1、M2和M3通道分别为3个IGBT的Ic。用此方法可以很准确的测试出动态均流的情况。从而进行动态均流调试。
3个IGBT并联的情况下测试的开通波形
利用开通过程测量主电路杂散电感:
在IGBT第二次开通时,Ic开始增长,而此时上管IGBT的续流二极管处于反向恢复,该二极管没有阻断能力,因此上管Vce=0。
在Ic开始增长时,杂散电感上感应的电压的方向如右上图所示,与母线电压相反,所以此时在下管的Vce上测得的波形出现了一个缺口,如右下图波形中的虚线所示。这个缺口电压产生的原因是杂散电感抵消了一部分母线电压。也就是说,缺口的电压是杂散电感上的感应电压。
开通过程测量主电路杂散电感电路
开通过程测量主电路杂散电感波形
从示波器上读出Us,再读出di/dt,代进上式,就能算出杂散电感Ls的数值。这个模型是比较准确的,因此得出的数据比较可靠。
杂散电感Ls计算的数值
双脉冲实验的关注点----  关断过程:
关断过程的关注点为Vce的电压尖峰,它是直流母线杂散电感与di/dt的乘积,通过观察这个尖峰,可以评估IGBT在关断时的安全程度。
双脉冲实验的关注点----  关断过程
Vce尖峰一般都客观存在,在短路或者过载时,这个尖峰会达到最高值,比正常工作时要高得多,通常可以使用有源钳位电路(Active Clamping)   进行抑制。
对关断过程中电压尖峰的认识:
下表说明不同IGBT在关断额定电流时的di/dt的水平(    从datasheet 中计算出):
IGBT在关断额定电流时的di/dt的水平
在IGBT  短路时,关断短路电流的di/dt会更高,比关断额定电流要高很多,因此短路时电压尖峰更高。所以有可能出现,驱动器发现了IGBT的短路现象,并且也及时关断,但是由于di/dt太高,产生了非常高的电压尖峰,在关断该短路电流后仍然可以打坏了IGBT。我们举例:
假设母排杂散电感为100nH,则在7000A/us的电流变化率下,电压尖峰将高达700V。
这时,有源钳位电路就非常必要。通常在大功率的IGBT  的应用中,有源钳位的功能是非常必要的。其原因是随着系统的功率变大,IGBT的di/dt会增大,且杂散电感也会越大,因此电压尖峰会越高。
双脉冲实验举例——硬件准备工作:
双脉冲实验举例——硬件准备工作
双脉冲实验举例——计算:
在这个实验中,涉及4个物理量:
1.母线电压(V)
2.IGBT  电流(I)
3.电感量(L)
4.脉冲宽度(t)
它们之间的关系用下面的式子建立起来:4个物理量之间的关系
我们以1000A/1700V为被测对象,做一次计算:
a. V取IGBT    的额定母线电压:1100V;
b. I取此IGBT     的安全工作区的边缘:2000A;
c. L取实验室条件下简单绕制的空心电感:28uH。
将以上数据带入上式,得  t=51us。
要使电流在第二个脉冲关断时到达2000A,则2个脉冲的宽度之和为:T1+T3=51us。
双脉冲实验波形
 
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