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CN110824321B - 一种igbt动态参数测试平台的杂散电容获取方法 - Google Patents

一种igbt动态参数测试平台的杂散电容获取方法 Download PDF

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CN110824321B
CN110824321B CN201911025441.6A CN201911025441A CN110824321B CN 110824321 B CN110824321 B CN 110824321B CN 201911025441 A CN201911025441 A CN 201911025441A CN 110824321 B CN110824321 B CN 110824321B
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China
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igbt
stray capacitance
current
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dynamic parameter
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张喆
林仲康
王亮
李现兵
张朋
韩荣刚
石浩
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，通过分析提取IGBT动态参数测试平台所涉及的杂散电容；根据包含杂散电容测试电路的等效电路图，计算在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量；根据电流分量获取IGBT关断瞬态过程中实测电流与理想电流的差值；利用IGBT关断瞬态过程，获得实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系；根据关联关系计算IGBT动态参数测试平台的杂散电容值。本发明基于IGBT器件的关断瞬态波形，利用瞬态电压变化率和电流变化量，通过实测的方法计算动态测试平台的杂散电容，为准确评估器件的动态性能，提供可靠的动态数据奠定基础。

Description

一种IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法
技术领域
本发明涉及器件测试技术领域，具体涉及一种IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法。
背景技术
IGBT结合了MOS器件与双极晶体管器件的优势，经过多年的发展，已经成为电力电子领域的主流器件，广泛应用于通信、交通、工业以及输电等领域。IGBT动态参数的测试是IGBT性能的基本测试项目，其动态参数是器件应用设计的基础。为了测量IGBT器件的动态参数，需要搭建相应动态性能测试平台，但是由于测试回路中杂散电容的存在，在关断瞬态过程中，电压的快速变化，会导致电流的畸变，会影响器件参数的测试结果。因此确定杂散电容值的大小，对于准确获得IGBT器件的动态参数具有重要意义，然而现有技术中尚未对IGBT动态参数测试平台杂散电容的计算方法展开研究。
发明内容
因此，本发明提供IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，解决了现有技术中无法获取IGBT动态参数测试平台存在杂散电容，从而影响器件参数的测试结果的问题。
本发明实施例提供一种IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，包括如下步骤：分析提取IGBT动态参数测试平台所涉及的杂散电容；根据包含杂散电容测试电路的等效电路图，计算在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量；根据所述电流分量获取IGBT关断瞬态过程中实测电流与理想电流的差值；利用IGBT关断瞬态过程，获得实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系；根据所述关联关系计算IGBT动态参数测试平台的杂散电容值。
在一实施例中，所述的IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，还包括：选取多个数据采集点，获取对应计算得到的多个杂散电容值的平均值，作为IGBT动态参数测试平台的杂散电容值。
在一实施例中，所述杂散电容包括：IGBT集电极与直流母线电容正极之间的寄生电容，以及IGBT集电极与直流母线电容负极之间的寄生电容。
在一实施例中，所述在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量，通过以下公式计算：
Figure BDA0002248479130000021
Figure BDA0002248479130000022
其中，Cσ1为IGBT集电极与直流母线电容正极之间的寄生电容，ic1为寄生电容产生的电流分量；Cσ2为IGBT集电极与直流母线电容负极之间的寄生电容，ic2为寄生电容Cσ2产生的电流分量；uce为IGBT集射极电压，uc为直流母线电压。
在一实施例中，所述实测电流与理想电流的差值电流变化量，通过以下公式计算：
Figure BDA0002248479130000023
其中，IM为实测电流值，IL为理想电流。
在一实施例中，所述实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系为：
Figure BDA0002248479130000031
其中，Cσ为总的杂散电容值。
在一实施例中，所述根据所述关联关系计算IGBT动态参数测试平台杂散电容的值的步骤，通过以下公式计算：
Figure BDA0002248479130000032
其中，uce(t1)为t1时刻的IGBT集射极电压，uce(t0)为t0时刻的IGBT集射极电压。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，通过分析提取IGBT动态参数测试平台所涉及的杂散电容；根据包含杂散电容测试电路的等效电路图，计算在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量；根据电流分量获取IGBT关断瞬态过程中实测电流与理想电流的差值；利用IGBT关断瞬态过程，获得实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系；根据关联关系计算IGBT动态参数测试平台的杂散电容值。本发明基于IGBT器件的关断瞬态波形，利用瞬态电压变化率和电流变化量，通过实测的方法计算动态测试平台的杂散电容，为准确评估器件的动态性能，提供可靠的动态数据奠定基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法的一个示例流程图；
图2为本发明实施例提供的IGBT动态参数测试平台测试电路原理图；
图3为本发明实施例提供的IGBT动态参数测试平台包含杂散电容测试电路的等效电路图；
图4为本发明实施例提供的IGBT关断瞬态电压、电流波形图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
本发明实施例提供一种IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1:分析提取IGBT动态参数测试平台所涉及的杂散电容。
本发明实施例是基于双脉冲测试方法，搭建IGBT动态参数测试平台，测试电路原理图如图2所示，图2中的DUT为被测器件(Device Under Test—DUT)，Diode为续流二极管，Lload为负载电感的值，ic为IGBT的电流，iload为负载电流，udc为直流母线电压，uge为IGBT的门极与发射极之间的电压。基于如图2所示的测试电路原理图分析，其存在的杂散电容包括：IGBT集电极与直流母线电容正极之间的寄生电容，以及IGBT集电极与直流母线电容负极之间的寄生电容。
步骤S2:根据包含杂散电容测试电路的等效电路图，计算在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量。
基于上述的测试电路原理图，其包含杂散电容测试电路的等效电路图如图3所示，在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量，通过以下公式计算：
Figure BDA0002248479130000051
Figure BDA0002248479130000061
其中，Cσ1为IGBT集电极与直流母线电容正极之间的寄生电容，ic1为寄生电容产生的电流分量；Cσ2为IGBT集电极与直流母线电容负极之间的寄生电容，ic2为寄生电容Cσ2产生的电流分量；uce为IGBT集射极电压，uc为直流母线电压。
步骤S3:根据电流分量获取IGBT关断瞬态过程中实测电流与理想电流的差值。
本发明实施例中，如图4所示的IGBT关断瞬态电压、电流波形图，实测电流与理想电流的差值电流变化量，通过以下公式计算：
Figure BDA0002248479130000062
其中，IM为实测电流值，IL为理想电流。
步骤S4:利用IGBT关断瞬态过程，获得实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系。
由于在IGBT关断瞬态过程中，直流母线电压的电压变化可以忽略不计，从而可以获得电流变化量与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系如下：
Figure BDA0002248479130000063
其中，Cσ为总的杂散电容值。
步骤S5:根据关联关系计算IGBT动态参数测试平台的杂散电容值。
本发明实施例采用积分方式，通过以下公式计算杂散电容：
Figure BDA0002248479130000071
其中，uce(t1)为t1时刻的IGBT集射极电压，uce(t0)为t0时刻的IGBT集射极电压。
在实际应用中，可以选择选取多个数据采集点，例如，如图4中所示的可以选择数据点1、数据点2、数据点3，获取对应计算得到的三个杂散电容值的平均值，作为IGBT动态参数测试平台的杂散电容值，这样获取的杂散电容值更能客观的反应真实的杂散电容值，为准确评估器件的动态性能，提供可靠的动态数据奠定基础，以上仅以此举例，不以此为限，在其他实施例中，可以选择多个数据点进行采集。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
分析提取IGBT动态参数测试平台所涉及的杂散电容；
根据包含杂散电容测试电路的等效电路图，计算在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量；
根据所述电流分量获取IGBT关断瞬态过程中实测电流与理想电流的差值；
利用IGBT关断瞬态过程，获得实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系；
根据所述关联关系计算IGBT动态参数测试平台的杂散电容值；
所述杂散电容包括：IGBT集电极与直流母线电容正极之间的寄生电容，以及IGBT集电极与直流母线电容负极之间的寄生电容；
所述在IGBT的关断过程中杂散电容的电流分量，通过以下公式计算：
Figure FDA0003475800100000011
Figure FDA0003475800100000012
其中，Cσ1为IGBT集电极与直流母线电容正极之间的寄生电容，ic1为寄生电容产生的电流分量；Cσ2为IGBT集电极与直流母线电容负极之间的寄生电容，ic2为寄生电容Cσ2产生的电流分量；uce为IGBT集射极电压，uc为直流母线电压；
所述实测电流与理想电流的差值电流变化量，通过以下公式计算：
Figure FDA0003475800100000021
其中，IM为实测电流值，IL为理想电流。
2.根据权利要求1所述的IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，其特征在于，还包括：
选取多个数据采集点，获取对应计算得到的多个杂散电容值的平均值，作为IGBT动态参数测试平台的杂散电容值。
3.根据权利要求1所述的IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，其特征在于，所述实测电流与理想电流的差值与杂散电容、IGBT集射极电压变化率之间的关联关系为：
Figure FDA0003475800100000022
其中，Cσ为总的杂散电容值。
4.根据权利要求1所述的IGBT动态参数测试平台的杂散电容获取方法，其特征在于，所述根据所述关联关系计算IGBT动态参数测试平台杂散电容的值的步骤，通过以下公式计算：
Figure FDA0003475800100000023
其中，uce(t1)为t1时刻的IGBT集射极电压，uce(t0)为t0时刻的IGBT集射极电压。
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