[发明专利]一种用于IGBT浪涌电流的检测电路及其检测方法

说明书

本发明提供了一种用于IGBT浪涌电流的检测电路及其检测方法，其检测电路包括：充电回路和放电回路；充电回路包括：串联的高压充电单元、充电开关和储能电容；放电回路包括：串联的辅助IGBT、负载电感和放电开关；其中，充电开关和放电开关相连，高压充电单元分别与储能电容和辅助IGBT连接。本发明提供的技术方案中设置的辅助IGBT和时序控制切换实现了对IGBT耐受能力的检测及分断浪涌电流能力的检测，为验证IGBT是否满足直流断路器这一特殊工况提供了可行的模拟方法。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体讲涉及一种用于IGBT浪涌电流的检测电路及其检测方法。

背景技术

柔性直流输电技术具有高度可控、灵活高效的特点，在大规模分布式可再生能源接入、海洋群岛供电、海上风电场群集中送出、新型城市电网构建等方面，具有显著优势，是未来电网发展的重要方向。

在柔性直流输电技术中，直流断路器是保证直流电网安全运行的核心设备，其可靠性直接决定了电网系统的可靠性，而压接型IGBT器件作为直流断路器中的核心器件，其性能和可靠性直接决定了直流断路器的分断能力以及工作的可靠性。直流断路器中IGBT器件的应用工况不同于其他设备如柔直换流阀中IGBT的应用工况。直流断路器主要关注的是IGBT器件在短时间内，耐受超过额定电流数倍的浪涌电流及分断这种浪涌电流的能力。

被测IGBT需要在零电压的情况下进行开通，开通后电流近似垂直上升到额定电流，随后电流以一个缓慢的斜率上升到数倍额定电流后关断，IGBT器件关断时候电流迅速下降，同时被测器件两端电压缓慢上升到额定高电压。

在如图1所示的被测IGBT器件波形中，T1为辅助器件开通时间；T2为被测器件开通电流上升时间，电流缓慢上升峰值为被测器件数倍额定电流；T3为电流关断时间，器件关断的同时电压开始上升，电压上升时间远大于电流关断时间，电压上升到器件连续运行情况下的最大允许关断电压。

为了检测IGBT器件是否满足直流断路器所需的能力，需要设计一种检测回路，但这种特殊的检测回路在目前尚无明确的电路拓扑结构，常规IGBT器件的检测回路和设备无法针对性地检验IGBT器件对这种大浪涌电流的耐受能力和关断能力，因此也就无法检验该IGBT器件是否适用于直流断路器。

因此，需要提供一种检测电路来满足现有技术的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供本申请介绍一种用于IGBT浪涌电流的检测电路及其方法。

检测电路，包括：充电回路和放电回路；

充电回路包括：串联的高压充电单元、充电开关和储能电容；放电回路包括：串联的辅助IGBT、负载电感和放电开关；

其中，充电开关和放电开关相连，高压充电单元设有分别与储能电容和与辅助IGBT相连的接口。

辅助IGBT与避雷器支路、二极管与吸收电容组成的串联支路并联。吸收电容两端并联有电阻。负载电感与续流二极管并联。

高压充电单元的正负极分别与充电开关的一端和与储能电容的一端连接；储能电容的另一端与充电开关的另一端连接。

放电开关的一端与充电开关连接，另一端分别与负载电感的正极和续流二极管的负极连接；续流二极管的阳极和负载电感的负极分别与辅助IGBT的集电极、二极管的正极及避雷器连接；二极管的负极分别与吸收电容的正极和电阻的另一端连接。

辅助IGBT的栅极连接控制信号。辅助IGBT的两端并联被测IGBT。

上述检测电路的检测方法，包括如下步骤：

A.在检测电路处于断开状态时，被测IGBT和放电回路中辅助IGBT的栅极接负电平；

B.在高压充电单元取电后，闭合充电开关，储能电容充电；