[发明专利]一种飞跨电容三电平DCDC功率组件的双脉冲测试电路及方法

说明书

本发明公开一种飞跨电容三电平DCDC功率组件的脉冲测试电路及方法，测试电路包括三电平功率模块、可调直流源、放电支路和续流电感；其中三电平功率模块包括支撑电容、飞跨电容、吸收电容和依次串联的第一至第四IGBT；各IGBT上分别并接有均压电阻和反向续流二极管；可调直流源、放电支路，与支撑电容、吸收电容和开关变换电路相互并联；三电平功率模块工作于Buck工作方式时，续流电感并接于第三IGBT与第四IGBT之间；三电平功率模块工作于Boost工作方式时，续流电感并接于第一IGBT与第二IGBT相串联之间。本发明通过控制不同的开关变换方式使各IGBT经受开通‑关断‑开通‑关断过程，可考核功率组件承受过电流的能力和开通关断特性，分析换流回路的杂散电感及引起的过电压情况，改善系统设计。

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域，特别是一种飞跨电容三电平DCDC功率组件的脉冲测试电路及方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，DCDC功率变换器在包括新能源电动汽车充电、储能式有轨电车充电系统等领域有着相当广泛的应用，充电系统容量和电压等级也越来越高。相对于传统的两电平变换器，飞跨电容式三电平DCDC变换器具有效率高、开关频率高的特点。更高的功率等级和开关频率同样意味着更高的电压电流变化率，叠加在换流回路中杂散电感上产生的电压尖峰附加在IGBT两端可能造成器件的过压损坏。因此双脉冲测试作为考量杂散电感的重要手段，可以对开关器件的开关特性、驱动保护性能和过压吸收做全面测试。但传统的两电平DCDC功率组件双脉冲测试方法不能直接应用于飞跨电容式三电平功率组件，因此，研究飞跨电容三电平DCDC功率组件的双脉冲测试方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是，针对飞跨电容三电平功率组件，提出一种双脉冲测试电路及测试方法，可用于对飞跨电容式三电平DCDC变换器进行测试，实现对开关器件的开关特性、驱动保护性能和过压吸收等的全面测试。

本发明采取的技术方案为：一种飞跨电容三电平DC/DC功率组件的双脉冲测试电路，包括三电平功率模块、可调直流源、放电支路和续流电感；

三电平功率模块包括飞跨电容、支撑电容、吸收电容和开关变换电路；所述开关变换电路包括依次同向串联的第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT；各IGBT的发射极和集电极上分别反向并接有续流二极管；飞跨电容的一端连接在第一IGBT发射极与第二IGBT集电极之间，另一端连接在第三IGBT发射极与第四IGBT集电极之间；

各IGBT的发射极和集电极上还分别并接有均压电阻；

所述可调直流源以及放电支路，分别与三电平功率模块的支撑电容、吸收电容和开关变换电路相互并联，且第一IGBT的集电极和第四IGBT的发射极分别连接可调直流源的正极和负极；

三电平功率模块工作于Buck工作方式时，所述续流电感两端并接于第三IGBT与第四IGBT相串联的线路两端上；三电平功率模块工作于Boost工作方式时，所述续流电感两端并接于第一IGBT与第二IGBT相串联的线路两端上。

优选的，所述放电支路包括相互串联的泄放电阻和放电接触器。每种开关变换方式测试完毕时，闭合放电接触器，则支撑电容Cin上残余电压通过泄放电阻放电。

优选的，所述续流电感为空心电感，其感抗为：L＝V·t/I，其中V为所并联的IGBT导通时续流电感两端的电压，对于飞跨电容三电平DCDC功率模块一般取V_DC/2；I为测试过程中流过续流电感的最大电流，一般取所并联IGBT管的耐受额定电流；t为IGBT管的导通时间。

优选的，所述多个均压电阻的阻值关系为：R1＝R2，R3＝R4。则当调节可调直流源DC使支撑电容C_in充电至额定电压V_DC时，通过均压电阻可以将飞跨电容C_fly充电至V_DC/2。