[发明专利]一种针对电力电子器件损坏时间演化规律的观测系统

说明书

本发明提供了一种针对电力电子器件损坏时间演化规律的观测系统，所述观测系统包括主电路、电流切除支路和控制单元，其中：所述主电路，包括串联连接的电源、负载电感、第一故障切除器件、和观测器件接口，其中所述观测器件接口用于安装待观测的电力电子器件；所述电流切除支路，包括第二故障切除器件，并且所述电流切除支路与所述主电路中串联的第一故障切除器件和观测器件接口并联连接；所述控制单元，与所述主电路中的所述第一故障切除器件和所述电流切除电路中的第二故障切除器件连接，并能够与所述待观测的电力电子器件连接。本发明的观测系统能够对电力电子器件的损坏时间演化规律实现观测。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种针对电力电子器件损坏时间演化规律的观测系统。

背景技术

目前，由于高阻断电压、大通态电流的特点，IGCT(integrated Gate CommutatedThyristors，集成门极换流晶闸管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等器件广泛应用到大电流、低损耗的场景中。

而对于包括IGCT、IGBT等器件在内的电力电子器件的应用而言，存在合适的电压、电流、频率等安全工作区域。对于超出安全工作区域的器件，则会发生由于热学积累、过电压、大浪涌电流、动态雪崩等引起的器件失效。

然而，由于这些器件从开始发生击穿，到局部损坏出现短路或断路的时间极短，一般在百纳秒到数十微秒间。因此，难以利用除电学外的手段观测并推断击穿发生极短时间尺度内的物理过程。除此之外，这些器件本体通过封装结构与外电路相连，由外表难以观测其内部，无法利用高速摄像机等设备对芯片进行直接观测。

为研究器件在关断损坏过程的物理发展过程，亟待一种能够对电力电子器件的损坏时间演化规律实现观测的设备。

发明内容

为例解决上述技术问题，本发明提供了一种针对电力电子器件损坏时间演化规律的观测设备。

一种针对电力电子器件损坏时间演化规律的观测系统，所述观测系统包括主电路、电流切除支路和控制单元，其中：

所述主电路，包括串联连接的电源、负载电感、第一故障切除器件、和观测器件接口，其中所述观测器件接口用于安装待观测的电力电子器件；

所述电流切除支路，包括第二故障切除器件，并且所述电流切除支路与所述主电路中串联的第一故障切除器件和观测器件接口并联连接；

所述控制单元，与所述主电路中的所述第一故障切除器件和所述电流切除电路中的第二故障切除器件连接，并能够与所述待观测的电力电子器件连接。

进一步地，所述系统还包括负压耦合回路，其中，

所述负压耦合回路串联在所述主电路中。

进一步地，所述电流切除支路与所述主电路中串联的第一故障切除器件、观测器件接口和负压耦合回路并联连接。

进一步地，所述控制单元，用于判断所述待观测的电力电子器件是否超出安全工作区域到达观测时间节点，并基于判断结果控制所述主电路中所述第一故障切除器件和所述电流切除支路中所述第二故障切除器件的通断。

进一步地，所述控制单元，用于在所述待观测的电力电子器件超出安全工作区域到达观测时间节点时，控制所述主电路中所述第一故障切除器件关断，同时控制所述电流切除支路中所述第二故障切除器件的开通。

进一步地，所述第一故障切除器件和/或第二故障切除器件为电流型切除器件。

进一步地，所述第一故障切除器件和/或第二故障切除器件为以碳化硅为基底材料或宽禁带半导体材料制作成的MOSFET或JFET器件。