[发明专利]一种电力电子器件动态开关特性测试方法

说明书

本发明公开了一种电力电子器件动态开关特性测试方法，具体包括如下步骤：确定电力电子器件动态开关特性测试系统结构；确定电力电子器件开关特性测试电路及测试时序；确定被测器件及测试条件；测试电压对被测器件开关特性的影响；测试电流对被测器件开关特性的影响；测试驱动电阻对被测器件开通特性的影响；测试工作结温对被测器件开关特性的影响；被测器件动态开关特性测试分析与总结。本发明设计一种电压/电流/功率适应性宽的离线测试系统，用于测试不同工作温度、门极电阻、门极电压、环路电感、母线电压和负载电流等条件下大功率电力电子器件的工作特性及损耗。

技术领域

本发明属于电气测试技术领域，具体涉及一种电力电子器件动态开关特性测试方法。

背景技术

功率半导体器件是电力电子变流器中的基础有源元器件，是组成电力电子装置的最基本元素。开关电源、新能源并网、机车牵引、电磁弹射等电力电子应用场合的不断发展为功率半导体器件的应用提供了广阔的空间。至今，硅基功率器件已经发展到了相当成熟的地步。为了进一步实现人们对高频、高温、高功率密度等具有理想特性功率器件的追求，越来越多的功率器件研究工作转向了新型半导体材料的功率器件。

目前，功率器件应用特性测试方法又可分为离线测试、准在线测试以及在线测试。

离线测试包括功率循环测试、温度循环测试、开关特性测试、静态参数测试、短路能力测试和强度测试等。其中功率循环测试为主动循环测试，通过对功率器件通入额定电流，使之消耗有功功率从而出现结温的变化。温度循环测试主要通过从外部对功率器件加温，使功率器件的结温出现变化。这两种方法可以获取不同温差ΔTj应力，不同最高结温Tjmax应力下，功率器件的循环次数以及其内部失效规律。静态测试主要是指在功率器件恒定关断或者导通的状态下，对功率器件进行测试及其参数提取。主要包括漏电极-源极导通压降、漏电极电流、阈值电压等。动态测试主要是指在功率器件开关过程中，对功率器件的开关特性进行测试。主要包括开关延迟时间、开关时间、开关损耗等。短路测试主要是指功率器件短路状态下，功率器件所承受的最大电流、短路电流持续时间及短路关断特性。强度测试主要是对功率器件的雪崩耐量进行测试和关断安全工作区进行测试评估。准在线测试主要是测试时使功率器件所承受的电压电流应力、热应力、机械应力等与实际运行工况中功率器件所受应力相当，具有一定的等效参考价值。在线测试主要是在实际运行工况中，提取功率器件的特性。从而增加实际工况中功率的可靠性。由于在线测试比离线测试以及准在线测试方法更能反映应用工况中变流器的运行状态，并可针对现场的特征数据进行运行监控、故障诊断和寿命运维等工作。因此，发展在线测试方法是大功率器件和变流器应用特性测试的发展趋势。然而，如何在不中断电力变换设备正常运行的前提下，对关键部件进行宏观应力与微观应力的提取，是在线测试的关键挑战之一。由于功率器件的结温情况不仅受到宏观应力的直接作用，且直接影响微观应力的特征表现。因此，功率器件/模块内部的在线结温检测是变流器在线测试方法的必要测试内容和宏观/微观应力特性评估的前提条件。

发明内容

本发明针对上述现状，设计一种电压/电流/功率适应性宽的离线测试系统，用于测试不同工作温度、门极电阻、门极电压、环路电感、母线电压和负载电流等条件下大功率电力电子器件的工作特性及损耗。

本发明具体为一种电力电子器件动态开关特性测试方法，所述电力电子器件动态开关特性测试方法具体包括如下步骤：

步骤(1)、确定电力电子器件动态开关特性测试系统结构；

步骤(2)、确定电力电子器件开关特性测试电路及测试时序；

步骤(3)、确定被测器件及测试条件；

步骤(4)、测试电压对被测器件开关特性的影响；

步骤(5)、测试电流对被测器件开关特性的影响；

步骤(6)、测试驱动电阻对被测器件开通特性的影响；