[发明专利]一种用于压接式IGBT内部电流测量的圆形PCB罗氏线圈

说明书

本发明公开了一种用于压接式IGBT内部电流测量的圆形PCB罗氏线圈，结合4.5kV/1.2kA压接式IGBT器件的凸台布局，设计了一种圆形PCB Rogowski线圈，该线圈的设计包括：线圈内径、外径、线圈匝数等参数的合理选择。圆形PCB Rogowski线圈具有响应频带宽、测量范围大、无磁滞和饱和现象、抗干扰能力强、易于微机化和网络化等优点，其测量原理是PCB Rogowski线圈嵌套在压接式IGBT的凸台上形成闭环，依据电磁感应定律，通过感应被测凸台中交变电流产生的变化磁场来间接反映被测电流的大小。

技术领域

本发明涉及高频电流测量领域，尤其是对压接式IGBT器件内部电流的测量

背景技术

随着柔性直流输电技术的发展，压接式IGBT器件因其控制功率低、电流容量大和开关速度高的特点被认为是高压直流断路器的首选器件。由于器件内部凸台的布局方式，使得在开通和关断过程中，器件内部并联芯片的电流不均衡，影响了器件的可靠性。其内部电流的测量技术主要以Rogowski线圈为主，传统Rogowski线圈通过手工绕制，很容易出现绕线不均匀的情况，导致各个线圈之间的阻抗会有很大的差异，对测量的结果产生较大的影响。因此需要一种能够克服传统线圈的绕线方式所带来的干扰因素的测量模块来提高测量技术的准确性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于压接式IGBT内部电流测量的圆形PCB罗氏线圈。

本发明所采用的技术方案是：结合Westcode公司4.5kV/1.2kA压接式IGBT 器件的凸台布局，设计了一种圆形PCB Rogowski线圈，该线圈的设计包括：线圈内直径、外直径、走线宽度、过孔大小、线圈匝数等参数的合理选择，经过分析，最终采用鱼骨形的布线方案，线圈内直径、外直径分别取为为13.4mm、 19.6mm，线圈的主要走线分布在顶层和底层，第二层是回线层，各层之间通过一过孔相连接，设计好的圆形PCB Rogowski线圈可稳定的嵌套于压接式IGBT 器件内部凸台上，进行内部电流的测量。

与现有测量产品相比，本发明的有益效果是，该圆形PCB Rogowski线圈能够克服传统线圈的绕线方式所带来的干扰因素，并且可以实现在不改变器件内部结构的情况下对压接式IGBT内部凸台电流进行测量。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为PCB Rogowski线圈3D图

图2为PCB Rogowski线圈设计图

图3为PCB Rogowski线圈实物图

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的描述，图1为PCBRogowski线圈3D图，利用ANSYS Q3D Extractor电磁仿真分析工具，对所提出的PCBRogowski线圈进行关于各方位电流噪声干扰对线圈灵敏度影响的仿真分析，得到鱼骨形的布线方案能最大程度地消除外部电流引起的噪声干扰；进一步利用Altium Designer绘制如图2所示圆形PCB Rogowski线圈设计图，线圈内直径、外直径分别取为为13.4mm、19.6mm，线圈的主要走线分布在顶层和底层，第二层是回线层，各层之间通过一过孔相连接；最后将其制作成实物，图3所示为圆形PCB Rogowski线圈的实物图，将其嵌套在压接式IGBT内部凸台上，在 IGBT导通或者关断时，通过线圈两引线端口即可对芯片电流进行测量，因其稳定的结构，能够克服传统线圈的绕线方式所带来的干扰因素，并实现在不改变器件内部结构的情况下凸台上的电流进行测量。

本发明适用于4.5kV/1.2kA压接式IGBT器件内部电流的测量，同时适用于同结构不同功率等级的压接式IGBT器件。