IGBT双脉冲测试详解
不同型号IGBT双脉冲试验测试报告()
试验报告试验名称：测试双脉冲试验对不同型号的IGBT模块的影响试品型号：试品编号：2012年11月26日表1 双脉冲试验中不同直流母线电压下各IGBT的Vce和Ic的最大值图1 双脉冲测试时所用的电路图图2 为对英飞凌450A IGBT进行双脉冲实验时的波形图（紫色曲线为IGBT集电极-发射极间的电压Vce波形，绿色曲线为集电极电流Ic的波形，直流母线电压为900VDC）图3 为对英飞凌450A IGBT进行双脉冲实验时的波形图（紫色曲线为IGBT集电极-发射极间的电压Vce波形，绿色曲线为被测IGBT的集电极电流Ic的波形；直流母线电压为1003VDC）图4 为对富士450A IGBT进行双脉冲实验时的波形图（紫色曲线为IGBT集电极-发射极间的电压Vce波形，绿色曲线为被测IGBT的集电极电流Ic的波形；直流母线电压为900VDC）图5 为对富士450A IGBT进行双脉冲实验时的波形图（紫色曲线为IGBT集电极-发射极间的电压Vce波形，绿色曲线为被测IGBT的集电极电流Ic的波形；直流母线电压为1003VDC）图6 为对富士550A IGBT进行双脉冲实验时的波形图（紫色曲线为IGBT集电极-发射极间的电压Vce波形，绿色曲线为被测IGBT的集电极电流Ic的波形；直流母线电压为900VDC）图7 为对富士550A IGBT进行双脉冲实验时的波形图（紫色曲线为IGBT集电极-发射极间的电压Vce波形，绿色曲线为被测IGBT的集电极电流Ic的波形；直流母线电压为1003VDC）图8 为实验时在IGBT驱动板上测得的双脉冲波形图（IGBT管G-E间的触发脉冲为：10μS-1.5μS-5μS）图9 双脉冲试验时示波器上抓到的被测IGBT的集电极-发射极间电压Vce和集电极电流Ic图10 双脉冲试验时的实际接线图。
IGBT双脉冲测试方法详解
IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义：1.对比不同的IGBT的参数；2.评估IGBT驱动板的功能和性能；3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现；4.开通、关断过程是否有不合适的震荡；5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量；6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适，关断之后是否存在不合适的震荡；7.评估IGBT并联的均流特性；8.测量母排的杂散电感；要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”！双脉冲测试平台的电路双脉冲测试的基本实验波形双脉冲实验的基本原理（1）：在t0时刻，门极放出第一个脉冲，被测IGBT 饱和导通，电动势U加在负载L上，电感的电流线性上升，电流表达式为：t1时刻，电感电流的数值由U和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理（2）：IGBT关断，负载的电流L的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时，IGBT关断，示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理（3）：在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会穿过IGBT ，在电流探头上能捕捉到这个电流，如下图所示。
在该时刻，重点是观察IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
双脉冲实验的基本原理（4）：在t3时刻，被测IGBT 再次关断，此时电流较大，因为母线杂散电感Ls的存在，会产生一定的电压尖峰。
IGBT模块的双脉冲测试分析
IGBT模块的双脉冲测试分析
刘金节
【期刊名称】《集成电路应用》
【年(卷),期】2022(39)4
【摘要】阐述一种使用双脉冲实验测试功率模块中IGBT性能时遇到的问题,解决方法,包括双脉冲电路原理、双脉冲实验器件的电压和电流特性。
【总页数】2页(P12-13)
【作者】刘金节
【作者单位】上海正泰电源系统有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN386;TN407
【相关文献】
1.功率IGBT模块测试设备脉冲高压参数校准技术研究
2.电动汽车IGBT模块的双脉冲测试方法
3.基于双脉冲试验的双IGBT模块母线回路寄生电感快速计算方法
4.双脉冲试验在IGBT模块中的应用
5.一种IGBT模块现场双脉冲通用测试方法
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双脉冲测试的测试原理
双脉冲测试的测试原理
双脉冲测试是一种常用的电力设备故障检测方法，其原理是利用高压脉冲电流对被测设备进行测试，通过测量电流波形和幅值来判断设备是否存在故障。
双脉冲测试的测试原理可以分为三个步骤：
第一步，产生高压脉冲电流。
在测试中，需要使用高压脉冲发生器产生高压脉冲电流。
高压脉冲发生器的输出电压通常在数千伏至数十千伏之间，脉冲宽度在微秒至毫秒级别。
高压脉冲发生器的输出电压和脉冲宽度可以根据被测设备的特性进行调整。
第二步，将高压脉冲电流注入被测设备。
在测试中，需要将高压脉冲电流注入被测设备中。
通常情况下，注入电流的方式有两种：一种是通过电流互感器将高压脉冲电流注入被测设备中；另一种是通过直接接触被测设备的电极将高压脉冲电流注入被测设备中。
被测设备的特性和测试要求决定了注入电流的方式。
第三步，测量电流波形和幅值。
在测试中，需要使用示波器或特殊的测量仪器来测量被测设备中的电流波形和幅值。
通过分析电流波形和幅值，可以判断被测设备是否存在故障。
例如，当被测设备存在绝缘
故障时，注入的高压脉冲电流会在故障处产生反射波，反射波的幅值
和波形可以反映出故障的位置和性质。
总之，双脉冲测试是一种简单、快速、准确的电力设备故障检测方法。
通过合理的测试原理和测试方法，可以有效地检测出电力设备中的故障，提高电力设备的可靠性和安全性。
双脉冲测试基本原理及意义
双脉冲测试基本原理及意义1. Introduction双脉冲测试是一种常见的电力系统状态估计技术，用于检测电源或发电机的参数，以及识别电力系统中的故障。
本文将介绍双脉冲测试的基本原理和意义。
2. 基本原理双脉冲测试是通过注入两个短周期的脉冲信号来激发电力系统，然后测量响应信号来推断系统的参数和状态。
基本的双脉冲测试方案包括以下几个关键步骤：2.1 发送器发送器是双脉冲测试系统中的关键组成部分，负责产生短周期的脉冲信号，并将其注入到电力系统中。
发送器通常由发生器、放大器和开关组成。
发生器负责产生脉冲信号的基波频率和幅度，放大器将发生器产生的信号放大到合适的电平，开关则负责控制信号的注入时机。
2.2 注入信号通过开关控制，发送器将短周期脉冲信号注入电力系统中。
注入信号的频率一般较高，通常在几千赫兹到几十千赫兹之间。
注入信号的幅度通常很小，这是为了尽量减小对电力系统的干扰。
2.3 响应信号注入信号激励电力系统后，会产生响应信号。
响应信号可以通过传感器进行采集，然后经过滤波和放大处理后得到。
响应信号包含了电力系统中各种参数的信息，比如电流、电压、相位等。
2.4 参数估计通过对响应信号的分析和处理，可以推断出电力系统中的各种参数和状态信息。
参数估计是双脉冲测试的核心内容，其算法和方法有很多种，比如最小二乘法、卡尔曼滤波等。
3. 意义双脉冲测试在电力系统维护和运行中具有重要的意义和应用价值，主要体现在以下几个方面：3.1 参数识别和校准通过双脉冲测试可以识别电力系统中各个部件的参数，比如发电机的 D 值、Q 值，电源的内阻、电感等。
这对于参数校准和设备维护非常重要，能够及时发现和修复潜在问题，提高设备的可靠性和效率。
3.2 故障检测和定位电力系统中存在各种故障，比如短路、断线、接地等。
通过双脉冲测试可以检测这些故障，并精确定位故障的位置。
及早发现和修复故障，能够避免更大的事故和损失。
3.3 网络安全保护电力系统是国家重要的基础设施，也是网络安全的重要目标。
IGBT双脉冲测试方法详解
IGBT双脉冲测试方法详解IGBT双脉冲测试方法的意义：1.对比不同的IGBT的参数；2.评估IGBT驱动板的功能和性能；3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。
通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet ,但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。
我们需要了解IGBT在具体应用中更真实的表现；4.开通、关断过程是否有不合适的震荡；5评估二极管的反向恢复行为和安全裕量；6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适，关断之后是否存在不合适的震荡；7.评估IGBT并联的均流特性；8.测量母排的杂散电感；要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”！双脉冲实验的基本原理（1）：在tθ时刻，门极放出第一个脉冲，被测IGBT 饱和导通，电动势U加在负载L上，电J t∕Φ/1 = ----感的电流线性上升，电流表达式为：L.t1时刻，电感电流的数值由U和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。
因此可以自主设定电流的数值。
UCICVge72totlVIC>1TlTZt2tJ 双脉冲实验的基本原理（2）IGBT 关断，负载 的电流L 的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。
由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时, IGBT 关断，示波器上是看不见该电流的。
双脉冲实验的基本原理（3）负裁L 上的电宛由二极管续流反向恢复电流会穿过IGBT,在电流探头上能捕捉到这个电流，如下图所示。
在该时刻，重点是观察 IGBT 的开通过程。
反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形 态直接影响到换流过程的许多重要指标。
在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达, 被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复,在t3时刻，被测IGBT 再次关断，此时电流较大，因为母线杂散电感LS的存在，会产生定的电压尖峰。
双脉冲测试的测试原理
双脉冲测试的测试原理引言：在电力系统中，为了确保设备的正常运行以及故障的及时排除，需要对电力设备进行定期的检测和测试。
双脉冲测试是一种常用的电力设备测试方法，它通过发送两个脉冲信号来对设备进行测试，以判断设备的工作状态和性能。
一、双脉冲测试的基本原理双脉冲测试的基本原理是通过发送两个脉冲信号来对电力设备进行测试。
第一个脉冲信号是一个高能量的短脉冲，用于刺激设备并观察设备的响应。
第二个脉冲信号是一个低能量的长脉冲，用于检测设备的响应，并与第一个脉冲信号进行对比分析。
二、双脉冲测试的工作流程1. 发送第一个脉冲信号：测试人员通过测试设备发送一个高能量的短脉冲信号，刺激待测设备并观察其响应。
这个脉冲信号的能量足够大，可以激发设备可能存在的故障或隐患。
2. 观察设备的响应：待测设备在接收到第一个脉冲信号后，会做出相应的反应。
测试人员通过观察设备的响应，可以判断设备是否正常工作。
如果设备响应异常或出现故障，说明设备存在问题。
3. 发送第二个脉冲信号：测试人员通过测试设备发送一个低能量的长脉冲信号，用于检测设备的响应。
这个脉冲信号的能量较小，不会对设备造成损坏，但足够用于检测设备的响应。
4. 对比分析：测试人员将第一个脉冲信号和第二个脉冲信号的响应进行对比分析。
通过比较两个信号的差异，可以判断设备是否存在问题，并确定具体的故障类型。
三、双脉冲测试的应用领域双脉冲测试广泛应用于电力设备的巡检、故障诊断和性能评估等方面。
主要应用领域包括：1. 变压器测试：双脉冲测试可以用于检测变压器的绝缘性能、匝间短路和回路电阻等参数。
通过测试结果，可以判断变压器是否需要进行维修或更换。
2. 线路测试：双脉冲测试可以用于检测线路的绝缘性能、电阻和电容等参数。
通过测试结果，可以判断线路是否存在漏电、接地或短路等问题。
3. 开关设备测试：双脉冲测试可以用于检测开关设备的触头接触性能、绝缘状况和动作速度等参数。
通过测试结果，可以判断开关设备是否正常工作。
双脉冲测试补充细节
Richard Zhu(朱修春)Marketing High Power2015-08-07COMPANY CONFIDENTIALIGBT电气参数二极管电测参数短路测试内容2©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL测试对象双脉冲测试观测的对象主要有IGBT 和二极管。
测量仪器IGBT 电气参数3©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL测试对象V GE(th)@25℃，XmA V CE(sat)@T vj =25℃，I C V CE(sat)@T vj(max)，I C V F @T vj =25℃，I C V F@T vj(max)，I CIGBT ----二极管------设备名称型号测量参数示波器4通道，带函数功能，采样点在200MS/s 或以上差分电压探头1000：1V CE /V F无源电压探头10：1V GE电流探头6kA 或12kA I C /I F参数验证测试参数4©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL电气参数Tvj V CE I C 规格开通过程关断过程-40℃25℃Tvj(max)实际应用母线电压或参考IGBT 规格书0.1*I C I C,nom2*I C,nom 延迟时间di/dtdv/dt损耗反向恢复-40℃25℃Tvj(max)实际应用母线电压或参考IGBT 规格书0.1*I C I C,nom2*I C,nom Qr—反向恢复电荷量di/dtdv/dt反向恢复能量短路测试-40℃25℃Tvj(max)实际应用母线电压或参考IGBT 规格书0.1*I C I C,nom2*I C,nom 短路电流短路能量最大峰值功率双脉冲测试电路原理电路原理如右图：L S 包含IGBT，直流母排等系统的杂散电感短路测试方法可以将上管IGBT S1使用一根短粗铜排把主集电极端子与主发射极端子短接可使用加热基板将IGBT 的结温升到Tvj(max),可使用温控箱将IGBT 的结温降到-40℃测试电路5©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIALIGBT开通过程Td(on): From 10%Vge to 10%IcTr: From 10%Ic to 90%Icdi/dt: From 50%Ic to 90%Ic =∫dtt1:10%Ict2: 10%Vce测试点定义6©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIALIGBT关断过程Td(off): From 90%Vge to 90%IcTf: From 90%Ic to 10%Icdi/dt: From 90%Ic to 50%Icdv/dt: From 50%Vce to 70%Vce =∫ dtt3: 10%Vcet4: 10%Ic 测试点定义7©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL二极管反向恢复测试点定义8©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL二极管运动轨迹轨迹图9©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL短路测试轨迹图10©2015 Power Integrations | COMPANY CONFIDENTIAL。
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IGBT双脉冲测试详解
电源设备硬件主功率部分的电路性能直接影响产品品质，但开发过程中，在样
机测试阶段才能对其性能进行评测。
有些公司为保证产品开发进度，仅采取不
得已的补救措施，产品不仅非最优设计，甚至会给产品的质量埋下隐患。
而我
司在产品设计初期就采用IGBT双脉冲测试，提前对硬件电路设计进行多维度测试评估，在保证产品是最优设计的基础上，提高产品开发效率。
什么是双脉冲测试
图一：双脉冲测试平台电路及理想波形
图一左图是双脉冲测试平台电路，图中的IGBT和二极管是我们观测的主要对象，通过示波器来观测双脉冲电路中的波形数据，这些波形数据有：IGBT的驱动电
压Vge、IGBT的集电极和发射极的电压Vce、二极管的电压VF及IGBT集电极
电流Ic等。
图一右图是双脉冲测试的理想波形，图中分别标识了IGBT驱动电压Vge的波形、IGBT的集射极电压Vce波形与IGBT的集电极电流Ic波形。
IGBT在t0～t3的时间段里先后开通关断两次，因此得名双脉冲测试。
图二：双脉冲测试实际波形
双脉冲测试原理详解
图三：t0≤t＜t1阶段
如图三所示，在t0时刻，IGBT在第一个脉冲驱动下开通，电感电流流经IGBT。
此时电感电流线性上升，电流的表达式为I=Vbus*Δt/L,测试时可根据实际的
电流需求来调节电感量和脉冲的导通时间。
图四：t1≤t＜t2阶段
如图四所示，在t1时刻，IGBT关断，由于整个回路的杂散电感以及二极管的
瞬态导通电压的存在，IGBT的集射极端会产生一定的电压尖峰。
待IGBT完全
关断，电感上的电流通过二极管续流而缓慢下降，若观测此刻的电流，需要在
二极管续流回路里增加电流探头。
图五：t2≤t＜t3阶段
如图五所示，在t2时刻，IGBT第二次开通，此时由于二极管的反向恢复电流的存在，该电流和电感电流叠加流过IGBT。
通过此刻叠加电流的观测，可以评估二极管的反向恢复特性，还可评估二极管的电压应力。
在t2＜t＜t3时间段，IGBT饱和导通，电感电流继续增大，在实际双脉冲测试时需要控制该脉冲的宽度。
在保证IGBT电压和电流处在安全工作区内的情况下，逐渐放大脉宽，以测试极限情况下各部分电路和器件的表现。
图六：t≥t3阶段
如图六所示，在t3时刻，IGBT第二次关断，此时电感电流达到最大值。
如前所述，由于整个回路的杂散电感以及二极管的瞬态导通电压的存在，IGBT 的ce端会产生一定的电压尖峰。
待IGBT完全关断后电感通过二极管续流，电流缓慢减小直至零。
双脉冲测试可以评估哪些方面的问题
I型三电平双脉冲测试
图七：测试Q1-IGBT和D5二极管
如图七所示，当I型三电平工作在第一象限时，测试对象为I型三电平拓扑中Q1和D5，测试时给Q1发双脉冲驱动，Q2处于常通状态，Q3和Q4处于关断状态，电感连接在母线的N端和桥臂输出端，图中标红的器件显示了Q1导通和关断时的电流通路。
图八：测试Q3管和D1二极管
如图八所示，当I型三电平工作在第2象限时，测试对象为I型三电平拓扑中Q3和D1，测试时给Q3发双脉冲驱动，Q2处于常通状态，Q4处于关断状态，电感连接在N端和桥臂输出端，图中标红的器件显示了Q3导通和关断时的电流通路。
同理，通过改变驱动位置和电感的接法，可以测试工作在第三象限和第四象限情况下的另外的IGBT和二极管。