專利名稱：一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置及方法
一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力電子功率主電路測試裝置領(lǐng)域，具體涉及一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置及方法，適用于變頻器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等功率主電路的動(dòng)態(tài)特性測試，通過測試來確定電路設(shè)計(jì)合理性及產(chǎn)品的好與壞。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，更多的機(jī)電伺服系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。針對其中的功率主電路的設(shè)計(jì)和檢測，靜態(tài)測試以及器件測試已經(jīng)比較成熟，但由于存在高電壓、大電流、高電壓/電流變化率等問題的存在，對于功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)態(tài)特性測試，一直沒有較好的測試裝置及測試方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決測試過程中遇到高電壓、大電流、高電壓/電流變化率等問題，提供一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置及方法，用來測試功率主電路和驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)態(tài)特性，供產(chǎn)品研發(fā)及檢測使用。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置，包括柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元、功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)；其中，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元包括直流電源分析儀、多路直流穩(wěn)壓電源、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、多功能數(shù)字化采集卡、驅(qū)動(dòng)電路測試裝置，所述驅(qū)動(dòng)電路測試裝置通過測試信號處理電路與多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀相連，多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀通過PXI/PCI總線與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，多路直流穩(wěn)壓電源為測試信號接口電路供電，并通過測試信號接口電路為驅(qū)動(dòng)電路測試裝置供電；
功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元包括直流電源分析儀、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、多功能數(shù)字化采集卡、直流電源分析儀、多通道記錄儀、大功率直流穩(wěn)壓電源、功率主電路測試裝置；所述大功率直流穩(wěn)壓電源為功率主電路測試裝置的功率主電路供電，通過功率主電路測試裝置中的電壓和電流檢測單元，將所采集的高速電壓、電流信號通過測試信號接口電路進(jìn)行信號處理與轉(zhuǎn)換，送與多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀進(jìn)行采集，并通過PXI/PCI總線傳給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過GPIB總線控制直流電源分析儀和多通道記錄儀對功率主電路測試裝置供電及采集電源電壓和電流信息。
—種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，包括柵極驅(qū)動(dòng)電路測試單元和功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元的動(dòng)態(tài)特性測試步驟；其中，柵極驅(qū)動(dòng)電路測試單元的測試包括柵極驅(qū)動(dòng)電路基本性能測試、過流保護(hù)特性測試、欠壓保護(hù)特性測試、軟關(guān)斷特性測試、故障恢復(fù)特性測試、驅(qū)動(dòng)電源功耗測試等；所述功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元的測試包括母線電壓、電流測試，IGBT開啟特性測試，IGBT關(guān)斷特性測試，IGBT保護(hù)電路測試，IGBT溫度特性測試。
如上所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其中所述柵極驅(qū)動(dòng)電路基本性能測試步驟中，通過多路直流穩(wěn)壓電源供給原邊+5V電源、副邊+15V和-8V 電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；PWM發(fā)生器提供1路PWM信號，幅值是0-5V，頻率分別是IOKHz、20KHz、30KHz、50KHz、IOOKHz，通過P麗接口相連；高速數(shù)字化儀通過電壓隔離探頭采集柵極驅(qū)動(dòng)電路板的輸出信號以及輸入信號。
如上所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其中所述過流保護(hù)測試步驟中，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端；USB轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口使數(shù)字電位計(jì)達(dá)到不同的電阻值，用數(shù)字電位計(jì)實(shí)現(xiàn)保護(hù)電阻的功能，用高速數(shù)字化儀監(jiān)測FLT引腳的狀態(tài)。
如上所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其中所述軟關(guān)斷測試步驟，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電，由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓；被測驅(qū)動(dòng)電路板的失效端、輸出端、 短路保護(hù)接口與數(shù)字化儀相連；驅(qū)動(dòng)芯片軟關(guān)斷的條件是短路保護(hù)端過流，調(diào)節(jié)直流電源分析儀的輸出，使得驅(qū)動(dòng)芯片軟關(guān)斷，記錄輸出端和失效端的曲線，并計(jì)算出二者之間的延時(shí)。
如上所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其中所述故障恢復(fù)測試步驟，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端； USB轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口使數(shù)字電位計(jì)達(dá)到不同的電阻值；根據(jù)時(shí)序要求，由多功能數(shù)字化采集卡向復(fù)位端發(fā)送復(fù)位信號，測試裝置上使用一個(gè)繼電器連接RST端和地端，使用多功能數(shù)字化采集卡的IO端口控制繼電器的吸和狀態(tài)。
如上所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其中所述驅(qū)動(dòng)電源功耗測試步驟為通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端；USB轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口使數(shù)字電位計(jì)達(dá)到不同的電阻值；通過三種不同的情況，計(jì)算驅(qū)動(dòng)芯片的功耗
(a)無輸入，P麗輸出為0電平；
(b)直流輸入，PWM輸出為直流信號；
(c)方波，PWM輸出是占空比為50%的方波。
如上所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其中所述功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元測試步驟包括提供6路PWM信號，作為功率主電路的驅(qū)動(dòng)信號，使用永磁交流電機(jī)作為負(fù)載，PWM發(fā)生器的六路PWM信號根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號以及其他邊界條件來設(shè)置各路PWM信號的相位、占空比、死區(qū)時(shí)間、上升/下降時(shí)間、周期/頻率參數(shù)；
6路PWM信號的高電平為+15V，低電平為一定范圍可調(diào)，通過設(shè)定的工作條件使 PWM信號驅(qū)動(dòng)被測功率主電路的開關(guān)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，通過電流探頭對直流母線電流、功率主電路輸出電流進(jìn)行檢測，通過高壓有源差分探頭對直流母線電壓、功率主電路輸出電壓進(jìn)行檢測，兩種檢測輸出的電壓信號給高速數(shù)字化儀進(jìn)行采集。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明解決了功率主電路中高電壓、大電流、高電壓/電流變化率信號的隔離測試問題，并提出功率主電路及驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性的測試方法，該測試方法及裝置具有使用方便、測試精度高、靈敏度高以及通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明提供的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置的功能結(jié)構(gòu)框圖2為測試裝置的硬件組成框圖3驅(qū)動(dòng)芯片基本性能測試連接圖4為過電流保護(hù)電壓測試連接圖5為過電流保護(hù)電壓測試流程圖6為軟關(guān)斷測試連接圖7為軟關(guān)斷測試流程圖8為故障恢復(fù)連接圖9為驅(qū)動(dòng)芯片故障恢復(fù)測試流程圖10為驅(qū)動(dòng)電源測試連接圖11為功率主電路動(dòng)態(tài)特性測試連接圖；
圖12為功率主電路動(dòng)態(tài)特性測試流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置及方法進(jìn)行介紹
如圖1所示，一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置，包括柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元、功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)；如圖2所示，其中柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元由直流電源分析儀、多路直流穩(wěn)壓電源、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、多功能數(shù)字化采集卡、驅(qū)動(dòng)電路測試裝置等組成，驅(qū)動(dòng)電路測試裝置通過測試信號處理電路與多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀相連，多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀通過PXI/PCI總線與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，多路直流穩(wěn)壓電源為測試信號接口電路供電，并通過測試信號接口電路為驅(qū)動(dòng)電路測試裝置供電。
功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元由直流電源分析儀、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、 多功能數(shù)字化采集卡、直流電源分析儀、多通道記錄儀、大功率直流穩(wěn)壓電源、功率主電路測試裝置等組成；大功率直流穩(wěn)壓電源為功率主電路測試裝置的功率主電路供電，通過功率主電路測試裝置中的電壓和電流檢測單元，將所采集的高速電壓、電流信號通過測試信號接口電路進(jìn)行信號處理與轉(zhuǎn)換，送與多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀進(jìn)行采集，并通過PXI/PCI總線傳給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過G PIB總線控制直流電源分析儀和多通道記錄儀對功率主電路測試裝置供電及采集電源電壓和電流信息；所述的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤/鼠標(biāo)、打印機(jī)組成。
(1)柵極驅(qū)動(dòng)電路測試單元的動(dòng)態(tài)特性測試包括基本性能測試、過流保護(hù)特性測試、欠壓保護(hù)特性測試、軟關(guān)斷特性測試、故障恢復(fù)特性測試、驅(qū)動(dòng)電源功耗測試等。本實(shí)施例中，以單路IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路板為被測對象舉例描述。
(1. 1)柵極驅(qū)動(dòng)電路基本性能測試結(jié)構(gòu)與流程
如圖3所示，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源(與接口 VCCl相連)、副邊+15V(與接口 VCC2相連)和-8V電源(與接口 VEE2相連)輸出給IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；PWM發(fā)生器提供1路P麗信號，幅值是0-5V，頻率分別是10KHz、20KHz、30KHz、50KHz、 ΙΟΟΚΗζ，通過PWM接口相連。高速數(shù)字化儀通過電壓隔離探頭采集柵極驅(qū)動(dòng)電路板的輸出信號以及輸入信號。
測試流程為首先連接硬件，設(shè)置程控電源和隔離直流電源，打開電源開關(guān)后，設(shè)置PWM和高速數(shù)字化儀，進(jìn)行信號的發(fā)出和采集，最后給出柵極驅(qū)動(dòng)電路在不同信號頻率下的上升時(shí)間、下降時(shí)間、信號延遲時(shí)間等數(shù)據(jù)報(bào)表。
(1. 2)過流保護(hù)測試結(jié)構(gòu)與流程
如圖4所示，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源(與接口 VCCl相連)、副邊+15V(與接口 VCC2相連)和-8V電源(與接口 VEE2相連)輸出給IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，步進(jìn)0. IV，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端；USB 轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口為板載數(shù)字電位計(jì)編程，達(dá)到不同的電阻值，用數(shù)字電位計(jì)實(shí)現(xiàn)保護(hù)電阻的功能。高速數(shù)字化儀監(jiān)測FLT引腳的狀態(tài)。
測試時(shí)如圖5所示，首先連接硬件，設(shè)置程控電源和隔離直流電源，再設(shè)置數(shù)字化儀以及數(shù)字電位計(jì)，將數(shù)字電位計(jì)的電阻值設(shè)為20k Ω，打開電源后以0. IV為步進(jìn)設(shè)置第二路程控電源；若第二路程控電源不大于30V，則設(shè)置數(shù)字電位計(jì)為20kQ，并以100Ω為步進(jìn)增大電阻值，若FLT發(fā)生跳變，則記錄數(shù)字電位計(jì)值和第二路程控電源值。
(1. 3)軟關(guān)斷測試結(jié)構(gòu)與流程
如圖4所示，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源(與接口 VCCl相連)、副邊 +15V(與接口 VCC2相連)和-8V電源(與接口 VEE2相連)輸出給IGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓；IGBT驅(qū)動(dòng)電路板的失效端(FLT)、輸出端(OUT)、 短路保護(hù)接口與數(shù)字化儀相連。驅(qū)動(dòng)芯片軟關(guān)斷的條件是短路保護(hù)端過流，調(diào)節(jié)直流電源分析儀的輸出，使得驅(qū)動(dòng)芯片軟關(guān)斷，記錄輸出端(OUT)和失效端(FLT)的曲線，記錄數(shù)據(jù)， 并計(jì)算出二者之間的延時(shí)。
測試時(shí)如圖7所示，首先連接硬件，設(shè)置程控電源和隔離直流電源，再設(shè)置數(shù)字化儀以及數(shù)字電位計(jì)，將數(shù)字電位計(jì)的電阻值設(shè)為2 Ω，打開電源后以0. IV為步進(jìn)設(shè)置第二路程控電源；當(dāng)輸出端(OUT)觸發(fā)時(shí)記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出延時(shí)，否則繼續(xù)增大第二路程控電源值。
(1. 4)故障恢復(fù)測試結(jié)構(gòu)與流程
本測試是為了驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)芯片在復(fù)位后，輸出端(OUT)，失效端(FLT)之間的延時(shí)。 如圖8所示，隔離直流電源、程控電源、USB轉(zhuǎn)SPI部分與IGBT驅(qū)動(dòng)電路板的連接方式與 (1. 2)中功率驅(qū)動(dòng)電路過流保護(hù)測試結(jié)構(gòu)的相同。根據(jù)時(shí)序要求，由多功能數(shù)字化采集卡向復(fù)位端(RST)發(fā)送復(fù)位信號，測試裝置上使用一個(gè)繼電器連接RST端和地端(GND)，使用多功能數(shù)字化采集卡的10端口控制繼電器的吸和狀態(tài)，繼電器的默認(rèn)狀態(tài)是斷開，需要復(fù)位的時(shí)候，將繼電器吸和即可，達(dá)到復(fù)位驅(qū)動(dòng)芯片的目的。并用數(shù)字化儀測試失效端(FLT)、輸出端(OUT)。
測試時(shí)如圖9所示，首先連接硬件，設(shè)置程控電源和隔離直流電源，再設(shè)置數(shù)字化儀以及數(shù)字電位計(jì)，將數(shù)字電位計(jì)的電阻值設(shè)為2^Ω，打開電源后設(shè)置多功能數(shù)字化采集卡的IO端口(DAQ DI0)為“1”且延時(shí)lms，再設(shè)置多功能數(shù)字化采集卡的IO端口(DAQ DI0)為“0”；記錄數(shù)據(jù)計(jì)算出延時(shí)。
(1. 5)驅(qū)動(dòng)電源功耗測試結(jié)構(gòu)與流程
如圖10所示，多路直流穩(wěn)壓電源、直流電源分析儀、USB轉(zhuǎn)SPI、繼電器DIO部分與 IGBT驅(qū)動(dòng)電路板的連接方式與(1.4)中驅(qū)動(dòng)芯片故障恢復(fù)測試結(jié)構(gòu)的相同。通過三種不同的情況，計(jì)算驅(qū)動(dòng)芯片的功耗，這三種情況分別是無輸入(PWM輸出為0電平)、直流輸入 (PWM輸出為5V直流信號)、20K方波(PWM輸出為20ΚΗζ，占空比為50% )。功率通過公式 P = U*I計(jì)算得出，其中U為供電電壓，I為線路上的電流。由于驅(qū)動(dòng)芯片有3個(gè)電源，分別將多用表串聯(lián)到各電源電壓回路上，便可測量出驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電流。
(2)功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元的測試包括母線電壓、電流測試，IGBT開啟特性測試，IGBT關(guān)斷特性測試，IGBT保護(hù)電路測試，IGBT溫度特性測試。以一個(gè)三相全橋功率主電路為被測對象詳細(xì)描述測試結(jié)構(gòu)與流程。功率主電路動(dòng)態(tài)特性測試主要實(shí)現(xiàn)IGBT主電路的導(dǎo)通性能、關(guān)斷性能、溫度特性測試的功能。由于三相全橋功率主電路有3個(gè)橋臂共6 個(gè)管，全部的被測信號為母線電壓、電流，IGBT模塊輸出的3個(gè)電壓信號和3個(gè)電流信號， 驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的6路脈沖電壓信號和和6個(gè)脈沖電流信號。
如圖11所示，系統(tǒng)提供6路PWM(+15V -10V)信號，作為功率主電路的驅(qū)動(dòng)信號， 使用永磁交流電機(jī)作為負(fù)載。PWM發(fā)生器的六路PWM信號根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號以及其他邊界條件來設(shè)置各路PWM信號的相位、占空比、死區(qū)時(shí)間、上升/下降時(shí)間、周期/頻率等參數(shù)。
6路PWM信號的高電平為+15V，低電平為0 -IOV可設(shè)定，默認(rèn)電壓為_8V，該信號可直接驅(qū)動(dòng)功率器件。通過設(shè)定的工作條件使PWM信號驅(qū)動(dòng)三相全橋功率主電路的開關(guān)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，通過電流探頭對直流母線電流(IDC)、功率主電路輸出電流(IA、IB、IC)進(jìn)行檢測，通過高壓有源差分探頭對直流母線電壓(VDC)、功率主電路輸出電壓(VAB、VBC、VCA)進(jìn)行檢測，兩種檢測輸出的電壓信號給高速數(shù)字化儀進(jìn)行采集，解決了大功率電壓、電流信號的高速采集和隔離的問題。
測試過程中，通過溫度傳感器檢測IGBT外殼溫度。
測試時(shí)如圖12所示，首先連接硬件，設(shè)置工作條件，通過直流地面功率電源給 IGBT主功率電路板供電，測試系統(tǒng)提供PWM(+15V -10V)驅(qū)動(dòng)信號。測試開始時(shí)首先需要讀取旋轉(zhuǎn)變壓器的值，通過計(jì)算得到PWM的各種參數(shù)，然后設(shè)定各種工作參數(shù)，包括工作時(shí)間、Ud、Uq等；然后啟動(dòng)直流地面功率電源，開始數(shù)據(jù)采集，最后顯示分析數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置，其特征在于包括柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元、功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)；其中，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元包括直流電源分析儀、多路直流穩(wěn)壓電源、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、多功能數(shù)字化采集卡、驅(qū)動(dòng)電路測試裝置，所述驅(qū)動(dòng)電路測試裝置通過測試信號處理電路與多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀相連，多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀通過 PXI/PCI總線與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，多路直流穩(wěn)壓電源為測試信號接口電路供電，并通過測試信號接口電路為驅(qū)動(dòng)電路測試裝置供電；功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元包括直流電源分析儀、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、多功能數(shù)字化采集卡、多通道記錄儀、大功率直流穩(wěn)壓電源、功率主電路測試裝置；所述大功率直流穩(wěn)壓電源為功率主電路測試裝置的功率主電路供電，通過功率主電路測試裝置中的電壓和電流檢測單元，將所采集的高速電壓、電流信號通過測試信號接口電路進(jìn)行信號處理與轉(zhuǎn)換，送與多功能數(shù)字化采集卡和高速數(shù)字化儀進(jìn)行采集，并通過PXI/PCI總線傳給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過GPIB總線控制直流電源分析儀和多通道記錄儀對功率主電路測試裝置供電及采集電源電壓和電流信息。
2.—種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于包括柵極驅(qū)動(dòng)電路測試單元和功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元的動(dòng)態(tài)特性測試步驟；其中，柵極驅(qū)動(dòng)電路測試單元的測試包括柵極驅(qū)動(dòng)電路基本性能測試、過流保護(hù)特性測試、欠壓保護(hù)特性測試、軟關(guān)斷特性測試、故障恢復(fù)特性測試、驅(qū)動(dòng)電源功耗測試等；所述功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元的測試包括母線電壓、電流測試，IGBT開啟特性測試，IGBT關(guān)斷特性測試，IGBT保護(hù)電路測試，IGBT 溫度特性測試。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于所述柵極驅(qū)動(dòng)電路基本性能測試步驟中，通過多路直流穩(wěn)壓電源供給原邊+5V電源、副邊+15V和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；PWM發(fā)生器提供1路PWM信號，幅值是 0-5V，頻率分別是IOKHz、20KHz、30KHz、50KHz、1 OOKHz，通過P麗接口相連；高速數(shù)字化儀通過電壓隔離探頭采集柵極驅(qū)動(dòng)電路板的輸出信號以及輸入信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于所述過流保護(hù)測試步驟中，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V 電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端；USB轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口使數(shù)字電位計(jì)達(dá)到不同的電阻值，用數(shù)字電位計(jì)實(shí)現(xiàn)保護(hù)電阻的功能，用高速數(shù)字化儀監(jiān)測FLT引腳的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于所述軟關(guān)斷測試步驟，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電，由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓；被測驅(qū)動(dòng)電路板的失效端、輸出端、短路保護(hù)接口與數(shù)字化儀相連；驅(qū)動(dòng)芯片軟關(guān)斷的條件是短路保護(hù)端過流， 調(diào)節(jié)直流電源分析儀的輸出，使得驅(qū)動(dòng)芯片軟關(guān)斷，記錄輸出端和失效端的曲線，并計(jì)算出二者之間的延時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于所述故障恢復(fù)測試步驟，通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V和-8V 電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端；USB轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口使數(shù)字電位計(jì)達(dá)到不同的電阻值；根據(jù)時(shí)序要求，由多功能數(shù)字化采集卡向復(fù)位端發(fā)送復(fù)位信號，測試裝置上使用一個(gè)繼電器連接RST 端和地端，使用多功能數(shù)字化采集卡的IO端口控制繼電器的吸和狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電源功耗測試步驟為通過多路直流穩(wěn)壓電源提供原邊+5V電源、副邊+15V 和-8V電源輸出給被測柵極驅(qū)動(dòng)電路供電；由直流電源分析儀輸出0-3V的電壓，連接至驅(qū)動(dòng)電路的短路保護(hù)端；USB轉(zhuǎn)SPI設(shè)備提供SPI接口使數(shù)字電位計(jì)達(dá)到不同的電阻值；通過三種不同的情況，計(jì)算驅(qū)動(dòng)芯片的功耗(a)無輸入，PWM輸出為0電平；(b)直流輸入，PWM輸出為直流信號；(c)方波，PWM輸出是占空比為50%的方波。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試方法，其特征在于所述功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元測試步驟包括提供6路PWM信號，作為功率主電路的驅(qū)動(dòng)信號，使用永磁交流電機(jī)作為負(fù)載，PWM發(fā)生器的六路PWM信號根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號以及其他邊界條件來設(shè)置各路PWM信號的相位、占空比、死區(qū)時(shí)間、上升/下降時(shí)間、周期/頻率參數(shù)；6路PWM信號的高電平為+15V，低電平為一定范圍可調(diào)，通過設(shè)定的工作條件使PWM信號驅(qū)動(dòng)被測功率主電路的開關(guān)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，通過電流探頭對直流母線電流、功率主電路輸出電流進(jìn)行檢測，通過高壓有源差分探頭對直流母線電壓、功率主電路輸出電壓進(jìn)行檢測，兩種檢測輸出的電壓信號給高速數(shù)字化儀進(jìn)行采集。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力電子功率主電路測試裝置領(lǐng)域，具體涉及一種功率主電路及其驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)特性測試裝置及方法。目的是解決測試過程中遇到高電壓、大電流、高電壓/電流變化率等問題。該測試裝置包括柵極驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)態(tài)測試單元、功率主電路動(dòng)態(tài)測試單元、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)；具體包括直流電源分析儀、多路直流穩(wěn)壓電源、測試信號接口電路、高速數(shù)字化儀、多功能數(shù)字化采集卡、驅(qū)動(dòng)電路測試裝置、多通道記錄儀、大功率直流穩(wěn)壓電源、功率主電路測試裝置。該測試裝置及方法具有使用方便、測試精度高、靈敏度高以及通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R31/00GK102539952SQ20111033830
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者于志遠(yuǎn), 盧二寶, 尹升愛, 師今卓, 王春明, 黃玉平, 龍海峰 申請人:中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院, 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所