IGBT变流器模块试验装置的研制.pdf

第 33卷第 6期 铁 道 机 车 车 辆 Vo1．33 No．6 2013年 12月 RAILWAYL0C0MOTIVE ＆ CAR Dec． 2O13 文章编号：1008—7842(2013)06—0014—05 IGBT变流器模块试验装置的研制 万加林 ，李小文，苏 理 ，陈明奎 (株洲南车时代 电气股份有限公司 技术 中心，湖南株洲 412001) 摘 要 针对变流器模块的测试要求 ，研究开发了一种用于变流器模块进行功能考核的试验设备，对该试验装置 的硬件架构、工作原理、主要功能及软件设计等进行了说明。运用该试验装置可对变流器模块在低压工况、大功率 工况下的工作状态进行考核 。 关键词 IGBT；变流器模块 ；试验装置 中图分类号 ：U269．32+2 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1OO8—7842．2013．06．04 IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅 波器 (DC／DC)。主电P、N输人为交流，控制 A、B两路 双极型晶体管 ])是 80年代中期问世的一种新型复合 IGBT元件开通和关断，可实现输 出直流或交流 ；主电 电力电子器件 ，兼有 MOSFET(MetalOxideSemicon— P、N输入为直流，控制A、B、C3路 IGBT元件开通和 ductorFET，金属氧化物半导体三极管)的快速响应、高 关断，可实现输 出三相交流；斩波：主电P、N输入端为 输入 阻抗和 BJT(BipolarJunctionTransistor，双极 型 直流 ，控制单路 IGBT元件开通和关断，可实现输 出斩 三极管)的低通态压降、高电流密度的特性，在电力 电子 波 。 器件领域得到普及使用 ，并广泛应用于交流电机、变频 P 器、开关 电源、照明电路、牵引传动、电子驱动器等领 域 。 IGBT元件构成 的变流器模块作为变流器的核心 部件，其性能对整个变流器的性能有直接影响。在变流 器批量生产前需对模块进行试验 ，以充分 了解其 电气性 能、热性能及机械性能。西门子、庞 巴迪等国外公司都 N 有专用试验室及专用试验设备进行相关试验，为在国际 C D 市场中保持竞争力 以及在批量生产前充分了解模块的 图l 变流器模块原理图 相关性能，避免在批量生产时发现所用模块存在各方面 的问题 ，开发一套变流器模块试验装置显得尤为重要。 1 变流器模块简介 变流器模块原理图如图 1所示 ，主要 由8个 IGBT 元件组成 4个变流桥臂_l3]。其他包含直流支撑 电容、低 感母排、温度继 电器 、IGBT驱动板_l4]，图2为 HXo1C 型 7200kW 交流机车变流器模块 。主电输入为 P、N， 主电输 出为 A、B、C、D，控制输入 脉冲为 PWMA、 PWMB、PWMC、PWMD，通过外部控制单元产生一定 频率、一定宽度或一定相位的脉冲，经驱动放大后实现 图2 7200kW 变流器模块 IGBT元件的开通和关断，从而实现整流或逆变功能， 根据功率大小不同，可采用 自然冷却、风冷或水冷。 2 试验装置组成及功能划分 变流器根据应用功能不 同，可分为整流器 (AC／ 变流器模块试验装置包括柜体部分、电气部分、互 DC)、逆变器 (DC／AC)、交流变频器 (AC／AC)、直流斩 连线部分，如图3所示 。 万加林 (1986一)男，湖南湘潭人，工程师(收稿 日期 ：2O13一O7—17) 第 6期 IGBT变