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IGBT动态参数测试系统、IGBT静态参数测试系统、IGBT功率循环试验台、浪涌电流试验台、FRD测试台、SiC雪崩能量测试仪、Tq Qr and dv dt检测设备、晶闸管阻断特性测试台、被动热循环试验台、高温反偏试验台
*为国家电网定制的IGBT动静态检测设备
IGBT是广泛应用于现代中、大功率变换器中的主流半导体开关器件，其开关特性决定装置的开关损耗、功率密度、器件应力以及电磁兼容性，直接影响变换器的性能。因此准确测量功率开关元件的开关性能具有极其重要的实际意义。
西安精华伟业电气科技有限公司（www.xianjhwy.con)是专业从事IGBT动态参数测试系统、IGBT静态参数测试系统、IGBT功率循环试验台、浪涌电流试验台、FRD测试台、SiC雪崩能量测试仪、Tq Qr and dv dt检测设备、晶闸管阻断特性测试台、被动热循环试验台、高温反偏试验台等大功率检测设备的研发设计、制造、经营、技术咨询与服务的高科技企业。
精华伟业IGBT动态参数测试系统是针对IGBT 器件的开关特性及内部续流二极管 的反向恢复特性而推出的全自动测试系统。适用于电流小于4500A，集电极电压小于6000V，续流二极管正向电流小于4500A的 IGBT 器件的特性参数测试。
开通时间测试单元：
该系统的测试单元通过电容充放电原理产生电流波形，测试时根据不同的测试条件，设定测试电压，再通过调节不同的电感值或选择不同的测试脉冲宽度来 输出测试要求的电流值，测试的电压和电流波形同时被采集到示波器，并由示波器与工控机直接通讯，将采集数据传输给计算机，计算机经过处理计算后，将测试数据以表格形式显示并进行最终的编辑和打印。
计算机控制单元：
作为主控制单元，设备部分工作程序/时序、开关的动作状态，数据采集等均由计算机完成。测试中，计算机与示波器通讯并控制其工作状态，并将示波器数据采集到计算机进行处理，显示，编辑。
PLC控制单元：
系统除工控机外，还采用了欧姆龙系列的PLC 对设备的工作时序，主要开关的工作状态/动作进行实时监控，并与硬件互锁，实现了可靠的安全控制功能。通过与计算机通讯，完成整个系统的自动控制。
自动恒温气动夹具：
该单元采用 5000PA的品牌空气压缩机供气，温度装置的控温范围是 25℃-200℃ 控温精度±1.0℃ ±1% 。液压升降柱，自动升降门，20 个探针的接触矩阵。可安全稳定的完成器件/模块的测试接触。
2、西安精华伟业IGBT测试系统性能描述
2.1、使用环境条件
1) 海拔高度：海拔不超过1000m；
2）温度：储存环境温度 -20℃～60℃；
3）工作环境温度： -5℃～40℃；
4）湿度：20%RH 至 90%RH (无凝露，湿球温度计温度: 40℃以下)；
5）震动：抗地震能力按7级设防，地面抗震动能力≤0.5g；
6）防护：无较大灰尘，腐蚀或爆炸性气体，导电粉尘等空气污染的损害；
2.2、可测试的动态电参数
表格1.1 可测量的IGBT动态参数
|
参数名称 |
符号 |
参数名称 |
符号 |
|
开通延迟时间 |
td(on) |
关断延迟时间 |
td(off) |
|
上升时间 |
tr |
下降时间 |
tf |
|
开通时间 |
ton |
关断时间 |
toff |
|
开通损耗 |
Eon |
关断损耗 |
Eoff |
|
栅极电荷 |
Qg |
拖尾时间 |
tz |
|
短路电流 |
ISC |
/ |
/ |
表格1.2 可测量的反向恢复参数（FRD）
|
参数名称 |
符号 |
参数名称 |
符号 |
|
反向恢复电流 |
IRM |
反向恢复电荷 |
Qrr |
|
反向恢复时间 |
trr |
反向恢复损耗 |
Erec |
2.3、西安精华伟业IGBT动态测试主机原材料技术规格
1）可调充电电压源
用来给电容器充电，实现连续可调的直流母线电压，满足动态测试、短路电流、反偏安全工作区的测试需求。充电电源覆盖500V~11kV电压。
● 输入电压 380V±10%
● 频率 50HZ；
● 输出电压 500～11kV可调（可多个电源组成）
● 输出电流 10A；
● 电压控制精度 1%
● 电压调整率 <0.1%；
● 纹波电压 <1%；
● 工作温度 室温～40℃；
● 保护 有过压、过流、短路保护功能。
2）直流电容器
分为支撑电容、储能电容，分别用于补偿充电和实验时的大电流放电，满足动态测试、短路电流、反偏安全工作区的测试需求。至少包含8mF的容量。
● 单体电容容量 1mF
● 额定电压 10kV
● 脉冲电流 2kA
● 工作温度室温～40℃
● 工作湿度<70%
3）动态测试负载电感
● 电感量 20μH 、50μH 100μH 200μH 500μH 1000μH、2000μH
● 电流 通过选择不同档位电感，满足0~12kA电流输出需求（10ms）
● 瞬态电压 大于10kV
● 负载电感 配备自动切换开关，可分别接通不同电感值，由计算机控制自动接通；自动切换开关参数性能需求与电感要求相匹配。
4）安全工作区测试负载电感
● 电感量 1mH 、10mH、50mH、100mH
● 电流 通过选择不同档位电感，满足0~20kA电流输出需求（10ms）
● 瞬态电压 大于10kV
● 负载电感 配备自动切换开关，可分别接通不同电感值，由计算机控制自动接通；自动切换开关参数性能需求与电感要求相匹配。
5）补充充电回路限流电感
● 限制充电回路中的di/dt。
● 电感量 100μH
● 电流能力 6000A （5ms）
● 瞬时耐压 10kV
● 工作温度室温～40℃
● 工作湿度 <70%
6）短路保护放电回路
紧急情况下快速放电，保证紧急情况时快速使设备处于安全电位。
● 回路耐压 DC10kV
● 放电电流 10kA（5ms）
● 工作温度 室温～40℃；
● 工作湿度 <70%
7）正常放电回路
用于设备正常关机时放电，使设备处于安全电位。
● 回路耐压 10kV
● 放电电流 50A
● 工作温度 室温～40℃；
● 工作湿度 <70%
8）高压大功率开关
● 电流能力 2000A
● 隔离耐压 10kV
● 响应时间 150ms
● 脉冲电流 20kA（不小于10ms）
● 工作方式 气动控制
● 工作气压 0.4MPa
● 工作温度 室温～40℃
● 工作湿度 <70%
9）尖峰抑制电容
用于防止关断瞬态过程中的IGBT器件电压过冲。
● 电容容量 200μF
● 分布电感 小于10nH
● 脉冲电流 2kA
● 工作温度 室温～40℃
● 工作湿度 <70%
10）主回路正向导通晶闸管
接通被测部分的电子开关，防止夹具部分放电和打火。
● 额定电流 3000A
● 额定电压 9000V(2只串联)
● 电压上升率大于1000V/μs
● 电流上升率大于200A/μs
● 浪涌电流大于30kA
● 工作温度 室温～40℃
● 工作湿度 <70%
11）动态测试续流二极管
用于防止测试过程中的过电压。
● 反向电压 8000V(2只串联)
● -di/dt大于2000A/μs
● 通态电流 1200A
● 压降小于1V
● 浪涌电流大于20kA
● 反向恢复时间小于2μs
● 工作温度 室温～40℃
● 工作湿度 <70%
12）安全工作区测试续流二极管
● 反向电压 12kV(3只串联)
● -di/dt 大于2000A/μS
● 通态电流 1200A
● 压降 小于1V
● 浪涌电流 大于20kA
● 反向恢复时间 小于2μS
● 工作温度 室温～40℃
● 工作湿度 <70%
13）被测器件旁路开关
被测安全接地开关，设备不运行时，被测接地。
● 电流能力 DC 50A
● 隔离耐压 15kV
● 响应时间 150ms
● 工作方式 气动控制
● 工作气压 0.4MPa
● 工作温度 室温～40℃
● 工作湿度 <70%
14）工控机及操作系统
用于控制及数据处理，采用定制化系统，主要技术参数要求如下：
● 机箱：4Μ 15槽上架式机箱；
● 支持ATX母板；
● CPΜ：INTEL双核；
● 主板：研华SIMB；
● 硬盘：1TB；内存4G；
● 集成VGA显示接口、4个PCI接口、6个串口、6个ΜSB接口等。
● 西门子PLC逻辑控制
15）数据采集与处理单元
用于数据采集及数据处理，主要技术参数要求如下：
● 示波器：LeCroy，带宽不低于1GHz，采样率不低于2.5Gs/s
● 高压探头：满足动态参数、短路电流、安全工作区测试需求
● 电流探头：满足动态参数、短路电流、安全工作区测试需求
● 状态监测：NI数据采集卡
● 上位机：基于Labview人机界面
● 数据提取：测试数据可存储为Excel文件及其他用户需要的任何数据格式，特别是动态测试波形可存储为数据格式；所检测数据可传递至上位机处理；从检测部分传输的数据经上位机处理后可自动列表显示相应测试数据； 数据处理和状态检测部分内容可扩展
16）机柜及其面板
用于安装固定试验回路及单元；主要技术参数要求如下；
● 风冷系统；
● 可显示主要电气回路参数及传感器测量值；
● 可直观监视试验过程，并可兼容高温摄像头；
● 防护等级：IP40。
● 面板按钮可以进行紧急操作
● 机柜颜色：RAL7035
17）压接夹具及其配套系统
● 工作压力范围：5～200kN；分辨率0.1kN
● 上下极板不平行度小于20μm
● 极板平整度小于10μm
● 压力可连续调节，施加压力平稳，不可出现加压时压力过冲
● 安全技术要求：满足GB 19517—2009国家电气设备安全技术规范；
● 最大测试工作电压：10kV（整体设备满足GB 19517—2009标准外，局部绝缘电压应满足测试需求）
18）加热装置
● 温度调节范围：室温~150℃，分辨率0.1℃
● 配备两块加热板，可分别独立控制温度；
● 加热板尺寸需求：实际工作时两块加热板上下夹住被测器件，满足被测器件最大尺寸（方形247mm×247mm或圆形直径300mm，尺寸向下兼容）的加热需求；
● 温度可控，控制精度：± 3℃；
● 升温速度（25~150℃）：≤ 5min
● 可精确及时显示加热板温度，同时在加热板埋设温度传感器并引出连线方便外接采样电路；
● 加热板隔离电压大于10kV
● 加热板可承受最大200kN压力
● 加热板平整度小于10μm
● 加热板不平行度小于20μm
19）其他辅件
除上述主要部件以外，动态测试部分还包括：高压开关及其放电回路、电压反馈电路、电容接地限流电阻、限制电流变化率电感、功率回路限流电阻、主回路保护电流取样电流互感器、Qg测试电路等。
3、参数指标（8KV1.2KA作为参考）
西安精华伟业IGBT动态参数测试系统
3.1、IGBT动态测试参数指标（8KV1.2KA作为参考）
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主要参数 |
测试范围 |
精度要求 |
测试条件 |
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Vce 集射极电压 |
50～10000V |
200～500V±3%±1V； 500～2000V±2%±2V； 2000～6000V±1%±5V； 6000～10000V±1%±5V |
200～6000V |
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Ic 集射极电流 |
50～10000A |
200～500A±3%±1A； 500～1000A±3%±2A； 1000A～4000A±2%±5A； 4000A～8000A±2%±10A； 8000A～10000A±2%±10A |
200～8000A |
|
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Vge 栅极电压 |
-30V～30V |
-30～0V±1%±0.1V； 0～+30V±1%±0.1V |
-30V～30V |
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Ig 栅极电流 |
0~50A |
0～50A±1%±0.1A |
0~50A |
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Qg 栅极电荷 |
400~50000nC |
Ig: 0～50A±3%±0.1mA; |
400~20000nC |
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tp 脉冲宽度 |
10μs～1000μs |
200μs～1000μs（2000A以下）； 10μs～200μs（2000A以上）； 动态测试时需满足在脉宽条件下可得到稳定可测的波形 |
10μs～1000μs 可设定 |
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Rg 栅极电阻 |
0～30Ω |
6个阻值，阻值可任意排列组合（便于更换） |
0～30Ω |
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L 负载电感值 |
20μH～2000μH（七档） |
20μH、50μH、100μH、200μH、500μH、1000μH、2000μH可自动切换； 感值±5%±5uH； 相应感值档需满足对应测试电流能力 |
20μH～2000μH（七档） |
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Lσ1 测试回路杂散电感 |
小于180nH |
小于180nH |
小于180nH |
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Lσ2 回路可调寄生电感（人为给定） |
0nH~800nH |
0、100nH、200nH、300nH、400nH、500nH、600nH、700nH、800nH可根据设定自动切换 |
100nH~800nH |
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td(on)、td(off) 开通/关断延迟 |
10～5000ns |
10~200±2%±2ns； 200~1000±2%±5ns 1000~5000±1%±10ns |
|
|
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tr、tf 上升/下降时间 |
10～5000ns |
10~200±2%±2ns；200~1000±2%±5ns； 1000~5000±1%±10ns |
|
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Eon、Eoff 开通/关断能量 |
1～20000mJ |
1～50mJ±2%±0.1mJ； 50～200mJ±2%±1mJ； 200～1000mJ±2%±2mJ； 1000～10000mJ±1%±5mJ； 10000~20000mJ±1%±10mJ |
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di/dt |
10～50000A/us |
10～50000A/us±1% |
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3.2、二极管反向恢复测试（8KV1.2KA作为参考）
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主要参数 |
测试范围 |
精度要求 |
测试条件 |
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IFM 正向电流 |
50～10000A |
50～200A±3%±1A； 200～1000A±3%±2A； 1000A～4000A±2%±5A； 4000A～8000A±1%±10A； 8000A～10000A±1%±10A； |
50～8000A |
|
Vcc 二极管电压 |
50～10000V |
200～500V±3%±1V； 500～2000V±2%±2V； 2000～6000V±1%±5V； 6000～10000V±1%±5V |
200～6000V |
|
VRRpk 反向关断峰值电压 |
200～10000V |
200～1000V±2%±2V； 1000～8000V±1%±5V; 8000～10000V±1%±5V; |
200～8000V |
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IRM 反向恢复电流 |
50～10000A |
50～200A±3%±1A； 200～1000A±2%±2A； 1000A～4000A±1%±5A； 4000A～8000A±1%±10A； 8000A～10000A±1%±10A； |
50～8000A |
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Qrr 反向关断电荷 |
1～50000μC |
1～50μC±3%±0.1 μC； 50～200μC±3%±1 μC； 200～1000μC±3%±2 μC； 1000～5000μC±2%±5 μC； 5000～30000μC±2%±10μC； 30000～50000μC±2%±20μC |
1～50000μC |
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trr
反向恢复时间 |
20～
10000ns |
20~100±3%±1ns；100~500±3%±2ns； 500~2000±2%±5ns；2000~10000±1%±10ns |
20～10000ns |
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Erec 反向关断能量损失 |
1～20000mJ |
1～50mJ±3%±0.1mJ；50～200mJ±3%±1mJ； 200～1000mJ±2%±2mJ； 1000～10000mJ±1%±5mJ 10000～20000mJ±1%±10mJ |
1～20000mJ |
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-di/dt 电流变化率 |
100～50000A/μs |
100～50000A/μs |
100～50000A/μs |
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dv/dt 反向关断电压速率 |
100～50000V/μs |
100～50000V/μs |
100～50000V/μs |
3.3、IGBT短路测试（8KV1.2KA作为参考）
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主要参数 |
测试范围 |
精度要求 |
测试条件 |
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Vce 集射极电压 |
200～10000V |
200～1000V±2%±2V； 1000～6000V±1%±5V； 6000～8000V±1%±5V； 8000～10000V±1%±5V； |
200～5000V |
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一次短路电流 |
200～20000A |
200～500A±3%±1A； 500～1000A±2%±2A； 1000A～5000A±1%±5A； 5000A～20000A±1%±10A |
200～20000A |
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tp 脉冲宽度 |
5～100μs |
5～100μs |
5～100μs |
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Vge 栅极电压 |
10～30V |
10～+30V±1%±0.1V |
10～25V |
* IGBT动态测试设备规格
· 单机尺寸: 5200X1100X2000(mm)
· 环境温度: 15～40℃
· 工作电圧: AC220V±10%无严重谐波
· 电网频率: 50Hz±1Hz
· 气压: 86kpa～106kpa
IGBT动态参数测试设备人机界面：
