Входной контроль статических и динамических параметров IGBT
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-6-42-53Ключевые слова:
IGBT-модуль, статические и динамические параметры IGBT, входной контроль, Simscape Electrical, стенд контроля параметровАннотация
В статье обоснована актуальность организации входного контроля статических и динамических параметров силовых IGBT-модулей на предприятиях-изготовителях статических преобразователей. Предложена концепция испытательного стенда, основанная на методе сравнения тестируемого IGBT-модуля с эталонным образцом, что позволяет снизить стоимость оборудования и упростить его эксплуатацию. Представлены силовая электрическая схема стенда и подробное описание принципа его работы. Разработана математическая модель электромагнитных процессов, на основе которой получены инженерные выражения для расчета емкости накопительного конденсатора и индуктивности дросселя в режимах измерения статических и динамических характеристик. Для верификации предложенных решений создана имитационная модель в среде MATLAB/Simulink (Simscape Electrical). Приведены результаты экспериментальных исследований на макетном образце стенда с максимальным напряжением 1200 В и током 1300 А, подтверждающие адекватность математических моделей и работоспособность установки. Благодаря простой и надежной схемотехнике разработанный стенд является доступной альтернативой специализированному тестовому оборудованию. Материал предназначен для специалистов в области силовой электроники и разработчиков испытательной техники.
Библиографические ссылки
1. Розанов Ю.К. Силовая электроника. Эволюция и применение. М.: Знак, 2018, 136 с.
2. Makarov S.N., Stephen R.L., Bitar J. Practical Electrical Engineering. Washington, USA: Worcester Polytechnic Institute, 2016, 986 p.
3. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. Новосибирск: Изд-во Новосибирского государственного технического университета, 2009, 671 с.
4. IEC 60747-9(2019). Приборы полупроводниковые. Ч. 9. Дискретные устройства. Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). М.: ИПС Стандарт, 2019.
5. ГОСТ 24297-2013. Верификация закупленной продукции. Организация проведения и методы контроля. М.: Стандартинформ, 2014, 15 с.
6. Volskiy N., Krapivnoi M., Sukhov D. The Charging Station for Fast-Charging Batteries of Two Electric Vehicles. – Int. Exhibition and Conf. for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 2024, pp. 199–204, DOI: 10.30420/566414036.
7. Машевич П. и др. Современные IGBT-модули на напряжение 1200-1700 В для энергосберегающих электроприводов. – Электроника: наука, технология, бизнес, 2015, № 9, с. 50–56.
8. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005, 623 с.
9. Резников С.Б. и др. Силовые полупроводниковые ключи для импульсных преобразователей электроэнергии с модульно-масштабируемой архитектурой. – Электротехника, 2019, № 2, с. 10–17.
10. Yang S. et al. Condition Monitoring for Device Reliability in Power Electronic Converters: A Review. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2010, vol. 25, No. 11, pp. 2734–2752, DOI: 10.1109/TPEL.2010.2049377.
11. Skorokhod Y. et al. Novel Algorithm to Protect Converter from Impulsive Overvoltages by Using Neural Networks. – Int. Exhibition and Conf. for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 2020, pp. 1480–1485.
12. Choi U.-M., Blaabjerg F., Lee K.-B. Study and Handling Methods of Power IGBT Module Failures in Power Electronic Converter Systems. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2015, vol. 30, No. 5, pp. 2517–2533, DOI: 10.1109/TPEL.2014.2373390.
13. Zeng G. et al. Experimental Investigation of Linear Cumulative Damage Theory with Power Cycling Test. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2019, vol. 34, No. 5, pp. 4722–4728, DOI: 10.1109/TPEL.2018.2859479.
14. ГОСТ 18986.0-74. Диоды полупроводниковые. Методы измерения электрических параметров. Общие положения. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000, 3 с.
15. IGBT Double Pulse Test. Infineon Technologies, 2010 [Электрон. ресурс], URL: https://u.dianyuan.com/upload/space/2011/07/29/1311925659-501009.pdf (дата обращения 28.02.2025).
16. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. СПб.: Лань, 2022, 544 с.
17. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Т.1. М.: Юрайт, 2023, 831 с.
18. Дьяконов В.П. MATLAB и SIMULINK для радиоинженеров. М.: ДМК Пресс, 2023, 977 с.
19. Bacha S., Munteanu I., Bratcu A.I. Power Electronic Converters Modeling and Control. London: Springer, 2014, 454 p.
20. Герман-Галкин С.Г. Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде MATLAB-SIMULINK. СПб.: Лань, 2013, 448 с.
#
1. Rozanov Yu.K. Silovaya elektronika. Evolyutsiya i primenenie (Power Electronics. Evolution and Application). M.: Znak, 2018, 136 p.
2. Makarov S.N., Stephen R.L., Bitar J. Practical Electrical En-gineering. Washington, USA: Worcester Polytechnic Institute, 2016, 986 p.
3. Zinov’ev G.S. Osnovy silovoy elektroniki (Fundamentals of Power Electronics). Novosibirsk: Izd-vo Novosibirskogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta, 2009, 671 p.
4. IEC 60747-9(2019). Pribory poluprovodnikovye. Ch. 9. Dis-kretnye ustroystva. Bipolyarnye tranzistory s izolirovannym zatvorom (IGBT) (Semiconductor Devices - Part 9: Discrete Devices – Insulated-Gate Bipolar Transistors (IGBTs)). M.: IPS Standart, 2019.
5. GOST 24297-2013. Verifikatsiya zakuplennoy produktsii. Orga-nizatsiya provedeniya i metody kontrolya (Verification of Purchased Product. Organization and Methods of Control). M.: Standartinform, 2014, 15 p.
6. Volskiy N., Krapivnoi M., Sukhov D. The Charging Station for Fast-Charging Batteries of Two Electric Vehicles. – Int. Exhibition and Conf. for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 2024, pp. 199–204, DOI: 10.30420/566414036.
7. Mashevich P. et al. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes – in Russ. (Electronics: Science, Technology, Business), 2015, No. 9, pp. 50–56.
8. Meleshin V.I. Tranzistornaya preobrazovatel’naya tekhnika (Transistor Conversion Technology). M.: Tekhnosfera, 2005, 623 p.
9. Reznikov S.B. et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical En-gineering), 2019, No. 2, pp. 10–17.
10. Yang S. et al. Condition Monitoring for Device Reliability in Power Electronic Converters: A Review. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2010, vol. 25, No. 11, pp. 2734–2752, DOI: 10.1109/TPEL. 2010.2049377.
11. Skorokhod Y. et al. Novel Algorithm to Protect Converter from Impulsive Overvoltages by Using Neural Networks. – Int. Exhibition and Conf. for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 2020, pp. 1480–1485.
12. Choi U.-M., Blaabjerg F., Lee K.-B. Study and Handling Methods of Power IGBT Module Failures in Power Electronic Converter Systems. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2015, vol. 30, No. 5, pp. 2517–2533, DOI: 10.1109/TPEL.2014.2373390.
13 Zeng G. et al. Experimental Investigation of Linear Cumulative Damage Theory with Power Cycling Test. – IEEE Transactions on Power Electronics, 2019, vol. 34, No. 5, pp. 4722–4728, DOI: 10.1109/TPEL.2018.2859479.
14. GOST 18986.0-74. Diody poluprovodnikovye. Metody izmere-niya elektricheskih parametrov. Obshchie polozheniya (Semiconductor Diodes. Measuring Methods for Electrical Parameters. General Requirements). M.: IPK Izd-vo standartov, 2000, 3 p.
15. IGBT Double Pulse Test. Infineon Technologies, 2010 [Electron. resource], URL: https://u.dianyuan.com/upload/space/2011/07/29/1311925659-501009.pdf (Accessed on 28.02.2025).
16. Beletskiy A.F. Teoriya lineynyh elektricheskih tsepey (Theory of Linear Electrical Circuits). SPb.: Lan’, 2022, 544 p.
17. Bessonov L.A. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki. T.1 (Theoretical Foundations of Electrical Engineering. Vol. 1). M.: Yurayt, 2023, 831 p.
18. D’yakonov V.P. MATLAB i SIMULINK dlya radioinzhenerov (MATLAB and SIMULINK for Radio Engineers). M.: DMK Press, 2023, 977 p.
19. Bacha S., Munteanu I., Bratcu A.I. Power Electronic Converters Modeling and Control. London: Springer, 2014, 454 p.
20. German-Galkin S.G. Virtual’nye laboratorii poluprovodni-kovyh sistem v srede MATLAB-SIMULINK (Virtual Laboratories of Semiconductor Systems in the MATLAB- SIMULINK Environment). SPb.: Lan’, 2013, 448 p
