IGBT 脉冲测量方法的优点?正确选择脉冲测量

时间:2024-09-05
  采用快速 IGBT 开关的脉冲测量方法应用范围非常广泛。它适用于几乎所有类型的电感功率元件,从小型 SMD 电感器到重达几吨的 MVA 范围的功率扼流圈。
   电流范围非常广,目前范围从 < 0.1 A 到 10000 A
   目前可用的脉冲能量从 J 到 15 kJ
   尽管测量电流非常高,但体积小、重量轻、价格实惠
   测量非常简单,几秒钟内即可测量结果
   对电感器无热影响
   也适用于三相电抗器
  正确选择测量电压和脉冲宽度
  在脉冲测量方法中,正确选择测量参数(电流、测量电压和脉冲宽度)非常重要。这是因为磁芯材料具有频率依赖性。

  只有在使用与实际应用相同的电压、波形和频率或脉冲宽度进行电感测量时,才能获得真实的测量结果。使用功率电感器测试仪 DPG 系列的脉冲测量方法,可以实现这一点,该系列的 IGBT 可以关闭(晶闸管不能关闭)。与大多数电力电子应用一样,使用方波测量电压。

  图 1.磁通链 ψ(i)。图片由Bodo's Power Systems 提供

  电流i、测量电压U m、脉冲宽度t(频率)和电感L diff的关系如下,忽略寄生效应(例如欧姆电阻)和磁芯饱和。 Δt=Ldiff?Δi/Vm

  因此,在给定电流 i 的情况下,可以通过测量电压 V m来设置脉冲宽度。相反,如果预设了脉冲宽度 t,则可以通过测量电压 V m来设置电流 i 。

  图2不同测量电压下的测试结果比较
  试件:叠片铁心电抗器 3 UI 48
  测量电流:10A
  曲线1:测量电压31V,脉冲宽度5000s
  曲线2:测量电压270V,脉冲宽度500s
  曲线3:测量电压400V,脉冲宽度330s
  图片由 Bodo's Power Systems提供
  因此,在实际应用中,测量电压应始终选择与电感器电压大致相同的电压。如果测量电压选择得过大(即脉冲宽度太小)或过小(即脉冲宽度太大),则测量结果可能会或多或少地出现偏差,具体取决于磁芯材料。即使测量电压加倍,差异也可能很小,例如使用铁氧体磁芯。然而,对于其他磁芯材料,差异可能非常明显,如图 8 所示。
  因此,竞争对手有时会提供自动选择测量参数的功能,这是无稽之谈!世界上没有任何算法能够确定实际应用中电感器两端的电压。此功能只能通过设置测量电压来隐藏仪表的弱点,例如采样率和存储深度不足,从而隐藏这些限制。
  采样率和脉冲宽度范围
  测量脉冲应具有与实际应用相同的脉冲宽度,这需要非常高的采样率和非常宽的脉冲宽度范围。这可以通过两个例子来说明。
  示例 1:开关频率为 200 kHz 的开关电源的带铁氧体磁芯的储能扼流圈。这需要几 s 的脉冲宽度。假设脉冲宽度为 3 s,电感曲线至少需要 150 个采样点,则采样率至少为 50 MS/s。
  例 2:铁路用扼流圈的工作频率为 16 2/3 Hz。因此,脉冲宽度应为约 30 ms(全波 60 ms,半波 30 ms)。
  然而,高采样率和大脉冲宽度也会带来另一个问题,要么需要不成比例的大存储深度,要么发生内存溢出。
  因此,电源扼流圈测试仪 DPG10/20 系列采用专门开发的 A/D 转换器,该转换器具有一项特殊功能。2 x 50 MS/s 的高采样率可以针对长脉冲自动降低,因此可能的脉冲宽度几乎不受限制。
  脉冲宽度可设置为 3 s 至 70 ms 之间,必要时甚至可以增加到几秒。因此,DPG10/20 系列电源电感器测试仪适用于从几百 kHz 到 < 5 Hz 的所有磁芯材料。
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