Chroma 19501在降低功率组件局部放电的应用

更新时间:2023-12-05      点击次数:148

Chroma 19501在降低功率组件局部放电的应用

应用背景

当电压施加在含有两个以上绝缘材料的绝缘物体时,有一个绝缘材料发生放电且至少仍有一个绝缘材料维持正常的绝缘状态,此放电现象称之为局部放电。举例来说,当待测物的绝缘材料中存在异常气隙,因为空气的介电系数比绝缘材料低以及空气的崩溃电压比绝缘材料低,所以异常气隙处会分到相对高比例的电压且容易发生局部放电。因此,当对待测物施加足够的测试电压时,可以利用局部放电侦测量测放电的电荷量(pC),确认待测物的绝缘材料否有绝缘质量异常的潜在风险,故施加一个略高于组件的额定工作电压对功率组件做-局部放电测试,能确保功率组件长时间在正常工作电压下的可靠性(无持续性的局部放电)。


为何功率组件会发生绝缘质量异常(局部放电)?

功率组件中的IGBT被应用于各种领域 (譬如: 电子产品、工业设备、航空航天、军-用设备、铁路设备、新能源、智能电网、新能源汽车等),且IGBT 模块经常被使于功率/电流的电源转换/控制线路,作电压通常都是数千伏特,由于会被切换ON/OFF状态的关系,IGBT模块中的闸极(Gate)与集极(Collector)之间以及IGBT模块与散热板之间会出现PWM的高电压差(如图?)。当高电压跨越在含有气隙或裂缝的绝缘材料时,就有较大的可能性会发生局部放电。经过长时间的工作后会慢慢使绝缘材料逐渐劣化,进而造成绝缘材料的绝缘失效导致产品损坏。

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图?. 马达驱动控制线路图


为何绝缘质量异常的功率组件未被发现?

一般的安规耐压测试通常只施加高电压及检测漏电流,并未对局部放电(PD)进行检测,所以较难检测出会发生局部放电的质量异常品,当这些绝缘质量异常的产品实际被使用在正常的工作环境时,虽然并不会让产品立即损坏或是马上造成危险,但却会是产品长期使用的质量议题。若要避免发生此类的质量议题,必须确保在?作电压条件下无持续性局部放电(PD)。一般法规的建议是以绝缘工作电压或绝缘重复峰值电压(取电压值较高者) 的1.875倍做为测试电压,在测试的过程中(数秒程度),局部放电(PD)的放电量需小于某电荷量(譬如: 5pC, 10pC, etc.),确保产品?期使用的质量与信赖性。


局部放电测试解决方案

Chroma 19501 + A195005符合法规(IEC 60270-1)对局部放电(Partial Discharge; PD)量测的要求,可提供AC耐压测试(Max. 5kVac)及局部放电量测(1pC~6,000pC@3nF),能有效的检测出绝缘质量异常的?压/功率组件为?期?作的质量与可靠性做把关。

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