IGBT-moduulin kytkentähäviöiden mittausjärjestelmän kehittäminen
Takala, Matti (2014)
2014
Kuvaus
Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.
Tiivistelmä
Tässä työssä suunnitellaan ja kuvataan mittalaitteiston prototyyppi, joka soveltuu IGBT:n ja tehodiodin kytkentähäviöiden määrittämiseen. Mittalaitteiston toteutuksessa tulee erityisesti ottaa huomioon mekaaninen soveltuvuus vaihtelevien tehomoduulien mittaukseen. Lisäksi IGBT:n ohjausta varten valmistetaan siihen soveltuva ohjainkortti.
Mittapäiden ja mittapiirin vaatimusmäärittelyn pohjaksi tutustutaan ensin tehomoduulin, IGBT:n ja tehodiodin rakenteeseen sekä päällekytkennän- ja poiskytkennän aaltomuo-toihin siltakytkennässä. Sitten tutustutaan hilaohjauspiiriin sekä muihin kytkentähäviöiden suuruuteen vaikuttaviin tekijöihin.
Kytkentähäviöt määritellään oskilloskoopilla kytkennän aikana muuttuvista virta- ja jännitekuvaajista. Mittauksen oikeellisuutta arvioidaan mitattuja aaltomuotoja ana-lysoimalla ja vertaamalla niitä teorian perusteella odotettuun käyttäytymiseen. Sen jäl-keen mitattuja kytkentähäviöitä verrataan valmistajan datalehdessä ilmoittamiin arvoi-hin. Lisäksi alemmassa lämpötilassa mitattujen kytkentähäviöiden perusteella skaalattuja häviöitä verrataan korkeammassa lämpötilassa mitattuihin häviöihin.
Valmistetun mittalaitteiston prototyyppi osoittautui tarkoituksenmukaiseksi. Vaikka va-littu virtamittari aiheutti mittaustuloksissa vääristymää, työssä esiteltiin tapa virheen ha-vaitsemiseen ja sen vaikutuksen laskennalliseen poistamiseen mittaustuloksesta. Lisäksi, tämän työn perusteella, kytkentähäviöiden skaalaus alhaisemmasta lämpötilasta kor-keampaan on epäluotettava tapa määritellä häviöt korkeassa lämpötilassa.
Mittapäiden ja mittapiirin vaatimusmäärittelyn pohjaksi tutustutaan ensin tehomoduulin, IGBT:n ja tehodiodin rakenteeseen sekä päällekytkennän- ja poiskytkennän aaltomuo-toihin siltakytkennässä. Sitten tutustutaan hilaohjauspiiriin sekä muihin kytkentähäviöiden suuruuteen vaikuttaviin tekijöihin.
Kytkentähäviöt määritellään oskilloskoopilla kytkennän aikana muuttuvista virta- ja jännitekuvaajista. Mittauksen oikeellisuutta arvioidaan mitattuja aaltomuotoja ana-lysoimalla ja vertaamalla niitä teorian perusteella odotettuun käyttäytymiseen. Sen jäl-keen mitattuja kytkentähäviöitä verrataan valmistajan datalehdessä ilmoittamiin arvoi-hin. Lisäksi alemmassa lämpötilassa mitattujen kytkentähäviöiden perusteella skaalattuja häviöitä verrataan korkeammassa lämpötilassa mitattuihin häviöihin.
Valmistetun mittalaitteiston prototyyppi osoittautui tarkoituksenmukaiseksi. Vaikka va-littu virtamittari aiheutti mittaustuloksissa vääristymää, työssä esiteltiin tapa virheen ha-vaitsemiseen ja sen vaikutuksen laskennalliseen poistamiseen mittaustuloksesta. Lisäksi, tämän työn perusteella, kytkentähäviöiden skaalaus alhaisemmasta lämpötilasta kor-keampaan on epäluotettava tapa määritellä häviöt korkeassa lämpötilassa.