Chroma 19501在降低功率組件局部放電的應用

Chroma 19501在降低功率組件局部放電的應用

應用背景

當電壓施加在含有兩個(gè)以上絕緣材料的絕緣物體時(shí)，有一個(gè)絕緣材料發(fā)生放電且至少仍有一個(gè)絕緣材料維持正常的絕緣狀態(tài)，此放電現象稱(chēng)之為局部放電。舉例來(lái)說(shuō)，當待測物的絕緣材料中存在異常氣隙，因為空氣的介電系數比絕緣材料低以及空氣的崩潰電壓比絕緣材料低，所以異常氣隙處會(huì )分到相對高比例的電壓且容易發(fā)生局部放電。因此，當對待測物施加足夠的測試電壓時(shí)，可以利用局部放電偵測量測放電的電荷量(pC)，確認待測物的絕緣材料否有絕緣質(zhì)量異常的潛在風(fēng)險，故施加一個(gè)略高于組件的額定工作電壓對功率組件做-局部放電測試，能確保功率組件長(cháng)時(shí)間在正常工作電壓下的可靠性(無(wú)持續性的局部放電)。

為何功率組件會(huì )發(fā)生絕緣質(zhì)量異常(局部放電)?

功率組件中的IGBT被應用于各種領(lǐng)域 (譬如: 電子產(chǎn)品、工業(yè)設備、航空航天、軍-用設備、鐵路設備、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車(chē)等)，且IGBT 模塊經(jīng)常被使于功率/電流的電源轉換/控制線(xiàn)路，作電壓通常都是數千伏特，由于會(huì )被切換ON/OFF狀態(tài)的關(guān)系，IGBT模塊中的閘極(Gate)與集極(Collector)之間以及IGBT模塊與散熱板之間會(huì )出現PWM的高電壓差(如圖?)。當高電壓跨越在含有氣隙或裂縫的絕緣材料時(shí)，就有較大的可能性會(huì )發(fā)生局部放電。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的工作后會(huì )慢慢使絕緣材料逐漸劣化，進(jìn)而造成絕緣材料的絕緣失效導致產(chǎn)品損壞。

圖?. 馬達驅動(dòng)控制線(xiàn)路圖

為何絕緣質(zhì)量異常的功率組件未被發(fā)現?

一般的安規耐壓測試通常只施加高電壓及檢測漏電流，并未對局部放電(PD)進(jìn)行檢測，所以較難檢測出會(huì )發(fā)生局部放電的質(zhì)量異常品，當這些絕緣質(zhì)量異常的產(chǎn)品實(shí)際被使用在正常的工作環(huán)境時(shí)，雖然并不會(huì )讓產(chǎn)品立即損壞或是馬上造成危險，但卻會(huì )是產(chǎn)品長(cháng)期使用的質(zhì)量議題。若要避免發(fā)生此類(lèi)的質(zhì)量議題，必須確保在?作電壓條件下無(wú)持續性局部放電(PD)。一般法規的建議是以絕緣工作電壓或絕緣重復峰值電壓(取電壓值較高者) 的1.875倍做為測試電壓，在測試的過(guò)程中(數秒程度)，局部放電(PD)的放電量需小于某電荷量(譬如: 5pC, 10pC, etc.)，確保產(chǎn)品?期使用的質(zhì)量與信賴(lài)性。

局部放電測試解決方案

Chroma 19501 + A195005符合法規(IEC 60270-1)對局部放電(Partial Discharge; PD)量測的要求，可提供AC耐壓測試(Max. 5kVac)及局部放電量測(1pC~6,000pC@3nF)，能有效的檢測出絕緣質(zhì)量異常的?壓/功率組件為?期?作的質(zhì)量與可靠性做把關(guān)。