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以上絕緣材料的絕緣物體時，有一個絕緣材料發(fā)生放電且至少仍有一個絕緣材料維持正常的絕緣狀態(tài)，此放電現(xiàn)象稱之為局部放電。舉例來說，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(shù)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，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)量異常的潛在風險，故施加一個略高于組件的額定工作電壓對功率組件做-局部放電測試，能確保功率組件長時間在正常工作電壓下的可靠性(無持續(xù)性的局部放電)。

為何功率組件會發(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)、新能源汽車等)，且IGBT 模塊經(jīng)常被使于功率/電流的電源轉換/控制線路，作電壓通常都是數(shù)千伏特，由于會被切換ON/OFF狀態(tài)的關系，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出現(xiàn)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，就有較大的可能性會發(fā)生局部放電。經(jīng)過長時間的工作后會慢慢使絕緣材料逐漸劣化，進而造成絕緣材料的絕緣失效導致產(chǎn)品損壞。

圖?. 馬達驅動控制線路圖

為何絕緣質(zhì)量異常的功率組件未被發(fā)現(xiàn)?

一般的安規(guī)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)進行檢測，所以較難檢測出會發(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)品實際被使用在正常的工作環(huán)境時，雖然并不會讓產(chǎn)品立即損壞或是馬上造成危險，但卻會是產(chǎn)品長期使用的質(zhì)量議題。若要避免發(fā)生此類的質(zhì)量議題，必須確保在?作電壓條件下無持續(xù)性局部放電(PD)。一般法規(guī)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，在測試的過程中(數(shù)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)量與信賴性。

局部放電測試解決方案

Chroma 19501 + A195005符合法規(guī)(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。