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以上絕緣材料的絕緣物體時，有一個絕緣材料發生放電且至少仍有一個絕緣材料維持正常的絕緣狀態，此放電現象稱之為局部放電。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(無持續性的局部放電)。

為何功率組件會發生絕緣質量異常(局部放電)?

功率組件中的IGBT被應用于各種領域 (譬如: 電子產品、工業設備、航空航天、軍-用設備、鐵路設備、新能源、智能電網、新能源汽車等)，且IGBT 模塊經常被使于功率/電流的電源轉換/控制線路，作電壓通常都是數千伏特，由于會被切換ON/OFF狀態的關系，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生局部放電。經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品損壞。

圖?. 馬達驅動控制線路圖

為何絕緣質量異常的功率組件未被發現?

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)進行檢測，所以較難檢測出會發生局部放電的質量異常品，當這些絕緣質量異常的產品實際被使用在正常的工作環境時，雖然并不會讓產品立即損壞或是馬上造成危險，但卻會是產品長期使用的質量議題。若要避免發生此類的質量議題，必須確保在?作電壓條件下無持續性局部放電(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.)，確保產品?期使用的質量與信賴性。

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量異常的?壓/功率組件為?期?作的質量與可靠性做把關。