对于电感功率元件的电感测量，基于高性能IGBT功率级的DPG10/20系列脉冲电感测试仪器的创新脉冲测量方法已经确立。这一系列由三部分组成的文章解释了不同的测量方法，并显示了与传统的测量方法和近来传播的晶闸管脉冲测量方法相比，该原理所固有的许多优点。

      一部分详细介绍了DPG10/20系列阻风门测试仪的脉冲测量方法。

      介绍

      2002年，ed-k是首开发和生产基于关断功率晶体管（IGBT）脉冲测量原理的商用电感表的制造商。从那时起，ed-k一直是该领域的技术领导者。

      与此同时，ed-k的功率扼流测试仪DPG 10/20系列已在全球范围内成为感应功率元件开发、生产和质量控制的准标准。

图1:DPG10/20系列脉冲电感测试仪器

       DPG10/20系列脉冲电感测试仪器脉冲测量原理

       利用这种测量原理，方波电压脉冲被施加到试样上，就像在大多数实际的电力电子应用中一样。然后在试样中建立电流曲线，其转换速率di/dt取决于与电流相关的电导L（i）。当达到预设的MAX电流或预设的脉冲持续时间时，测量脉冲关闭。快速IGBT开关用于此目的。

图2：简化电路图

       脉冲能量来自电容器组。如果其能量含量显著高于在所需MAX测量电流下被测电感器中存储的能量，则测量脉冲的电压大致恒定。由于工作原理，无论试样类型如何，电容器组的电容都没有上限，这也是几乎所有电感功率元件应用范围极其广泛的原因之一。

图3：测量脉冲的电流和电压曲线

CH1：电流100A/div

CH3：电压50V/div

       根据导线内的电流i（t）和电压u（t）的曲线，可以用单个测量脉冲计算电感器的完整电感曲线L（i），包括增量电感Line（i）和割线电感Lsec（i）。se cant电感Lse（i）通常也被称为振幅电感Lamp（i）。

图4：增量电感Lind（i）和割线电感Lsedi的示意图

图5：增量电感Lnc（i）和割线电感Lsedi的定义

       电感曲线的x轴也可以替代地用电压-时间积分∫Udt来缩放，这有时是有帮助的，例如用于确定触发变压器的频率下限。

图6：图4中测量的Linc(∫Udt)图

      然而，也可以根据测量脉冲的数据来确定其他重要参数。

●磁链ψ（i）

●磁通密度B（i），如果已知堆芯几何形状和风圈数

●磁共能Wco（i）

图7：通量关联ψi

IGBT脉冲测量方法的优点

       采用快速IGBT开关的脉冲测量方法具有非常广泛的应用范围。它适用于几乎所有类型的电感功率组件，从小型SMD电感器到重达数吨的MVA范围内的功率扼流圈。

●非常宽的电流范围，目前可从＜0.1 A到10000 A

●脉冲能量目前可从则至15千焦

●尽管测量电流非常高，但体积小、重量轻、价格实惠

●非常简单的测量，几秒钟内即可得出测量结果

●对感应器无热影响

●也适用于三相扼流圈

测量电压和脉冲宽度的正确选择

       在脉冲测量方法中，正确选择测量参数（MAX电流、测量电压和脉冲宽度）非常重要。其原因是核心材料的频率依赖性。

       只有在使用与实际应用中相同的电压、相同的波形和相同的频率或脉冲宽度进行电导测量时，才能获得真实的测量结果。这可以使用DPG系列功率扼流测试仪的脉冲测量方法实现，该测试仪带有可以关闭的IGBT（晶闸管不能关闭）。在大多数电力电子应用中都使用方波测量电压。

       MAX电流△i、 测量电压Um，脉冲宽度△t（频率）和电感Ldiff如下相关，忽略了寄生效应（例如欧姆电阻）和磁芯饱和。

       △t=Ldiff*△i/Vm

       在给定的MAX电流下△因此可以通过测量电压Vm来设置脉冲宽度。相反，如果脉冲宽度△t是预设的，MAX电流△i可以通过测量电压Vm来设置。

       因此，在实际应用中，测量电压应始终粗略地选择为与电感器处的电压一样高。如果测量电压选择得太大（即脉冲宽度太小）或太小（即脉冲幅度太大），测量结果可能或多或少会有偏差，这取决于磁芯材料。即使测量电压加倍，例如铁氧体磁芯，差异也可能很小。对于其他核心材料，无论如何，差异可能非常显著，如图8所示。

图8：不同测量电压下的测试结果比较

试样：叠片堆芯3 Ul 48反应堆

测量电流：10A

曲线1：测量电压31V，脉冲宽度5000us

曲线2：测量电压270V，脉冲宽度500us

曲线3：测量电压400V，脉冲宽度330us

       因此，像竞争对手有时提供的那样，自动选择测量参数是完全没有意义的！在实际应用中，世界上没有任何算法可以确定电感器两端的电压。此功能仅用于通过设置测量电压来隐藏仪表的弱点，例如采样率和存储深度不足，从而隐藏这些限制。

采样率和脉冲宽度范围

       测量脉冲应具有与实际应用中相同的脉冲宽度的要求需要非常高的采样率和非常宽的脉冲宽度范围。这可以通过两个例子来说明。

       示例1：用于开关频率为200kHz的开关模式电源的带铁氧体磁芯的存储扼流圈。这就需要几个μs的脉冲宽度。假设脉冲宽度为3μs，电感曲线至少需要150个采样点，这导致采样率至少为50 MS/s。

       示例2：用于铁路应用的扼流圈以16 2/3 Hz的频率运行。因此，脉冲宽度应该是大约30ms（全波60ms，半波30ms）。

       然而，高采样率和大脉冲宽度会导致另一个问题。要么需要过大的内存深度，要么发生内存溢出。

       因此，DPG10/20系列扼流圈测试仪使用了一种专门开发的具有特殊功能的a/D转换器。对于长脉冲，可以自动降低2x50 MS/s的高采样率，从而使MAX可能的脉冲宽度几乎是无限的。脉冲宽度可以设置在3μs和70 MS之间，并且可以

      如果需要，甚至可以增加到几秒钟。因此，DPG 10/20系列扼流圈测试仪适用于从100kHz到<5Hz的所有核心材料。

远见

      本系列文章的第二部分介绍了测量电感的其他方法。其中包括使用带或不带直流偏压的正弦电压和电流进行的小信号测量（LCR计），以及使用市电电压和市电电流进行的常规测量。还解释了近来传播的可控硅（不能关闭）脉冲测量原理。它将表明与DPG10/20系列扼流圈测试仪的脉冲测量方法相比，这三种测量方法在原理上都有哪些显著的缺点。