为了确保基于IGCT的大功率变换器的可靠性和动态性能，在变换器实现之前，在测试电路上对IGCT进行测试是一个重要的环节。在大部分IGCT的产品说明中，许多性能参数都是在给定的测试电路、给定的电路参数下得到的。另一方面，IGCT测试电路也可以考察缓冲电路的工作情况，检查缓冲电路的参数等。IGCT测试电路的拓扑和参数跟两电平和三电平NPC（中点箝位）变换器的主电路有对应关系，在IGCT测试电路的设计中包含了这两种变换器的基本设计规则。本节所分析的IGCT模型的仿真和实验对比也针对测试电路进行。

型号为5SHX08F4502的IGCT无dv/dt缓冲的测试电路如图8-18所示，其中L_S、R_S、D_S和C_S构成di/dt缓冲电路，L_S1、L_S2和L_S3是为了模拟变换器中杂散电感和分析IGCT开关特性而加入的等效电感。

L_S1～L_S3的定义和取值范围如下：

L_S1：等效di/dt缓冲器中电容及与之相连支路的杂散电感，其数值与吸收电容的选型有密切关系，一般在100nH～1μH之间；

L_S2：等效di/dt缓冲器中电阻及与之相连支路的杂散电感，其数值与吸收电阻的选型有密切关系，一般在100nH～1μH之间；

L_S3：等效换流回路的杂散电感，其数值与主电路的机械结构设计有密切关系，一般在100nH～3μH之间。

图8-18 无du/dt缓冲的IGCT测试电路

首先来简单分析测试电路中几个关键器件参数。当被测的IGCT开通时，伴随着续流二极管的关断，而二极管关断di/dt耐量要比IGCT开通di/dt耐量小，所以当直流母线电压较高时，电感L_s的值必须足够大，以确保续流二极管关断时di/dt不超过其耐量。一般来说，根据二极管的直径和开关电压，其di/dt耐量在200～800A/μs之间不等。则L_s的取值为

L_S≥U_DC/（di/dt）DF （8-23）

当被测IGCT关断的时候，IGCT中的电流迅速降低，储存在L_s中的能量通过R_s、D_s和C_s来吸收，R_s和C_s的参数必须设计合理，才能确保在IGCT上产生的过电压在IGCT的允许范围内。可以看出，在忽略杂散电感的情况下（如果杂散电感的值超过一定限度，则下述设计不成立），R_s、L_s、C_s和直流母线构成阻尼并联谐振电路，可以认为直流母线电压为定值。以电容电压与直流母线电压的差Δu为状态变量可求得状态方程为(www.daowen.com)

在关断开始时刻，Δu=0，dΔu/dt=I_DUT/C_s，I_DUT为关断时刻被测器件中的电流，则该二阶状态方程的阻尼系数如下式所示，一般设计为0.8左右。

D=（L_SC_S）^0.5/（2R_S） （8-25）

根据上述公式和取值可以求出Δu的最大值，即被测器件承受的最大重复可关断电压（U_DRM）与直流母线最大电压的差，由此可以设计电路参数如下

L_S=10.7μH；C_S=2.0μF；R_S=1.20Ω

在根据IGCT的型号以及其相关的性能参数确定出该型号IGCT模型参数之后，这些参数的值在该模型用于电路仿真的时候，不必根据外电路参数的改变而改变。为检验模型的准确性，现将该模型用于如图8-18所示的电路仿真中。

在本节描述的实验中，直流母线电压为560V，负载电流为160A，与额定测试时的2800V/630A相比，留出很大的安全裕量。在实验电路中估算L_S1约为100nH，L_S2约为100nH，L_S3为人为加入的导线电感，约6.4μH，对应着变换器中IGCT换流回路机械设计不合理，杂散电感过大时的情况。负载为3.82Ω和100μH串联阻抗负载。IGCT的关断电压电流的仿真和实验波形分别如图8-19a和b所示。

图8-19 IGCT关断时的电压和电流波形

可以看出，仿真结果准确，仿真和实验结果相吻合。而造成仿真误差的主要因素有：IGCT模型准确度，实际电路杂散电感测量的准确度和电压测量准确度等。