[發明專利]用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊溫度的系統和方法

有效

• 申請號: 201710208497.X
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN108664053B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 符松格
• 申請（專利權）人: 北京天誠同創電氣有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;H01L23/467
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 段月欣

本發明公開一種用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊溫度的系統和方法。該用于控制IGBT模塊溫度的方法，包括：獲取IGBT模塊的損耗參數、熱阻參數、環境溫度以及IGBT模塊內芯片的溫度，芯片包括IGBT芯片或/和二極管芯片；基于芯片的溫度和損耗參數，計算芯片的損耗，并根據芯片的溫度、熱阻參數、環境溫度及芯片的損耗，計算得到IGBT模塊的散熱器到冷卻介質的期望熱阻；根據預設的散熱器到冷卻介質的熱阻與經過散熱器的風量的對應關系，得到與期望熱阻對應的期望風量；根據期望風量調控散熱器的風機。能夠提高IGBT模塊的功率循環周次數和溫度循環周次數。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊溫度的系統和方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)模塊由于其可靠性強和使用壽命長的優勢，在各個領域的應用越來越廣泛。

IGBT模塊包括IGBT芯片、二極管芯片、鍵合線和絕緣襯底。制成IGBT芯片、二極管芯片、鍵合線和絕緣襯底的材料不同，因此IGBT芯片的材料、二極管芯片的材料、鍵合線的材料和絕緣襯底的材料的熱膨脹系數也不同。在經過多次的溫度變化沖擊和溫度變化循環后，由于IGBT芯片的材料、二極管芯片的材料、鍵合線的材料和絕緣襯底的材料的熱膨脹系數不同，會引起不同材料之間的連接出現裂化現象，即功率循環(Power cycling)和溫度循環(Thermal cycling)。

IGBT的溫度沖擊范圍越大，則功率循環周次數越少，IGBT模塊的殼溫溫度變化范圍越大，則溫度循環周次數越少。可以根據IGBT模塊不同的溫度變化幅度，推算出IGBT模塊發生失效的概率。為了保證IGBT模塊正常運行，需要把IGBT模塊發生失效的概率控制在一定范圍內。

現階段，一般通過控制IGBT模塊的負載電流的大小變化，來控制IGBT模塊的損耗變化，進而控制IGBT模塊內的IGBT的溫度變化范圍和IGBT模塊的殼溫溫度變化范圍，以減小功率循環和溫度循環的影響。從而提高IGBT模塊的功率循環周次數和溫度循環周次數。

但是，由于IGBT模塊的負載電流是由IGBT模塊所在的工作系統以及工作系統的環境條件決定的，無法控制。因此，還是無法將IGBT模塊發生失效的概率控制在一定范圍內，IGBT模塊的功率循環周次數和溫度循環周次數難以提高。

發明內容

本發明實施例提供了一種用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊溫度的系統和方法，能夠提高IGBT模塊的功率循環周次數和溫度循環周次數。

第一方面，本發明實施例提供了一種用于控制絕緣柵雙極型晶體管模塊溫度的系統，包括：獲取模塊，被配置為獲取絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊的損耗參數、熱阻參數、環境溫度以及IGBT模塊內芯片的溫度，芯片包括IGBT芯片或/和二極管芯片；主控制器包括期望熱阻獲取模塊，期望風量獲取模塊和風量調節模塊；期望熱阻獲取模塊，被配置為基于芯片的溫度和損耗參數，計算芯片的損耗，并根據芯片的溫度、熱阻參數、環境溫度及芯片的損耗，計算得到IGBT模塊的散熱器到冷卻介質的期望熱阻；期望風量獲取模塊，被配置為根據預設的散熱器到冷卻介質的熱阻與經過散熱器的風量的對應關系，得到與期望熱阻對應的期望風量；風量調節模塊，被配置為根據期望風量調控散熱器的風機。

在第一方面的一些實施例中，主控制器還包括芯片溫度修正模塊，芯片溫度修正模塊，被配置為根據IGBT模塊的散熱器到冷卻介質的期望熱阻、損耗參數、環境溫度、芯片的溫度、熱阻參數和預設的芯片溫度擾動量，得到修正后的芯片的工作溫度；其中，芯片的溫度為預設溫度或上次修正后的芯片的工作溫度。