[發明專利]IGBT模塊殼溫的估算方法

在審

• 申請號: 201811044911.9
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109186795A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 成星;趙鵬;皮彬彬;黃洋
• 申請（專利權）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04;G01K1/14
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;屠志力

本發明提供一種IGBT模塊殼溫的估算方法，包括以下步驟：步驟S1，采用熱阻與熱容并聯的熱電路模型模擬IGBT模塊的IGBT芯片正下方IGBT模塊外殼的熱傳導過程；當IGBT模塊輸出電流為正弦波時，采樣IGBT模塊的散熱片上溫度傳感器測量值；IGBT模塊在第n個采樣周期中，溫度傳感器測量值與IGBT模塊殼溫的溫度差為：IGBT模塊殼溫為IGBT模塊的IGBT芯片正下方IGBT模塊外殼溫度；步驟S2，IGBT模塊在第n個采樣周期中，IGBT模塊殼溫的估算值Tc(n)為：Tc(n)＝Ts(n)+△T(n)其中Ts(n)為IGBT模塊在第n個采樣周期散熱片上溫度傳感器測量值。根據IGBT殼溫可采取IGBT模塊的過熱保護控制。

技術領域

本發明涉及一種集成電路模塊的溫度測量方法，尤其是一種IGBT模塊殼溫的估算方法。

背景技術

在變頻器中，逆變模塊一般采用IGBT模塊，當變頻器工作時，流過IGBT模塊的電流較大，開關頻率較高，損耗也比較大，如果IGBT模塊的熱量不能及時散掉，會使的器件結溫超過最大額定結溫，造成IGBT模塊損壞。一般測量IGBT模塊結溫有一定難度，因此通過測量IGBT模塊的殼溫，根據殼溫來限制IGBT模塊的輸出電流或者自動停機確保IGBT模塊的安全。

IGBT模塊殼溫測量方法有兩種，一種是采樣IGBT模塊中內置的NTC(一種熱敏電阻)。一般IGBT模塊會封裝2-6個IGBT芯片，每個IGBT芯片工作狀態不同，對應IGBT芯片下方的殼溫會有誤差。另一種方法是直接在靠近IGBT模塊的散熱片上安裝溫度傳感器，檢測散熱片溫度。由于變頻器工作時IGBT模塊內功耗是實時變化的該方法誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種IGBT模塊殼溫的估算方法，能夠得到IGBT模塊內IGBT芯片正下方的實時殼溫，可根據此實時殼溫采取IGBT模塊的過熱保護控制，從而保證IGBT模塊工作在安全范圍內。本發明采用的技術方案是：

一種IGBT模塊殼溫的估算方法，包括以下步驟：

步驟S1，采用熱阻與熱容并聯的熱電路模型模擬IGBT模塊的IGBT芯片正下方IGBT模塊外殼的熱傳導過程；當IGBT模塊輸出電流為正弦波時，

采樣IGBT模塊的散熱片上溫度傳感器測量值；IGBT模塊在第n個采樣周期中，溫度傳感器測量值與IGBT模塊殼溫的溫度差為：

其中Cth為當前載波頻率對應的熱容值，Rth為當前載波頻率對應的熱阻值，ΔT(n-1)為IGBT模塊在第n-1個采樣周期的溫度傳感器測量值與IGBT模塊殼溫的溫度差，Δt為采樣周期，I為IGBT模塊在第n個采樣周期的電流；

IGBT模塊殼溫為IGBT模塊的IGBT芯片正下方IGBT模塊外殼溫度；

步驟S2，IGBT模塊在第n個采樣周期中，IGBT模塊殼溫的估算值Tc(n)為：

Tc(n)＝Ts(n)+△T(n) (2)

其中Ts(n)為IGBT模塊在第n個采樣周期散熱片上溫度傳感器測量值。

進一步地，熱阻值通過實驗測量得到，測量方法為：

在IGBT模塊下方的散熱片上打孔，孔延伸至IGBT金屬底板，在孔中IGBT金屬底板處粘貼測溫元件，采集測溫元件溫度和散熱片上溫度傳感器溫度，使IGBT模塊輸出額定電流Ir，電流頻率為f，測量穩態時測溫元件溫度Tc和溫度傳感器溫度Ts，

當前電流頻率對應的熱阻值Rth(f)＝(Tc-Ts)/Ir

改變電流頻率f多次測量，模擬出熱阻值Rth(f)隨電流頻率f變化曲線；

根據熱阻值Rth(f)隨電流頻率f變化曲線求得公式(1)中的Rth。