[發明專利]一種IGBT結溫監測裝置及方法有效
| 申請號： | 201910829782.2 | 申請日： | 2019-09-03 |
| 公開（公告）號： | CN110658435B | 公開（公告）日： | 2020-11-03 |
| 發明（設計）人： | 張品佳;楊雁勇;夏科睿;閔銳 | 申請（專利權）人： | 清華大學 |
| 主分類號： | G01R31/26 | 分類號： | G01R31/26 |
| 代理公司： | 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837 | 代理人： | 肖佳 |
| 地址： | 100084*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 igbt 監測 裝置 方法 | ||
1.一種IGBT結溫監測裝置，其特征在于，包括：直流電源、IGBT模塊、第一電流監測電路、第二電流監測電路、電壓隔離測量電路以及DSP/MCU數字處理單元；
所述IGBT模塊包括第一IGBT和第二IGBT串聯連接，每個IGBT并聯連接有一個二極管；
所述第一電流監測電路測量所述第一IGBT的集電極開通電流過沖，所述第二電流監測電路測量所述第二IGBT的集電極開通電流過沖，并將測量值傳輸給所述DSP/MCU數字處理單元；
所述電壓隔離測量電路用于測量集電極開通電壓以及集電極電流，并將測量值傳輸給所述DSP/MCU數字處理單元；
所述DSP/MCU數字處理單元根據接收的測量值分別計算所述第一、第二IGBT的結溫；
所述第一、第二IGBT的結溫TIGBT(t)由下式計算：
其中，PIGBT(t)為IGBT的瞬間發熱功率，熱阻抗Z1、Z2、Z3分別為IGBT對空氣的自阻抗、二極管對空氣的自阻抗以及IGBT和二極管之間的互阻抗，TAIR(t)為空氣環境的溫度，T(t)為二極管結溫；
當集電極開通電流過沖為第一IGBT的集電極開通電流過沖時，求得的二極管結溫T(t)為第二IGBT并聯的二極管的結溫；當集電極開通電流過沖為第二IGBT的集電極開通電流過沖時，求得的二極管結溫T(t)為第一IGBT并聯的二極管的結溫。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，熱阻抗Z1、Z2、Z3通過熱測試得到，并存儲于所述DSP/MCU數字處理單元。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，測試不同集射極電壓與集電極電流工況下，不同二極管結溫的集電極開通電流過沖數值，采用最小二乘法進行擬合，得到二極管結溫和集電極開通電流過沖的關系，并根據測量的集電極開通電流過沖求得對應的二極管結溫。
4.一種IGBT結溫監測方法，其特征在于，根據權利要求1-3任一項所述的裝置進行監測，包括如下步驟：
實時測量所述第一和第二IGBT的集電極開通電流過沖、集電極開通電壓以及集電極電流，以計算出二極管的結溫；
設置所述IGBT模塊中IGBT與其并聯二極管以及環境構成的熱阻抗網絡模型，并測量各熱阻抗；
測量IGBT的瞬間發熱功率PIGBT(t)，以及空氣環境的溫度TAIR(t)；
根據測量值分別計算所述第一、第二IGBT的結溫；
所述第一、第二IGBT的結溫TIGBT(t)由下式計算：
其中，PIGBT(t)為IGBT的瞬間發熱功率，熱阻抗Z1、Z2、Z3分別為IGBT對空氣的自阻抗、二極管對空氣的自阻抗以及IGBT和二極管之間的互阻抗，TAIR(t)為空氣環境的溫度，T(t)為二極管結溫；
當集電極開通電流過沖為第一IGBT的集電極開通電流過沖時，求得的二極管結溫T(t)為第二IGBT并聯的二極管的結溫；當集電極開通電流過沖為第二IGBT的集電極開通電流過沖時，求得的二極管結溫T(t)為第一IGBT并聯的二極管的結溫。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，熱阻抗Z1、Z2、Z3通過熱測試得到。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，測試不同集射極電壓與集電極電流工況下，不同二極管結溫的集電極開通電流過沖數值，采用最小二乘法進行擬合，得到二極管結溫和集電極開通電流過沖的關系，并根據測量的集電極開通電流過沖求得對應的二極管結溫。
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