[發(fā)明專利]一種功率半導(dǎo)體模塊電熱模型參數(shù)的標(biāo)定方法及裝置

有效

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• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111505475B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡國慶;陳文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥陽光電動力科技有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 林哲生

本發(fā)明提供了一種功率半導(dǎo)體模塊電熱參數(shù)的標(biāo)定方法及裝置，標(biāo)定功率半導(dǎo)體模塊在不同導(dǎo)通電流與不同結(jié)溫下的導(dǎo)通壓降，并標(biāo)定不同母線電壓、不同相電流與不同結(jié)溫下的開關(guān)能量，利用注入電流后功率半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱效應(yīng)提取電參數(shù)，避免了利用探頭測量電信號過程中的探頭延遲、探頭精度、起止時間選取以及積分計算等問題引起的誤差，提高標(biāo)定電參數(shù)的準(zhǔn)確性；并通過采用導(dǎo)通壓降標(biāo)定值和開關(guān)能量標(biāo)定值計算用于標(biāo)定熱參數(shù)的功率損耗，使標(biāo)定的熱參數(shù)可以補償一部分電參數(shù)的誤差，提高了計算結(jié)溫的準(zhǔn)確性，進而整體提升了標(biāo)定電參數(shù)和熱參數(shù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種功率半導(dǎo)體模塊電熱參數(shù)的標(biāo)定方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體模塊因其具有驅(qū)動模塊簡單、功率等級高、功耗小等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于電機控制器、逆變器等裝置。功率半導(dǎo)體模塊在工作中反復(fù)的開通和關(guān)斷時，所產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗將導(dǎo)致其內(nèi)部芯片的溫度升高，從而導(dǎo)致功率半導(dǎo)體模塊老化、失效，甚至發(fā)生故障，造成難以預(yù)料的損失。為了避免功率半導(dǎo)體模塊的老化故障，需要對功率半導(dǎo)體模塊的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗進行監(jiān)測。

計算導(dǎo)通損耗需要知道功率半導(dǎo)體模塊的實時電流、占空比以及導(dǎo)通壓降參數(shù)，計算開關(guān)損耗需要知道開關(guān)周期與每次開關(guān)能量。其中，功率半導(dǎo)體模塊的主控制程序一般可以提供實時電流、占空比和開關(guān)周期，而其他電參數(shù)，如導(dǎo)通壓降與開關(guān)能量則需要預(yù)先進行標(biāo)定。而導(dǎo)通壓降和開關(guān)能量都與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫在實際應(yīng)用中無法直接測量，需要根據(jù)功率半導(dǎo)體模塊中的熱網(wǎng)絡(luò)模型中的熱參數(shù)進行計算，熱參數(shù)包括各級熱阻和熱容，也需要預(yù)先進行標(biāo)定。

但是，目前標(biāo)定電參數(shù)和熱參數(shù)的方法準(zhǔn)確性較低，進而導(dǎo)致無法對導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗進行準(zhǔn)確監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種功率半導(dǎo)體模塊電熱模型參數(shù)的標(biāo)定方法及裝置，實現(xiàn)對電參數(shù)和熱參數(shù)的準(zhǔn)確標(biāo)定。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下：

一種功率半導(dǎo)體模塊電熱參數(shù)的標(biāo)定方法，包括：

標(biāo)定功率半導(dǎo)體模塊在不同導(dǎo)通電流與不同結(jié)溫下的導(dǎo)通壓降；

獲取功率半導(dǎo)體模塊在設(shè)定散熱條件下的總熱阻；

根據(jù)所述總熱阻，標(biāo)定不同母線電壓、不同相電流與不同結(jié)溫下的開關(guān)能量；

根據(jù)預(yù)設(shè)相電流和實際結(jié)溫對應(yīng)的導(dǎo)通壓降標(biāo)定值，以及預(yù)設(shè)母線電壓、所述預(yù)設(shè)相電流和所述實際結(jié)溫對應(yīng)的開關(guān)能量標(biāo)定值，計算功率損耗；

在對所述功率半導(dǎo)體模塊施加所述功率損耗的情況下，對所述功率半導(dǎo)體模塊在階躍響應(yīng)過程中不同時刻的實時結(jié)溫進行擬合，得到所述功率半導(dǎo)體模塊各級熱阻標(biāo)定值和各級熱容標(biāo)定值。

可選的，當(dāng)所述功率半導(dǎo)體模塊部署在電機控制器中時，所述標(biāo)定功率半導(dǎo)體模塊在不同導(dǎo)通電流與不同結(jié)溫下的導(dǎo)通壓降，包括：

依次在每次導(dǎo)通壓降的標(biāo)定過程中設(shè)定不同的水冷溫度和不同的導(dǎo)通電流；

測量在每次導(dǎo)通壓降的標(biāo)定過程中的穩(wěn)態(tài)結(jié)溫和導(dǎo)通壓降；

記錄在不同導(dǎo)通電流與不同結(jié)溫下的導(dǎo)通壓降標(biāo)定值。

可選的，所述方法還包括：

依據(jù)所述功率半導(dǎo)體模塊在不同導(dǎo)通電流與不同結(jié)溫下的導(dǎo)通壓降標(biāo)定值，生成導(dǎo)通壓降查詢表，所述導(dǎo)通壓降查詢表存儲導(dǎo)通電流、結(jié)溫和導(dǎo)通壓降標(biāo)定值之間的對應(yīng)關(guān)系。

可選的，所述方法還包括：

對不同導(dǎo)通電流與不同結(jié)溫下的導(dǎo)通壓降標(biāo)定值進行擬合，生成導(dǎo)通壓降計算公式。