[發明專利]基于FPGA的SiC功率器件在線結溫計算方法

有效

• 申請號: 202010730014.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112014708B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 水富麗;吳曉威;劉志敏;楊惠蘭;王亮亮
• 申請（專利權）人: 西安中車永電電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

1.一種基于FPGA的SiC功率器件在線結溫計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對驅動脈沖信號g進行預處理，輸出重構脈沖信號g1，具體包括以下步驟：

計算脈沖信號g當前時刻數值u_n與上一時刻數值u_n-1的差值為u_n-u_n-1；

當u_n-u_n-1＝1上升沿到來時，延時Ton，重構脈沖信號g1輸出變為1；

當u_n-u_n-1＝-1下降沿到來時，延時Toff，重構脈沖信號g1輸出變為0；其中，Ton、Toff分別為開通時間、關斷時間；

2)對導通電流進行去零漂處理；

3)計算脈沖導通期間的平均功率損耗；

4)進行延時信號復現，生成跟脈沖寬度相等的功率損耗脈沖流，保證了延時功率損耗脈沖流的連續性；

5)功率損耗脈沖流進入結溫模型計算出功率器件結溫。

2.根據權利要求1所述的在線結溫計算方法，其特征在于，所述步驟2)中導通電流進行去零漂處理包括以下步驟：

1)初始化導通電流I數據隊列；

2)數據更新，將電流I數據隊列的隊首數據剔除，后邊的數據依次前移一位，將最新采集的電流I加入隊列隊尾；

3)對I數據隊列進行概率分布求解，把概率分布最大的數據作為零漂數據Iz；

4)將當前時刻采集的電流I進行I-Iz處理，作為當前功耗計算的電流輸入；

5)下一采樣時刻繼續執行2)、3)、4)步驟。

3.根據權利要求1所述的在線結溫計算方法，其特征在于，所述步驟3)中脈沖導通期間的平均功率損耗的計算方法包括以下步驟：

1)計算重構脈沖信號g1當前時刻數值u1_n與上一時刻數值u1_n-1的差值：u1_n-u1_n-1，該差值用于檢測重構脈沖信號g1上升沿和下降沿；

2)當u1_n-u1_n-1＝1，即上升沿到來的時候，開始執行以下操作：(a)計算功率器件的開通損耗Eon；(b)存儲上一個脈沖上升沿到當前脈沖上升沿時間，即脈沖周期T，然后計時器初始化為零重新開始計時；(c)導通損耗Esal初始化為零開始累積導通損耗值；

當u1_n-u1_n-1＝-1，即下降沿到來的時候，需要依次執行以下操作：(a)存儲功率器件導通時間T1；(b)計算功率器件的關斷損耗Eoff；(c)導通損耗Esal的累積計算也在這時停止；(d)對這個導通脈沖中所產生的能量求和Eon+Esal+Eoff；

3)計算脈沖導通期間的平均功率損耗：

4.根據權利要求1所述的在線結溫計算方法，其特征在于，所述步驟4)中延時信號復現選擇延時多個脈沖的時間，所述脈沖的個數由最寬脈沖周期和最窄脈沖周期比來確定。

5.根據權利要求4所述的在線結溫計算方法，其特征在于，所述步驟4)中延時信號復現需要存儲數據包括：脈沖周期T、器件導通時間T1、器件導通時的平均功率損耗P，然后生成跟脈沖寬度相等的功率損耗脈沖流。