[發(fā)明專(zhuān)利]一種低電壓穿越工況下的IGBT結(jié)溫估算方法、系統(tǒng)及介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110571133.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113343447B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔昊楊;周夢(mèng)凡;彭道剛;陳磊;江超;朱武;江友華;胡安鐸;邵潔;唐忠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海電力大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06F30/18;H02J3/38;G06F119/08
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種低電壓穿越工況下的IGBT結(jié)溫估算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：獲取IGBT模塊的材料特性參數(shù)，獲取變流器的實(shí)時(shí)輸入功率，即低電壓穿越過(guò)程中的畸變功率，得到變流器的實(shí)時(shí)輸入功率的功率曲線(xiàn)，測(cè)量得到瞬態(tài)畸變功率持續(xù)時(shí)間t_LVRT，將功率曲線(xiàn)以t_LVRT為時(shí)間粒度進(jìn)行離散，將離散功率與IGBT模塊各層的熱時(shí)間常數(shù)相匹配；

S2：基于IGBT模塊各層的材料特性參數(shù)，以及IGBT模塊各層所對(duì)應(yīng)的離散功率，計(jì)算IGBT模塊的能量損耗，得到與功率曲線(xiàn)匹配的連續(xù)熱網(wǎng)表達(dá)；

S3：將離散功率與連續(xù)熱網(wǎng)表達(dá)進(jìn)行匹配，得到與低電壓穿越時(shí)間尺度相匹配的重構(gòu)熱網(wǎng)絡(luò)模型；

S4：基于重構(gòu)熱網(wǎng)絡(luò)模型，計(jì)算低電壓穿越工況下的IGBT模塊結(jié)溫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低電壓穿越工況下的IGBT結(jié)溫估算方法，其特征在于，步驟S1包括以下步驟：

S11：獲取IGBT模塊的材料特性參數(shù)，包括IGBT模塊中各層的熱導(dǎo)率、比熱、密度、暫態(tài)熱阻和暫態(tài)熱容，所述IGBT模塊包括7層；

S12：獲取變流器的實(shí)時(shí)輸入功率，即低電壓穿越過(guò)程中的畸變功率，得到變流器的實(shí)時(shí)輸入功率的功率曲線(xiàn)；

S13：計(jì)算IGBT模塊中各層的熱時(shí)間常數(shù)，計(jì)算公式如下：

τ_i＝R_i×C_i

其中，τ_i表示IGBT模塊第i層的熱時(shí)間常數(shù)，R_i表示IGBT模塊第i層的暫態(tài)熱阻，C_i表示IGBT模塊第i層的暫態(tài)熱容；

S14：將熱時(shí)間常數(shù)τ₁-τ₇作為匹配邊界，利用τ₁-τ₇構(gòu)建封閉分布的時(shí)間窗，將功率曲線(xiàn)依時(shí)序鋪滿(mǎn)時(shí)間窗；

S15：當(dāng)采集到低電壓穿越過(guò)程中的畸變功率信號(hào)時(shí)，采用畸變功率離散策略，測(cè)量得到瞬態(tài)畸變功率持續(xù)時(shí)間t_LVRT，將功率曲線(xiàn)以t_LVRT為時(shí)間粒度進(jìn)行離散；

S16：根據(jù)離散功率在時(shí)間窗內(nèi)的落點(diǎn)，建立離散功率與IGBT模塊各層的熱時(shí)間常數(shù)的索引關(guān)系，找到當(dāng)前時(shí)刻與離散功率匹配的IGBT模塊層以及該層的材料特性參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低電壓穿越工況下的IGBT結(jié)溫估算方法，其特征在于，步驟S2中，IGBT模塊的能量損耗E_loss的計(jì)算公式如下：

其中，P_{i_loss}表示第i層所對(duì)應(yīng)的離散功率，t_i表示離散功率在第i層的時(shí)間間隔，k_i為第i層的熱導(dǎo)率，c_i為第i層的比熱，ρ_i為第i層的密度，R_i為第i層的暫態(tài)熱阻，C_i為第i層的暫態(tài)熱容，d_{i_1}為離散功率在第i層的傳熱初始坐標(biāo)，d_{i_2}為離散功率在第i層的傳熱終點(diǎn)坐標(biāo)，A_i(r)為第i層的傳熱面積。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低電壓穿越工況下的IGBT結(jié)溫估算方法，其特征在于，結(jié)合瞬態(tài)畸變功率持續(xù)時(shí)間t_LVRT求解d_{i_1}與d_{i_2}的差值：

其中，t_LVRT表示瞬態(tài)畸變功率持續(xù)時(shí)間。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低電壓穿越工況下的IGBT結(jié)溫估算方法，其特征在于，通過(guò)仿真IGBT模塊邊界的熱流密度確定傳熱面積A_i(r)：

其中，J_i(r)表示IGBT模塊第i層的熱流密度。