风电变流器功率模块的结温检测方法和装置、存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种风电变流器功率模块的结温检测方法和装置、存储介质，该方法包括：根据功率模块的IGBT的集电极电流和位于IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到IGBT的瞬时能耗，并根据预定时间段内IGBT的瞬时能耗，得到IGBT的总平均能耗；根据功率模块的二极管的正向电流和正向压降，得到二极管的瞬时能耗，并根据预定时间段内二极管的瞬时能耗，得到二极管的总平均能耗，二极管并联于IGBT的发射极和集电极之间；根据IGBT的总平均能耗、二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到IGBT的结温和二极管的结温。采用本发明专利技术实施例中的技术方案，能够根据功率模块中的器件损耗在线计算实时结温，避免因测量偏差而导致的变流器结温响应滞后问题。

【技术实现步骤摘要】
风电变流器功率模块的结温检测方法和装置、存储介质
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种风电变流器功率模块的结温检测方法和装置、存储介质。
技术介绍
风电变流器是风力发电机组电能并网的核心部件，变流器的机侧整流器、网侧逆变器和制动单元中均设有功率模块，功率模块的具体实现形式为半桥或者全桥结构的绝缘栅双极型晶体管(InsulateGateBipolarTransistor，简称IGBT)以及并联于IGBT的集电极和发射极之间的二极管。过电流引起的过温损坏(包括IGBT结温过温和二极管结温过高)为功率模块的主要失效形式，因此，功率模块的实时结温对风电变流器来说是至关重要的。现有技术中，IGBT的结温需要通过预埋在IGBT节点附近基板上的NTC电阻间接得到，存在测量偏差，这样会造成变流器IGBT结温响应滞后，错过最佳处理时机，最终导致IGBT失效，影响风力发电机组的安全运行。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种风电变流器功率模块的结温检测方法和装置、存储介质，能够根据功率模块中的器件损耗在线计算实时结温，避免因测量偏差而导致的变流器结温响应滞后问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种风电变流器功率模块的结温检测方法，包括：根据功率模块的IGBT的集电极电流和位于IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到IGBT的瞬时能耗，并根据预定时间段内IGBT的瞬时能耗，得到IGBT的总平均能耗；根据功率模块的二极管的正向电流和正向压降，得到二极管的瞬时能耗，并根据预定时间段内二极管的瞬时能耗，得到二极管的总平均能耗，二极管并联于IGBT的发射极和集电极之间；根据IGBT的总平均能耗、二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到IGBT的结温和二极管的结温。在第一方面的一种可能的实施例中，IGBT的瞬时能耗包括：IGBT的通态损耗、IGBT的开通损耗和IGBT的关断损耗；根据功率模块的IGBT的集电极电流和位于IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到IGBT的瞬时能耗，包括：根据IGBT导通时的集电极电流和管压降，得到IGBT的通态损耗；根据IGBT开通一次时的集电极电流和管压降，得到IGBT的开通损耗；根据IGBT关断一次时的集电极电流和管压降，得到IGBT的关断损耗。在第一方面的一种可能的实施例中，根据预定时间段内IGBT的瞬时能耗，得到IGBT的总平均能耗，包括：根据预定时间段内IGBT的通态损耗，计算IGBT的平均通态损耗；根据预定时间段内IGBT的开通损耗，计算IGBT的平均开通损耗；根据预定时间段内IGBT的关断损耗，计算IGBT的平均关断损耗；将IGBT的平均通态损耗、IGBT的平均开通损耗和IGBT的平均关断损耗的和值，作为IGBT的总平均能耗。在第一方面的一种可能的实施例中，二极管的瞬时能耗包括：二极管的通态损耗和二极管的反向恢复损耗；根据功率模块的二极管的正向电流和正向压降，得到二极管的瞬时能耗，包括：根据二极管导通时的正向电流和正向压降，得到二极管的通态损耗；根据二极管反向恢复时的正向电流和正向压降，得到二极管的反向恢复损耗。在第一方面的一种可能的实施例中，根据预定时间段内二极管的瞬时能耗，得到二极管的总平均能耗，包括：根据预定时间段内二极管的通态损耗，计算二极管的平均通态损耗；根据预定时间段内二极管的反向恢复损耗，计算IGBT的平均反向恢复损耗；将二极管的平均通态损耗和二极管的平均反向恢复损耗的和值，作为二极管的总平均能耗。在第一方面的一种可能的实施例中，根据IGBT的总平均能耗、二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到IGBT的结温和二极管的结温，包括：计算IGBT的总平均能耗和二极管的总平均能耗之和与第一热阻的乘积，将该乘积与冷却介质温度的和作为功率模块的壳温；计算IGBT的总平均能耗与第二热阻的乘积，将该乘积与功率模块的结温的和，作为IGBT的结温；计算二极管的总平均能耗与第三热阻的乘积，将该乘积与功率模块的壳温的和，作为二极管的结温。在第一方面的一种可能的实施例中，在得到IGBT的结温和二极管的结温步骤之后，结温检测方法还包括：对功率模块的壳温和壳温阈值进行比较；若功率模块的壳温小于壳温阈值，则确定IGBT的结温和二极管的结温有效。在第一方面的一种可能的实施例中，在得到IGBT的结温和二极管的结温步骤之后，结温检测方法还包括：对IGBT的结温与第一结温预警阈值进行比较，并对二极管的结温与第二结温预警阈值进行比较；若IGBT的结温大于第一结温预警阈值或者二极管的结温大于第二结温预警阈值，则向风力发电机组的主控制器发出表示功率模块将发生结温故障的预警信息，并控制风力发电机组降功率运行。第二方面，本专利技术实施例提供一种风电变流器功率模块的结温检测装置，包括：IGBT能耗计算模块，用于根据IGBT的集电极电流和位于IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到IGBT的瞬时能耗，并根据预定时间段内IGBT的瞬时能耗，得到IGBT的总平均能耗；二极管能耗计算模块，用于根据二极管的正向电流和正向压降，得到二极管的瞬时能耗，并根据预定时间段内二极管的瞬时能耗，得到二极管的总平均能耗，二极管并联于IGBT的发射极和集电极之间；结温计算模块，用于根据IGBT的总平均能耗、二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到IGBT的结温和二极管的结温。在第二方面的一种可能的实施方式中，结温检测装置设置在风电变流器控制器中。第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的风电变流器功率模块的结温检测方法。如上所述，本专利技术实施例能够根据IGBT的集电极电流和位于IGBT的集电极和发射极之间的管压降得到IGBT的瞬时能耗，并根据二极管的正向电流和正向压降得到二极管的瞬时能耗；然后根据预定时间段内IGBT的瞬时能耗得到IGBT的总平均能耗，并根据预定时间段内二极管的瞬时能耗；最后根据IGBT的总平均能耗、二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到IGBT的结温和二极管的结温。与现有技术中的需要通过预埋在IGBT节点附近基板上的NTC电阻间接测量IGBT的结温相比，由于本专利技术实施例能够根据功率模块中IGBT和二极管的损耗在线计算IGBT的结温，因此，能够避免因测量偏差而导致的变流器结温响应滞后问题，确保风力发电机组的稳定运行。另外，与现有技术中的仅能够检测到IGBT的结温相比，本专利技术实施例还能够检测到二极管的结温，从而能够开展与二极管结温相关的过温保护策略，进一步确保风力发电机组的稳定运行。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1为本专利技术实施例涉及的功率模块的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的变流器功率模块的结温检测方法的流程示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的变流器功率模块的结温检测方法的流程示意图；图4为本专利技术又一实施例提供的变流器功率模块的结温检测方法的流程示意图；图5为本专利技术再一实施例提供的变流器功率模块的结温检测方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的变流器功率模块的结温检测装置的结构示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电变流器功率模块的结温检测方法，其中，包括：根据功率模块的IGBT的集电极电流和位于所述IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到所述IGBT的瞬时能耗，并根据预定时间段内所述IGBT的瞬时能耗，得到所述IGBT的总平均能耗；根据所述功率模块的二极管的正向电流和正向压降，得到所述二极管的瞬时能耗，并根据所述预定时间段内所述二极管的瞬时能耗，得到所述二极管的总平均能耗，所述二极管并联于所述IGBT的发射极和集电极之间；根据所述IGBT的总平均能耗、所述二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到所述IGBT的结温和所述二极管的结温。

【技术特征摘要】
1.一种风电变流器功率模块的结温检测方法，其中，包括：根据功率模块的IGBT的集电极电流和位于所述IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到所述IGBT的瞬时能耗，并根据预定时间段内所述IGBT的瞬时能耗，得到所述IGBT的总平均能耗；根据所述功率模块的二极管的正向电流和正向压降，得到所述二极管的瞬时能耗，并根据所述预定时间段内所述二极管的瞬时能耗，得到所述二极管的总平均能耗，所述二极管并联于所述IGBT的发射极和集电极之间；根据所述IGBT的总平均能耗、所述二极管的总平均能耗和冷却介质温度，得到所述IGBT的结温和所述二极管的结温。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述IGBT的瞬时能耗包括：所述IGBT的通态损耗、所述IGBT的开通损耗和所述IGBT的关断损耗；所述根据功率模块的IGBT的集电极电流和位于所述IGBT的集电极和发射极之间的管压降，得到所述IGBT的瞬时能耗，包括：根据所述IGBT导通时的集电极电流和管压降，得到所述IGBT的通态损耗；根据所述IGBT开通一次时的集电极电流和管压降，得到所述IGBT的开通损耗；根据所述IGBT关断一次时的集电极电流和管压降，得到所述IGBT的关断损耗。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述根据预定时间段内所述IGBT的瞬时能耗，得到所述IGBT的总平均能耗，包括：根据所述预定时间段内所述IGBT的通态损耗，计算所述IGBT的平均通态损耗；根据所述预定时间段内所述IGBT的开通损耗，计算所述IGBT的平均开通损耗；根据所述预定时间段内所述IGBT的关断损耗，计算所述IGBT的平均关断损耗；将所述IGBT的平均通态损耗、所述IGBT的平均开通损耗和所述IGBT的平均关断损耗的和值，作为所述IGBT的总平均能耗。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二极管的瞬时能耗包括：所述二极管的通态损耗和所述二极管的反向恢复损耗；所述根据所述功率模块的二极管的正向电流和正向压降，得到所述二极管的瞬时能耗，包括：根据所述二极管导通时的正向电流和正向压降，得到所述二极管的通态损耗；根据所述二极管反向恢复时的正向电流和正向压降，得到所述二极管的反向恢复损耗。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述根据所述预定时间段内所述二极管的瞬时能耗，得到所述二极管的总平均能耗，包括：根据所述预定时间段内所述二极管的通态损耗，计算所述二极管的平均通态损耗；根据所述预定时间段内所述二极管的反向恢复损...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔安斌，汤明杰，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11