用于估计电力半导体元件的结的参数的方法和电力单元技术

本公开涉及一种用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其包括：*

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计电力半导体元件的结的参数的方法和电力单元


[0001]本公开涉及一种用于估计诸如电力转换器的设备中的诸如IGBT、二极管、MOSFET模块的电力半导体的结的参数的方法以便提供对这些参数的考察，以在监测系统中提供对这种半导体的结温和/或条件和可能劣化的监测。

技术介绍

[0002]诸如半导体结温等的参数的估计对于电力半导体模块的诊断和预测非常重要。
[0003]基于热模型的电力半导体模块的温度估计很有吸引力，因为它为这种模块的所有操作条件提供了温度估计。然而，这种估计需要对电力半导体模块的准确电力损耗测量以及电力半导体模块和冷却组件的准确热模型，由于这种模型在安装和操作条件下的灵敏度和可变性，因此很难建立先验。此外，模块的热阻抗随着电力模块的老化而变化，使得这种估计不可靠。
[0004]基于电压Von作为温度敏感电气参数(TSEP)的温度估计因为它应用于IGBT、二极管和MOSFET而很有吸引力，这是由于它不要求修改操作或选通信号，并且因为测量是在换相之间以低速(几μs范围)执行的。然而，由于零温度系数(ZTC)电流区域和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法包括以下步骤：
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通过测量与半导体模块有关的Von、Ion、Tc来检测至少一个稳定在线操作条件，其中，Ion是所述半导体的通态电压Von对温度敏感的电流，并且Tc是所述半导体元件的外壳的温度；
‑
测量并且存储至少一个稳定操作条件的至少一个参数集Von、Ion、Tc；
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在计算单元中，提供用于使包括第一未知参数集θelec的电气模型Tj＝F(Von,Ion,θelec)的结温估计Tj与包括第二未知参数集θmod的损耗/热模型Tjmod＝G(Ion,Tc,θmod)的另一结温估计Tjmod之间的误差最小化的计算，并且获得提供所述误差的最小化的至少一个参数集θmod和至少一个参数集θelec；
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为所计算的Tj的值提供所计算的参数集θelec和/或θmod以及所测量的Von、Ion、Tc中的至少一个；
‑
存储至少一个参数集θelec和/或θmod和/或Tj。2.根据权利要求1所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所述最小化包括扫描所述参数集的各种组合并且选择呈现低于定义的极限值的误差ε的组合的算法。3.根据权利要求1所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法包括提供足以生成N个方程的方程组的N个在线Von、Ion、Tc、Irms测量值的集合，其中，N大于或等于θelec+θmod的参数的数量，并且包括通过求解所述N个方程的分析计算算法来计算未知数θelec。4.根据权利要求1所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所估计的参数集在P个在线测量值的集合中将所述电气模型和所述损耗/热模型之间的平方误差的总和最小化。5.根据权利要求4所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法还包括以下步骤：
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在没有电源的情况下在第一次测量期间将均匀矢量初始化，计算、增大并且存储所述在线测量值之间的相关时刻；
‑
将所估计的参数识别为所述相关时刻的逆矩阵与所述均匀矢量的乘积。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所述电气模型为以下形式：并且其中，所述热模型为以下形式：Tjmod＝H(Irms)+Tc其中，T0是参考温度，V0是所述参考温度T0下的Von电压，“a”是Von的温度灵敏度，Tj是所述电力半导体的管芯温度，H是根据使用的电力半导体的一般Tjmod方程，Irms是根据Ion估计的并且Tc被测量。7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所述电气模型为在特定Ion下测量的Tj＝T0+α
Ion
.(Von
‑
V0
Ion
)的形式，所述方法包括根据权利要求2至4中任一项所述的校准方法之一以估计所述电气模型的参数α
Ion
和V0
Ion
，其
中，α
Ion
是Von对于预定义电流Ion的温度灵敏度，并且V0
Ion
是预定义参考温度T0和所述预定义电流Ion下的电压。8.根据权利要求6或7所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，对于N个电流Ion
i
(i＝1：N)并且对于测量值的M个集合定义温度灵敏度，其中，M≥N，并且其中，所述方法包括通过将由所述电气模型估计的Tj和由所述热模型估计的Tj之间的误差最小化来识别V0
i
(i＝1：N)。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法包括以下步骤：使用在相同电流但不同操作条件下的至少两个测量值来估计电压V0，其中，监测至少两个集合(Von1，Ion1，Tc1，Irms1)和(Von2，Ion2，Tc2，Irms2)，其中Ion1＝Ion2，Tc1＝Tc2和Irms1≠Irms2，并且其中，θelec的参数是Von在电流Ion＝Ion1＝Ion2下并且在预定义温度值T0下的值V0，其中，使用以下协议执行所述监测：
‑
检测负载电流等于所述预定义电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：