本申请公开了一种有源钳位三电平电路的优化控制方法和装置，该方法和装置应用于该电路的运行调整模块，具体为检测有源钳位三电平电路中功率元件的结温；根据当前结温确定当前控制模式；根据当前控制模式向功率元件的控制模块输出控制指令。本方案根据实时反馈的结温或者理论计算得到的结温，实时调整功率元件的开通关断时序，从而实时调整损耗在不同功率元件的分布比例，从而调整了功率元件的工作结温，以保证不同运行环境、运行工况下和散热条件下损耗的合理分布，使得结温均匀分布，从而保证了该电路在所有工况下的高电流输出能力。保证了该电路在所有工况下的高电流输出能力。保证了该电路在所有工况下的高电流输出能力。
【技术实现步骤摘要】
一种有源钳位三电平电路的优化控制方法和装置
[0001]本申请涉及电力电子
，更具体地说，涉及一种有源钳位三电平电路的优化控制方法和装置。
技术介绍
[0002]图1为传统有源钳位三电平电路（ＡＮＰＣ）的电路拓扑，图中的元件为碳化硅（SiC）器件，也可采用IGBT功率模块组成的该电路拓扑。由于电路本身的属性，电路损耗一般在S1D1模块、S2D2模块和S5D5模块中进行迁移。传统的调制方法一般将损耗全部集中在S1D1模块或S2D2模块，但是，这样做会导致S1或S2结温过高，致使S1或S2无法输出更高的电流，从而限制了整个电路拓扑的电流输出能力。
[0003]为避免S1或S2过热，传统的调制方法会通过PWM时序控制的手段将损耗在S1D1模块和S2D2模块之间均匀分布。然而功率半导体的结温和损耗与器件类型、功率因数、输出电流、门级驱动参数和散热环境等强相关，单纯的PWM时序控制无法保证器件在所有工况下的损耗/结温均匀分布，即还是无法保证电路拓扑的电流输出能力。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本申请提供一种有源钳位三电平电路的优化控制方法和装置，用于保证有源钳位三电平电路在所有工况下的高电流输出能力。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种有源钳位三电平电路的优化控制方法，应用于所述有源钳位三电平电路的运行调整模块，所述优化控制方法包括步骤：检测所述有源钳位三电平电路中功率元件的当前结温；根据所述当前结温确定当前控制模式；根据所述当前控制模式向所述功率元件的控制模块输出控制指令。
[0006]可选的，所述检测所述有源钳位三电平电路中功率元件的当前结温，包括步骤：采集设置在所述功率元件上的温敏电阻的电信号，通过对所述电信号的计算得到所述当前结温；采集所述功率元件的门极电流或门极电阻压降峰值，通过对所述门极电流或所述门极电阻压降峰值进行计算得到所述当前结温。
[0007]可选的，所述根据所述当前结温确定当前控制模式，包括步骤：当所有所述当前结温大于预设结温阈值时，确定所述当前控制模式为降功率/电流控制模式；当仅有部分所述当前结温大于所述预设结温阈值时，确定所述当前控制模式为方式比例调整模式。
[0008]可选的，所述控制指令为方式比例控制指令或降功率/电流控制指令，所述根据所述当前控制模式向所述功率元件的控制模块输出控制指令，包括步骤：
当所述当前控制模式为所述降功率/电流控制模式时，向所述控制模块输出所述降功率/电流控制指令，以控制所述功率元件降功率/电流运行；当所述当前控制模式为所述方式比例调整模式时，向所述控制模块输出方式比例控制指令，以控制所述功率元件在每个半流周期内以第一工况和第二工况运行，当运行在所述第一工况时，功耗集中在第一功率元件，当运行在所述第二工况时，功耗集中在第二功率元件。
[0009]可选的，所述当所述当前控制模式为所述方式比例调整模式时，向所述控制模块输出方式比例控制指令，包括步骤：以所述第一功率元件的结温和所述第二功率元件的结温之间温差为输入，根据预设控制算法对所述温差进行计算，得到时间比例系数，所述时间比例系数为在一个所述半电流周期内所述第一工况的工作时间与所述第二工况的工作时间之间的比值；根据所述时间比例系数输出所述方式比例控制指令。
[0010]一种有源钳位三电平电路的优化控制装置，应用于所述有源钳位三电平电路的运行调整模块，所述运行调整包括：结温检测模块，用于检测所述有源钳位三电平电路中功率元件的当前结温；模式确定模块，用于根据所述当前结温确定当前控制模式；指令输出模块，用于根据所述当前控制模式向所述功率元件的控制模块输出控制指令。
[0011]可选的，所述结温检测模块包括：第一检测单元，用于采集设置在所述功率元件上的温敏电阻的电信号，通过对所述电信号的计算得到所述当前结温；第二检测单元，用于采集所述功率元件的门极电流或门极电阻压降峰值，通过对所述门极电流或所述门极电阻压降峰值进行计算得到所述当前结温。
[0012]可选的，所述模式确定模块包括：第一确定单元，用于当所有所述当前结温大于预设结温阈值时，确定所述当前控制模式为降功率/电流控制模式；第二确定单元，用于当仅有部分所述当前结温大于所述预设结温阈值时，确定所述当前控制模式为方式比例调整模式。
[0013]可选的，所述指令输出模块包括：第一输出单元，用于当所述当前控制模式为所述降功率/电流控制模式时，向所述控制模块输出所述降功率/电流控制指令，以控制所述功率元件降功率/电流运行；第二输出单元，用于当所述当前控制模式为所述方式比例调整模式时，向所述控制模块输出方式比例控制指令，以控制所述功率元件在每个半流周期内以第一工况和第二工况运行，当运行在所述第一工况时，功耗集中在第一功率元件，当运行在所述第二工况时，功耗集中在第二功率元件。
[0014]可选的，所述第二输出单元被配置为：以所述第一功率元件的结温和所述第二功率元件的结温之间温差为输入，根据预设控制算法对所述温差进行计算，得到时间比例系数，所述时间比例系数为在一个所述半电流周期内所述第一工况的工作时间与所述第二工况的工作时间之间的比值；
并根据所述时间比例系数输出所述方式比例控制指令。
[0015]从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种有源钳位三电平电路的优化控制方法和装置，该方法和装置应用于该电路的运行调整模块，具体为检测有源钳位三电平电路中功率元件的结温；根据当前结温确定当前控制模式；根据当前控制模式向功率元件的控制模块输出控制指令。本方案根据实时反馈的结温或者理论计算得到的结温，实时调整功率元件的开通关断时序，从而实时调整损耗在不同功率元件的分布比例，从而调整了功率元件的工作结温，以保证不同运行环境、运行工况下和散热条件下损耗的合理分布，使得结温均匀分布，从而保证了该电路在所有工况下的高电流输出能力。
[0016]同时，还增强了功率器件在不同情况下适应性，实现功率器件更加可靠的过温保护，提高了系统可靠性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为传统有源钳位三电平电路（ＡＮＰＣ）的电路拓扑；图2为本申请实施例的一种有源钳位三电平电路的优化控制方法的流程图；图3为传统有源钳位三电平电路（ＡＮＰＣ）的电路拓扑中控制模块的示意图；图4为本申请实施例的门极电阻压降峰值与当前结温的关系图；图5为本申请实施例的调制波的时序图；图6为本申请实施例中第一工况下功率元件的结温的示意图；图7为本申请实施例中第二工况下功率元件的结温的示意图；图8为本申请实施例的一种有源钳位三电平电路的优化控制装置的框图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种有源钳位三电平电路的优化控制方法，应用于所述有源钳位三电平电路的运行调整模块，其特征在于，所述优化控制方法包括步骤：检测所述有源钳位三电平电路中功率元件的当前结温；根据所述当前结温确定当前控制模式；根据所述当前控制模式向所述功率元件的控制模块输出控制指令。2.如权利要求1所述的优化控制方法，其特征在于，所述检测所述有源钳位三电平电路中功率元件的当前结温，包括步骤：采集设置在所述功率元件上的温敏电阻的电信号，通过对所述电信号的计算得到所述当前结温；采集所述功率元件的门极电流或门极电阻压降峰值，通过对所述门极电流或所述门极电阻压降峰值进行计算得到所述当前结温。3.如权利要求1所述的优化控制方法，其特征在于，所述根据所述当前结温确定当前控制模式，包括步骤：当所有所述当前结温大于预设结温阈值时，确定所述当前控制模式为降功率/电流控制模式；当仅有部分所述当前结温大于所述预设结温阈值时，确定所述当前控制模式为方式比例调整模式。4.如权利要求3所述的优化控制方法，其特征在于，所述控制指令为方式比例控制指令或降功率/电流控制指令，所述根据所述当前控制模式向所述功率元件的控制模块输出控制指令，包括步骤：当所述当前控制模式为所述降功率/电流控制模式时，向所述控制模块输出所述降功率/电流控制指令，以控制所述功率元件降功率/电流运行；当所述当前控制模式为所述方式比例调整模式时，向所述控制模块输出方式比例控制指令，以控制所述功率元件在每个半流周期内以第一工况和第二工况运行，当运行在所述第一工况时，功耗集中在第一功率元件，当运行在所述第二工况时，功耗集中在第二功率元件。5.如权利要求4所述的优化控制方法，其特征在于，所述当所述当前控制模式为所述方式比例调整模式时，向所述控制模块输出方式比例控制指令，包括步骤：以所述第一功率元件的结温和所述第二功率元件的结温之间温差为输入，根据预设控制算法对所述温差进行计算，得到时间比例系数，所述时间比例系数为在一个所述半电流周期内所述第一工况的工作时间与所述第二工况的工作时间之间的比值；根据所述时间比例系数...
【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，
申请(专利权)人：杭州飞仕得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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