【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于igbt应用，涉及一种igbt模块快速在线结温的估算方法。
技术介绍
1、igbt是一种目前被广泛使用在工控领域、新能源汽车以及光伏等的功率器件。功率器件的损耗和结温计算是散热器设计的主要依据，也为igbt的寿命研究提供数据支持，因此研究igbt的损耗及结温计算方法很有必要。目前，不同的igbt厂商针对自己的产品都有相应的计算模型或软件，主要有两大类:基于物理模型即器件级的损耗及结温计算方法和基于数学模型的损耗及结温计算方法。物理模型仿真参数较多，速度慢，不适合工程应用。而数学模型则可以通过合适的数学演算加快仿真进度，节约设计时间，适合工程应用。为此，设计一种igbt模块快速在线结温的估算方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构合理，加快仿真进度，节约设计时间，适合工程应用的igbt模块快速在线结温的估算方法。
2、本专利技术是通过如下的技术方案予以实现的：一种igbt模块快速在线结温的估算方法，所述方法包括如下步骤：
3、1)建立igbt功率模块的损耗模型；所述igbt功率模块主要由igbt以及与其反向并联的二极管组成，二者主要工作于开关状态，并且周期性地经历各种动、静态过程，每一个过程都会产生一部分损耗，将这些损耗相加就是开关器件的总损耗；
4、2)建立igbt功率模块的热模型，将igbt损耗等效为电流源，热阻等效为电阻，热阻产生的温差等效为电压，计算此热模型中各部分的温度关系式，根据
5、3)通过igbt功率模块的损耗模型和igbt功率模块的热模型计算igbt损耗与结温。
6、作为优选：所述步骤1)中的igbt功率模块的损耗模型采用svpwm调制方式，其igbt模块总损耗可表达为下式：
7、ptot＝pigbt+pdiode＝pcon_igbt+psw_igbt+pcon_diode+psw_diode (1)
8、其中，ptot为igbt模块总损耗，pigbt为igbt总损耗，pdiode为续流二极管总损耗，pcon_igbt为igbt导通损耗，psw_igbt为igbt开关损耗，为pcon_diode续流二极管导通损耗，psw_diode为续流二极管反向恢复损耗；
9、igbt导通损耗
10、igbt的导通损耗与导通压降、电流、占空比及结温有关，可表示为：
11、
12、vce(t)为igbt导通压降，ic(t)为流过igbt的电流，τ(t)为占空比函数，t为调制波周期；
13、以三相两电平逆变器工作状态，可计算得到占空比，对于传统七段svpwm调制方式，a相上管在六个扇区的占空比为：
14、
15、其中，m为调制比，其定义为相电压幅值与直流母线电压比值的两倍；
16、ω逆变器输出相电流角频率，且ω＝2πf0，其中f0为相电流基波频率；为电流滞后电压角度；
17、因此，
18、当时，
19、
20、当或时，
21、
22、作为优选：所述igbt的开关损耗包括开通和关断损耗，它与开关频率、电流、直流母线电压、门极驱动电阻以及结温有关，可表示为：
23、
24、其中，
25、
26、式中，psw_igbt为igbt开关损耗；eon为导通一次的能耗；eoff为关断一次的能耗；vtest为igbt vce的测试值；vdc为直流母线电压；rgontest、rgofftest分别为产品测试时igbt门极导通电阻及门极关断电阻；rgon、rgoff分别为实际使用的门极导通电阻及门极关断电阻；eon(rgontest)、eoff(rgofftest)分别为产品测试时igbt额定电流时门极电阻对应的导通能耗和关断能耗；eon(rgon)、eoff(rgoff)分别为实际额定电流时门极电阻对应的开通能耗和关断能耗；fsw为开关频率；eon(t)、eoff(t)分别为t时刻的导通能耗和关断能耗；diode导通损耗
27、二极管的导通损耗与导通压降、电流、占空比及结温有关，可表示为：
28、
29、vf(t)为diode导通压降，if(t)为流过diode的电流，τ(t)如公式(3)；
30、因此，
31、当时，
32、
33、当或时，
34、
35、diode反向恢复损耗
36、二极管的关断损耗比开通损耗大的多，所以在损耗计算关注二极管关断引起的反向恢复损耗；二极管的反向恢复损耗与开关频率、电流、直流母线电压、门极开通电阻以及结温有关，可表示为：
37、
38、其中，
39、
40、其中，erec(rgontest)产品测试时igbt额定电流时门极电阻对应的反向恢复能耗，erec(rgon)为实际额定电流时门极电阻对应的反向恢复能耗。
41、作为优选：根据所述步骤2)中的igbt功率模块的热模型，计算得到的关系如下：
42、
43、其中，tcmax为最大壳温，th为散热器温度，tntc为ntc温度，tjq为igbt结温，tjd为二极管结温；
44、根据一阶rc模型，可得：
45、
46、因此，
47、则代入(13)式得：
48、
49、结合公式(13)和公式(15)，计算出结温。
50、本专利技术的有益效果如下：
51、本专利技术主要提供一种igbt模块快速在线结温的估算方法，包括建立以三相两电平为例的igbt模块的瞬时损耗模型、建立热网络模型(热模型)、计算损耗和结温等步骤。该方法可高效计算功率模块的损耗和结温，易于嵌入到硬件中，实现工业领域的功率模块在线结温计算。
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1.一种IGBT模块快速在线结温的估算方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的IGBT模块快速在线结温的估算方法，其特征在于：所述步骤1)中的IGBT功率模块的损耗模型采用SVPWM调制方式，其IGBT模块总损耗可表达为下式：
3.根据权利要求2所述的IGBT模块快速在线结温的估算方法，其特征在于：所述IGBT的开关损耗包括开通和关断损耗，它与开关频率、电流、直流母线电压、门极驱动电阻以及结温有关，可表示为：
4.根据权利要求1所述的IGBT模块快速在线结温的估算方法，其特征在于：根据所述步骤2)中的IGBT功率模块的热模型，计算得到的关系如下：
【技术特征摘要】
1.一种igbt模块快速在线结温的估算方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的igbt模块快速在线结温的估算方法，其特征在于：所述步骤1)中的igbt功率模块的损耗模型采用svpwm调制方式，其igbt模块总损耗可表达为下式：
3.根据权利要求2所述的igb...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕾蕾，朱翔，俞张平，华聪睿，
申请(专利权)人：浙江谷蓝电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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