[发明专利]正弦逆变器IGBT结温波动计算方法

说明书

本发明涉及一种正弦逆变器IGBT结温波动计算方法，其特征是，包括以下步骤：（1）结合正弦逆变器，根据正弦逆变器输出电流、母线电压计算出IGBT和FRD的导通损耗P_cond和开关损耗P_SW，总损耗P_total=P_sw+P_cond；（2）根据IGBT热阻测试结果，将热阻等效为局部网络热模型；（3）将损耗到局部网络热模型进行迭代，求出相应条件下的正弦逆变器的功率器件（IGBT）的最大结温和平均结温。本发明能够准确计算结层温度和结温波动，使得在开发的初始阶段，就能够根据所选取的功率器件知道相应的结温和结温波动。

技术领域

本发明涉及一种正弦逆变器IGBT结温波动计算方法。

背景技术

在电力电子电路中IGBT和二极管作为开关工作，不断地转换各种静态和动态循环的状态。在这种情况下就会产生功耗或者能量成分的损失，它们构成了半导体元件的总损耗，并使功率半导体元件升温。通过适当功率半导体的设计以及增加冷却装置，就能使半导体换流器在它最高允许的结层温度内安全运行。但是功率器件的结层温度往往是难以通过实际测量得到，这给设计人员带来了极大的困惑。设计人员通过计算额定电流来设计相应的变换器，选择相应的功率器件，但是对于是否超过IGBT结温T_j(max)或者电流在交变的情况下，结温的波动幅值，我们往往难以知道。

在开发初始阶段，设计人员往往是通过如图1所示线性计算的方法来预估结层温度，但是对于真正的结层温度难以真实的还原，这给设计带来了很大的误区，也给设计的换流器带来了隐患。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种正弦逆变器IGBT结温波动计算方法，准确计算结层温度和结温波动，使得在开发的初始阶段，就能够根据所选取的功率器件知道相应的结温和结温波动。

按照本发明提供的技术方案，所述正弦逆变器IGBT结温波动计算方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)结合正弦逆变器，根据正弦逆变器输出电流、母线电压计算出IGBT和FRD的导通损耗P_cond和开关损耗P_SW，总损耗P_total＝P_sw+P_cond；

(2)根据IGBT热阻测试结果，将热阻等效为局部网络热模型；

(3)将损耗到局部网络热模型进行迭代，求出相应条件下的正弦逆变器的功率器件(IGBT)的最大结温和平均结温。

进一步的，所述IGBT的导通损耗P_cond(T)和开关损耗P_SW(T)如下：

其中，m为调制比，根据厂商提供的数据手册获得；为电压与电流的相角；V_CE0(Tj)为IGBT的饱和压降，根据厂商提供的数据手册获得；I₁为输出电流，即图2中的I_out；r_CE为通态等效内阻；f_SW为开关频率；E_on+off为开关损耗的能量；I_ref为给定电流；V_cc为母线电压；V_ref为给定电压；K_v为开关损耗电压关系的指数参数，一般为1.3～1.4；TC_ESW为开关损耗的温度系，一般为0.003；T_j为IGBT的设计结温；T_ref为IGBT的希望结温；

FRD的导通损耗P_cond(D)和开关损耗P_SW(D)如下：