[发明专利]一种IGBT功率模块结温动态预测方法

权利要求书

1.一种IGBT功率模块结温动态预测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1、根据电机的运行状态得到电机第一个工作点下的转矩和转速；

步骤2、建立电机工作点解析模型；将所述步骤1中得到的所述转矩和转速输入所建立的电机工作点解析模型，得到dq轴电流电压值，继而获得逆变器输出三相电流电压、开关信号；储存驱动端栅极电阻、开关频率及DC端直流母线电压信息；

步骤3、建立IGBT功率模块的损耗计算模型；设定所述功率模块中的IGBT以及反并联二极管FWD的初始温度，并将所述步骤2中的各参数输入所建立的所述损耗计算模型，得到所述IGBT以及反并联二极管FWD的损耗值；具体包括：

IGBT功率模块的损耗P_Module包括：IGBT工作时产生的通态损耗P_{IGBT_con}和开关暂态时候的开通损耗P_{IGBT_on}、关断损耗P_{IGBT_off}；FWD工作时的通态损耗P_{FWD_con}以及反向恢复损耗P_{FWD_re}：

P_Module＝P_{IGBT_con}+P_{IGBT_on}+P_{IGBT_off}+P_{FWD_con}+P_{FWD_re}

IGBT和FWD导通时的通态压降V_CE和V_D由各自的门槛电压V_CEO、V_DO以及通态电阻R_ch、R_d产生的压降两部分组成，且与温度实际温度T相关，其关系表示如下：

V_D(T)＝V_DO(T₀)+b_D·(T-T₀)+R_d(T)·I_D²

式中，T₀为参考温度，I_C和I_D分别为通过IGBT和FWD的电流，其中，b_T、m和b_D均为通过曲线拟合出的温度相关项；

计算得到通态损耗，其中D_T和D_D为IGBT和FWD在单位开关周期内的占空比：

P_{IGBT_con}＝(V_CEO(T)·I_C+R_ch(T)I_C²)·D_T

P_{FWD_con}＝(V_DO(T)I_D+R_d(T)I_D²)·D_D

在开关频率为f_sw时，IGBT的开通功率损耗P_{IGBT_on}、关断功率损耗P_{IGBT_off}及FWD的反向恢复功率损耗P_{FWD_re}表示如下:

P_{IGBT_on}＝f_sw·E_{IGBT_on}

P_{IGBT_off}＝f_sw·E_{IGBT_off}

P_{FWD_re}＝f_sw·E_{FWD_re}；

其中，

其中，E_{IGBT_on}为IGBT的开通能量损耗、E_{IGBT_off}为IGBT的关断能量损耗、E_{FWD_re}为FWD的反向恢复能量损耗，a_on、b_on、c_on、a_off、b_off、c_off、a_re、b_re、c_re为拟合常数，k_on、k_off、k_re为温度相关项，E_on(R_g)、E_off(R_g)、E_off(R_g)和E_on(R_rated)、E_off(R_rated)、E_off(R_rated)分别为实际栅极电阻和参考栅极电阻下对应的IGBT的开通与关断能量能耗、FWD的反向恢复能量损耗，V_{DC_rated}为参考直流母线值；

步骤4、建立IGBT功率模块的热阻网络模型；将所述步骤3中得到的所述损耗值输入所述热阻网络模型，得到当前电机工作点所对应的结温；

步骤5、将所述步骤4中得到的结温反馈输入所述IGBT功率模块的损耗计算模型，实现工况应用下的动态结温预测。