[发明专利]牵引变流器开关器件限制结温与降低损耗的装置及方法

权利要求书

1.一种牵引变流器开关器件限制结温与降低损耗的装置，其特征在于，包括：电源模块、DSP和CPLD，DSP的型号为TI的F2812系列，CPLD的型号为EPM3256ATI144-10；

电源模块的+3.3V/-3.3V DC电源接入DSP，电源模块的+1.8V/-1.8V DC电源接入DSP；DSP的4路AD转换器的采样通道ADin1～ADin4分别与牵引变流器的三相输出电流的检测与调理电路的输出端和散热器的温度传感器的调理电路的模拟输出端连接；DSP的地址总线与数据总线均连接至CPLD；

牵引变流器的牵引控制单元与CPLD的六个IO引脚连接，CPLD的另外六个IO引脚分别与六个IGBT的驱动单元的信号输入通道连接。

2.如权利要求1所述的牵引变流器开关器件限制结温与降低损耗的装置，其特征在于：牵引变流器的牵引控制单元输出6路SVPWM输入信号，并将6路SVPWM输入信号传输至CPLD，CPLD对6路SVPWM输入信号的频率进行控制，然后输出6路SVPWM输出信号，并将输出的6路SVPWM输出信号传输至六个IGBT。

3.一种牵引变流器开关器件限制结温与降低损耗的方法，应用权利要求1或2所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、DSP采集三相输出电流信号I_outuvw与散热器温度信号t_amp，CPLD根据6路SVPWM输入信号测算出IGBT的开关频率f_s；

S2、DSP根据三相输出电流信号I_outuvw计算得到IGBT导通过程中的集电极电流I_c，根据I_c计算得到通态损耗P_on和开关损耗P_s；

S3、DSP根据通态损耗P_on和开关损耗P_s计算得到IGBT的发热功率P_IGBT；

S4、将计算出的发热功率P_IGBT导入热阻模型之中，从而得到IGBT的实时结温数据T_vj；

S5、若结温数据T_vj高于设定的阈值，则通过CPLD对IGBT的开关频率f_s进行控制，降低IGBT的开关频率，从而实现降低损耗与限制IGBT最高结温的目的，控制f_s的实现公式如下：

f_s-out＝αf_s (5)

f_s-out为控制后IGBT的开关频率，CPLD通过控制α来实现对输出f_s的控制，α的数值函数为：

4.如权利要求3所述的牵引变流器开关器件限制结温与降低损耗的方法，其特征在于：步骤S2中，U相的I_c具体计算方法为：假设U相输出电流I_outu，如果根据当前驱动脉冲，已知U相上管触发脉冲有效，且U相输出电流I_outu方向为流出列车牵引变流器的方向，呈现增加趋势，则U相上管的I_c＝I_outu；如果根据当前驱动脉冲，已知U相下管触发脉冲有效，且U相输出电流I_outu方向为流入列车牵引变流器的方向，呈现增加趋势，则U相下管的I_c＝-I_outu；I_outu方向为流出列车牵引变流器的方向时I_outu为正值，否则I_outu为负值；V相和W相的I_c具体计算方法同上。