[发明专利]一种电力电子变流器功率器件损耗实时计算系统

权利要求书

1.一种电力电子变流器功率器件损耗实时计算系统，其特征在于：

步骤1，在RTDS实时仿真器上，利用RSCAD仿真软件，根据电力电子变流器实际拓扑结构，构建电力电子变流器实时仿真模型；

步骤2，通过RTDS实时仿真器的IO接口，将构建得到的电力电子变流器实时仿真模型和电力电子变流器实际控制器连接起来，形成电力电子变流器-RTDS硬件在环仿真系统；电力电子变流器-RTDS硬件在环仿真系统用于对电力电子变流器现场实际运行工况进行实时模拟仿真，生成电力电子变流器功率器件损耗计算所需的电压、电流信息，生成的电压、电流信息至少包括：IGBT集电极电流I_C、IGBT集电极与发射极端电压V_T，二极管正向电流I_F、二极管阴极与阳极端电压V_D；

步骤3，在RTDS实时仿真器，利用RSCAD仿真软件，建立IGBT导通损耗计算模块、IGBT开关损耗计算模块、二极管导通损耗计算模块、二极管开关损耗计算模块以及结温计算模块，配合步骤(2)生成的电压、电流信息，形成电力电子变流器功率器件损耗计算系统，分别得出IGBT导通损耗P_CONT、IGBT开关损耗P_SWT、二极管导通损耗P_COND、二极管开关损耗P_SWD，实现功率器件损耗的精确计算；

所述IGBT导通损耗计算模块，以电力电子变流器-RTDS硬件在环仿真系统输出的IGBT集电极电流I_C为输入，由电力电子变流器功率器件产品手册中的IGBT输出特性V_CE＝g_T1(I_C)和V_CE＝g_T2(I_C)计算得到典型结温T_JT1和T_JT2下的饱和压降V_CE1和V_CE2；再以结温计算模块的IGBT当前结温T_JT为输入，对V_CE1和V_CE2进行线性插值得到当前结温下的饱和压降V_CE；取V_CE和I_C的乘积即为IGBT导通损耗P_CONT；

所述IGBT开关损耗计算模块，实时监测电力电子变流器实际控制器输出的IGBT驱动信号，在IGBT驱动信号上升沿时锁存IGBT集电极与发射极端电压V_T，在IGBT驱动信号下降沿时锁存IGBT集电极电流I_C；以锁存的IGBT集电极电流I_C为输入，由功率器件产品手册中的IGBT开通特性E_ON＝f_T1(I_C)和关断特性E_OFF＝f_T2(I_C)，计算得到结温为T_JT1、电压为V_T1的典型测试条件下的开通损耗E_ON1和关断损耗E_OFF1；再以锁存的IGBT集电极与发射极端电压V_T和结温计算模块给出的IGBT当前结温T_JT为输入进行折算，得到当前工况下的开通损耗E_ON和关断损耗E_OFF，折算公式为：

从而得到IGBT开关损耗P_SWT，计算公式为：

其中，T为N次计算所对应的时间周期，N≥1，K_VT为电力电子变流器功率器件产品手册中的IGBT电压折算系数，T_SWT为电力电子变流器功率器件产品手册中的结温折算系数；

所述二极管导通损耗计算模块，以电力电子变流器-RTDS硬件在环仿真系统给出的二极管正向电流I_F为输入，由电力电子变流器功率器件产品手册中的二极管正向特性V_F＝g_D1(I_F)和V_F＝g_D2(I_F)计算得到典型结温T_JD1和T_JD2下的正向压降V_F1和V_F2；再以结温计算模块给出的二极管当前结温T_JD为输入，对V_F1和V_F2进行线性插值得到当前结温下的正向压降V_F；取V_F和I_F的乘积即为二极管导通损耗P_COND；

所述二极管开关损耗计算模块，实时监测电力电子变流器-RTDS硬件在环仿真系统给出的二极管正向电流I_F、二极管阴极与阳极端电压V_D，在正向电流I_F稳定趋近于零时锁存的端电压V_D，在端电压V_D为负值时锁存正向电流I_F；以锁存的正向电流I_F为输入，由电力电子变流器功率器件产品手册中的二极管反向恢复特性E_ERR＝f_D(I_F)，计算得到结温为T_JD1、电压为V_D1的典型测试条件下的反向恢复损耗E_ERR1；再以锁存的端电压V_D和结温计算模块给出的二极管当前结温T_JD为输入进行折算，得到当前工况下的反向恢复损耗E_ERR，折算公式为：

从而得到二极管开关损耗P_SWD，计算公式为：

其中，T为N次计算所对应的时间周期，K_VD为电力电子变流器功率器件产品手册中的二极管电压折算系数，T_SWD为电力电子变流器功率器件产品手册中的结温折算系数。