[发明专利]一种功率半导体模块电热模型参数的标定方法及装置

说明书

本发明提供了一种功率半导体模块电热参数的标定方法及装置，标定功率半导体模块在不同导通电流与不同结温下的导通压降，并标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量，利用注入电流后功率半导体产生的热效应提取电参数，避免了利用探头测量电信号过程中的探头延迟、探头精度、起止时间选取以及积分计算等问题引起的误差，提高标定电参数的准确性；并通过采用导通压降标定值和开关能量标定值计算用于标定热参数的功率损耗，使标定的热参数可以补偿一部分电参数的误差，提高了计算结温的准确性，进而整体提升了标定电参数和热参数的准确性。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体的，涉及一种功率半导体模块电热参数的标定方法及装置。

背景技术

随着电力电子技术的发展，功率半导体模块因其具有驱动模块简单、功率等级高、功耗小等优点而被广泛应用于电机控制器、逆变器等装置。功率半导体模块在工作中反复的开通和关断时，所产生的导通损耗和开关损耗将导致其内部芯片的温度升高，从而导致功率半导体模块老化、失效，甚至发生故障，造成难以预料的损失。为了避免功率半导体模块的老化故障，需要对功率半导体模块的导通损耗和开关损耗进行监测。

计算导通损耗需要知道功率半导体模块的实时电流、占空比以及导通压降参数，计算开关损耗需要知道开关周期与每次开关能量。其中，功率半导体模块的主控制程序一般可以提供实时电流、占空比和开关周期，而其他电参数，如导通压降与开关能量则需要预先进行标定。而导通压降和开关能量都与结温有关，结温在实际应用中无法直接测量，需要根据功率半导体模块中的热网络模型中的热参数进行计算，热参数包括各级热阻和热容，也需要预先进行标定。

但是，目前标定电参数和热参数的方法准确性较低，进而导致无法对导通损耗和开关损耗进行准确监测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种功率半导体模块电热模型参数的标定方法及装置，实现对电参数和热参数的准确标定。

为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种功率半导体模块电热参数的标定方法，包括：

标定功率半导体模块在不同导通电流与不同结温下的导通压降；

获取功率半导体模块在设定散热条件下的总热阻；

根据所述总热阻，标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量；

根据预设相电流和实际结温对应的导通压降标定值，以及预设母线电压、所述预设相电流和所述实际结温对应的开关能量标定值，计算功率损耗；

在对所述功率半导体模块施加所述功率损耗的情况下，对所述功率半导体模块在阶跃响应过程中不同时刻的实时结温进行拟合，得到所述功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值。

可选的，当所述功率半导体模块部署在电机控制器中时，所述标定功率半导体模块在不同导通电流与不同结温下的导通压降，包括：

依次在每次导通压降的标定过程中设定不同的水冷温度和不同的导通电流；

测量在每次导通压降的标定过程中的稳态结温和导通压降；

记录在不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值。

可选的，所述方法还包括：

依据所述功率半导体模块在不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值，生成导通压降查询表，所述导通压降查询表存储导通电流、结温和导通压降标定值之间的对应关系。

可选的，所述方法还包括：

对不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值进行拟合，生成导通压降计算公式。