[发明专利]确定逆变器的半导体结构元件的损耗功率的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于确定逆变器的半导体结构元件的损耗功率的方法，其中，针对逆变器的每个半桥接收或检测当前的相电流，由调节装置接收用于操控半桥的可控制的半导体结构元件的当前的开关信号和/或开关时间，在考虑相电流方向的情形下由相电流、相应的占空比和相应的电流‑电压特性曲线出发确定半导体结构元件的正向损耗功率，在考虑相电流方向的情形下由接通能量、断开能量和反向恢复能量和接通过程的数量和断开过程的数量出发确定半导体结构元件的开关损耗功率；且其中，由所确定的正向损耗功率和所确定的开关损耗功率确定和提供半导体结构元件的总损耗功率，且其中，损耗功率的确定以逆变器的调节装置的调节节拍进行。本发明还涉及一种装置。

技术领域

本发明涉及一种用于确定逆变器的半导体结构元件的损耗功率的方法和装置。

背景技术

在电动交通工具中，逆变器、尤其牵引逆变器得到使用。带有由IGBT或MOSFET构成的三相四象限调节器的功率模块在这种牵引逆变器中是核心部件。正需要保护该构件免受损伤，其方式为，防止临界温度的出现。半导体结构元件的被需要用于温度监控和用于保护的(阻挡层)温度然而只能以非常大的技术成本直接在相应的功率半导体处被测量。

一种解决方式是依据模型确定(阻挡层)温度，该模型例如在逆变器控制中被用于估计(阻挡层)温度。在此必要的是，开发一种尽可能精确的且在牵引逆变器的所有工作点上起作用的模型。在此须考虑如下，即，在驱动调节中可使用不同的调制方法和操控方法(SVPWM，DPWM，块同步,...)以及运行状态例如“有源短路”或“无载运转”。

在逆变器控制中实现的模型应尽可能独立于驱动调节起作用并且还应反映功率半导体的非对称负载。针对用于确定(阻挡层)温度的这种模型的输入值尤其是各个半导体结构元件的损耗功率。

由US 2009/0319115 A1已知用于对在系统(例如用于混合动力交通工具或电动车的功率模块)中的部件的温度特性进行建模的方法和系统。对于在系统中的部件中的每个而言计算出损耗功率值。第一滤波器被应用在关联于所选择的部件的损耗功率值上，以便确定其所估计的温度。对于处在所选择的部件旁边的相邻部件中的每个而言估计交叉耦合温度，其方式为，其它滤波器被应用在对于相邻部件而言的损耗功率值中的每个上。所选择的部件的估计温度和对于相邻部件中的每个而言的估计的交叉耦合温度然后可被相加，以便由此估计对于所选择的部件而言的运行温度。此外，当对于所选择的部件而言确定的运行温度超过阈值时，可适配系统的运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于确定逆变器的半导体结构元件的损耗功率的方法和装置，利用其可经改善地确定损耗功率。

根据本发明，该目的通过一种用于确定逆变器的半导体结构元件的损耗功率的方法和一种用于确定逆变器的半导体结构元件的损耗功率的装置来实现。本发明的有利的设计方案根据本发明得出。

尤其地，一种用于确定逆变器的半导体结构元件、尤其整流单元的损耗功率的方法可供使用，其中，对于逆变器的每个半桥而言：

- 接收或检测当前的相电流，

- 由逆变器的调节装置接收用于操控半桥的可控制的半导体结构元件的当前的开关信号和/或开关时间，

- 在考虑相电流的方向的情形下由相电流、相应的占空比和相应的电流-电压特性曲线出发确定半桥的半导体结构元件的正向损耗功率(Durchlassverlustleistung)，

- 在考虑相电流的方向的情形下由接通能量、断开能量和反向恢复能量和接通过程的数量和断开过程的数量出发确定半导体结构元件的开关损耗功率，且

其中，由所确定的正向损耗功率和所确定的开关损耗功率确定且提供半桥的半导体结构元件的总损耗功率，且其中，损耗功率的确定以逆变器的调节装置的调节节拍(Reglertakt)进行。