[发明专利]半导体功率器件动态结温的实时在线预测方法

摘要

本发明公开了一种半导体功率器件动态结温的实时在线预测方法，其特征在于复用原系统闭环控制所必须的电参数采样值，离散化计算功率器件损耗，结合优化拟合的离散化动态热阻模型，通过在线迭代计算获得功率器件的实时结温。本发明的优势如下：复用系统闭环控制所必须的电参数采样值作为输入，不增加任何额外的系统硬件电路和成本；采用离散化迭代计算的思想，能够最大限度的节约处理器的资源，实现在线计算，并且保证动态结温计算的实时性；创新性的使用优化拟合的离散化动态热阻模型进行迭代计算，在保证功率器件动态结温计算的实时性的同时，还保证了计算的准确性，能够满足保护、寿命预测、可靠性设计等要求且很好的契合实际工程应用的需求。

主权项

1.一种半导体功率器件动态结温的实时在线预测方法，包括以下步骤：步骤一：获取半导体功率器件的工作状态参数：功率模块输出电流、功率模块母线电压和功率模块所在的散热器温度；步骤二：获取半导体功率器件损耗参数：在给定温度下流过半导体功率器件电流IT对应的导通压降UCE、开通损耗Eon和关断损耗Eoff；步骤三：根据获取的流过半导体功率器件电流IT对应的导通压降UCE，计算出这一个计算周期TS对应的半导体功率器件导通损耗PDC：PDC＝UCE*IT*DD为一个计算周期TS内半导体功率器件的导通占空比；步骤四：根据获取半导体功率器件在电流IT对应的开通损耗Eon和关断损耗Eoff，计算出半导体功率器件的开关损耗Psw：Psw＝(Eon+Eoff)*ff为半导体功率器件的开关频率；步骤五：根据步骤三和步骤四求得的导通损耗和开关损耗，求出半导体功率器件的总损耗P：P＝PDC+Psw；步骤六：计算半导体功率器件结与散热器表面的温度差ΔTtjh1：其中：ΔT_tjh0为上一个周期结束后功率器件结与散热器表面的温度差，λ是通过对功率模块动态热阻曲线进行优化拟合之后得到的，且与计算周期T_S以及动态热阻曲线相关的离散化系数；为计算周期T_S对应的功率模块的瞬态热阻；步骤七：迭代计算出每一时刻功率器件的结温：重复步骤一～步骤六，然后对上一个周期计算的结果进行迭代运算之后与散热器的实时温度相加，实时在线预测得到功率模块内每一个半导体功率器件的结温。