CN107941365B - 带ntc热敏电阻的igbt模块的温度预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法，本方法首先通过电流传感器检测IGBT模块的当前运行电流I；由运行电流I通过公式计算IGBT模块的当前损耗；再用该损耗换算得到NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的温度差值；最终由温度差值与NTC热敏电阻检测到的IGBT模块的当前温度之和得到IGBT模块的预测温度。本方法克服了传统IGBT模块过温保护的缺陷，准确得到IGBT模块的运行温度，从而实现更准确的IGBT模块过温保护，确保带IGBT模块的设备的正常运行。

Description

带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法
技术领域
本发明涉及一种带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法。
背景技术
IGBT模块为由绝缘栅双极型晶体管与续流二极管通过特定的电路桥接封装而成的半导体模块，封装后的IGBT模块直接应用于变频器、UPS不间断电源等设备上；IGBT模块的运行温度是非常重要的参数，关乎设备的正常运行。如图1所示，IGBT模块1通常由桥接的6个绝缘栅双极型晶体管11和一个NTC热敏电阻12构成，通过NTC热敏电阻12实时检测IGBT模块1的运行温度，实现IGBT模块1的过温保护。但在实际应用中，由于NTC热敏电阻在IGBT模块上的设置位置差异，其检测的温度与IGBT模块的实际运行温度存在一定的误差，并且在IGBT模块大电流运行状态时，NTC热敏电阻的温度检测存在一定的滞后现象，导致IGBT模块的过温保护存在偏差，影响IGBT模块设备的正常运行，严重的情况可能损坏IGBT模块。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法，本方法克服了传统IGBT模块过温保护的缺陷，准确得到IGBT模块的运行温度，从而实现更准确的IGBT模块过温保护，确保IGBT模块设备的正常运行。
为解决上述技术问题，本发明带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法包括如下步骤：
步骤一、通过电流传感器检测IGBT模块的当前运行电流I；
步骤二、根据运行电流I通过下式计算IGBT模块的当前损耗，
其中：a、b、c是由IGBT模块参数决定的系数，a代表IGBT模块内阻导通损耗，b代表IGBT模块导通压降形成的损耗， c代表IGBT模块开关损耗；
步骤三、根据IGBT模块的当前损耗通过下式计算NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的温度差值，
其中：为NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的热阻；
步骤四、通过下式计算得到IGBT模块的预测温度，
其中：为由NTC热敏电阻检测到的IGBT模块的当前温度。
由于本发明带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法采用了上述技术方案，即本方法首先通过电流传感器检测IGBT模块的当前运行电流I；由运行电流I通过公式计算IGBT模块的当前损耗；再用该损耗换算得到NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的温度差值；最终由温度差值与NTC热敏电阻检测到的IGBT模块的当前温度之和得到IGBT模块的预测温度。本方法克服了传统IGBT模块过温保护的缺陷，准确得到IGBT模块的运行温度，从而实现更准确的IGBT模块过温保护，确保IGBT模块设备的正常运行。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为IGBT模块的结构示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法包括如下步骤：
步骤一、通过电流传感器检测IGBT模块1的当前运行电流I，单位安培（A）；
步骤二、根据运行电流I通过下式计算IGBT模块1的当前损耗，单位瓦（W），
其中：a、b、c是由IGBT模块参数决定的系数，a代表IGBT模块内阻导通损耗，其值等于，b代表IGBT模块导通压降形成的损耗，其值等于，c代表IGBT模块开关损耗，其值等于；在不采用任何矫正的情况下，计算得到的当前损耗与实测得到的损耗偏差小于10%；
其中：
为输出电压计算调制度，在SPWM控制中，M的定义是调制波幅值和载波幅值的比值，称为输出电压计算调制度；
为功率因数；
为IGBT模块导通内阻，由模块参数决定；
为IGBT模块导通压降，由模块参数决定；
为IGBT模块开通损耗，由模块参数决定；
为IGBT模块关断损耗，由模块参数决定；
为IGBT模块开关频率；
步骤三、根据IGBT模块1的当前损耗通过下式计算NTC热敏电阻12到IGBT模块1芯片之间的温度差值，
其中：为NTC热敏电阻12到IGBT模块1芯片之间的热阻，单位为摄氏度每瓦（℃/W），该数据由IGBT模块参数决定；
步骤四、通过下式计算得到IGBT模块1的预测温度，单位为摄氏度（℃），
其中：为由NTC热敏电阻12检测到的IGBT模块1的当前温度，单位为摄氏度（℃）。
本方法对由NTC热敏电阻直接检测到的IGBT模块的当前温度进行修正，在其基础上叠加NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的温度差值，使得更准确地反映IGBT模块的实际运行温度，从而有效实现IGBT模块的过温保护，确保IGBT模块设备的正常运行。
本方法相对于直接采用NTC热敏电阻检测IGBT模块温度提高了IGBT模块过温保护的效果，当IGBT模块处于大电流工况或NTC热敏电阻距离被检测的IGBT模块芯片位置相对较远时，本方法可以更准确的得到IGBT模块的实际运行温度，从而实现更准确的IGBT模块过温保护。

Claims (1)

1.一种带NTC热敏电阻的IGBT模块的温度预测方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、通过电流传感器检测IGBT模块的当前运行电流I；
步骤二、根据运行电流I通过下式计算IGBT模块的当前损耗，
其中：a、b、c是由IGBT模块参数决定的系数，a代表IGBT模块内阻导通损耗，b代表IGBT模块导通压降形成的损耗，c代表IGBT模块开关损耗；
步骤三、根据IGBT模块的当前损耗通过下式计算NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的温度差值，
其中：为NTC热敏电阻到IGBT模块芯片之间的热阻；
步骤四、通过下式计算得到IGBT模块的预测温度，
其中：为由NTC热敏电阻检测到的IGBT模块的当前温度。
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