CN108896200B - 变流器的功率模块温度的检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种变流器的功率模块温度的检测方法、装置、设备及介质。该检测方法包括：获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及功率模块中功率芯片的运行参数；根据功率芯片的运行参数，确定出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值；根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。本申请实施例可对变流器功率模块中的功率芯片的实时温度进行检测，并提高检测效率。
Description
技术领域
本申请涉及变流器技术领域，具体而言，本申请涉及一种变流器的功率模块温度的检测方法、装置、设备及介质。
背景技术
变流器的功率模块工作在低频运行状态时，其中的功率芯片的温度通常波动较大，进而会导致功率模块内部绑定线断裂等现象的发生。因此需要对功率芯片的温度进行检测，从而实现对功率芯片更有效的温度控制和过温保护，并实现对功率芯片的寿命进行预估。
目前对于大部分的变流器，通常通过几下方案检测功率芯片的温度：
1)通过检测功率模块中的热敏电阻的电阻值推测功率芯片的温度，从而对功率芯片进行过温保护。但热敏电阻的稳定性较差，不能准确的反映功率芯片的温度变化，精确度较低。
2)使用散热器温度或者运行环境温度作为温度基准点进行计算。但在变流器实际运行中，由于导热硅脂的老化、散热器工作状态特性的变化等，会影响最后的计算结果的精确度。
3)通过有限元仿真的策略对功率芯片温度的计算。但该方法仅适用于专用的计算机处理系统，并不能在变流器软件中实现。
综上，采用现有技术计算功率芯片的温度，普通存在精确度低、不适用于在变流器中执行的缺点。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种变流器的功率模块温度的检测方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术存在检测精确度低、不适用于在变流器中执行的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种变流器的功率模块温度的检测方法，包括：
获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及功率模块中功率芯片的运行参数；
根据功率芯片的运行参数，确定出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值；
根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
第二方面，本申请实施例提供了一种变流器的功率模块温度的检测装置，包括：
数据获取模块，用于获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及功率模块中功率芯片的运行参数；
温差确定模块，用于根据功率芯片的运行参数，确定出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值；
温度确定模块，用于根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
第三方面，本申请实施例提供了一种变流器的功率模块温度的检测设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器电连接；存储器存储有计算机程序，计算机程序由处理器执行以实现本申请实施例第一方面提供的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的方法。
本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
1)本申请实施例可对变流器功率模块中的功率芯片的实时温度进行检测，实时温度能够反映出功率芯片温度的波动和变化情况，因此相对于通过检测热敏电阻的电阻值推测功率芯片的温度的方法，根据检测到的实时温度可对功率芯片进行更有针对性的过温保护；
2)相对于散热器温度和运行环境温度而言，本申请实施例中的热敏电阻所处位置的温度更加稳定，以热敏电阻所处位置的温度，代替散热器温度和运行环境作为温度基准点进行计算，可使计算结果更加精确；
3)相对于通过有限元仿真计算功率芯片温度的方法，本申请实施例中通过实际获取的温度数据、运行参数等数据计算功率芯片实时温度，无需配置专门的计算机处理系统，通过变流器自带的处理装置即可实现，节省了硬件资源，且实用性更强，适用范围更广。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种IGBT模块的部分电路结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种变流器的功率模块温度的检测方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种变流器的功率模块温度的检测方法的流程示意图；
图4为本申请实施例中的T1芯片的输出电流和瞬态损耗功率分别随之时间变化的变化趋势的一种示例图；
图5为本申请实施例中福斯特热阻抗模型的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种变流器的功率模块温度的检测方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种变流器的功率模块温度的检测装置的结构框架示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种变流器的功率模块温度的检测装置的结构框架示意图；
图9为图8中损耗确定单元的结构框架示意图；
图10为本申请实施例提供的一种变流器的功率模块温度的检测设备的结构框架示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：
功率模块：将IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、变流器直流电容、水冷板、功率铜排、机械框架等组合在一起的模块，称为功率模块；本领域技术人员可以理解功率模块中还包括其它通用元器件，如热敏电阻。
IGBT模块：直接从供应商采购的一种功率模块，内部包含功率芯片(如IGBT芯片、二极管芯片)、绑定线、导热基板等，其结构如图1所示，图1中的T1和T2为IGBT芯片，D1和D2为二极管芯片。
绑定线：连接于芯片和芯片之间的金属线，如铝线。
导热基板：表示位于IGBT模块底部的用于导热的金属基板，如铜基板。
稳态损耗功率：表示功率芯片运行过程中的平均损耗功率。
瞬态损耗功率：表示功率芯片运行过程中的实时损耗功率。
开关损耗功率：表示功率芯片运行过程中的开通损耗功率和关断损耗功率。
导通损耗功率：表示功率芯片运行过程中开通产生的损耗功率。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
实施例一
本申请实施例一提供了一种变流器的功率模块温度的检测方法，该检测方法的流程示意图如图2所示，包括：
S201，获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中功率芯片之间的稳态温度差值、以及功率模块中功率芯片的运行参数。
可选地，功率芯片的运行参数包括：功率芯片的平均温度、输出电流、开关次数、开通占空比、以及功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数。热敏电阻可以是NTC(NegativeTemperature Coefficient，负温度系数)电阻，以减少温度波动，提高对温度变化的响应速度。
S202，根据功率芯片的运行参数，确定出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，根据功率芯片的平均温度、开通占空比、输出电流和开关次数，确定功率芯片在单位时间段内的瞬态损耗功率；根据功率芯片的瞬态损耗功率和功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
相对于稳态损耗功率而言，瞬态损耗功率能够反映功率芯片的实时损耗情况以及损耗的变化情况，以瞬态损耗功率为数据基础计算功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，可使计算得到的实时温度差值更准确，从而更有利于后续的计算。
可选地，根据功率芯片的平均温度、开通占空比、输出电流和开关次数，确定功率芯片在单位时间段内的瞬态损耗功率，包括：根据功率芯片的平均温度、开通占空比和输出电流，确定功率芯片在单位时间段的导通损耗功率；根据功率芯片的平均温度、输出电流和开关次数，确定功率芯片在单位时间段的开关损耗功率；根据该实时导通损耗功率和该实时开关损耗功率，确定功率芯片的瞬态损耗功率。
实时开关损耗功率与功率芯片的输出电流、平均温度等条件息息相关，基于功率芯片的输出电流、平均温度等数据进行计算，可得到更精确的实时开关损耗功率。
可选地，功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数包括：功率芯片与导热基板之间的热阻抗模型的热阻值和热容值。
可选地，根据瞬态损耗功率和热阻抗参数，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，包括：对功率芯片的瞬态损耗功率、热阻值和热容值进行离散化计算，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
S203，根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
应用本申请的实施例一，至少可以实现如下有益效果：
1)本申请实施例可对变流器功率模块中的功率芯片的实时温度进行检测，实时温度能够反映出功率芯片温度的波动和变化情况，因此相对于通过检测热敏电阻的电阻值推测功率芯片的温度的方法，根据检测到的实时温度可对功率芯片进行更有针对性的过温保护；
2)相对于散热器温度和运行环境温度而言，本申请实施例中的热敏电阻所处位置的温度更加稳定，以热敏电阻所处位置的温度，代替散热器温度和运行环境作为温度基准点进行计算，可使计算结果更加精确；
3)相对于通过有限元仿真计算功率芯片温度的方法，本申请实施例中通过实际获取的温度数据、运行参数等数据计算功率芯片实时温度，无需配置专门的计算机处理系统，通过变流器自带的处理装置即可实现，节省了硬件资源，且实用性更强，适用范围更广；
4)现有技术通常基于功率芯片的稳态损耗功率来确定功率芯片的温度，但由于稳态损耗功率的局限性，该方式所确定的温度只是一个估算的结果，相对于该方式，本申请实施例基于瞬态损耗功率可精确地计算出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，进而使对功率芯片的实时温度的计算精确度更高；
5)瞬态损耗功率受到功率芯片的输出电流、平均温度等条件的影响较大，根据功率芯片的输出电流、平均温度等数据进行计算，可提高瞬态损耗功率计算的精确度，从而提高功率芯片的实时温度的计算精确度；
6)基于热阻抗模型的相关数据，采用离散化计算的方法可使计算结果更加精确和稳定。
实施例二
在实施例一的基础上，本申请实施例二提供的另一种可能的实现方式，如图3所示，该方式包括：
S301，获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数、以及功率芯片的平均温度、输出电流、开关次数、开通占空比。
可选地，热敏电阻处的温度可预先进行检测确定，热敏电阻可以是NTC电阻，以减少温度波动，提高对温度变化的响应速度。
可选地，热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值可通过以下方式预先确定：
根据预先检测的热敏电阻和各功率芯片对应的导热基板之间的热阻抗矩阵、以及功率芯片的瞬态损耗功率，可得到热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值。其中，功率芯片的瞬态损耗功率的检测和计算方法将在后续部分详述，且本领域技术人员可以理解上述热阻抗矩阵的具体检测原理，在此不再赘述。
S302，根据功率芯片的平均温度、开通占空比和输出电流，确定功率芯片的实时导通损耗功率。
可选地，根据功率芯片的平均温度和输出电流，确定功率芯片的实时导通压降；根据输出电流、实时导通压降和开通占空比，确定功率芯片的实时导通损耗功率。其中，以T1芯片为例，功率芯片的输出电流随时间的变化趋势如如图4中的虚线所示。
本实施例中，功率芯片可以是IGBT芯片(如图1中的T1芯片或T2芯片)，也可以是二极管芯片(如图1中的D1芯片或D2芯片)。当功率芯片为IGBT芯片时，实时导通压降指任一时刻IGBT芯片的饱和导通压降；当功率芯片为二极管芯片时，实时导通压降指任一时刻二极管芯片的正向导通压降。
可选地，当功率芯片为IGBT芯片时，IGBT芯片的实时导通压降可通过如下表达式计算得出：
在表达式(1)中，Vce_T1(t)表示t时刻T1芯片的饱和导通压降，I(t)表示t时刻T1芯片的输出电流，Tj_rms表示t所属的输出周期内功率芯片(此处指T1芯片)的平均温度；表达式(2)中的其余参数均为已知的常数，可根据实际情况进行设置。
在表达式(2)中，Vd_D1(t)表示t时刻D1芯片的饱和导通压降，I(t)表示t时刻D1芯片的输出电流，Tj_rms表示t所属的输出周期内功率芯片(此处指D1芯片)的平均温度；其余参数均为已知的常数，可根据实际情况进行设置。
当输出电流I(t)标示为正时，IGBT芯片的实时导通损耗功率可通过如下表达式(包括第一表达式)计算得出：
Pon_T1(t)＝I(t)×Vce_T1(t)×D(t)，Pon_T2(t)＝0 表达式(3)
Pon_D2(t)＝I(t)×Vd_D2(t)×(1-D(t))，Pon_D1(t)＝0 表达式(4)
在表达式(3)中，Pon_T1(t)表示t时刻T1芯片的实时导通损耗功率，Pon_T2(t)表示t时刻T2芯片的实时导通损耗功率；D(t)为t时刻T1芯片的开通占空比；其余参数同表达式(1)。
当输出电流I(t)标示为负时，IGBT芯片的实时导通损耗功率的计算方式与表达式(3)同理，此时，Pon_T1(t)＝0，Pon_T2(t)＝I(t)×Vce_T2(t)×D(t)。
在表达式(4)中，Pon_D1(t)表示t时刻D1芯片的实时导通损耗功率，Pon_D2(t)表示t时刻T2芯片的实时导通损耗功率；Vd_D2(t)表示t时刻D2芯片的饱和导通压降，D(t)为T1芯片的开通占空比；其余参数同表达式(2)。
当输出电流I(t)标示为负时，IGBT芯片的实时导通损耗功率的计算方式与表达式(4)同理，此时，Pon_D2(t)＝0，Pon_D1(t)＝I(t)×Vd_D1(t)×(1-D(t))。
S303，根据功率芯片的平均温度、输出电流和开关次数，确定功率芯片的实时开关损耗功率。
可选地，当功率芯片为IGBT芯片时，功率芯片的实时开关损耗功率包括IGBT芯片的实时开关损耗功率；当功率芯片为二极管芯片时，功率芯片的实时开关损耗功率包括二极管芯片的实时反向恢复损耗。
可选地，根据功率芯片的平均温度、输出电流与单次开关损耗功率的对应关系，确定功率芯片在任一时刻的单次开关损耗功率；根据单次开关损耗功率和开关次数，确定功率芯片的实时开关损耗功率。
可选地，平均温度、输出电流与单次开关损耗功率的对应关系，可根据历史数据(包括历史平均温度、历史输出电流和历史单次开关损耗功率)预先确定并存储。
可选地，将当前输出周期(即t时刻所属的输出周期)内功率芯片的平均温度、功率芯片在t时刻的输出电流，分别与预先确定并存储的上述对应关系中的多个平均温度、多个输出电流进行对比；若当前输出周期内功率芯片的平均温度、功率芯片在t时刻的输出电流分别与上述对应关系中的一个平均温度、一个输出电流相同，则可确定该平均温度、输出电流对应的单次开关损耗功率为功率芯片在该t时刻的开关损耗功率。
可选地，当功率芯片为IGBT芯片时，功率芯片的单次开关损耗功率包括IGBT芯片的单次开通损耗功率和单次关断损耗功率；当功率芯片为二极管芯片时，功率芯片的单次开关损耗功率包括二极管芯片的单次动作损耗功率。
可选地，当输出电流I(t)标示为正时，功率芯片的实时开关损耗功率可通过如下表达式计算得出：
Psw_T1(t)＝n×Eon(t)+n×Eoff(t)，Psw_T2(t)＝0 表达式(5)
Psw_D1(t)＝0，Psw_D2(t)＝n×Err(t) 表达式(6)
在表达式(5)中，Psw_T1(t)表示t时刻T1芯片的实时开关损耗功率，Psw_T2(t)表示t时刻T2芯片的实时开关损耗功率；Eon(t)表示T1芯片a或T2芯片在t时刻的单次开通损耗功率，Eoff(t)表示T1芯片或T2芯片在t时刻的单次判断损耗功率；n表示T1芯片或T2芯片的开关次数(开通次数或判断次数)。
在表达式(6)中，Psw_D1(t)表示t时刻D1芯片的实时开关损耗功率，Psw_D2(t)表示t时刻D2芯片的实时开关损耗功率；Err(t)表示D1芯片或D2芯片在t时刻的单次动作损耗功率；n表示D1芯片或D2芯片的正向反向切换次数。
当输出电流I(t)标示为负时，功率芯片的实时开关损耗功率的计算方式与表达式(5)和(6)同理，此时，Psw_T1(t)＝0，Psw_T2(t)＝n×Eon(t)+n×Eoff(t)，Psw_D2(t)＝0，Psw_D1(t)＝n×Err(t)。
S304，根据功率芯片的实时导通损耗功率和实时开关损耗功率，确定功率芯片的瞬态损耗功率。
可选地，通过对实时导通损耗功率和实时开关损耗功率求各，确定出功率芯片的瞬态损耗功率。
可选地，当输出电流I(t)标示为正时，功率芯片的瞬态损耗功率可通过如下表达式计算得出：
P_T1(t)＝Pon_T1(t)+Psw_T1(t)，P_T2(t)＝Pon_T2(t)+Psw_T2(t)
表达式(7)
P_D1(t)＝Pon_D1(t)+Psw_D1(t)，P_D2(t)＝Pon_D2(t)+Psw_D2(t)
表达式(8)
在表达式(7)中，P_T1(t)表示t时刻T1芯片的瞬态损耗功率，P_T2(t)表示t时刻T2芯片的瞬态损耗功率；Pon_T1(t)表示t时刻T1芯片的实时导通损耗功率，Pon_T2(t)表示t时刻T2芯片的实时导通损耗功率；Psw_T1(t)表示t时刻T1芯片的实时开关损耗功率，Psw_T2(t)表示t时刻T2芯片的实时开关损耗功率。
在表达式(8)中，P_D1(t)表示t时刻D1芯片的瞬态损耗功率，P_D2(t)表示t时刻D2芯片的瞬态损耗功率；Pon_D1(t)表示t时刻D1芯片的实时导通损耗功率，Pon_T2(t)表示t时刻T2芯片的实时导通损耗功率；Psw_D1(t)表示t时刻D1芯片的实时开关损耗功率，Psw_D2(t)表示t时刻D2芯片的实时开关损耗功率。
以T1芯片为例，功率芯片的瞬态损耗功率P_T1(t)随时间的变化趋势如图4中的实线所示。
由本步骤确定出的功率芯片的瞬态损耗功率可用于监测水冷板的运行状态(如水流量)，具体监测方法如下：
根据预先确定的任一时刻水冷板的出水口与热敏电阻处的温度差值、以及由本步骤确定出的功率芯片的瞬态损耗功率，可确定水冷板的热阻，由于不同的水流量影响水冷板热阻的大小，因此可通过水冷板的热阻的大小判断水冷板的水流量，实现对水冷板水流量的监测。
可选地，本实施例中的任一时刻的相关数据可采用该时刻所属的时间区间内的平均数据来代替。例如，将t时刻所属的时间区间Δt内D1芯片的平均瞬态损耗功率作为t时刻D1芯片的瞬态损耗功率P_D1(t)。
可选地，功率芯片的输出周期T可设置为由指定数量个时间间隔Δt组成，Δt＝T/指定数量。其中，指定数量可根据实际情况设置，例如，可以设置为50，当指定数量设置为50时，Δt＝T/50。
通过上述方式对任一时刻的相关数据做近似计算，可提高计算效率；通过对指定数量进行设置，可灵活调整时间区间Δt的时间长度，进而可调整任一时刻的相关数据的计算的精确度，以适应不同的精确度要求；具体地，若指定数量的值越大，输出周期T所包含的时间区间Δt越多，每一个时间区间Δt的时间长度越短，该时间区间Δt内的平均数据与该区间中任一时刻的实时数据接近程度越高，因此计算的精确度也越高。
S305，对功率芯片的瞬态损耗功率、功率芯片与导热基板之间的热阻值和热容值进行离散化计算，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，确定基于功率芯片的瞬态损耗功率、热阻值和热容值的线性系统传递函数；对线性系统传递函数进行双线性变换；对变换后的函数进行多次迭代计算，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，热阻值和热容值为功率芯片与铜基板之间的热阻抗模型的热阻值和热容值，该热阻抗模型可以是福斯特(Foster)热阻抗模型。本实施例为了优化计算过程，将福斯特热阻抗模型由原有的4组热阻和热容拟合化为2组；以T1芯片为例，拟合化后的福斯特热阻抗模型如图5所示。
可选地，基于功率芯片的瞬态损耗功率、功率芯片与导热基板之间的热阻值和热容值，确定出如下述表达式(即第二表达式)所示的线性系统传递函数：
在表达式(9)中，ΔTj(s)表示任一时刻T1芯片与导热基板之间的实时温度差值，P_T1表示任一时刻T1芯片的瞬态损耗功率，R1、C1分别表示图5中第一组热阻和热容中热阻的电阻值、热容的电容值，R2、C2分别表示图5中第二组热阻和热容中热阻的电阻值、热容的电容值，s表示线性系统中S平面的常数。
对表达式(9)进行双线性变换，可得到如下述表达式(即第三表达式)所示的双线性变换后的线性系统传递函数(Z传递函数)：
在表达式(10)(即第三表达式)中，ΔTj(z)仍表示t时刻功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，Ts为采样步长，z表示Z平面的变量；s与z的变换关系为：
将表达式(10)展开，展开式包括如下单项式：ΔTj(z)×z2、ΔTj(z)×z、ΔTj(z)×z0、P_T1×z2、P_T1×z1、P_T1×z0。在迭代计算中，ΔTj(z)×z2为第N+2次计算数值，可用ΔTN+2来表示；ΔTj(z)×z为第N+1次计算数值，可用ΔTN+1来表示；ΔTj(z)×z0为第N次计算数值，可用ΔTN来表示；P_T1×z2为第N+2次计算数值，可用PN+2来表示；P_T1×z1为第N+1次计算数值，可用PN+1来表示；P_T1×z0为第N次计算数值，可用PN来表示。
因此，可将上述Z传递函数进一步变换为如下述表达式(11)所示的函数，通过表达式(11)可确定出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值：
在表达式(11)中，ΔTN+2表示第N+2次迭代计算后对应时刻的功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，ΔTN+1表示第N+1次迭代计算后对应时刻的功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，ΔTN表示第N次迭代计算后对应时刻的功率芯片与导热基板之间的实时温度差值；PN+2表示第N+2次迭代计算后对应时刻的功率芯片的瞬态损耗功率，PN+1表示第N+1次迭代计算后对应时刻的功率芯片的瞬态损耗功率，PN表示第N次迭代计算后对应时刻的功率芯片的瞬态损耗功率。
对于任意一个N的取值，可通过表达式(11)得到对应的温度差值作为对应时刻的功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
S306，根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
可选地，对热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值求和，可得到功率芯片的实时温度；其具体计算过程如下述表达式所示：
Tj＝Tntc+ΔTntc-tc+ΔTjc 表达式(12)
在表达式(12)，Tj表示功率芯片的实时温度；Tntc表示热敏电阻处的温度，ΔTntc-tc表示热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值；ΔTjc表示功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，同表达式(11)中的ΔTN+2。
应用本申请的实施例二，至少可以实现如下有益效果：
1)本申请实施例可对变流器功率模块中的功率芯片的实时温度进行检测，实时温度能够反映出功率芯片温度的波动和变化情况，因此相对于通过检测热敏电阻的电阻值推测功率芯片的温度的方法，根据检测到的实时温度可对功率芯片进行更有针对性的过温保护；
2)相对于散热器温度和运行环境温度而言，本申请实施例中的热敏电阻所处位置的温度更加稳定，以热敏电阻所处位置的温度，代替散热器温度和运行环境作为温度基准点进行计算，可使计算结果更加精确；
3)相对于通过有限元仿真计算功率芯片温度的方法，本申请实施例中通过实际获取的温度数据、运行参数等数据计算功率芯片实时温度，无需配置专门的计算机处理系统，通过变流器自带的处理装置即可实现，节省了硬件资源，且实用性更强，适用范围更广；
4)现有技术通常基于功率芯片的稳态损耗功率来确定功率芯片的温度，但由于稳态损耗功率的局限性，该方式所确定的温度只是一个估算的结果，相对于该方式，本申请实施例基于瞬态损耗功率可精确地计算出功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，进而使对功率芯片的实时温度的计算精确度更高；
5)瞬态损耗功率受到功率芯片的输出电流、平均温度等条件的影响较大，根据功率芯片的输出电流、平均温度等数据进行计算，可提高瞬态损耗功率计算的精确度，从而提高功率芯片的实时温度的计算精确度；
6)基于热阻抗模型的相关数据，采用离散化计算的方法可使计算结果更加精确和稳定；
7)本申请实施例在计算实时开关损耗功率的过程中，考虑单次开关损耗功率的影响，根据实际没得的单次开关损耗功率而非供应商提供的原始数据来计算实时开关损耗功率，可使实时开关损耗功率的计算更加精确、更符合实际情况。
实施例三
在实施例一或二的基础上，本申请实施例三提供的另一种可能的实现方式，如图6所示，该方式包括：
S601，获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及功率模块中功率芯片的运行参数。
其中，运行参数涵盖的范围以及热敏电阻的类型，可参照实施例一的相关内容，在此不再赘述。
可选地，热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值的计算原理可参照实施例二的相关内容，在此不再赘述。
S602，根据功率芯片的运行参数，确定出功率芯片与功率模块中导热基板之间的实时温度差值。
可选地，根据功率芯片的平均温度、开通占空比、输出电流和开关次数，确定功率芯片的瞬态损耗功率；根据功率芯片的瞬态损耗功率和功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，根据功率芯片的平均温度、开通占空比、输出电流和开关次数，确定功率芯片的瞬态损耗功率，包括：根据平均温度、开通占空比和输出电流，确定功率芯片的实时导通损耗功率；根据平均温度、输出电流和开关次数，确定功率芯片的实时开关损耗功率；根据实时导通损耗功率和实时开关损耗功率，确定功率芯片的瞬态损耗功率。
可选地，功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数包括：功率芯片与铜基板之间的热阻抗模型的热阻值和热容值。
可选地，根据功率芯片的瞬态损耗功率和功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，包括：对功率芯片的瞬态损耗功率、功率芯片与导热基板之间的热阻值和热容值进行离散化计算，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，上述功率芯片的导通损耗功率、开关损耗功率、瞬态损耗功率以及实时温度差值的具体计算原理，可参照实施例二的相关部分，在此不再赘述。
S603，根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
本步骤的具体原理可参照实施例二的相关部分，在此不再赘述。
S604，将功率芯片在输出周期内的至少两个实时温度进行对比，确定出功率芯片在该输出周期内的最高温度和最低温度。
可选地，本步骤还可以用以下方式替代：
将输出周期内功率芯片与导热基板之间的至少两个实时温度差值进行对比，确定出该输出周期内功率芯片与导热基板之间的最大实时温度差值和最小实时温度差值；根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的最大实时温度差值确定功率芯片的最高实时温度；根据热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及功率芯片与导热基板之间的最小实时温度差值确定功率芯片的最低实时温度。
S605，根据功率芯片在输出周期内的至少两个实时温度，确定功率芯片在该输出周期内的平均温度。
在一个可选地实施方式，对同一输出周期内的全部实时温度差值求和，并与实时温度差值的个数相除，可得到功率芯片在该输出周期内的平均温度；此种方式下，本步骤可与步骤S604同时执行或在步骤S604之前执行，而无需按图6所示的步骤顺序执行。
为了简化计算，在另一个可选地实施方式，对功率芯片在同一输出周期内的最高温度和最低温度求和并除以2，可得到功率芯片在该输出周期内的平均温度。
由本步骤得到的当前输出周期内功率芯片的平均温度，可用于更新步骤S601中的平均温度，从而将当前输出周期内功率芯片的平均温度作为下一输出周期中确定功率芯片的实时温度的数据基础，进而可使本实施例所示的检测方法能够以最新的平均温度以基础进行相关计算，从而可使本实施例所示的检测方法的计算精确度更高。
应用本申请的实施例三，至少可以实现如下有益效果：
1)本申请实施例可通过从功率芯片的至少两个实时温度中识别出一个输出周期内的最高温度和最低温度，或直接计算出该输出周期内的最高温度或最低温度，有利于通过最高温度和最低温度识别出功率芯片温度的波动或变化情况，从而有利于根据温度的波动对功率芯片执行更有效的过温保护，以及更准确地预测功率芯片的寿命；
2)本申请实施例可通过从功率芯片的至少两个实时温度，确定功率芯片的实时的平均温度，并以该实时的平均温度标准或更新原有的平均温度，从而使对新一输出周期内功率芯片的实时温度的计算更加精确。
实施例四
基于同一发明构思，本申请实施例三提供了一种变流器的功率模块温度的检测装置，该检测装置的结构框架示意图如图7所示，包括：数据获取模块710、温差确定模块720以及温度确定模块730。
数据获取模块710，用于获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、热敏电阻与功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及功率模块中功率芯片的运行参数。
温差确定模块720，用于根据数据获取模块710获取的功率芯片的运行参数，确定出功率芯片与功率模块中导热基板之间的实时温度差值。
温度确定模块730，用于根据数据获取模块710获取的热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及温差确定模块720确定出的功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
可选地，运行参数包括：功率芯片的平均温度、输出电流、开关次数、开通占空比、以及功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数。
可选地，如图8所示，温差确定模块720包括：损耗确定单元721和温差确定单元722。
损耗确定单元721，用于根据数据获取模块710获取的功率芯片的平均温度、开通占空比、输出电流和开关次数，确定功率芯片的瞬态损耗功率。
温差确定单元722，用于根据损耗确定单元721确定出的功率芯片的瞬态损耗功率和数据获取模块710获取的功率芯片与导热基板之间的热阻抗参数，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，如图9所示，损耗确定单元721包括：导通损耗确定子单元7211、开关损耗确定子单元7212和瞬态损耗确定子单元7213。
导通损耗确定子单元7211，用于根据数据获取模块710获取的功率芯片的平均温度、开通占空比和输出电流，确定功率芯片的实时导通损耗功率。
开关损耗确定子单元7212，用于根据数据获取模块710获取的功率芯片的平均温度、输出电流和开关次数，确定功率芯片的实时开关损耗功率。
瞬态损耗确定子单元7213，用于根据导通损耗确定子单元7211确定出的功率芯片的实时导通损耗和开关损耗确定子单元7212确定出的功率芯片的实时开关损耗功率，确定功率芯片的瞬态损耗功率。
可选地，热阻抗参数包括：功率芯片与导热基板之间的热阻抗模型的热阻值和热容值。可选地，温差确定单元722具体用于对瞬态损耗功率、热阻值和热容值进行离散化计算，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，温差确定单元722具体用于：确定基于瞬态损耗功率、热阻值和热容值的线性系统传递函数；对线性系统传递函数进行双线性变换；对变换后的函数进行多次迭代计算，确定功率芯片与导热基板之间的实时温度差值。
可选地，如图8所示，温度确定模块730包括：实时温度确定单元731、边界温度确定单元732和平均温度确定单元733。
实时温度确定单元731，用于根据数据获取模块710获取的热敏电阻处的温度、热敏电阻与导热基板之间的稳态温度差值以及温差确定单元722确定出的功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，确定功率芯片的实时温度。
边界温度确定单元732，用于将实时温度确定单元731确定出的功率芯片在输出周期内的至少两个实时温度进行对比，确定出功率芯片在该输出周期内的最高温度和最低温度。
平均温度确定单元733，用于根据实时温度确定单元731确定出的功率芯片在输出周期内的至少两个实时温度，确定功率芯片在该输出周期内的平均温度。
本实施例提供的变流器的功率模块温度的检测装置700可执行本申请实施例一至三中任一实施例所提供的检测方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。
实施例五
基于同一发明构思，本申请实施例五提供了一种变流器的功率模块温度的检测设备，如图10所示，该检测设备包括：存储器1001和处理器1002，存储器1001与处理器1002电连接。
本申请实施例中的存储器1001上存储有计算机程序，该计算机程序由处理器1002执行以实现本申请实施例一至三中任一实施例提供的检测方法。
本申请实施例中的存储器1001可以是ROM(Read-Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，可以是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
本申请实施例中的处理器1002可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、通用处理、DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器1002也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
本技术领域技术人员可以理解，本申请实施例提供的电子设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中。
本申请实施例五提供的电子设备，与前面的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，在此不再赘述。
实施例六
基于同一发明构思，本申请实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器1002执行时实现本申请实施例一至三中任一实施例所提供的检测方法。
计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM、RAM、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本申请实施例六提供的计算机可读存储介质，与前面的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，在此不再赘述。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (18)
1.一种变流器的功率模块温度的检测方法，其特征在于，包括：
获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、所述热敏电阻与所述功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及所述功率模块中功率芯片的运行参数；
根据所述功率芯片的运行参数，确定出所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值；
根据所述热敏电阻处的温度、所述热敏电阻与所述导热基板之间的稳态温度差值以及所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，确定所述功率芯片的实时温度。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述功率芯片的运行参数包括：所述功率芯片的平均温度、输出电流、开关次数、开通占空比、以及所述功率芯片与所述导热基板之间的热阻抗参数；
根据所述运行参数，确定出所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，包括：
根据所述平均温度、所述开通占空比、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的瞬态损耗功率；
根据所述瞬态损耗功率和所述热阻抗参数，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述平均温度、所述开通占空比、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的瞬态损耗功率，包括：
根据所述平均温度、所述开通占空比和所述输出电流，确定所述功率芯片的实时导通损耗功率；
根据所述平均温度、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的实时开关损耗功率；
根据所述实时导通损耗功率和所述实时开关损耗功率，确定所述功率芯片的瞬态损耗功率。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述平均温度、所述开通占空比和所述输出电流，确定所述功率芯片的实时导通损耗功率，包括：
根据所述平均温度和所述输出电流，确定所述功率芯片的实时导通压降；
根据所述输出电流、所述导通压降和所述开通占空比，确定所述功率芯片的实时导通损耗功率。
5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述平均温度、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的实时开关损耗功率，包括：
根据所述平均温度、所述输出电流与单次开关损耗功率的对应关系，确定所述功率芯片的单次开关损耗功率；
根据所述单次开关损耗功率和所述开关次数，确定所述功率芯片的实时开关损耗功率。
6.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述功率芯片包括：IGBT芯片和二极管芯片；
以及，所述根据所述平均温度、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的实时开关损耗功率，包括：
通过下述第一表达式确定所述功率芯片的实时开关损耗功率：
Pon_T1(t)＝I(t)×Vce_T1(t)×D(t)；
或，Pon_D2(t)＝I(t)×Vd_D2(t)×(1-D(t))；
其中，Pon_T1(t)表示t时刻所述IGBT芯片的实时导通损耗功率，I(t)表示t时刻所述IGBT芯片的输出电流，Vce_T1(t)表示t时刻所述IGBT芯片的饱和导通压降，D(t)为t时刻所述IGBT芯片的开通占空比；Pon_D2(t)表示t时刻所述二极管芯片的实时导通损耗功率，Vd_D2(t)表示t时刻所述二极管芯片的饱和导通压降。
7.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述热阻抗参数包括：所述功率芯片与所述导热基板之间的热阻抗模型的热阻值和热容值；
以及，所述根据所述瞬态损耗功率和所述热阻抗参数，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，包括：
对所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值进行离散化计算，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述对所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值进行离散化计算，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，包括：
确定基于所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值的线性系统传递函数；
对所述线性系统传递函数进行双线性变换；
对变换后的函数进行多次迭代计算，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述功率芯片包括IGBT芯片；所述确定基于所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值的线性系统传递函数，包括：
基于所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值，确定出下述第二表达式所示的所述线性系统传递函数：
ΔTj(s)表示任一时刻所述IGBT芯片与导热基板之间的实时温度差值，P_T1表示任一时刻芯片的瞬态损耗功率，R1、C1分别表示所述热阻抗模型中第一组热阻和热容中热阻的电阻值、热容的电容值，R2、C2分别表示所述热阻抗模型中第二组热阻和热容中热阻的电阻值、热容的电容值，s表示线性系统中S平面的常数。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述对所述线性系统传递函数进行双线性变换，包括：
对所述第二表达式进行双线性变换，得到下述第三表达式所示的双线性变换后的线性系统传递函数：
ΔTj(z)表示t时刻功率芯片与导热基板之间的实时温度差值，Ts为采样步长，z表示Z平面的变量；s与z的变换关系为：
11.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述对变换后的函数进行多次迭代计算，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，包括：通过下述表达式确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值：
ΔTN+2表示第N+2次迭代计算后对应时刻的所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，ΔTN+1表示第N+1次迭代计算后对应时刻的所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，ΔTN表示第N次迭代计算后对应时刻的所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值；
PN+2表示第N+2次迭代计算后对应时刻的所述功率芯片的瞬态损耗功率，PN+1表示第N+1次迭代计算后对应时刻的所述功率芯片的瞬态损耗功率，PN表示第N次迭代计算后对应时刻的所述功率芯片的瞬态损耗功率。
12.一种变流器的功率模块温度的检测装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取变流器的功率模块中热敏电阻处的温度、所述热敏电阻与所述功率模块中导热基板之间的稳态温度差值、以及所述功率模块中功率芯片的运行参数；
温差确定模块，用于根据所述功率芯片的运行参数，确定出所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值；
温度确定模块，用于根据所述热敏电阻处的温度、所述热敏电阻与所述导热基板之间的稳态温度差值以及所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值，确定所述功率芯片的实时温度。
13.根据权利要求12所述的检测装置，其特征在于，所述功率芯片的运行参数包括：所述功率芯片的平均温度、输出电流、开关次数、开通占空比、以及所述功率芯片与所述导热基板之间的热阻抗参数；
所述温差确定模块包括：
损耗确定单元，用于根据所述平均温度、所述开通占空比、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的瞬态损耗功率；
温差确定单元，用于根据所述瞬态损耗功率和所述热阻抗参数，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值。
14.根据权利要求13所述的检测装置，其特征在于，所述损耗确定单元包括：
导通损耗确定子单元，用于根据所述平均温度、所述开通占空比和所述输出电流，确定所述功率芯片的实时导通损耗功率；
开关损耗确定子单元，用于根据所述平均温度、所述输出电流和所述开关次数，确定所述功率芯片的实时开关损耗功率；
瞬态损耗确定子单元，用于根据所述实时导通损耗功率和所述实时开关损耗功率，确定所述功率芯片的瞬态损耗功率。
15.根据权利要求13所述的检测装置，其特征在于，所述热阻抗参数包括：所述功率芯片与所述导热基板之间的热阻抗模型的热阻值和热容值；
所述温差确定单元具体用于对所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值进行离散化计算，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值。
16.根据权利要求15所述的检测装置，其特征在于，所述温差确定单元具体用于：确定基于所述瞬态损耗功率、所述热阻值和所述热容值的线性系统传递函数；对所述线性系统传递函数进行双线性变换；对变换后的函数进行多次迭代计算，确定所述功率芯片与所述导热基板之间的实时温度差值。
17.一种变流器的功率模块温度的检测设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器电连接；所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器执行以实现如权利要求1-11中任一项所述的方法。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-11任一项所述的方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009180645A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Thk Co Ltd | パワー素子の温度検出方法、温度検出回路、及びそれを備えたアクチュエータ装置 |
| US8057094B2 (en) * | 2007-11-16 | 2011-11-15 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module with temperature measurement |
| CN104360697A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-02-18 | 河北工业大学 | 一种三相逆变系统igbt模块功率-温度控制及检测装置 |
| CN104458039A (zh) * | 2013-09-25 | 2015-03-25 | 上海英威腾工业技术有限公司 | Igbt模块壳温的实时估算方法 |
| CN104732006A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-06-24 | 国家电网公司 | 一种igbt模块的稳态温度计算方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8057094B2 (en) * | 2007-11-16 | 2011-11-15 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module with temperature measurement |
| JP2009180645A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Thk Co Ltd | パワー素子の温度検出方法、温度検出回路、及びそれを備えたアクチュエータ装置 |
| CN104458039A (zh) * | 2013-09-25 | 2015-03-25 | 上海英威腾工业技术有限公司 | Igbt模块壳温的实时估算方法 |
| CN104360697A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-02-18 | 河北工业大学 | 一种三相逆变系统igbt模块功率-温度控制及检测装置 |
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| CN105928637A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-09-07 | 滨州学院 | 一种igbt功率模块芯片温度标定装置及其温度修正方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IGBT 模块中温度传感器(NTC)的使用方法;王鹏 等;《科技资讯》;20061230(第36期);第11页 * |
| 风电变流器中功率半导体器件可靠性评估及其改善措施的研究;李高显;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20160215;全文 * |
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