CN111505475A - 一种功率半导体模块电热模型参数的标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种功率半导体模块电热模型参数的标定方法及装置

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。

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，包括：

依次在每次开关能量的标定过程中设定不同的水冷温度和不同的母线电压，并在电机控制器的堵转工况下设定不同的相电流；

测量在每次开关能量的标定过程中的稳态结温；

根据所述总热阻以及不同相电流和不同结温下的导通压降标定值，计算在不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量。

可选的，所述方法还包括：

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，生成开关能量查询表，所述查询能量查询表存储母线电压、相电流、结温和开关能量标定值之间的对应关系。

可选的，所述方法还包括：

对不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值进行拟合，生成开关能量计算公式。

可选的，所述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采样点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，包括：

对所述功率半导体模块施加所述功率损耗；

在结温稳定的情况下，撤去所述功率损耗；

测量降温过程中或升温过程中不同时刻的实时结温；

利用阶跃响应方程对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，各级热阻和各级热容为所述功率半导体模块中的自热网络模型的热参数或所述功率半导体模块中的热耦合网络模型的热参数。

可选的，所述方法还包括：

根据所述功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值，计算实时结温；

依据不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值，确定所述实时结温和实时相电流下的实时导通压降；

基于所述实时导通压降、导通占空比和所述实时相电流，计算实时导通损耗；

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，确定实时母线电压、所述实时相电流和所述实时结温下的实时开关能量；

基于所述实时开关能量和开关频率，计算实时开关损耗。

一种功率半导体模块电热参数的标定装置，包括：

导通压降标定单元，用于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；

总热阻获取单元，用于获取功率半导体模块在设定散热条件下的总热阻；

开关能量标定单元，用于根据所述总热阻，标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量；

功率损耗计算单元，用于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；

热参数标定单元，用于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，所述导通压降标定单元，具体用于：

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，所述装置还包括导通压降查询表生成单元，用于：

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，所述装置还包括导通压降计算公式生成单元，用于：

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。

可选的，所述开关能量标定单元，具体用于：

依次在每次开关能量的标定过程中设定不同的水冷温度和不同的母线电压，并在电机控制器的堵转工况下设定不同的相电流；

测量在每次开关能量的标定过程中的稳态结温；

根据所述总热阻以及不同相电流和不同结温下的导通压降标定值，计算在不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量。

可选的，所述装置还包括开关能量查询表生成单元，用于：

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，生成开关能量查询表，所述开关能量查询表存储母线电压、相电流、结温和开关能量标定值之间的对应关系。

可选的，所述装置还包括开关能量计算公式生成单元，用于：

对不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值进行拟合，生成开关能量计算公式。

可选的，所述热参数标定单元，具体用于：

对所述功率半导体模块施加所述功率损耗；

在结温稳定的情况下，撤去所述功率损耗；

测量降温过程或升温过程中不同时刻的实时结温；

利用阶跃响应方程对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，各级热阻和各级热容为所述功率半导体模块中的自热网络模型的热参数或所述功率半导体模块中的热耦合网络模型的热参数。

可选的，所述装置还包括损耗计算单元，用于：

根据所述功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值，计算实时结温；

依据不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值，确定所述实时结温和实时相电流下的实时导通压降；

基于所述实时导通压降、导通占空比和所述实时相电流，计算实时导通损耗；

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，确定实时母线电压、所述实时相电流和所述实时结温下的实时开关能量；

基于所述实时开关能量和开关频率，计算实时开关损耗。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明公开的一种功率半导体模块电热参数的标定方法，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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种功率半导体模块电热参数的标定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例公开的一种导通压降的标定方法的流程示意图；

图3为本发明实施例公开的一种开关能量的标定方法的流程示意图；

图4为本发明实施例公开的一种n阶Foster热网络模型示意图；

图5为本发明实施例公开的一种热参数的标定方法的流程示意图；

图6为本发明实施例公开的降温过程与拟合结果的对比示意图；

图7为本发明实施例公开的一种功率半导体模块电热参数的标定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种功率半导体模块电热参数的标定方法，适用于对电机控制器、逆变器等设备中的功率半导体模块进行电热参数的标定，具体的，利用注入电流后功率半导体产生的热效应提取并标定电参数，在已标定出电参数的基础上，标定热参数，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。

具体的，请参阅图1，本实施例公开的一种功率半导体模块电热参数的标定方法包括以下步骤：

S101：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；

当功率半导体模块部署在电机控制器中时，如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，功率半导体)，其导通压降V_ce主要与结温以及导通电流有关，其中导通压降可以采用高精度的万用表或者示波器直接测量，可以通过控制水冷进而控制结温，给电机控制器的结构通水冷，流速不变，控制水温即控制了模块无损耗注入时的初始温度T_ref。利用恒流源设置导通电流I，稳态时芯片损耗不变，则稳态时芯片结温T_vj满足：

T_vj＝T_ref+P_inR_all

因此，芯片的稳态结温可以由初始温度与导通电流来控制。实际标定过程中，主要是通过控制初始温度来控制稳态结温，为了测量稳态时结温，可以采用相应的黑模块代替普通模块，搭配红外热成像仪监控芯片的温度。或者直接在芯片附近预埋热电偶，利用热电效应测量结温。当然，也可以单独设计硬件电路，利用其小电流饱和压降法测量结温。稳态时，测量结温T_vj与导通压降V_ce，则V_ce即为当前电流I、结温T_vj对应的导通压降。请参阅图2，导通压降的标定方法如下：

S201：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；

S202：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；

S203：记录在不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值。

S102：获取功率半导体模块在设定散热条件下的总热阻；

在标定导通压降的过程中，利用温升数据标定系统总热阻：

S103：根据总热阻，标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量；

当功率半导体模块部署在电机控制器中时，在已标定导通压降与总热阻的前提下，利用电机控制器芯片堵转工况前后的温度差标定IGBT开关能量数据。在正常应用中，每个开关周期内，都存在一次开通与关断，从计算损耗的角度，开通能量与关断能量没有必要再加以区分，因此本实施例直接标定总的开关能量。

在硬件电路确定之后，开关能量仅与母线电压、芯片电流以及结温有关，因此需要逐一改变三个变量标定对应的开关能量。母线电压可以直接控制台架的直流源V_dc；芯片电流可以通过堵转工况下发的电流指令控制，并利用电控的电流采样电路确定堵转时实际相电流i_x；芯片结温同样通过控制水冷的温度，并实测堵转稳态时结温T_vj。

请参阅图3，开关能量的标定方法如下：

S301：依次在每次开关能量的标定过程中设定不同的水冷温度和不同的母线电压，并在电机控制器的堵转工况下设定不同的相电流；

S302：测量在每次开关能量的标定过程中的稳态结温；

S303：根据总热阻以及不同相电流和不同结温下的导通压降标定值，计算在不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量。

针对待标定芯片，利用事先标定的导通压降数据，根据T_vj与i_x得到当前堵转时导通压降V_ce，获取堵转时芯片的导通占空比d，则堵转时导通损耗计算公式为：

P_cond＝d·i_x·V_ce

堵转时，芯片总损耗包括导通损耗与开关损耗，开关损耗P_sw与开关能量满足E_sw满足：

P_sw＝E_sw·f_s

则根据热系统稳态公式：

T_vj-T_ref＝(P_cond+P_sw)R_all

利用事先标定好总热阻，可以计算当前母线电压V_dc、芯片电流i_x与芯片结温T_vj条件下的开关能量：

通过不断改变冷却水温、堵转电流、母线电压，重复上述开关能量标定过程，就可以标定出所需区间内芯片的开关能量数据。

优选的，在堵转工况下标定开关能量，可以直接利用台架相关资源，过程相对简单，成本较低。

还需要说明的是，本实施例中的功率半导体模块可以部署在逆变器中，将纯电感作为逆变器负载，通过采用合适的温度采集方法，可以标定开关能量。

S104：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、预设相电流和实际结温对应的开关能量标定值，计算功率损耗；

搭建堵转工况用的实验台架与选用的测结温系统，设置电机控制器为待标定的散热条件(主要是环温、水冷温度与水冷流速等)。调整电机堵转位置，使待标定芯片发热。进行合适转矩的堵转工况实验，测量结温，并根据事先标定的电参数和主控制程序相关的实时参数，计算堵转稳态时待标定芯片的损耗(堵转稳态时，芯片的损耗基本不变)：

P_in＝d·i_x·V_ce(i_x,T_vj)+E_sw(V_dc,i_x,T_vj)·f_s

S105：在对功率半导体模块施加上述功率损耗的情况下，对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，得到功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值。

如果Foster热网络模型的阶跃响应与实际热系统的温升过程相同，则Foster热网络模型可等效于实际热系统。基于该原则，我们可以利用实际系统的阶跃响应温升过程进行Foster热网络模型参数的标定。其中阶跃响应可以是升温过程也可以是降温过程，这里仅以降温过程为例加以介绍。

需要注意的是热网络参数分为自热网络与热耦合网络，区别在于，前者是待标定芯片产生损耗对该芯片本身产生的温度响应，后者为有热耦合的芯片产生的损耗对待标定芯片产生的温度响应。因此，这两种热网络参数的结构类似，发热源不同。这里仅介绍自热网络参数标定，耦合热网络参数标定过程基本一致。

根据图4的n阶Foster热网络模型参数，若芯片施加恒定功率P_in，待结温稳定后，各级温差

与热阻R_n满足：

撤去输入功率P_in后，自然降温过程各级满足：

则每级实时温度T_n为：

降温过程实时结温T_vj满足：

根据上式，若已知参考温度、所撤功率大小以及降温过程，就可以拟合出实际热系统的各级热阻热容参数。请参阅图5，热参数的标定方法如下：

S501：对功率半导体模块施加功率损耗；

S502：在结温稳定的情况下，撤去功率损耗；测量降温过程或升温过程中不同时刻的实时结温；

S503：利用阶跃响应方程对不同时刻的实时结温进行拟合，得到功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值。

降温过程结温测量同样可以采用热成像仪照射黑模块、预埋热电偶或者小电流饱和压降法进行测量。对于电机控制器，可利用堵转工况进行损耗注入。

撤去转矩指令，并以撤转矩指令时刻为时间起点，记录实时降温过程。根据推导的降温方程对实际的降温过程进行数据拟合，拟合方法可以但不仅限于最小二乘法。

一般而言，所采用的Foster网络其阶数n越高，拟合的精度也越高，但这会使热系统变得复杂。为了兼顾精度与复杂度，先假定系统为低价进行拟合，并利用描述性统计(R平方、均方根误差以及自由度等数据)、目视检查以及回代验证等方法，判定拟合精度。若精度较低，则更换更高阶系统再次拟合并判断精度，直至满足要求。

典型的降温过程与拟合结果如图6所示，则拟合结果中的R_i与C_i分别对应Foster热网络中第i阶并联的热阻和热容值。

进一步，为了便于利用已标定的电参数进行后续的损耗计算，在得到不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值后，生成导通压降查询表，该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，在实际应用中，在获得导通电流和结温的情况下，通过查询该导通压降查询表可以得到相对应的导通压降。

另外，还可以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V_ce＝f₁(T_vj,i_ce)，在实际应用中，在获得导通电流和结温的情况下，将导通电流和结温代入导通压降计算公式，可以计算得到相应的导通压降。

在得到不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值后，生成开关能量查询表，该开关能量查询表存储母线电压、相电流、结温和开关能量标定值之间的对应关系，在实际应用中，在获得母线电压、相电流和结温的情况下，通过查询该开关能量查询表，可以得到相应的开关能量。

另外，还可以对不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值进行拟合，生成开关能量计算公式，在实际应用中，在获得母线电压、相电流和结温的情况下，将母线电压、相电流和结温代入开关能量计算公式，可以计算得到相应的开关能量。

进一步，在实际应用中，可以根据已标定的电参数和热参数计算实时损耗，具体的，根据功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值，计算实时结温；依据不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值，确定实时结温和实时相电流下的实时导通压降；基于实时导通压降、导通占空比和实时相电流，计算实时导通损耗；依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，确定实时母线电压、实时相电流和实时结温下的实时开关能量；基于实时开关能量和开关频率，计算实时开关损耗。

基于上述实施例公开的一种功率半导体模块电热参数的标定方法，本实施例对应公开了一种功率半导体模块电热参数的标定装置，请参阅图7，该装置包括：

导通压降标定单元701，用于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；

总热阻获取单元702，用于获取功率半导体模块在设定散热条件下的总热阻；

开关能量标定单元703，用于根据所述总热阻，标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量；

功率损耗计算单元704，用于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；

热参数标定单元705，用于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，所述导通压降标定单元701，具体用于：

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，所述装置还包括导通压降查询表生成单元，用于：

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，所述装置还包括导通压降计算公式生成单元，用于：

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。

可选的，所述开关能量标定单元703，具体用于：

依次在每次开关能量的标定过程中设定不同的水冷温度和不同的母线电压，并在电机控制器的堵转工况下设定不同的相电流；

测量在每次开关能量的标定过程中的稳态结温；

根据所述总热阻以及不同相电流和不同结温下的导通压降标定值，计算在不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量。

可选的，所述装置还包括开关能量查询表生成单元，用于：

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，生成开关能量查询表，所述开关能量查询表存储母线电压、相电流、结温和开关能量标定值之间的对应关系。

可选的，所述装置还包括开关能量计算公式生成单元，用于：

对不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值进行拟合，生成开关能量计算公式。

可选的，所述热参数标定单元705，具体用于：

对所述功率半导体模块施加所述功率损耗；

在结温稳定的情况下，撤去所述功率损耗；

测量降温过程或升温过程中不同时刻的实时结温；

利用阶跃响应方程对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，各级热阻和各级热容为所述功率半导体模块中的自热网络模型的热参数或所述功率半导体模块中的热耦合网络模型的热参数。

可选的，所述装置还包括损耗计算单元，用于：

根据所述功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值，计算实时结温；

依据不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值，确定所述实时结温和实时相电流下的实时导通压降；

基于所述实时导通压降、导通占空比和所述实时相电流，计算实时导通损耗；

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，确定实时母线电压、所述实时相电流和所述实时结温下的实时开关能量；

基于所述实时开关能量和开关频率，计算实时开关损耗。

本实施例公开的一种功率半导体模块电热参数的标定装置，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。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种功率半导体模块电热参数的标定方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述功率半导体模块部署在电机控制器中时，所述根据所述总热阻，标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量，包括：

依次在每次开关能量的标定过程中设定不同的水冷温度和不同的母线电压，并在电机控制器的堵转工况下设定不同的相电流；

测量在每次开关能量的标定过程中的稳态结温；

根据所述总热阻以及不同相电流和不同结温下的导通压降标定值，计算在不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，生成开关能量查询表，所述开关能量查询表存储母线电压、相电流、结温和开关能量标定值之间的对应关系。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值进行拟合，生成开关能量计算公式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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采样点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，包括：

对所述功率半导体模块施加所述功率损耗；

在结温稳定的情况下，撤去所述功率损耗；测量降温过程或升温过程中不同时刻的实时结温；

利用阶跃响应方程对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。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，各级热阻和各级热容为所述功率半导体模块中的自热网络模型的热参数或所述功率半导体模块中的热耦合网络模型的热参数。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述功率半导体模块各级热阻标定值和各级热容标定值，计算实时结温；

依据不同导通电流与不同结温下的导通压降标定值，确定所述实时结温和实时相电流下的实时导通压降；

基于所述实时导通压降、导通占空比和所述实时相电流，计算实时导通损耗；

依据不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量标定值，确定实时母线电压、所述实时相电流和所述实时结温下的实时开关能量；

基于所述实时开关能量和开关频率，计算实时开关损耗。

11.一种功率半导体模块电热参数的标定装置，其特征在于，包括：

导通压降标定单元，用于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；

总热阻获取单元，用于获取功率半导体模块在设定散热条件下的总热阻；

开关能量标定单元，用于根据所述总热阻，标定不同母线电压、不同相电流与不同结温下的开关能量；

功率损耗计算单元，用于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；

热参数标定单元，用于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。

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