CN111896799B - 一种功率器件平均损耗的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率器件平均损耗的计算方法及装置，在任务级程序中执行平均损耗计算，不需要占用过多资源。通过构建虚拟电流矢量和虚拟电压矢量，使其与三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量一一对应，由于稳态时不同相位三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量的幅值不变，不受实时信号失真的影响，在此基础上，可以准确计算各相虚拟电流的瞬时值和各相虚拟电压的瞬时值，通过复用主控程序中的调制策略模块根据各相虚拟电压瞬时值计算各相虚拟占空比，不需要考虑不同调制方式对占空比计算的影响，保证各种工况下计算结果的准确性，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

Description

一种功率器件平均损耗的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体的，涉及一种功率器件平均损耗的计算方法及装置。

背景技术

当电机控制器的输出频率较高时，功率器件结温波动较小，可以利用平均损耗与纯热阻模型计算平均结温。为了保证平均结温计算的准确性，需要准确计算功率器件的平均损耗。

目前主要有两种计算功率器件平均损耗的方法，其中一种方法需要在每个开关周期内根据实时输出电流和输出电压计算实时损耗，然后通过输出滤波或累加求平均计算输出周期内的平均损耗；另一种方法为利用积分原理推导输出周期内的平均损耗的公式，然后利用平均损耗公式计算输出周期内的平均损耗。

由于开关周期较短，在每个开关周期计算实时损耗需要占用较多的资源，而额外增加硬件电路来计算实时损耗又会导致成本的增加。为了延长实时损耗计算的周期，若将实时损耗计算放在任务中运行，又会由于任务触发频率较低，导致实时信号失真，进而导致平均损耗计算的误差较大。

利用平均损耗公式可以实现在任务级计算平均损耗，但是需要根据不同的调制方式推导不同积分公式，推导过程以及最终公式都较为复杂，还可能无法推导出最终计算公式。以SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)为例，其积分过程受占空比公式的影响需要分六段分别进行积分，由于是输出周期内积分平均，积分结果中包含三角函数运算，增加了在线计算的时间，并且对于过调制区采用的过调制策略，很难获取占空比公式，而无法获取积分公式。

因此，目前的平均损耗计算方法无法实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种功率器件平均损耗的计算方法及装置，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种功率器件平均损耗的计算方法，包括：

在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

构建与所述三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，所述虚拟电流矢量的频率为所述平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值；

构建与所述虚拟电流矢量同频率、与所述三相输出电压合成矢量同幅值且与所述虚拟电流矢量的夹角为所述功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算所述平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

在虚拟输出周期内，根据每次所述平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在所述虚拟输出周期内的平均损耗。

可选的，所述获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角，包括：

从传感器或控制器的主控程序中获取所述三相输出电流合成矢量的幅值和矢量角以及所述三相输出电压合成矢量的幅值和矢量角；

根据所述三相输出电流合成矢量的矢量角与所述三相输出电压合成矢量的矢量角，计算所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角。

可选的，所述计算各相虚拟电流的瞬时值，包括：

以所述虚拟电流矢量的初始相位角为0，每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角增加设定角度，确定每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，所述设定角度为360°与所述预设值的比值；

根据所述虚拟电流矢量的幅值和本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电流的瞬时值。

可选的，所述计算各相虚拟电压的瞬时值，包括：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角以及所述虚拟电流矢量与所述虚拟电压矢量的夹角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角以及所述虚拟电压矢量的幅值，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电压的瞬时值。

可选的，所述根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算功率器件的虚拟总损耗，包括：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值和虚拟占空比，计算功率器件的虚拟导通损耗；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值、虚拟占空比以及开关频率，计算功率器件的虚拟开关损耗；

将本次所述平均损耗计算任务被触发后的所述虚拟导通损耗与所述虚拟开关损耗的和值确定为功率器件的虚拟总损耗。

一种功率器件平均损耗的计算装置，包括：

合成矢量获取单元，用于在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

虚拟电流构建单元，用于构建与所述三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，所述虚拟电流矢量的频率为所述平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值；

虚拟电压构建单元，用于构建与所述虚拟电流矢量同频率、与所述三相输出电压合成矢量同幅值且与所述虚拟电流矢量的夹角为所述功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

占空比计算单元，用于复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

虚拟总损耗计算单元，用于根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算所述平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

平均损耗计算单元，用于在虚拟输出周期内，根据每次所述平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在所述虚拟输出周期内的平均损耗。

可选的，所述合成矢量获取单元，具体用于：

从传感器或控制器的主控程序中获取所述三相输出电流合成矢量的幅值和矢量角以及所述三相输出电压合成矢量的幅值和矢量角；

根据所述三相输出电流合成矢量的矢量角与所述三相输出电压合成矢量的矢量角，计算所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角。

可选的，所述虚拟电流构建单元，具体用于：

以所述虚拟电流矢量的初始相位角为0，每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角增加设定角度，确定每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，所述设定角度为360°与所述预设值的比值；

根据所述虚拟电流矢量的幅值和本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电流的瞬时值。

可选的，所述虚拟电压构建单元，具体用于：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角以及所述虚拟电流矢量与所述虚拟电压矢量的夹角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角以及所述虚拟电压矢量的幅值，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电压的瞬时值。

可选的，所述虚拟总损耗计算单元，具体用于：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值和虚拟占空比，计算功率器件的虚拟导通损耗；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值、虚拟占空比以及开关频率，计算功率器件的虚拟开关损耗；

将本次所述平均损耗计算任务被触发后的所述虚拟导通损耗与所述虚拟开关损耗的和值确定为功率器件的虚拟总损耗。

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器件平均损耗的计算方法，在任务级程序中执行平均损耗计算，平均损耗计算任务的触发频率远低于开关频率，不需要占用过多资源。通过构建虚拟电流矢量和虚拟电压矢量，使其与三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量一一对应，由于稳态时不同相位三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量的幅值不变，不受实时信号失真的影响，在此基础上，可以准确计算各相虚拟电流的瞬时值和各相虚拟电压的瞬时值，通过复用主控程序中的调制策略模块根据各相虚拟电压瞬时值计算各相虚拟占空比，不需要考虑不同调制方式对占空比计算的影响，保证各种工况下计算结果的准确性，相对于采用积分公式计算占空比的方式，简化了占空比计算流程，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

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器件平均损耗的计算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例公开的三相坐标系中的电压电流矢量示意图；

图3为本发明实施例公开的各相虚拟占空比计算示意图；

图4为本发明实施例公开的A相桥臂的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种功率器件平均损耗计算装置的结构示意图。

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。

发明人通过研究发现：可以通过传感器测量或直接从控制器的主控程序中获取三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量，在稳态时，不同相位处三相输出电流合成矢量与实际电流幅值相同，三相输出电压合成矢量与实际电压幅值相同。在此基础上，本发明构建虚拟电流矢量和虚拟电压矢量，虚拟电流矢量的幅值与三相输出电流合成矢量相等，虚拟电压矢量的幅值与三相输出电压合成矢量相等，虚拟电流矢量与虚拟电压矢量之间的夹角为三相输出电流合成矢量与三相输出电压合成矢量之间的功率因数角，虚拟电流矢量与虚拟电压矢量同频率，虚拟电流矢量与虚拟电压矢量的频率为任务触发频率与预设值的比值，预设值的选取满足逐任务周期获取的信号不失真且小于逐开关周期计算实时损耗的计算次数。在相同相位时，虚拟电流瞬时值与真实电流瞬时值相同，虚拟电压瞬时值与真实电压瞬时值相同，虚拟占空比与真实占空比相同，则根据相位，在一个虚拟信号周期内，计算的各相位损耗平均值就应该等于实际信号周期内各相位损耗平均值，即实际功率器件的平均损耗。

在此基础上，请参阅图1，本发明提供了一种功率器件平均损耗的计算方法，其中功率器件可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，功率半导体)模块，还可以为其他功率器件，该方法具体包括如下步骤：

S101：在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及三相输出电流合成矢量与三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

平均损耗计算任务被放在任务级进行运行，由于预先设定了平均损耗计算任务的触发频率，因此，平均损耗计算任务将被定时执行。

三相坐标系中的电压电流矢量如图2所示，在平均损耗计算任务被触发的情况下，可以从传感器或控制器的主控程序中获取三相输出电流合成矢量的幅值和矢量角以及三相输出电压合成矢量的幅值和矢量角，三相输出电流合成矢量的矢量角与三相输出电压合成矢量的矢量角之间的夹角为功率因数角。

其中，为电压矢量，其幅值为/> 为电流矢量，其幅值为/>ω₀为输出频率；/>为功率因数角。

该过程主要是为了获取实际三相输出电压合成矢量和三相输出电流合成矢量的幅值，以及功率因数角，稳态时，即使不同相位处，幅值也相同，因此不存在失真的问题。

S102：构建与三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，虚拟电流矢量的频率为平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值；

根据香农采样定律，输出频率大于任务频率的1/2，就必然导致信号失真，输出频率越高失真越严重，逐任务周期获取输出电压、电流会导致信号失真。

本实施例构建一个虚拟电流矢量，其幅值与实际三相输出电流合成矢量的幅值相等，但频率f_vir＝f_task/n，由于最终目的是周期内求平均，因此初始虚拟相位没有影响，可以随意选取。预设值n的取值满足逐任务周期获取的虚拟信号不失真。对于正弦信号，一个周期内点数越多，失真越小，但是点数越多，预示着计算次数也越多，需要折中选取。

构建虚拟电流矢量后，需要计算各相虚拟电流的瞬时值，计算各相虚拟电流的瞬时值的方法如下：

以虚拟电流矢量的初始相位角为0，每次平均损耗计算任务被触发后虚拟电流矢量的相位角增加设定角度，确定每次平均损耗计算任务被触发后虚拟电流矢量的相位角，设定角度为360°与预设值的比值；

根据虚拟电流矢量的幅值和本次平均损耗计算任务被触发后虚拟电流矢量的相位角，计算本次平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电流的瞬时值。

以n＝30，初始相位取0为例，则第k次任务触发时，三相坐标系中，虚拟电流矢量的相位角θ满足：

k＝1时，θ(k)＝0°

k＞1时，

则根据虚拟电流幅值，可得各相虚拟电流的瞬时值为：

S103：构建与虚拟电流矢量同频率、与三相输出电压合成矢量同幅值且与虚拟电流矢量的夹角为功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

其中，计算各相虚拟电压的瞬时值的方法如下：

根据本次平均损耗计算任务被触发后虚拟电流矢量的相位角以及虚拟电流矢量与虚拟电压矢量的夹角，计算本次平均损耗计算任务被触发后虚拟电压矢量的相位角；

依据本次平均损耗计算任务被触发后虚拟电压矢量的相位角以及虚拟电压矢量的幅值，计算本次平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电压的瞬时值。

还以n＝30，初始相位取0为例，第k次任务触发时，三相坐标系中，虚拟电压矢量的相位角：

为功率因数角。

各相虚拟的电压瞬时值满足：

S104：复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

各相虚拟占空比计算示意图如图3所示，其中，d_a,d_b,d_c分别为各相虚拟占空比(指各相上桥臂器件的占空比，下桥臂器件与之互补)。

其中，主控程序中的调制策略模块是现有的，本实施例复用该模块计算各相虚拟占空比即可，利用实际主控系统采用的调制策略是为了确保相同电压矢量时占空比的一致性，其可以但不仅限于SVPWM调制。且如果主控程序中有相应的过调制策略，这里也应该保持完全一致。为了简化系统可以直接复用主控程序中的调制模块，具体过程这里不做限定。

S105：根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

以图4中的A相桥臂为例，下面介绍每次平均损耗计算任务被触发后怎样计算虚拟总损耗。

如图4所示，每个桥臂包含一个IGBT以及一个反向并联的二极管。同一时刻，桥臂电流仅流过其中一个器件。

当相电流i_a为正时，如果上管开通，则电流流过上管IGBT，如果下管开通，则电流流过下管二极管；反之，如果相电流i_a为负时，如果上管开通，电流流过上管的二极管，如果下管开通，则电流流过下管IGBT。

当前平均损耗计算任务被触发后，功率器件所在相的虚拟电流瞬时值不变，上下桥臂虚拟占空比互补，上下桥臂各有一个功率器件会流过电流，并产生损耗。无电流流过的功率器件损耗为零。

功率器件总损耗包括导通损耗与开关损耗。

当前平均损耗计算任务被触发后，功率器件所在相的虚拟电流瞬时值i_x，IGBT(或二极管)总损耗计算流程如下：

获取IGBT(或二极管)导通时流过虚拟电流的虚拟导通压降Vce(或VF)，包括但不仅限于根据相关参数在线查表获取；

根据IGBT(或二极管)所在桥臂的虚拟占空比d_x(或1-d_x)，计算虚拟导通损耗：

P_{cond_1}＝V_ce·|i_x|·d_x(或P_{cond_2}＝V_F·|i_x|·(1-d_x))

获取IGBT(或二极管)当前虚拟条件下的开关能量Eon+Eoff(或反向恢复能量Erec)，包括但不限于根据相关参数在线查表获取；

根据实际开关频率f_s计算虚拟开关损耗：

注：特殊工况时，占空比为0或1，没有开关，因此没有开关损耗。

当前平均损耗计算任务被触发后，IGBT(或二极管)虚拟总损耗：

P_{loss_1}＝P_{cond_1}+P_{sw_1}(或P_{loss_2}＝P_{cond_2}+P_{sw_2})

无虚拟电流流过的功率器件，其虚拟总损耗为0。

S106：在虚拟输出周期内，根据每次平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在虚拟输出周期内的平均损耗。

由于f_vir＝f_task/n，即一个虚拟输出周期内会进行n次虚拟损耗计算，对虚拟损耗数据加长度为n的滑动窗口取平均值(与前n-1个数据求和取平均)，即可得到平均损耗。假定当前为k次计算，功率器件的虚拟总损耗为P_loss(k)，则平均损耗P_avg(k)：

可见，本实施例公开的一种功率器件平均损耗的计算方法，在任务级程序中执行平均损耗计算，平均损耗计算任务的触发频率远低于开关频率，不需要占用过多资源。通过构建虚拟电流矢量和虚拟电压矢量，使其与三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量一一对应，由于稳态时不同相位三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量的幅值不变，不受实时信号失真的影响，在此基础上，可以准确计算各相虚拟电流的瞬时值和各相虚拟电压的瞬时值，通过复用主控程序中的调制策略模块根据各相虚拟电压瞬时值计算各相虚拟占空比，不需要考虑不同调制方式对占空比计算的影响，保证各种工况下计算结果的准确性，相对于采用积分公式计算占空比的方式，简化了占空比计算流程，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

基于上述实施例公开的一种功率器件平均损耗的计算方法，本实施例对应公开了一种功率器件平均损耗的计算装置，请参阅图5，该装置包括：

合成矢量获取单元100，用于在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

虚拟电流构建单元200，用于构建与所述三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，所述虚拟电流矢量的频率为所述平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值；

虚拟电压构建单元300，用于构建与所述虚拟电流矢量同频率、与所述三相输出电压合成矢量同幅值且与所述虚拟电流矢量的夹角为所述功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

占空比计算单元400，用于复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

虚拟总损耗计算单元500，用于根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算所述平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

平均损耗计算单元600，用于在虚拟输出周期内，根据每次所述平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在所述虚拟输出周期内的平均损耗。

可选的，所述合成矢量获取单元100，具体用于：

从传感器或控制器的主控程序中获取所述三相输出电流合成矢量的幅值和矢量角以及所述三相输出电压合成矢量的幅值和矢量角；

根据所述三相输出电流合成矢量的矢量角与所述三相输出电压合成矢量的矢量角，计算所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角。

可选的，所述虚拟电流构建单元200，具体用于：

以所述虚拟电流矢量的初始相位角为0，每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角增加设定角度，确定每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，所述设定角度为360°与所述预设值的比值；

根据所述虚拟电流矢量的幅值和本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电流的瞬时值。

可选的，所述虚拟电压构建单元300，具体用于：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角以及所述虚拟电流矢量与所述虚拟电压矢量的夹角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角以及所述虚拟电压矢量的幅值，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电压的瞬时值。

可选的，所述虚拟总损耗计算单元500，具体用于：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值和虚拟占空比，计算功率器件的虚拟导通损耗；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值、虚拟占空比以及开关频率，计算功率器件的虚拟开关损耗；

将本次所述平均损耗计算任务被触发后的所述虚拟导通损耗与所述虚拟开关损耗的和值确定为功率器件的虚拟总损耗。

本实施例公开的一种功率器件平均损耗的计算装置，在任务级程序中执行平均损耗计算，平均损耗计算任务的触发频率远低于开关频率，不需要占用过多资源。通过构建虚拟电流矢量和虚拟电压矢量，使其与三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量一一对应，由于稳态时不同相位三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量的幅值不变，不受实时信号失真的影响，在此基础上，可以准确计算各相虚拟电流的瞬时值和各相虚拟电压的瞬时值，通过复用主控程序中的调制策略模块根据各相虚拟电压瞬时值计算各相虚拟占空比，不需要考虑不同调制方式对占空比计算的影响，保证各种工况下计算结果的准确性，相对于采用积分公式计算占空比的方式，简化了占空比计算流程，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

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 (10)

1.一种功率器件平均损耗的计算方法，其特征在于，包括：

在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

构建与所述三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，所述虚拟电流矢量的频率为所述平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值，所述触发频率低于开关频率，且所述触发频率和所述开关频率的差值大于预设值；

构建与所述虚拟电流矢量同频率、与所述三相输出电压合成矢量同幅值且与所述虚拟电流矢量的夹角为所述功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算所述平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

在虚拟输出周期内，根据每次所述平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在所述虚拟输出周期内的平均损耗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角，包括：

从传感器或控制器的主控程序中获取所述三相输出电流合成矢量的幅值和矢量角以及所述三相输出电压合成矢量的幅值和矢量角；

根据所述三相输出电流合成矢量的矢量角与所述三相输出电压合成矢量的矢量角，计算所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各相虚拟电流的瞬时值，包括：

以所述虚拟电流矢量的初始相位角为0，每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角增加设定角度，确定每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，所述设定角度为360°与所述预设值的比值；

根据所述虚拟电流矢量的幅值和本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电流的瞬时值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算各相虚拟电压的瞬时值，包括：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角以及所述虚拟电流矢量与所述虚拟电压矢量的夹角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角以及所述虚拟电压矢量的幅值，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电压的瞬时值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算功率器件的虚拟总损耗，包括：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值和虚拟占空比，计算功率器件的虚拟导通损耗；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值、虚拟占空比以及开关频率，计算功率器件的虚拟开关损耗；

将本次所述平均损耗计算任务被触发后的所述虚拟导通损耗与所述虚拟开关损耗的和值确定为功率器件的虚拟总损耗。

6.一种功率器件平均损耗的计算装置，其特征在于，包括：

合成矢量获取单元，用于在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

虚拟电流构建单元，用于构建与所述三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，所述虚拟电流矢量的频率为所述平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值，所述触发频率低于开关频率，且所述触发频率和所述开关频率的差值大于预设值；

虚拟电压构建单元，用于构建与所述虚拟电流矢量同频率、与所述三相输出电压合成矢量同幅值且与所述虚拟电流矢量的夹角为所述功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

占空比计算单元，用于复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

虚拟总损耗计算单元，用于根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算所述平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

平均损耗计算单元，用于在虚拟输出周期内，根据每次所述平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在所述虚拟输出周期内的平均损耗。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述合成矢量获取单元，具体用于：

从传感器或控制器的主控程序中获取所述三相输出电流合成矢量的幅值和矢量角以及所述三相输出电压合成矢量的幅值和矢量角；

根据所述三相输出电流合成矢量的矢量角与所述三相输出电压合成矢量的矢量角，计算所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述虚拟电流构建单元，具体用于：

以所述虚拟电流矢量的初始相位角为0，每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角增加设定角度，确定每次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，所述设定角度为360°与所述预设值的比值；

根据所述虚拟电流矢量的幅值和本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电流的瞬时值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述虚拟电压构建单元，具体用于：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电流矢量的相位角以及所述虚拟电流矢量与所述虚拟电压矢量的夹角，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后所述虚拟电压矢量的相位角以及所述虚拟电压矢量的幅值，计算本次所述平均损耗计算任务被触发后各相虚拟电压的瞬时值。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述虚拟总损耗计算单元，具体用于：

根据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值和虚拟占空比，计算功率器件的虚拟导通损耗；

依据本次所述平均损耗计算任务被触发后功率器件所在相的虚拟电流瞬时值、虚拟占空比以及开关频率，计算功率器件的虚拟开关损耗；

将本次所述平均损耗计算任务被触发后的所述虚拟导通损耗与所述虚拟开关损耗的和值确定为功率器件的虚拟总损耗。