CN115219868A - 变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN115219868A
CN115219868A CN202210719038.9A CN202210719038A CN115219868A CN 115219868 A CN115219868 A CN 115219868A CN 202210719038 A CN202210719038 A CN 202210719038A CN 115219868 A CN115219868 A CN 115219868A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
junction temperature
converter
bus
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210719038.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张品佳
张擎昊
陆格野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202210719038.9A priority Critical patent/CN115219868A/zh
Publication of CN115219868A publication Critical patent/CN115219868A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2601—Apparatus or methods therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2608—Circuits therefor for testing bipolar transistors
    • G01R31/2619—Circuits therefor for testing bipolar transistors for measuring thermal properties thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

本申请涉及电力电子变换器状态监测技术领域，特别涉及一种变换器级IGBT结温监测方法、装置、电子设备及介质，其中，方法包括：通过获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流并基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，得到变换器的当前结温并匹配变换器级IGBT的最优开关频率，从而控制IGBT的导通状态。由此，解决了器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题，通过将测量电路安装在直流母线上并从中延迟提取漏电电流进行监测结温，从而可以实现变换器即插即用不需要调整结构，降低了监测成本以及漏电流测量误差。

Description

变换器级IGBT结温监测方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本申请涉及电力电子变换器状态监测技术领域，特别涉及一种变换器级IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)结温监测方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
近年来，电力电子变换器的渗透率逐步提升，广泛应用于新能源发电和电动汽车等领域，也就意味着越来越重要的应用场景和严峻恶劣的工作环境使得变换器的可靠性面临挑战。根据有关报导，变换器的失效率和维修成本在电力电子系统中是最高的，因此，提高变换器可靠性降低其失效率至关重要。变换器中的半导体器件结温过高和结温波动是导致其失效的主要因素，所以，结温在线监测是变换器可靠性提升的基础。
相关技术中，结温监测方法主要包括物理接触法、光学测量法、热模型法和热敏电参数法。其中，物理接触法需要将热敏电阻或热电偶置于被测器件内部，侵入性强、响应速度慢，因此不适于在线监测；光学测量法通常是使用红外热成像仪获取温度场的分布，该方法不仅测量成本较高且需要被测器件封装透光；热模型法需要对热网络中的参数做复杂的计算，因此其响应速度较低；而热敏电参数法近年来被广泛研究，逐渐成为了结温在线监测的主流方法，其原理是通过测量与结温有一定数学关系的电参数间接反映结温。
常见的热敏电参数包括通态压降、门极阈值电压、通态电阻、开关延迟、漏电流等。基于这些参数的结温监测方法均经实验室测试证明具有一定的应用价值，但却很难在实际工业界推广普及。其根本原因是目前的热敏电参数法均仅针对电力电子器件(为器件级的监测方法)而非变换器整体，因此带来一系列的问题：(1)器件级的监测方法会导致过高的监测成本。一个普通的三相两电平变换器通常含有6个开关器件，如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，而每个器件需要一套独立的监测电路，如此，监测成本大大增加；(2)器件级的监测电路难以集成，不利于变换器体积的减小和功率密度的提升；(3)器件级的监测方法需要对变换器的结构做出调整，这对于已经投入使用的变换器而言十分困难。因此，目前仍缺少一种变换器级的结温监测方法去解决上述问题，真正推广结温在线监测在产业界应用。变换器级结温监测方法的本质是从变换器的外部电气参数中提取各个器件的结温信息。常见的外部电气参数包括相(线)电压、相电流、直流母线电压、直流母线电流。然而，发展变换器级的结温监测方法面临一些困难：(1)外部电气参数往往耦合了各个器件的热敏电参数，分辨这些参数较为困难；(2)从外部参数提取热敏电参数更易受到电磁干扰的影响，从而降低测量精度；(3)由于杂散参数的影响，热敏电参数从内部测量和从外部测量可能会有差别。
因此，基于上述分析，亟需一种变换器级的结温监测方法以解决器件级结温监测方法中存在的问题。
发明内容
本申请提供一种变换器级IGBT结温监测方法、装置、电子设备及介质，以解决器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题。
本申请第一方面实施例提供一种变换器级IGBT结温监测方法，包括以下步骤：
获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流；
基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温；以及
根据所述当前结温匹配变换器级IGBT的最优开关频率，并根据所述最优开关频率控制所述IGBT的导通状态。
根据本发明的一个实施例，在基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温之前，还包括：
基于第一增加策略，将所述变换器的结温从第一温度加热到第二温度；
基于第二增加策略，将直流母线电压从第一电压增加到第二电压；
按照预设的温度间隔，获取多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流；
通过指数函数拟合所述多个结温和所述多个直流母线电压下的直流母线漏电流，得到所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系。
根据本发明的一个实施例，所述基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温，包括：
根据所述当前状态确定所述变换器当前所处延迟状态；
若所述当前所处延迟状态为第一延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为下桥臂IGBT漏电流之和；若所述当前所处延迟状态为第二延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为上桥臂IGBT漏电流之和；
基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据所述上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温；
根据所述下桥臂IGBT的平均结温和/或所述上桥臂IGBT的平均结温得到所述变换器的当前结温。
根据本发明的一个实施例，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之前，还包括：
判断当前监测时长是否为预设监测时长；
如果所述当前监测时长为所述预设监测时长，则获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流。
根据本发明的一个实施例，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之后，还包括：
将所述当前监测时长清零。
根据本发明的一个实施例，所述预设监测时长为100微秒。
根据本申请实施例的变换器级IGBT结温监测方法，通过获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流并基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，得到变换器的当前结温并匹配变换器级IGBT的最优开关频率，从而控制IGBT的导通状态。由此，解决了器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题，通过将测量电路安装在直流母线上并从中延迟提取漏电电流进行监测结温，从而可以实现变换器即插即用不需要调整结构，降低了监测成本以及漏电流测量误差。
本申请第二方面实施例提供一种变换器级IGBT结温监测装置，包括：
第一获取模块，用于获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流；
第二获取模块，用于基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温；以及
控制模块，用于根据所述当前结温匹配变换器级IGBT的最优开关频率，并根据所述最优开关频率控制所述IGBT的导通状态。
根据本发明的一个实施例，在基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温之前，所述第二获取模块，还用于：
基于第一增加策略，将所述变换器的结温从第一温度加热到第二温度；
基于第二增加策略，将直流母线电压从第一电压增加到第二电压；
按照预设的温度间隔，获取多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流；
通过指数函数拟合所述多个结温和所述多个直流母线电压下的直流母线漏电流，得到所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系。
根据本发明的一个实施例，所述第二获取模块，具体用于：
根据所述当前状态确定所述变换器当前所处延迟状态；
若所述当前所处延迟状态为第一延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为下桥臂IGBT漏电流之和；若所述当前所处延迟状态为第二延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为上桥臂IGBT漏电流之和；
基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据所述上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温；
根据所述下桥臂IGBT的平均结温和/或所述上桥臂IGBT的平均结温得到所述变换器的当前结温。
根据本发明的一个实施例，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之前，所述第一获取模块，具体用于：
判断当前监测时长是否为预设监测时长；
如果所述当前监测时长为所述预设监测时长，则获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流。
根据本发明的一个实施例，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之后，所述第一获取模块，具体用于：
将所述当前监测时长清零。
根据本发明的一个实施例，所述预设监测时长为100微秒。
根据本申请实施例的变换器级IGBT结温监测装置，通过获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流并基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，得到变换器的当前结温并匹配变换器级IGBT的最优开关频率，从而控制IGBT的导通状态。由此，解决了器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题，通过将测量电路安装在直流母线上并从中延迟提取漏电电流进行监测结温，从而可以实现即插即用不需要调整结构，降低了监测成本以及漏电流测量误差。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的变换器级IGBT结温监测方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的变换器级IGBT结温监测方法。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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为相关技术中的漏电流在线测量电路示意图；
图2为相关技术中的IGBT的漏电流和结晶的关系示意图；
图3为根据本申请一个实施例提供的变换器级结温监测方法步骤示意图；
图4为根据本申请实施例提供的一种变换器级IGBT结温监测方法的流程图；
图5为根据本申请一个实施例提供的IleakDC的离线测量结果示意图；
图6为根据本申请一个实施例提供的变换器状态和对应的母线电流波形示意图；
图7为根据本申请一个实施例提供的应用状态延迟法的母线电流和漏电流测量结果示意图；
图8为根据本申请一个实施例提供的在线实验的线电压和母线电流波形示意图；
图9为根据本申请一个实施例提供的在线监测结果示意图；
图10为根据本申请实施例的变换器级IGBT结温监测装置的示例图；
图11为根据本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的变换器级IGBT结温监测方法、装置、电子设备及介质。针对上述背景技术中提到的器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差的问题，本申请提供了一种变换器级IGBT结温监测方法，在该方法中，通过获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流并基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，得到变换器的当前结温并匹配变换器级IGBT的最优开关频率，从而控制IGBT的导通状态。由此，解决了器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题，通过将测量电路安装在直流母线上并从中延迟提取漏电电流进行监测结温，从而可以实现变换器即插即用不需要调整结构，降低了监测成本以及漏电流测量误差。
在介绍本申请实施例之前，首先介绍一下相关技术中的基于漏电流的IGBT结温监测方法。
具体地，如图1所示，该电路由两个反向并联二极管和一个测量电阻组成。当被监测的IGBT处于通态时，大通态电流主要流经二极管，因此测量电阻上的压降被钳位在0.7V左右；当被监测的IGBT处于阻态时，漏电流不足以使得二极管导通，因此漏电流流经测量电阻，此时，测量电阻上的压降可以反映漏电流的大小。而IGBT的漏电流和结温以及母线的电压有关，根据相关半导体物理理论，漏电流和结温近似为指数关系，如图2所示，漏电流随着结温上升而增大，且增速越来越快。因此，在母线电压已知的情况下可以用漏电流去估算IGBT芯片的结温。
在上述技术方案中，存在着一些技术缺陷：(1)该方法是一个半导体器件级的结温方法，因此具有器件级结温监测方法的通病，即监测成本高，不利于变换器的集成，以及需要改变变换器的设计结构；(2)该方法具有较大的监测误差。在变换器运行中，被测IGBT每次阻态持续时间较短，而测量电路中电流在二极管和电阻之间换流需要时间。因此，可能会出现IGBT阻态结束，但测量电路的换流过程仍未结束的情况，引起较大的漏电流测量误差。
因此，针对上述的器件级结温监测方法，本申请实施例将通过变换器级的结温监测方法以解决器件级结温监测方法中存在的问题，如图3所示，下面将以6个HGTG20N60B3DIGBT组成的三相两电平变换器的结温监测为例进行详细论述。
具体而言，图4为本申请实施例所提供的一种变换器级IGBT结温监测方法的流程示意图。
如图4所示，该变换器级IGBT结温监测方法包括以下步骤：
在步骤S401中，获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流。
进一步地，在一些实施例中，在获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流之前，还包括：判断当前监测时长是否为预设监测时长；如果当前监测时长为预设监测时长，则获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流。
进一步地，在一些实施例中，在获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流之后，还包括：将当前监测时长清零。
其中，预设监测时长可以为用户自行设定的阈值，也可以为经计算机多次仿真计算得到的阈值，在此不做具体限定。
具体地，被监测变换器开始工作后，DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)中的监测周期Tm计时器开始计时。其中，监测周期Tm表示每隔Tm时长，DSP会且仅会捕捉一次变换器的当前状态，即111或000两种状态码，并测量IleakDC。因此Tm决定了结温监测的精度。优选地，在实际应用中，本申请实施例的Tm的预设监测时长可以设定为100微秒。
进一步地，当计时器达到监测周期Tm时，DSP开始捕捉变换器的000或111状态并发送状态延迟信号，此时将DSP计数器的监测时长清零。
在步骤S402中，基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据当前状态和当前直流母线漏电流得到变换器的当前结温。
进一步地，在一些实施例中，在基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据当前状态和当前直流母线漏电流得到变换器的当前结温之前，还包括：基于第一增加策略，将变换器的结温从第一温度加热到第二温度；基于第二增加策略，将直流母线电压从第一电压增加到第二电压；按照预设的温度间隔，获取多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流；通过指数函数拟合多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流，得到直流母线漏电流与结温之间的映射关系。
进一步地，在一些实施例中，基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据当前状态和当前直流母线漏电流得到变换器的当前结温，包括：根据当前状态确定变换器当前所处延迟状态；若当前所处延迟状态为第一延迟状态，则当前直流母线漏电流为下桥臂IGBT漏电流之和；若当前所处延迟状态为第二延迟状态，则当前直流母线漏电流为上桥臂IGBT漏电流之和；基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温；根据下桥臂IGBT的平均结温和/或上桥臂IGBT的平均结温得到变换器的当前结温。
具体地，本申请实施例首先通过离线实验测试确定直流漏电流IleakDC和结温Tj之间的关系，并将其保存在DSP中。在进行离线实验测试过程中，变换器的结温从25℃即第一温度加热到150℃即第二温度，并每间隔25℃测量一次；母线电压Vbus从50V即第一电压逐渐增加到450V即第二电压，并在各个结温和母线电压下测量直流母线中的漏电流，其结果如图5所示。
进一步地，本申请实施例图5的IleakDC离线测量结果可以通过指数函数拟合表示为：
Figure BDA0003709754280000071
其中，A、B均为两个和结温无关的系数，具体拟合结果如表1所示，R2为拟合的回归系数。通过(1)式便可根据漏电流计算结温。
表1
Figure BDA0003709754280000072
Figure BDA0003709754280000081
进一步地，如图6所示，其展示了变换器的状态和母线电流Ibus的波形。其中，Q1、Q3、Q5表示的是上桥臂IGBT的驱动电压，高电平用1表示，低电平用0表示。在000状态下，由于直流母线的正负极之间没有电流回路，因此母线电流为三个上桥臂IGBT漏电流之和，在进入000状态的瞬间，此时若计时器达到监测周期，则变换器开始20微秒的状态延迟。
具体地，本申请实施例中的IleakDC在延迟的000或111状态被漏电流在线测量电路测量，DSP根据离线测得的IleakDC和Tj之间的关系计算Tj。如图7所示，展示了状态延迟后的测量电路输出结果Vmea，即测量电阻(100Ω)的压降和母线电流的波形。其中，Vmea的降低需要一个过渡过程，而状态延迟法则可以保证Vmea在漏电流测量前完成过渡阶段。
进一步地，如图7中所示的测量阶段可以根据Vmea计算IleakDC。也就是说，当变换器处于111延迟状态，得出的IleakDC是下桥臂IGBT漏电流之和；当变换器处于000延迟状态，得到的IleakDC是上桥臂漏电流之和。由此，基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温，即在111延迟状态得到的是下桥臂IGBT的平均结温；在000延迟状态得到的是上桥臂IGBT的平均结温。最后根据下桥臂IGBT的平均结温和/或上桥臂IGBT的平均结温通过式(1)计算得到变换器的当前结温。
综上，根据上述方法的分析，在通过离线实验测量确定直流漏电流IleakDC和结温Tj之间的关系过程中，还需要对其进行验证。具体验证方法如下：
具体地，如图8的(a)和(b)所示，展示了在测试时加入状态延迟法后的线电压波形和直流母线电流波形，从图中可以看出在状态延迟阶段，线电压和母线电流的波形出现暂时的缺省，这个阶段测量母线漏电流对变换器的输出整体影响不大。
进一步地，对其监测结果进行观察，如图9的(a)和(b)所示，Tmea为根据提出的基于变换器级IGBT结温监测方法计算的结温，其中，Tref为参考结温。可见在各个温度条件下，该方法都具有3％以下的监测误差。
在步骤S403中，根据当前结温匹配变换器级IGBT的最优开关频率，并根据最优开关频率控制IGBT的导通状态。
具体地，本申请实施例的变换器级IGBT的控制策略可以根据计算出的当前结温做出相应改变以延长器件的使用寿命。也就是说，若监测的结温结果过高，可以适当降低器件的开关频率，通过降低损耗的方式降低结温，从而保证以最优开关频率控制IGBT的导通状态，延长器件的使用寿命。
综上，本申请实施例主要发明点为：
(1)利用母线电流中的漏电流IleakDC作为结温监测指标，该参数和变换器上桥臂或下桥臂的平均结温呈指数关系，因此，可以通过在母线电流里提取IleakDC实时监测结温。
(2)IleakDC的测量方法，即状态延迟法。每间隔一个监测周期，捕捉变换器的111或000状态，然后延时20微秒，该测量方法可以提高IleakDC的测量精度。
(3)结合IleakDC和状态延迟法的变换器级结温监测策略。在111延迟状态通过测量IleakDC可得出变换器上桥臂IGBT的平均结温；在000延迟状态通过测量IleakDC可得到变换器下桥臂IGBT的平均结温。
由此，本申请实施例相对于相关技术的优势为：
(1)针对器件级结温监测方法监测成本过高的问题：该发明是一种变换器级的结温监测方法，在直流母线中提取漏电流监测结温。因此，每个变换器仅需要一个测量电路，监测成本大大降低，理论上可以缩减为原方法的1/6。
(2)针对器件级结温监测电路难以集成和需要调整变换器结构的问题：本方法的测量电路安装在直流母线上而非变换器内部，因此不会影响变换器的体积亦无难以集成的问题。另一方面，对已经投入使用的变换器可以即插即用，而不需要对变换器的内部结构做出调整。
(3)针对漏电流在线测量误差较大的问题：本发明中的状态延迟法，在每个要测量母线漏电流的111或000状态进行20微秒的延迟，可以有效解决测量电路暂态过长引起的漏电流测量误差。
根据本申请实施例的变换器级IGBT结温监测方法，通过获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流并基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，得到变换器的当前结温并匹配变换器级IGBT的最优开关频率，从而控制IGBT的导通状态。由此，解决了器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题，通过将测量电路安装在直流母线上并从中延迟提取漏电电流进行监测结温，从而可以实现变换器即插即用不需要调整结构，降低了监测成本以及漏电流测量误差。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的变换器级IGBT结温监测装置。
图10是本申请实施例的变换器级IGBT结温监测装置的方框示意图。
如图10所示，该变换器级IGBT结温监测装置10包括：第一获取模块100、第二获取模块200和控制模块300。
其中，第一获取模块100，用于获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流；
第二获取模块200，用于基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据当前状态和当前直流母线漏电流得到变换器的当前结温；以及
控制模块300，用于根据当前结温匹配变换器级IGBT的最优开关频率，并根据最优开关频率控制IGBT的导通状态。
进一步地，在一些实施例中，在基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据当前状态和当前直流母线漏电流得到变换器的当前结温之前，第二获取模块200，还用于：
基于第一增加策略，将变换器的结温从第一温度加热到第二温度；
基于第二增加策略，将直流母线电压从第一电压增加到第二电压；
按照预设的温度间隔，获取多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流；
通过指数函数拟合多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流，得到直流母线漏电流与结温之间的映射关系。
进一步地，在一些实施例中，第二获取模块200，具体用于：
根据当前状态确定变换器当前所处延迟状态；
若当前所处延迟状态为第一延迟状态，则当前直流母线漏电流为下桥臂IGBT漏电流之和；若当前所处延迟状态为第二延迟状态，则当前直流母线漏电流为上桥臂IGBT漏电流之和；
基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温；
根据下桥臂IGBT的平均结温和/或上桥臂IGBT的平均结温得到变换器的当前结温。
进一步地，在一些实施例中，在获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流之前，第一获取模块100，具体用于：
判断当前监测时长是否为预设监测时长；
如果当前监测时长为预设监测时长，则获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流。
进一步地，在一些实施例中，在获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流之后，第一获取模块100，具体用于：
将当前监测时长清零。
进一步地，在一些实施例中，预设监测时长为100微秒。
根据本申请实施例的变换器级IGBT结温监测装置，通过获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流并基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，得到变换器的当前结温并匹配变换器级IGBT的最优开关频率，从而控制IGBT的导通状态。由此，解决了器件级监测电路在结温监测过程中难以集成、需要调整变换器结构、监测成本高，且会引起较大的漏电流测量误差等问题，通过将测量电路安装在直流母线上并从中延迟提取漏电电流进行监测结温，从而可以实现变换器即插即用不需要调整结构，降低了监测成本以及漏电流测量误差。
图11为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器1101、处理器1102及存储在存储器1101上并可在处理器1102上运行的计算机程序。
处理器1102执行程序时实现上述实施例中提供的变换器级IGBT结温监测方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口1103，用于存储器1101和处理器1102之间的通信。
存储器1101，用于存放可在处理器1102上运行的计算机程序。
存储器1101可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器1101、处理器1102和通信接口1103独立实现，则通信接口1103、存储器1101和处理器1102可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器1101、处理器1102及通信接口1103，集成在一块芯片上实现，则存储器1101、处理器1102及通信接口1103可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器1102可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的变换器级IGBT结温监测方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种变换器级IGBT结温监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流；
基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温；以及
根据所述当前结温匹配变换器级IGBT的最优开关频率，并根据所述最优开关频率控制所述IGBT的导通状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温之前，还包括：
基于第一增加策略，将所述变换器的结温从第一温度加热到第二温度；
基于第二增加策略，将直流母线电压从第一电压增加到第二电压；
按照预设的温度间隔，获取多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流；
通过指数函数拟合所述多个结温和所述多个直流母线电压下的直流母线漏电流，得到所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温，包括：
根据所述当前状态确定所述变换器当前所处延迟状态；
若所述当前所处延迟状态为第一延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为下桥臂IGBT漏电流之和；若所述当前所处延迟状态为第二延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为上桥臂IGBT漏电流之和；
基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据所述上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温；
根据所述下桥臂IGBT的平均结温和/或所述上桥臂IGBT的平均结温得到所述变换器的当前结温。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之前，还包括：
判断当前监测时长是否为预设监测时长；
如果所述当前监测时长为所述预设监测时长，则获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之后，还包括：
将所述当前监测时长清零。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设监测时长为100微秒。
7.一种变换器级IGBT结温监测装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取变换器的当前状态和当前直流母线漏电流；
第二获取模块，用于基于直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温；以及
控制模块，用于根据所述当前结温匹配变换器级IGBT的最优开关频率，并根据所述最优开关频率控制所述IGBT的导通状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述当前状态和所述当前直流母线漏电流得到所述变换器的当前结温之前，所述第二获取模块，还用于：
基于第一增加策略，将所述变换器的结温从第一温度加热到第二温度；
基于第二增加策略，将直流母线电压从第一电压增加到第二电压；
按照预设的温度间隔，获取多个结温和多个直流母线电压下的直流母线漏电流；
通过指数函数拟合所述多个结温和所述多个直流母线电压下的直流母线漏电流，得到所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块，具体用于：
根据所述当前状态确定所述变换器当前所处延迟状态；
若所述当前所处延迟状态为第一延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为下桥臂IGBT漏电流之和；若所述当前所处延迟状态为第二延迟状态，则所述当前直流母线漏电流为上桥臂IGBT漏电流之和；
基于所述直流母线漏电流与结温之间的映射关系，根据所述下桥臂IGBT漏电流之和得到下桥臂IGBT的平均结温，根据所述上桥臂IGBT漏电流之和得到上桥臂IGBT的平均结温；
根据所述下桥臂IGBT的平均结温和/或所述上桥臂IGBT的平均结温得到所述变换器的当前结温。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之前，所述第一获取模块，具体用于：
判断当前监测时长是否为预设监测时长；
如果所述当前监测时长为所述预设监测时长，则获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在获取所述变换器的所述当前状态和所述当前直流母线漏电流之后，所述第一获取模块，具体用于：
将所述当前监测时长清零。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述预设监测时长为100微秒。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的变换器级IGBT结温监测方法。
14.一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，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-6任一项所述的变换器级IGBT结温监测方法。
CN202210719038.9A 2022-06-23 2022-06-23 变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质 Pending CN115219868A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210719038.9A CN115219868A (zh) 2022-06-23 2022-06-23 变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210719038.9A CN115219868A (zh) 2022-06-23 2022-06-23 变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115219868A true CN115219868A (zh) 2022-10-21

Family

ID=83610907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210719038.9A Pending CN115219868A (zh) 2022-06-23 2022-06-23 变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115219868A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2640089C2 (ru) Система и способ контроля рабочего состояния igbt-устройства в реальном времени
CN110108999B (zh) 一种igbt模块工作结温在线检测系统及方法
CN110658435B (zh) 一种igbt结温监测装置及方法
CN108896200A (zh) 变流器的功率模块温度的检测方法、装置、设备及介质
CN111505475B (zh) 一种功率半导体模块电热模型参数的标定方法及装置
Ghimire et al. An online V ce measurement and temperature estimation method for high power IGBT module in normal PWM operation
CN100531474C (zh) 加热器功率控制电路及使用该控制电路的老化装置
US20210318179A1 (en) Determining a characteristic temperature of an electric or electronic system
US20190162773A1 (en) Motor driving device and measuring method
JP6272379B2 (ja) ケーブル検査装置及びケーブル検査システム
WO2020125731A1 (zh) 一种功率管内核温度检测系统与方法
CN109459633B (zh) 直流输电换流阀晶闸管级回路故障诊断方法及装置及系统
CN110208596A (zh) 负载电流监测电路及方法
CN115219868A (zh) 变换器级igbt结温监测方法、装置、电子设备及介质
KR101531018B1 (ko) 전력반도체소자의 불량 예측 방법
CN116754915A (zh) 一种半导体开关器件的工作结温监测系统和方法
JP4373206B2 (ja) 電気的構成素子の動作温度を測定するための装置および方法
CN114740327B (zh) Igbt模块状态监测方法及装置
CN113447787B (zh) 一种功率半导体器件老化在线诊断方法
CN110411594B (zh) 一种功率器件管芯温度估算方法与设备
CN209131853U (zh) 一种功率管内核温度检测系统
CN111141781B (zh) 一种针对散热器热阻抗的测试方法及系统
CN115248365A (zh) SiC MOSFET结温监测方法、装置、设备及介质
CN112918111B (zh) 打印头阻值确定装置、方法及打印机
CN107271071B (zh) 新能源汽车永磁同步电机定子温度传感器一致性检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination