CN115549454A - 变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN115549454A CN202211190989.8A CN202211190989A CN115549454A CN 115549454 A CN115549454 A CN 115549454A CN 202211190989 A CN202211190989 A CN 202211190989A CN 115549454 A CN115549454 A CN 115549454A
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Abstract

本申请涉及变换器结温控制技术领域，特别涉及一种变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质，其中，方法包括：获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态；根据三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温，通过计算每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。由此，解决相关技术需要额外参数调节电路，增加结温控制成本，同时会产生额外损耗，降低变换器电能转换效率等问题。

Description

变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及变换器结温控制技术领域，特别涉及一种变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着新能源发电、电动汽车、储能等技术的飞速发展，电力电子变换器作为重要的支柱，应用愈加广泛。其运行的可靠性将直接影响整个电网的稳定性，任何故障都可能引发极大的经济损失和安全威胁。结温是影响功率器件及变换器可靠性的关键因素。据有关报导，超过50％的变换器故障与结温有关。结温过高可引发瞬时故障，如热击穿；结温波动会加速器件老化，引发老化失效。因此，结温控制，是提高变换器运行可靠性、延长其使用寿命的重要方式。
桥臂结温均衡是结温控制的主要形式之一。在变换器中，由于各器件初始参数的略微差异，结温分布不完全对称。结温较高的器件损耗增大，形成一个正反馈致使结温差不断增加。另一方面，结温过高的器件老化较快，使得器件参数差异增大，加剧结温的不对称分布。对于变换器而言，任一功率器件发生故障均会导致变换器故障。因此，这种结温的不对称分布将严重降低变换器器的使用寿命。结温均衡技术为解决此问题而产生，其重点关注同相功率器件，原因如下。1)由于负载的不对称性，变换器输出的三相电流并非严格对称。这种差异的影响远大于器件参数差异的影响。因此，对于非同相功率器件，结温均衡难度大，应首先考虑负载对称问题。2)同相功率器件经常封装为模块，它们的结温差异将直接增大键合线的热应力。3)同相功率器件的结温差异更易形成正反馈闭环
近年来，桥臂结温均衡方法已被广泛研究，可归类为器件级、变换器级和系统级方法。这些方法已通过实验室测试，具有一定应用潜能，但仍存在如下问题。1)变换器级和系统级方法的应用场景十分有限。变换器级结温均衡方法仅适用于NPC结构的多电平变换器，而系统级方法仅适用于多个变换器并联的情况。2)应用较多的器件级结温均衡方法，无一例外需要改变功率器件的参数以均衡结温。这种改变会对变换器产生较大负面影响，明显降低效率及输出电能质量，在实际应用中难以接受。
相关技术通常是基于开关频率调节结温均衡，如图1所示，功率器件的损耗包括通态损耗和开关损耗，而开关损耗真比于器件的开关频率fsw。因此，通过调节功率器件的开关频率和控制其损耗进而控制结温。例如，可适当降低结温过高器件的开关频率以降低结温。其中，功率器件的结温通过热模型计算。
然而平衡结温可降低变换器效率5-7％，对于实际应用而言显然难以接受。另一方面，电能输出质量也与开关频率直接相关，开关频率降低将导致输出电流文波增大、谐波增多，从而影响负载性能。
发明内容
本申请提供一种变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术通过调节功率器件的开关频率和控制其损耗进而控制结温，需要额外参数调节电路，增加结温控制成本，同时产生额外损耗，严重降低变换器电能转换效率等问题。
本申请第一方面实施例提供一种变换器桥臂结温均衡方法，包括以下步骤：获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态；根据所述三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据所述器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温；根据所述每一相的上桥臂结温和下桥臂结温计算所述每一相的桥臂温差，根据所述每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，利用所述目标调制策略调节所述最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设混合调制策略包括第一至第三策略，所述根据所述每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，包括：若所述最大温差大于所述预设温差范围的最大值，则确定所述目标调制策略为第一调制策略，其中，所述第一调制策略用于降低下桥臂结温，并提高上桥臂结温；若所述最大温差小于所述预设温差范围的最下值，则确定所述目标调制策略为第二调制策略，其中，所述第二调制策略用于提高下桥臂结温，并降低上桥臂结温；否则，确定所述目标调制策略为第三调制策略。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一调制策略为采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第二调制策略为采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第三调制策略为七段式空间矢量调制策略。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设热模型的传递函数为：
Figure BDA0003869196270000021
τth-jc＝Rth-jcCth-jc
τth-ca＝Rth-caCth-ca
其中，Zth-ja表示热阻抗，s表示拉普拉斯算子中的复频率，Rth-jc表示结-壳热阻，τth-jc表示结-壳热时间常数，Rth-ca表示环境-壳热阻，τth-ca表示环境-壳热时间常数，Cth-jc表示结-壳热容，Cth-ca表示环境-壳热容。
可选地，在本申请的一个实施例中，每一相的上桥臂结温和下桥臂结温的结温计算公式为：
Tj＝Ta+Zth-ja(t)Ploss
其中，Tj表示结温，Ta表示环境温度，Zth-ja表示结-环境热阻抗，t表示时间，Ploss表示期间总损耗。
本申请第二方面实施例提供一种变换器桥臂结温均衡装置，包括：获取模块，用于获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态；计算模块，用于根据所述三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据所述器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温；调节模块，用于根据所述每一相的上桥臂结温和下桥臂结温计算所述每一相的桥臂温差，根据所述每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，利用所述目标调制策略调节所述最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述调节模块，进一步用于若所述最大温差大于所述预设温差范围的最大值，则确定所述目标调制策略为第一调制策略，其中，所述第一调制策略用于降低下桥臂结温，并提高上桥臂结温；若所述最大温差小于所述预设温差范围的最下值，则确定所述目标调制策略为第二调制策略，其中，所述第二调制策略用于提高下桥臂结温，并降低上桥臂结温；否则，确定所述目标调制策略为第三调制策略。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一调制策略为采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第二调制策略为采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第三调制策略为七段式空间矢量调制策略。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设热模型的传递函数为：
Figure BDA0003869196270000031
τth-jc＝Rth-jcCth-jc
τth-ca＝Rth-caCth-ca
其中，Zth-ja表示热阻抗，s表示拉普拉斯算子中的复频率，Rth-jc表示结-壳热阻，τth-jc表示结-壳热时间常数，Rth-ca表示环境-壳热阻，τth-ca表示环境-壳热时间常数，Cth-jc表示结-壳热容，Cth-ca表示环境-壳热容。
可选地，在本申请的一个实施例中，每一相的上桥臂结温和下桥臂结温的结温计算公式为：
Tj＝Ta+Zth-ja(t)Ploss
其中，Tj表示结温，Ta表示环境温度，Zth-ja表示结-环境热阻抗，t表示时间，Ploss表示期间总损耗。
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桥臂结温均衡方法。
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桥臂结温均衡方法。
由此，本申请至少具有如下有益效果：
根据变换器三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温，计算每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差自适应的选择合适的策略，调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内，确保器件能够长期稳定可靠地工作，而且不需要任何额外硬件设施，降低结温控制成本。由此，解决相关技术需要额外参数调节电路，增加结温控制成本，同时会产生额外损耗，降低变换器电能转换效率等问题。
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为根据本申请实施例背景技术中基于开关频率调节的结温均衡方法控制框图；
图2为根据本申请实施例提供的一种变换器桥臂结温均衡方法的流程图；
图3为根据本申请实施例提供的用于结温计算的热模型控制框图；
图4为根据本申请实施例提供的混合调制策略示意图；
图5为根据本申请实施例提供的7-SVM时间分配示意图；
图6为根据本申请实施例提供的5-SVMA时间分配示意图；
图7为根据本申请实施例提供的5-SVMB时间分配示意图；
图8为根据本申请实施例提供的7-SVM结温分布示意图；
图9为根据本申请实施例提供的5-SVMA结温分布示意图；
图10为根据本申请实施例提供的5-SVMB结温分布示意图；
图11为根据本申请实施例提供的未启用控制的桥臂结温分布示意图；
图12为根据本申请实施例提供的启用控制的桥臂结温分布示意图；
图13为根据本申请实施例提供的基于混合调制策略的桥臂结温均衡示意图；
图14为根据本申请实施例提供的一种变换器桥臂结温均衡装置的方框示意图；
图15为根据本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：获取模块-100、计算模块-200、调节模块-300、存储器-1501、处理器-1502、通信接口-1503。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述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桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到的问题，本申请提供了一种变换器桥臂结温均衡方法，在该方法中，根据变换器三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温，并得到每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差自适应的选择合适的策略，调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至温差范围内，确保器件能够长期稳定可靠地工作，而且不需要任何额外硬件设施，降低结温控制成本。由此，解决相关技术需要额外参数调节电路，增加结温控制成本，同时会产生额外损耗，降低变换器电能转换效率等问题。
具体而言，图2为本申请实施例所提供的一种变换器桥臂结温均衡方法的流程示意图。
如图2所示，该变换器桥臂结温均衡方法包括以下步骤：
在步骤S101中，获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态。
桥臂结温均衡是结温控制的主要形式之一。在变换器中，由于各器件初始参数的略微差异，结温分布不完全对称。结温较高的器件损耗增大，形成一个正反馈致使结温差不断增加。另一方面，结温过高的器件老化较快，使得器件参数差异增大，加剧结温的不对称分布。因此，变换器的可靠运行将直接影响整个电网的稳定性，任何故障都可能引发极大的经济损失和安全威胁。
本申请实施例首先可以获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态，以便确定每个功率器件的器件电流，进一步计算变换器的每一相的上下两个桥臂的结温。在实际执行过程中，本申请实施例可以通过在变换器的三相输出侧安置电流传感器，时时测量的三流电流经过采样电路后传至离散数字信号处理器。
在步骤S102中，根据三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温。
电力电子电路中的器件在导通状态时，通过器件的电流很大而器件两端的电压很低，电流大时电压降小，消耗的功率小，发热也小；电压降大时电流小，消耗的功率同样小，发热也同样小，从而确保这些器件能够长期稳定可靠地工作。本申请实施例可以根据同一桥臂的上下两功率器件的状态相反，相电流总等于处于导通状态功率器件的电流这一原理，结合器件导通状态得出每个功率器件的电流，并利用图3所示的预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温，其中，预设热模型的传递函数为：
Figure BDA0003869196270000061
τth-jc＝Rth-jcCth-jc
τth-ca＝Rth-caCth-ca
其中，Zth-ja表示热阻抗，s表示拉普拉斯算子中的复频率，Rth-jc表示结-壳热阻，τth-jc表示结-壳热时间常数，Rth-ca表示环境-壳热阻，τth-ca表示环境-壳热时间常数，Cth-jc表示结-壳热容，Cth-ca表示环境-壳热容。
热阻抗Zth-ja可在时域中表示为：
Figure BDA0003869196270000062
确定每一相的上桥臂结温和下桥臂结温的结温计算公式为：
Tj＝Ta+Zth-ja(t)Ploss
其中，Tj表示结温，Ta表示环境温度，Zth-ja表示结-环境热阻抗，t表示时间，Ploss表示期间总损耗。
在步骤S103中，根据每一相的上桥臂结温和下桥臂结温计算每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，利用目标调制策略调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。
在通过上述实施例公式计算得到每一相的上桥臂结温和下桥臂结温后，本申请实施例可以将上桥臂结温减下桥臂结温计算得到每个桥臂的温差，通过比较每个桥臂的温差得出最大温差自适应的选择合适的策略，调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内，确保器件能够长期稳定可靠地工作，而且不需要任何额外硬件设施，降低结温控制成本。其中，预设温差范围可以根据实际情况而定，不做具体限定。
在本申请的一个实施例中，预设混合调制策略包括第一至第三策略，根据每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，包括：若最大温差大于预设温差范围的最大值，则确定目标调制策略为第一调制策略，其中，第一调制策略用于降低下桥臂结温，并提高上桥臂结温；若最大温差小于预设温差范围的最小值，则确定目标调制策略为第二调制策略，其中，第二调制策略用于提高下桥臂结温，并降低上桥臂结温；否则，确定目标调制策略为第三调制策略。
本申请实施例中的预设混合调制策略如图4所示，其中，第一策略可以为采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略(5-SVMB)，时间分配如图5所示；第二调制策略可以为采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略(5-SVMA)，时间分配如图6所示，第三调制策略可以为七段式空间矢量调制策略(7-SVM)，时间分配如图7所示。
具体而言，本申请实施例可以在最大桥臂温差大于预设温差范围的最大值上限则采用5-SVMB调制策略，若最大桥臂温差小于预设温差范围的最下值则采用5-SVMA调制策略，否则采用7-SVM调制策略，仅需要在三种调制策略间切换，不需要任何额外硬件设施合理平衡桥臂结温，即当上桥臂结温高时采用5-SVMA，下桥臂结温高时采用5-SVMB，上下桥臂温差属于允许范围内时采用7-SVM。
进一步地，本申请实施例对验证变换器在三种调制策略下热稳态时的结温分布如图8、图9和图10所示，由图可知，5-SVMA可提高下桥臂结温降低上桥臂结温，5-SVMB则有完全相反的作用，7-SVM则可使桥臂结温分布较为稳定。
结合图11和图12展示了实验所用逆变器A相桥臂的结温分布。由于上下桥臂的初始参数及老化速度不同，结温分布产生了20℃的温差。采用本申请实施例的结温均衡策略后，桥臂温差降为5℃。
需要说明的是，本申请实施例的三种调制策略均具有较高电能质量、较少的谐波，对电能质量的影响远小于现存方法，具有较低的损耗，几乎不产生额外损耗，对变换器输出效率的影响远低于现存方法。
下面结合图13对本申请实施例的变换器桥臂结温均衡方法进行详细说明，具体描述如下：
(1)通过电流传感器测量三相电流。
(2)根据器件导通状态得出每个功率器件的电流。
(3)根据器件电流和热模型计算结温。
(4)计算每个桥臂的温差；其中，结温差计算方式为上桥臂结温减下桥臂结温。
(5)比较每个桥臂的温差，得出最大温差。
(6)将最大温差传递至控制器。
(7)若最大桥臂温差大于均温阈值上限则采用5-SVMB调制策略，若最大桥臂温差小于均温阈值下限则采用5-SVMA调制策略，否则采用7-SVM调制策略，如图4所示。7-SVM即七段式空间矢量调制策略，5-SVMA即采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略，5-SVMB即采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略。
根据本申请实施例提出的变换器桥臂结温均衡方法，根据变换器三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温，得到每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差自适应的选择合适的策略，调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至温差范围内，确保器件能够长期稳定可靠地工作，而且不需要任何额外硬件设施，降低结温控制成本。由此，解决相关技术需要额外参数调节电路，增加结温控制成本，同时会产生额外损耗，降低变换器电能转换效率等问题。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的变换器桥臂结温均衡装置。
图14是本申请实施例的变换器桥臂结温均衡装置的方框示意图。
如图14所示，该变换器桥臂结温均衡装置10包括：获取模块100、计算模块200和调节模块300。
其中，获取模块100用于获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态；计算模块200用于根据三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温；调节模块300用于根据每一相的上桥臂结温和下桥臂结温计算每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，利用目标调制策略调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。
在本申请的一个实施例中，调节模块300进一步用于若最大温差大于预设温差范围的最大值，则确定目标调制策略为第一调制策略，其中，第一调制策略用于降低下桥臂结温，并提高上桥臂结温；若最大温差小于预设温差范围的最下值，则确定目标调制策略为第二调制策略，其中，第二调制策略用于提高下桥臂结温，并降低上桥臂结温；否则，确定目标调制策略为第三调制策略。
在本申请的一个实施例中，第一调制策略为采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略，第二调制策略为采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略，第三调制策略为七段式空间矢量调制策略。
在本申请的一个实施例中，预设热模型的传递函数为：
Figure BDA0003869196270000091
τth-jc＝Rth-jcCth-jc
τth-ca＝Rth-caCth-ca
其中，Zth-ja表示热阻抗，s表示拉普拉斯算子中的复频率，Rth-jc表示结-壳热阻，τth-jc表示结-壳热时间常数，Rth-ca表示环境-壳热阻，τth-ca表示环境-壳热时间常数，Cth-jc表示结-壳热容，Cth-ca表示环境-壳热容。
在本申请的一个实施例中，每一相的上桥臂结温和下桥臂结温的结温计算公式为：
Tj＝Ta+Zth-ja(t)Ploss
其中，Tj表示结温，Ta表示环境温度，Zth-ja表示结-环境热阻抗，t表示时间，Ploss表示期间总损耗。
需要说明的是，前述对变换器桥臂结温均衡方法实施例的解释说明也适用于该实施例的变换器桥臂结温均衡装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的变换器桥臂结温均衡装置，根据变换器三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温，得到每一相的桥臂温差，根据每一相的桥臂温差中的最大温差自适应的选择合适的策略，调节最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至温差范围内，确保器件能够长期稳定可靠地工作，而且不需要任何额外硬件设施，降低结温控制成本。由此，解决相关技术需要额外参数调节电路，增加结温控制成本，同时会产生额外损耗，降低变换器电能转换效率等问题。
图15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1501、处理器1502及存储在存储器1501上并可在处理器1502上运行的计算机程序。
处理器1502执行程序时实现上述实施例中提供的变换器桥臂结温均衡方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口1503，用于存储器1501和处理器1502之间的通信。
存储器1501，用于存放可在处理器1502上运行的计算机程序。
存储器1501可能包含高速RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器1501、处理器1502和通信接口1503独立实现，则通信接口1503、存储器1501和处理器1502可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是ISA(IndustryStandard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component，外部设备互连)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准体系结构)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15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1501、处理器1502及通信接口1503，集成在一块芯片上实现，则存储器1501、处理器1502及通信接口1503可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器1502可能是一个CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，或者是ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定集成电路)，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桥臂结温均衡方法。
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是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。
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，现场可编程门阵列等。
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，所述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。

Claims (12)

1.一种变换器桥臂结温均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态；
根据所述三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据所述器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温；
根据所述每一相的上桥臂结温和下桥臂结温计算所述每一相的桥臂温差，根据所述每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，利用所述目标调制策略调节所述最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设混合调制策略包括第一至第三策略，所述根据所述每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，包括：
若所述最大温差大于所述预设温差范围的最大值，则确定所述目标调制策略为第一调制策略，其中，所述第一调制策略用于降低下桥臂结温，并提高上桥臂结温；
若所述最大温差小于所述预设温差范围的最下值，则确定所述目标调制策略为第二调制策略，其中，所述第二调制策略用于提高下桥臂结温，并降低上桥臂结温；
否则，确定所述目标调制策略为第三调制策略。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一调制策略为采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第二调制策略为采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第三调制策略为七段式空间矢量调制策略。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设热模型的传递函数为：
Figure FDA0003869196260000011
τth-jc＝Rth-jcCth-jc
τth-ca＝Rth-caCth-ca
其中，Zth-ja表示热阻抗，s表示拉普拉斯算子中的复频率，Rth-jc表示结-壳热阻，τth-jc表示结-壳热时间常数，Rth-ca表示环境-壳热阻，τth-ca表示环境-壳热时间常数，Cth-jc表示结-壳热容，Cth-ca表示环境-壳热容。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每一相的上桥臂结温和下桥臂结温的结温计算公式为：
Tj＝Ta+Zth-ja(t)Ploss
其中，Tj表示结温，Ta表示环境温度，Zth-ja表示结-环境热阻抗，t表示时间，Ploss表示期间总损耗。
6.一种变换器桥臂结温均衡装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取变换器的三相电流和每一相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态；
计算模块，用于根据所述三相电流和每相电流对应相的上下两个桥臂上功率器件的导通状态确定每个功率器件的器件电流，并根据所述器件电流和预设热模型计算每一相的上桥臂结温和下桥臂结温；
调节模块，用于根据所述每一相的上桥臂结温和下桥臂结温计算所述每一相的桥臂温差，根据所述每一相的桥臂温差中的最大温差匹配预设混合调制策略中的目标调制策略，利用所述目标调制策略调节所述最大温差对应相的上下两个桥臂的温差至预设温差范围内。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节模块，进一步用于：
若所述最大温差大于所述预设温差范围的最大值，则确定所述目标调制策略为第一调制策略，其中，所述第一调制策略用于降低下桥臂结温，并提高上桥臂结温；
若所述最大温差小于所述预设温差范围的最下值，则确定所述目标调制策略为第二调制策略，其中，所述第二调制策略用于提高下桥臂结温，并降低上桥臂结温；
否则，确定所述目标调制策略为第三调制策略。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一调制策略为采用111作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第二调制策略为采用000作为零适量的五段式空间矢量调制策略，所述第三调制策略为七段式空间矢量调制策略。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设热模型的传递函数为：
Figure FDA0003869196260000021
τth-jc＝Rth-jcCth-jc
τth-ca＝Rth-caCth-ca
其中，Zth-ja表示热阻抗，s表示拉普拉斯算子中的复频率，Rth-jc表示结-壳热阻，τth-jc表示结-壳热时间常数，Rth-ca表示环境-壳热阻，τth-ca表示环境-壳热时间常数，Cth-jc表示结-壳热容，Cth-ca表示环境-壳热容。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，每一相的上桥臂结温和下桥臂结温的结温计算公式为：
Tj＝Ta+Zth-ja(t)Ploss
其中，Tj表示结温，Ta表示环境温度，Zth-ja表示结-环境热阻抗，t表示时间，Ploss表示期间总损耗。
11.一种电子设备，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1-5任一项所述的变换器桥臂结温均衡方法。
12.一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1-5任一项所述的变换器桥臂结温均衡方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117559787B (zh) * 2024-01-10 2024-03-22 致瞻科技(上海)有限公司 一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统

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