CN117559787A - 一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统，所述方法包括如下步骤：获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，以得到新的三相电压；重复执行上述调整共模电压以得到新的三相电压的过程，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。本公开的结温主动控制方法通过降频降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。

Description

一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统
技术领域
本公开涉及电力电子技术领域，具体涉及一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统。
背景技术
堵转工况是电动汽车常见的工况之一，如坡道起步，车轮被手刹、马路牙子异常卡死，变速器卡滞等。由于堵转时电机的磁场角度不变，电驱动系统三相输出电流同样维持在固定角度，成为直流电流。此时三相电流是不均衡的，其中电流最大的一相将超过交流有效值，并且只有一半的器件承担输出功率，导致功率器件异常发热，进而限制堵转时的转矩输出能力。堵转特性是电驱动系统性能关键考核指标之一。一方面，在进行GBT18488测试时，这是一个需要测试并写入强检报告的值；另一方面，对于大载重的商用车而言，堵转转矩很可能是坡道起步测试时的瓶颈。
从保护功率器件不被热损坏的角度出发，主要的堵转策略有降额和降频两种。降额策略即在堵转发生时降低输出转矩峰值，保护功率器件温升在允许范围内。这种方法很大的一个缺点是限制了转矩输出能力，带来较差的驾驶体验。因此一般的降额策略还会根据水温、NTC温度，或结温预测方法实现分级降额，尽可能避免转矩输出能力的损失。降频策略即在堵转发生时降低开关频率，降低功率器件上的开关损耗，从而能够提高输出转矩。这种策略的主要缺点是只能够降低开关损耗，对以导通损耗为主的反向二极管来说，降低结温的效果有限；此外，整车噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的要求也对开关频率的降低有所限制。
发明内容
本公开提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统，能够解决堵转发生时一相桥臂中IGBT芯片和反向二极管之间的结温不均衡，以及降频策略效果受限的问题。为解决上述技术问题，本公开提供如下技术方案：
作为本公开实施例的一个方面，提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，包括如下步骤：
S10、获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
S20、注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
S30、重复执行S10、S20，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。
可选地，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：
获取堵转工况下的工况参数，所述工况参数包括：开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC；
基于所述工况参数和功率器件损耗与热阻模型，通过结温计算模块得到各功率器件的结温，选取结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温。
可选地，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，包括：
根据上桥结温减去下桥结温的温度差ΔT的符号注入共模电压，得到新的三相电压U’ a,b,c：
其中，ΔU为电压调整梯度，sign（ΔT）为符号函数并定义如下：
。
可选地，所述退出条件包括如下条件中的一个：
达到了当前工况下的最低结温：T’ max>T max，T’ max为下次迭代得到的最大结温值，T max当前工况下的结温；
和/或，上下管的结温趋于平衡，温度差ΔT小于限度值T jump：ΔT<T jump。
可选地，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的开关频率，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
可选地，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
可选地，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：
所述上桥结温与下桥结温通过离线标定和在线查表得到；通过对开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC提前进行标定测试，堵转发生时，直接查表得到新的开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit的值，进行转矩输出得到上桥结温与下桥结温。
作为本公开实施例的另一个方面，提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制系统，包括：
结温获取模块，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
共模电压调整模块，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
调整退出判断模块，持续进行共模电压的调整，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。
作为本公开实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。
作为本公开实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。
相对于现有技术，本公开的有益效果为：
1、本公开的共模电压注入方法针对结温最高的桥臂，通过重新分配电流输出时间占比，可以平衡上下管的温差，从而降低最高结温。
2、本公开的结温主动控制策略通过降频方法降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。
附图说明
图1为实施例1中堵转工况下功率器件结温的主动控制方法流程图；
图2为实施例1中共模电压在线注入方法示意图；
图3为实施例1中功率器件结温的主动控制方法离线查表示意图；
图4为实施例1中功率器件结温的主动控制方法在线方案示意图；
图5为实施例1中所述的结温主动控制方法的仿真结果示意图；
图6为实施例2中堵转工况下功率器件结温的主动控制系统示意框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。
此外，本公开还提供了一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统，上述均可用来实现本公开提供的任一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，相应技术方案和描述和参见方法部分的相应记载，不再赘述。
堵转工况下功率器件结温的主动控制方法的执行主体可以是控制器、PLC或者其他能够实现堵转工况下功率器件结温的主动控制装置，例如，方法可以由工控机或计算机或其它处理设备执行，在一些可能的实现方式中，该堵转工况下功率器件结温的主动控制方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
实施例1
本实施例提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，包括如下步骤：
S10、获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
S20、注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
S30、重复执行S10、S20，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。
本实施例中，一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法的实现具体包括如下几个步骤，其算法流程图如图1所示，共模电压在线注入方法如图2所示。下面分别对本公开实施例的各步骤进行详细说明。
S10，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
本实施例中，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：获取堵转工况下的工况参数，所述工况参数包括：开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC。
进一步地，基于所述工况参数，通过结温计算模块得到功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温。
计算得到各功率器件的结温，选取结温最高一相桥臂的上桥结温与下桥结温，进行结温平衡。
在另一种可选的实施例中，所述堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，还可通过离线标定和在线查表得到，从而提高运行速度，如图3所示。具体方法为通过对开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC提前进行标定测试，堵转发生时，直接查表得到新的开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit的值，进行转矩输出得到上桥结温与下桥结温。
在另一种可选的实施例中，一旦判断堵转发生，结温控制模块获取此时的工况参数，所述工况参数包括：开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和NTC温度T NTC。直接查表得到新的开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit的值进行输出。所述直接查表依据的数据表索引坐标轴包括开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和NTC温度T NTC，输出数据包括开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit。其中，所述数据表应通过提前离线标定的方式得到，离线标定时应采用如实施例1所述的在线迭代计算方法，记录计算得到的输出结果，遍历可能的运行工况后，得到最终完善的数据索引表。其中，离线标定在线查表方式的优势在于，大大降低了运算时间和控制器的计算负荷，提高了控制响应速度。
S20，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
本实施例中，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，包括：根据上桥结温减去下桥结温的温度差ΔT的符号注入共模电压，得到新的三相电压U’ a,b,c：
其中，U a,b,c为更新前的三相电压，ΔU为电压调整梯度，所述电压调整梯度ΔU应比较小，如取0.001V dc，sign（ΔT）为符号函数并定义如下：
。
其中，ΔT为功率器件结温最高的一相桥臂的上桥与下桥的结温差，T up为上桥结温，T bottom为下桥结温。
S30，重复执行S10、S20，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。
所述退出条件包括如下条件中的一个：
达到了当前工况下的最低结温：T’ max>T max，T’ max为下次迭代得到的最大结温值，T max当前工况下的结温；
和/或，上下管的结温趋于平衡，温度差ΔT小于限度值T jump：ΔT<T jump，如ΔT<1℃。
重复上述步骤，不断调整共模电压，直到功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件，退出迭代过程。
本实施例中，在注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后,如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则结合降额和降频两种方法，在控制功率器件结温的同时尽可能提高噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)指标和转矩输出能力。
进一步地，上述注入共模电压的方法可同时配合降频方法，如图4所示，在注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后，如果功率器件的最高结温Tmax仍高于温度限制T limit，则判断所述功率器件的开关频率f s是否大于f s_limt，其中，f s_limt为开关频率的限定值，如果大于f s_limt则降低当前的开关频率f s为f’ s ，其中f’ s小于开关频率f s的值，如果f s不大于f s_limt，则通过使得Ia,b,c降低为I’a,b,c的方式实现结温调整，其中，I’a,b,c为小于Ia,b,c的值，并根据调整后的f’ s或I’a,b,c重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。所提出的结温主动控制方法通过降频方法降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。
上述共模电压在线注入方法还可同时配合降额方法，即注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温且降低开关频率后，如果功率器件的最高结温仍高于温度限制T limit，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
本实施例中，所提出的共模电压注入的方法针对功率器件结温最高的一相桥臂，通过重新分配电流输出时间占比，可以平衡上桥与下桥的结温差，从而降低最高结温。
以下通过具体的实施例证明所述堵转工况下功率器件结温的主动控制方法的有效性，如图5所示，一个常见的400V电驱动系统在堵转工况下输出峰值转矩的结温仿真结果。仿真显示，在开关频率较高时，降低开关频率可以有效降低控制器的最高结温。然而，在开关频率较低时，继续降低开关频率的效果有限（5kHz→2.5kHz）。采用本公开实施例所述的结温主动控制方法，在注入共模分量后，控制器最高结温还能够有较大幅度的下降。
实施例2
作为本公开实施例的另一个方面，还提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制系统100，如图6所示，包括：
结温获取模块1，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
共模电压调整模块2，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
调整退出判断模块3，持续进行共模电压的调整，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。
下面分别对本公开实施例的各个模块进行详细说明。
结温获取模块1，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
本实施例中，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：获取堵转工况下的工况参数，所述工况参数包括：开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC。
进一步地，基于所述工况参数，通过结温计算模块得到功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温。
计算得到各功率器件的结温，选取结温最高一相桥臂的上桥结温与下桥结温，进行结温平衡。
在另一种可选的实施例中，所述堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，还可通过离线标定和在线查表得到，从而提高运行速度，如图3所示。具体方法为通过对开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC提前进行标定测试，堵转发生时，直接查表得到新的开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit的值，进行转矩输出得到上桥结温与下桥结温。
在另一种可选的实施例中，一旦判断堵转发生，结温控制模块获取此时的工况参数，所述工况参数包括：开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和NTC温度T NTC。直接查表得到新的开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit的值进行输出。所述直接查表依据的数据表索引坐标轴包括开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和NTC温度T NTC，输出数据包括开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit。其中，所述数据表应通过提前离线标定的方式得到，离线标定时应采用如实施例1所述的在线迭代计算方法，记录计算得到的输出结果，遍历可能的运行工况后，得到最终完善的数据索引表。其中，离线标定在线查表方式的优势在于，大大降低了运算时间和控制器的计算负荷，提高了控制响应速度。
共模电压调整模块2，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，以得到新的三相电压；
本实施例中，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，包括：根据上桥结温减去下桥结温的温度差ΔT的符号注入共模电压，得到新的三相电压U’ a,b,c：
其中，U a,b,c为更新前的三相电压，ΔU为电压调整梯度，所述电压调整梯度ΔU应比较小，如取0.001V dc，sign（ΔT）为符号函数并定义如下：
。
其中，为功率器件结温最高的一相桥臂的上桥与下桥的结温差，T up为上桥结温，T bottom为下桥结温。
本实施例中，在注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后,如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则结合降额和降频两种方法，在控制功率器件结温的同时尽可能提高转矩输出能力。
在注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后，如果功率器件的最高结温Tmax仍高于温度限制T limit，则判断所述功率器件的开关频率f s是否大于f s_limt，其中，f s_limt为开关频率的限定值，如果大于f s_limt则降低当前的开关频率f s为f’ s ，其中f’ s小于开关频率f s的值，如果f s不大于f s_limt，则通过使得Ia,b,c降低为I’a,b,c的方式实现结温调整，其中，I’a,b,c为小于Ia,b,c的值，并根据调整后的f’ s或I’a,b,c重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。所提出的结温主动控制方法通过降频方法降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力，平衡所述上桥结温与下桥结温且降低开关频率后，如果功率器件的最高结温仍高于温度限制T limit，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
调整退出判断模块3，持续进行共模电压的调整，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。
所述退出条件包括如下条件中的一个：
达到了当前工况下的最低结温：T’ max>T max，T’ max为下次迭代得到的最大结温值，T max当前工况下的结温；
和/或，上下管的结温趋于平衡，温度差ΔT小于限度值T jump：ΔT<T jump，如ΔT<1℃。
重复上述步骤，不断调整共模电压，直到功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件，退出迭代过程。
本实施例中，在注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后,如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则结合降额和降频两种方法，在控制功率器件结温的同时尽可能提高噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)指标和转矩输出能力。
进一步地，上述注入共模电压的方法可同时配合降频方法，即在注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后，如果功率器件的最高结温仍高于温度限制T limit，则降低所述功率器件的开关频率，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。所提出的结温主动控制方法通过降频方法降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。
上述共模电压在线注入方法还可同时配合降额方法，即注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温且降低开关频率后，如果功率器件的最高结温仍高于温度限制T limit，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
本实施例中，所提出的共模电压注入的方法针对功率器件结温最高的一相桥臂，通过重新分配电流输出时间占比，可以平衡上桥与下桥的结温差，从而降低最高结温。
基于对上述实施例的描述可知，本公开实施例可实现如下技术效果：
（1）本公开的共模电压注入方法针对结温最高的桥臂，通过重新分配电流输出时间占比，可以平衡上下管的温差，从而降低最高结温。
（2）本公开的结温主动控制策略通过降频方法降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。
实施例3
本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1中堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。
本公开实施例3仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
电子设备可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备的组件可以包括但不限于：至少一个处理器、至少一个存储器、连接不同系统组件（包括存储器和处理器）的总线。
总线包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器（RAM）和/或高速缓存存储器，还可以进一步包括只读存储器（ROM）。
存储器还可以包括具有一组（至少一个）程序模块的程序工具，这样的程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
处理器通过运行存储在存储器中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。
电子设备也可以与一个或多个外部设备（例如键盘、指向设备等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口进行。并且，电子设备还可以通过网络适配器与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。网络适配器通过总线与电子设备的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID（磁盘阵列）系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例4
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现实施例1中的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法的步骤。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本公开还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例1中所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法的步骤。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10、获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
S20、注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
S30、重复执行S10、S20，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件；
注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，包括：
根据上桥结温减去下桥结温的温度差ΔT的符号注入共模电压，得到新的三相电压U’ a,b,c：
，
其中，为电压调整梯度，sign（ΔT）为符号函数并定义如下：
，
所述退出条件包括如下条件中的一个：
达到了当前工况下的最低结温：T’ max>T max，T’ max为下次迭代得到的最大结温值，T max当前工况下的结温；
和/或，上下管的结温趋于平衡，温度差ΔT小于限度值T jump：ΔT<T jump。
2.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：
获取堵转工况下的工况参数，所述工况参数包括：开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和NTC电阻的温度T NTC；
基于所述工况参数和功率器件损耗与热阻模型，通过结温计算模块得到各功率器件的结温，选取结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温。
3.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的开关频率，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
4.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。
5.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：所述上桥结温与下桥结温通过离线标定和在线查表得到；通过对开关频率f s、三相电流I a,b,c、三相电压U a,b,c、母线电压V dc和温度T NTC提前进行标定测试，堵转发生时，直接查表得到新的开关频率f s、三相电压U a,b,c、最大可输出电流I limit的值，进行转矩输出得到上桥结温与下桥结温。
6.一种堵转工况下功率器件结温的主动控制系统，其特征在于，包括：
结温获取模块，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；
共模电压调整模块，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；
调整退出判断模块，持续进行共模电压的调整，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件；
注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，包括：
根据上桥结温减去下桥结温的温度差ΔT的符号注入共模电压，得到新的三相电压U’ a,b,c：
，
其中，为电压调整梯度，sign（ΔT）为符号函数并定义如下：
，
所述退出条件包括如下条件中的一个：
达到了当前工况下的最低结温：T’ max>T max，T’ max为下次迭代得到的最大结温值，T max当前工况下的结温；
和/或，上下管的结温趋于平衡，温度差ΔT小于限度值T jump：ΔT<T jump。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述的一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。
8.一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，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160006367A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Methods and power conversion system control apparatus to control igbt junction temperature at low speed
CN113551796A (zh) * 2021-07-12 2021-10-26 珠海格力电器股份有限公司 一种桥臂结温检测装置、方法和空调
CN115549454A (zh) * 2022-09-28 2022-12-30 清华大学 变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质
CN115580126A (zh) * 2022-10-31 2023-01-06 北京航空航天大学 一种功率变换器中功率器件的热管理方法及装置
CN116754915A (zh) * 2023-06-14 2023-09-15 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种半导体开关器件的工作结温监测系统和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160006367A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Rockwell Automation Technologies, Inc. Methods and power conversion system control apparatus to control igbt junction temperature at low speed
CN113551796A (zh) * 2021-07-12 2021-10-26 珠海格力电器股份有限公司 一种桥臂结温检测装置、方法和空调
CN115549454A (zh) * 2022-09-28 2022-12-30 清华大学 变换器桥臂结温均衡方法、装置、电子设备及存储介质
CN115580126A (zh) * 2022-10-31 2023-01-06 北京航空航天大学 一种功率变换器中功率器件的热管理方法及装置
CN116754915A (zh) * 2023-06-14 2023-09-15 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种半导体开关器件的工作结温监测系统和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗永捷 等: "计及旁路子模块的MMC 损耗均衡控制策略", 中 国 电 机 工 程 学 报, vol. 43, no. 21, 5 November 2023 (2023-11-05), pages 8456 - 8467 *

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