[发明专利]功率模块的损耗与结温仿真系统

权利要求书

1.一种功率模块的损耗与结温仿真系统，其特征在于，包括用户界面单元和后台处理单元，所述用户界面单元用于接收功率模块的电参数和热参数以及供用户选择功率模块的型号和功率模块使用的控制算法，所述后台处理单元用于根据所述功率模块的电参数和热参数、功率模块的型号以及功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗和结温，并将所述功率模块的损耗和结温通过所述用户界面单元显示；

所述功率模块包括若干IGBT；所述功率模块采用SVPWM控制算法时，先对单个IGBT的损耗进行正弦离散化处理，再进行结温的迭代；对单个IGBT的损耗进行正弦离散化处理再进行结温的迭代的步骤包括：

将瞬态损耗p(t)表示为如下公式：

p(t)＝Pmax*sin(2π*t*T0)

其中，t为时间，T0为输出周期，T0＝1/f0，f0为输出频率，Pmax为最大损耗，并根据如下公式预估一最大损耗Pmax：

预估出最大损耗Pmax后，对t在0至T0之间离散，以对瞬态损耗p(t)离散化，根据如下公式计算结壳的温差Tjc，所述结壳的温差Tjc为结温Tj与壳温Tc之差：

Δt＝t(k)-t(k-1)

Δp＝p(t(k))-p((k-1))

T_jc(i)＝T_jc(i-1)+ΔT_jc(i)

其中，Rth_i为IGBT的热阻，Tau_i为IGBT的热时间常数；

上述结壳的温差Tjc计算过程中，i从1到4进行循环，这样得出每一个p(t(k))下对应的结壳的温差Tjc，记下整个p(t)计算过程中的最大Tjc，记为Tjcmax，然后根据以下方式对最大结温Pmax进行调整：

如果，Tjcmax-(Tjmax-Tc)>0.01*(Tjmax-Tc)，则Pmax＝0.99*Pmax，然后重复上述计算过程；如果，(Tjmax-Tc)-Tjcmax>0.01*(Tjmax-Tc)，则Pmax＝1.01*Pmax，然后重复上述计算过程；当收敛到一个Pmax时，整个计算过程中的p(t)和Tjc(t)也随之确定；

最后，根据公式Tj＝Tc+Tjc，得出结温Tj的瞬态值，从而绘制出一个输出频率周期内IGBT的损耗和结温的曲线。

2.如权利要求1所述的功率模块的损耗与结温仿真系统，其特征在于，所述后台处理单元根据输入的电参数以及所述功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗，根据所述功率模块的损耗以及输入的热参数计算所述功率模块的结温。

3.如权利要求1所述的功率模块的损耗与结温仿真系统，其特征在于，所述后台处理单元包括存储单元以及计算单元，所述存储单元存储有每种型号的功率模块对应的稳态热阻以及功率模块使用的多种控制算法，所述计算单元根据所述功率模块的电参数和热参数、功率模块的型号以及功率模块使用的控制算法计算所述功率模块的损耗和结温。

4.如权利要求3所述的功率模块的损耗与结温仿真系统，其特征在于，所述功率模块还包括若干二极管，所述功率模块的损耗包括IGBT的导通损耗、IGBT的开关损耗、二极管的导通损耗以及二极管的开关损耗，所述功率模块的结温包括IGBT的结温和二极管的结温。

5.如权利要求4所述的功率模块的损耗与结温仿真系统，其特征在于，所述后台处理单元根据如下公式计算单个IGBT的导通损耗P_ss1：

其中，M为所述功率模块的调制比，为所述功率模块的功率因素，I_rms为所述功率模块的平均电流，V_ce0(Tj)为特定结温Tj下的IGBT阈值电压，R_ce(Tj)为特定结温Tj下的IGBT通态斜率电阻。