[发明专利]确定IGBT模块最佳直流电压的方法及装置

权利要求书

1.一种确定绝缘栅双极型晶体管IGBT模块最佳直流电压的方法，其特征在于，包括：

计算IGBT模块的损耗；

确定直流电压与IGBT模块损耗的关系；所述确定直流电压与IGBT模块损耗的关系，包括：计算IGBT和二极管在一个工频周期内的平均导通损耗和开关损耗，确定直流电压与IGBT的导通损耗成反比关系，与IGBT的开关损耗成正比关系，与二极管的导通损耗成正比关系，与二极管的开关损耗成正比关系；根据IGBT和二极管总的功率损耗为导通损耗与开关损耗之和，以及直流电压与IGBT的导通损耗成反比，与开关损耗成正比，两者之和在直流工作电压范围内存在最值，以及直流电压与二极管的导通损耗成正比，与二极管的开关损耗成正比，确定直流电压与IGBT模块损耗之间的关系为非单调性；

根据直流电压与IGBT模块损耗的关系，结合IGBT模块的热网络模型，获得IGBT模块的结温波动曲线；

根据IGBT模块的结温波动曲线，计算IGBT模块的损伤度；

计算设定开关频率下不同直流电压对应IGBT模块的损伤度，将其中损伤度最小值对应的直流电压确定为该设定开关频率下IGBT模块的最佳直流电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算IGBT模块的损耗，包括：

确定IGBT模块的直流电压工作范围、开关频率及器件参数；

根据IGBT模块的直流电压工作范围、开关频率及器件参数，计算IGBT的导通损耗和开关损耗；

根据IGBT模块的直流电压工作范围、开关频率及器件参数，计算二极管的导通损耗和开关损耗；

将IGBT的导通损耗和开关损耗与二极管的导通损耗和开关损耗相加，获得IGBT模块的损耗。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按如下公式计算IGBT的导通损耗：

其中，P_{cond_IGBT}为IGBT在一个工频周期内的平均导通损耗；V_CE0为IGBT的门槛压降；i为流经IGBT的电流幅值；r_c为IGBT的导通电阻；m为调制度；cosφ为功率因数；

按如下公式计算IGBT的开关损耗：

其中，P_{SW_Tr}为IGBT一次通断产生的开关损耗；f_SW为开关频率；E_on为IGBT额定条件下的开通损耗；E_off为IGBT额定条件下的关断损耗；U_dc为IGBT实际的工作电压；U_N为IGBT的额定电压；i_c为IGBT实际的工作电流；i_N为IGBT的额定电流；为IGBT开关能量损耗的温度修正系数；为IGBT的结温；

按如下公式计算二极管的导通损耗：

其中，P_{cond_Diode}为二极管的导通损耗；V_T0为二极管的门槛压降；i_T为流经二极管的电流幅值；r_T为二极管的导通电阻；

按如下公式计算二极管的开关损耗：

其中，P_{SW_D}为二极管的开关损耗；E_rec为二极管额定条件下的反向恢复损耗；U'_dc为二极管实际的工作电压；U'_N为二极管的额定电压；i_c'为二极管实际的工作电流；i'_N为二极管的额定电流；为二极管关断能量损耗的温度修正系数；T_jD为二极管的结温。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据IGBT模块的结温波动曲线，计算IGBT模块的损伤度，包括：

确定IGBT模块的结温均值与功率循环次数的关系；

根据IGBT模块的结温均值与功率循环次数的关系，计算IGBT模块的损伤度。