[发明专利]确定IGBT模块最佳直流电压的方法及装置

说明书

本发明公开了一种确定IGBT模块最佳直流电压的方法及装置，其中方法包括：计算IGBT模块的损耗；确定直流电压与IGBT模块损耗的关系；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。本发明一方面可以确定IGBT模块的最佳直流电压，能够有效改善IGBT模块的运行温度，进而提升IGBT模块的可靠性水平；另一方面可以根据工作电压的需要，选取可靠性最佳的IGBT模块。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，尤其涉及确定IGBT模块最佳直流电压的方法及装置。

背景技术

随着我国对可再生能源的大力发展，风力、光伏发电等在电力产业中的比重迅速提高。工业调查表明，新能源发电系统发生故障的很大一部分原因可归结于并网逆变器的故障，而逆变器的故障中，功率器件的故障是主要原因之一。因此研究如何使IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块稳定可靠地运行是非常重要的。

直流电压是影响IGBT模块可靠性的重要因素之一，并网逆变器直流侧工作电压有较大的范围，通常的做法是根据实际工作电压及相关的降额准则来粗略地确定IGBT模块的型号。这种通用性的标准虽然简单易行，但缺少对IGBT模块实际工作环境的考量，往往不能使IGBT模块运行在最佳的可靠性水平上。

发明内容

本发明实施例提供一种确定IGBT模块最佳直流电压的方法，用以提升IGBT模块的可靠性水平，该方法包括：

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。

本发明实施例还提供一种确定IGBT模块最佳直流电压的装置，用以提升IGBT模块的可靠性水平，该装置包括：

损耗计算模块，用于计算IGBT模块的损耗；

关系确定模块，用于确定直流电压与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；

曲线获得模块，用于根据直流电压与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；