[发明专利]一种功率器件平均损耗的计算方法及装置

说明书

本发明提供了一种功率器件平均损耗的计算方法及装置，在任务级程序中执行平均损耗计算，不需要占用过多资源。通过构建虚拟电流矢量和虚拟电压矢量，使其与三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量一一对应，由于稳态时不同相位三相输出电流合成矢量和三相输出电压合成矢量的幅值不变，不受实时信号失真的影响，在此基础上，可以准确计算各相虚拟电流的瞬时值和各相虚拟电压的瞬时值，通过复用主控程序中的调制策略模块根据各相虚拟电压瞬时值计算各相虚拟占空比，不需要考虑不同调制方式对占空比计算的影响，保证各种工况下计算结果的准确性，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体的，涉及一种功率器件平均损耗的计算方法及装置。

背景技术

当电机控制器的输出频率较高时，功率器件结温波动较小，可以利用平均损耗与纯热阻模型计算平均结温。为了保证平均结温计算的准确性，需要准确计算功率器件的平均损耗。

目前主要有两种计算功率器件平均损耗的方法，其中一种方法需要在每个开关周期内根据实时输出电流和输出电压计算实时损耗，然后通过输出滤波或累加求平均计算输出周期内的平均损耗；另一种方法为利用积分原理推导输出周期内的平均损耗的公式，然后利用平均损耗公式计算输出周期内的平均损耗。

由于开关周期较短，在每个开关周期计算实时损耗需要占用较多的资源，而额外增加硬件电路来计算实时损耗又会导致成本的增加。为了延长实时损耗计算的周期，若将实时损耗计算放在任务中运行，又会由于任务触发频率较低，导致实时信号失真，进而导致平均损耗计算的误差较大。

利用平均损耗公式可以实现在任务级计算平均损耗，但是需要根据不同的调制方式推导不同积分公式，推导过程以及最终公式都较为复杂，还可能无法推导出最终计算公式。以SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)为例，其积分过程受占空比公式的影响需要分六段分别进行积分，由于是输出周期内积分平均，积分结果中包含三角函数运算，增加了在线计算的时间，并且对于过调制区采用的过调制策略，很难获取占空比公式，而无法获取积分公式。

因此，目前的平均损耗计算方法无法实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种功率器件平均损耗的计算方法及装置，实现在不增加硬件成本且不占用较多资源的基础上准确计算平均损耗。

为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种功率器件平均损耗的计算方法，包括：

在平均损耗计算任务被触发的情况下，获取三相输出电流合成矢量的幅值、三相输出电压合成矢量的幅值以及所述三相输出电流合成矢量与所述三相输出电压合成矢量之间的功率因数角；

构建与所述三相输出电流合成矢量的幅值相等的虚拟电流矢量，并计算各相虚拟电流的瞬时值，所述虚拟电流矢量的频率为所述平均损耗计算任务的触发频率与预设值的比值；

构建与所述虚拟电流矢量同频率、与所述三相输出电压合成矢量同幅值且与所述虚拟电流矢量的夹角为所述功率因数角的虚拟电压矢量，并计算各相虚拟电压的瞬时值；

复用主控程序中的调制策略模块，根据各相虚拟电压的瞬时值计算各相虚拟占空比；

根据各相虚拟电流的瞬时值、各相虚拟电压的瞬时值以及各相虚拟占空比，计算所述平均损耗计算任务被触发的任务周期内功率器件的虚拟总损耗；

在虚拟输出周期内，根据每次所述平均损耗计算任务被触发后计算得到的功率器件的虚拟总损耗，计算功率器件在所述虚拟输出周期内的平均损耗。