[发明专利]用于估计电力半导体元件的结的参数的方法和电力单元

权利要求书

1.一种用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法包括以下步骤：

-通过测量与半导体模块有关的Von、Ion、Tc来检测至少一个稳定在线操作条件，其中，Ion是所述半导体的通态电压Von对温度敏感的电流，并且Tc是所述半导体元件的外壳的温度；

-测量并且存储至少一个稳定操作条件的至少一个参数集Von、Ion、Tc；

-在计算单元中，提供用于使包括第一未知参数集θelec的电气模型Tj＝F(Von,Ion,θelec)的结温估计Tj与包括第二未知参数集θmod的损耗/热模型Tjmod＝G(Ion,Tc,θmod)的另一结温估计Tjmod之间的误差最小化的计算，并且获得提供所述误差的最小化的至少一个参数集θmod和至少一个参数集θelec；

-为所计算的Tj的值提供所计算的参数集θelec和/或θmod以及所测量的Von、Ion、Tc中的至少一个；

-存储至少一个参数集θelec和/或θmod和/或Tj。

2.根据权利要求1所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所述最小化包括扫描所述参数集的各种组合并且选择呈现低于定义的极限值的误差ε的组合的算法。

3.根据权利要求1所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法包括提供足以生成N个方程的方程组的N个在线Von、Ion、Tc、Irms测量值的集合，其中，N大于或等于θelec+θmod的参数的数量，并且包括通过求解所述N个方程的分析计算算法来计算未知数θelec。

4.根据权利要求1所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所估计的参数集在P个在线测量值的集合中将所述电气模型和所述损耗/热模型之间的平方误差的总和最小化。

5.根据权利要求4所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，所述方法还包括以下步骤：

-在没有电源的情况下在第一次测量期间将均匀矢量初始化，

计算、增大并且存储所述在线测量值之间的相关时刻；

-将所估计的参数识别为所述相关时刻的逆矩阵与所述均匀矢量的乘积。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所述电气模型为以下形式：

并且其中，所述热模型为以下形式：

Tjmod＝H(Irms)+Tc

其中，T0是参考温度，V0是所述参考温度T0下的Von电压，“a”是Von的温度灵敏度，Tj是所述电力半导体的管芯温度，H是根据使用的电力半导体的一般Tjmod方程，Irms是根据Ion估计的并且Tc被测量。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，所述电气模型为在特定Ion下测量的Tj＝T0+α_Ion.(Von-V0_Ion)的形式，所述方法包括根据权利要求2至4中任一项所述的校准方法之一以估计所述电气模型的参数α_Ion和V0_Ion，其中，α_Ion是Von对于预定义电流Ion的温度灵敏度，并且V0_Ion是预定义参考温度T0和所述预定义电流Ion下的电压。

8.根据权利要求6或7所述的用于估计电力半导体元件的结的参数的方法，其中，对于N个电流Ion_i(i＝1：N)并且对于测量值的M个集合定义温度灵敏度，其中，M≥N，并且其中，所述方法包括通过将由所述电气模型估计的Tj和由所述热模型估计的Tj之间的误差最小化来识别V0_i(i＝1：N)。