[发明专利]一种IGBT功率模块在线估算结温的方法

摘要

一种IGBT功率模块在线估算结温的方法，包括步骤：热敏电参数法估算结温，扩展状态空间热模型的建立，卡尔曼滤波器在结温估算中的应用。热敏电参数法可以实时估算IGBT功率模块的结温，选取IGBT导通压降V_CE(ON)为热敏电参数，并且提出了一种V_CE(ON)在线测量电路；在Foster热网络模型的基础上，考虑了二极管耦合的影响，提出了包括自热和耦合热的扩展状态空间热模型；将二极管和IGBT的功率损耗以及利用热敏电参数法得到的结温估算值作为Kalman滤波器的输入，考虑测量噪声和过程噪声，从而得到最优的结温估算值。本发明方法做到了电气绝缘，不需要改变功率变流器的控制策略来进行测量，减少了噪声并消除了电压测量的间歇性的影响，提高了结温测量精度。

主权项

1.一种IGBT功率模块在线估算结温的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：基于电力电子仿真软件Saber搭建全桥逆变器电路以及V_CE(ON)在线测量电路，将V_CE(ON)在线测量电路的两输入端接在全桥逆变器电路的IGBT的集电极和发射极，实现全桥逆变器电路与V_CE(ON)在线测量电路的连接；步骤二：对于连接后的全桥逆变器电路与V_CE(ON)在线测量电路，获取IGBT导通压降V_CE(ON)，利用热敏电参数法，得到IGBT导通压降V_CE(ON)和IGBT功率模块结温T_j的定标曲线及拟合关系式；步骤三：基于步骤一搭建的全桥逆变器电路，建立由一个IGBT和一个对应的二极管构成的IGBT功率模块的行为模型，对其静态和动态特性进行仿真分析，计算得到IGBT的开关损耗以及导通损耗、二极管的反向恢复损耗以及导通损耗；步骤四：考虑步骤三IGBT功率模块中IGBT和二极管之间的耦合作用，建立IGBT功率模块的扩展状态空间热模型；步骤五：建立Kalman滤波器的系统模型，将步骤二得到的结温、步骤三得到的IGBT的开关损耗以及导通损耗、步骤三得到的二极管的反向恢复损耗以及导通损耗作为滤波器输入，计算得到结温的最优估算值。