一种IGBT结温估算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种IGBT结温估算方法及系统，涉及汽车技术领域，该方法包括：测量收集IGBT模块的母线电压波形，并将所述母线电压波形输入至信号处理电路中进行预处理，得到温敏电参数；采集所述IGBT模块的瞬时电流波形，根据所述IGBT模块的工作状态和所述瞬时电流波形，计算所述IGBT模块的损耗；基于所述损耗、热阻热容参数，构建热阻网络模型，得到所述IGBT模块中各层的温度分布，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温；基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到最终IGBT结温，本发明专利技术能够解决现有技术中通过红外热成像仪估算IGBT结温，难以探测到IGBT模块内部各层的温度，结温估算准确率低的技术问题。结温估算准确率低的技术问题。结温估算准确率低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT结温估算方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽车
，具体涉及一种IGBT结温估算方法及系统。

技术介绍

[0002]IGBT模块作为功率元件之一，广泛应用于新能源汽车、风力发电、轨道交通、工业驱动等领域。随着电力电子技术的发展，IGBT模块在提高功率等级、开关频率的同时，其结温的控制和管理也面临着越来越大的挑战。因此，研究和开发高效、准确、稳定的IGBT结温估算方法具有重要的理论意义和实际价值。
[0003]目前比较常见的监控IGBT结温的方法为通过红外热成像仪，来对IGBT模块进行非接触式的温度测量，从而估算IGBT结温。这种方法的优点是测量过程无损、无干扰，缺点是需要使用专门的设备和软件，而且只能在实验室环境下进行，难以实现在线监测，无法探测到IGBT模块内部各层的温度，只能估算IGBT模块整体表面的温度，结温估算不准确。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种IGBT结温估算方法及系统，旨在解决现有技术中通过红外热成像仪估算IGBT结温，难以探测到IGBT模块内部各层的温度，结温估算准确率低的技术问题。
[0005]本专利技术的一方面在于提供一种IGBT结温估算方法，所述方法包括：测量收集IGBT模块的母线电压波形，并将所述母线电压波形输入至信号处理电路中进行预处理，得到温敏电参数；采集所述IGBT模块的瞬时电流波形，根据所述IGBT模块的工作状态和所述瞬时电流波形，计算所述IGBT模块的损耗，所述IGBT模块的损耗的计算公式为：，其中，为导通损耗，为开关损耗，为损耗，为导通电阻，为瞬时电流，为直流电压，为所述IGBT模块的开通时间，为所述IGBT的关断时间，为开关频率；基于所述损耗、热阻热容参数，构建热阻网络模型，得到所述IGBT模块中各层的温度分布，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温，所述热阻网络模型构建的计算公式为：，
其中，为第i层的温度，为第j层的温度，为第i层的电容，为第i层与第j层之间的热阻，为第i层的损耗；i=1,...,c；j=1,...,c；基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到最终IGBT结温。
[0006]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过本专利技术提供的IGBT结温估算方法，能有效准确地估算IGBT结温，具体为，采集所述IGBT模块的瞬时电流波形，根据所述IGBT模块的工作状态和所述瞬时电流波形，计算所述IGBT模块的损耗；计算IGBT模块的导通损耗和开关损耗，以更准确地反映IGBT模块的损耗和结温变化，从而提高了系统的性能和寿命；基于所述损耗、热阻热容参数，构建热阻网络模型，得到所述IGBT模块中各层的温度分布，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温；利用了热阻网络模型来计算IGBT模块内部各层的温度分布，并根据最内层的芯片温度，更准确地估算初始IGBT结温，降低了系统的复杂度和成本，基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到最终IGBT结温，通过计算所述仿真结温与所述初始IGBT结温之间的误差，然后根据误差反向传递，逐层更新系数、，从而使输出与真实的IGBT结温尽可能接近，减少误差，使误差函数达到最小值，提高精度和稳定性，从而解决了现有技术中通过红外热成像仪估算IGBT结温，难以探测到IGBT模块内部各层的温度，结温估算准确率低的技术问题。
[0007]根据上述技术方案的一方面，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温的步骤，具体包括：获取最内层的温度，通过最内层的温度估算初始IGBT结温，所述初始IGBT结温的计算公式为：，其中，为中最内层的温度，为初始IGBT结温，为IGBT结温电阻，为瞬时电流，、均为系数。
[0008]根据上述技术方案的一方面，基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到最终IGBT结温的步骤，具体包括：基于所述温敏电参数，通过卷积神经网络，构建结温模型，得到仿真结温；通过所述仿真结温与所述初始IGBT结温进行误差函数计算，对所述初始IGBT结温进行优化，以得到最终IGBT结温。
[0009]根据上述技术方案的一方面，所述结温模型的计算公式为：，其中，为温敏电参数，为仿真结温，、均为系数。
[0010]根据上述技术方案的一方面，所述误差函数的计算公式为：，其中，E为误差值，为仿真结温，为初始IGBT结温。
[0011]根据上述技术方案的一方面，对所述初始IGBT结温进行优化，以得到最终IGBT结温的步骤，具体包括：
对所述初始IGBT结温进行系数优化，所述系数优化的计算公式为：，其中，为学习率，E为误差值，、均为的迭代，、均为的迭代；根据优化后的系数、，计算得到最终IGBT结温。
[0012]根据上述技术方案的一方面，测量收集IGBT模块的母线电压波形，并将所述母线电压波形输入至信号处理电路中进行预处理，得到温敏电参数的步骤，具体包括：测量收集IGBT模块的母线电压波形；并将所述母线电压波形输入至信号处理电路中进行滤波、放大、整流预处理，得到电压信号；将所述电压信号进行正比或反比的转换，得到温敏电参数。
[0013]本专利技术的另一方面在于提供了一种IGBT结温估算系统，所述IGBT结温估算系统用于实现上述IGBT结温估算方法，所述系统包括：参数获取模块，用于测量收集IGBT模块的母线电压波形，并将所述母线电压波形输入至信号处理电路中进行预处理，得到温敏电参数；损耗计算模块，用于采集所述IGBT模块的瞬时电流波形，根据所述IGBT模块的工作状态和所述瞬时电流波形，计算所述IGBT模块的损耗，所述IGBT模块的损耗的计算公式为：，其中，为导通损耗，为开关损耗，为损耗，为导通电阻，为瞬时电流，为直流电压，为所述IGBT模块的开通时间，为所述IGBT的关断时间，为开关频率；初始估算模块，用于基于所述损耗、热阻热容参数，构建热阻网络模型，得到所述IGBT模块中各层的温度分布，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温，所述热阻网络模型构建的计算公式为：，其中，为第i层的温度，为第j层的温度，为第i层的电容，为第i层与第j层之间的热阻，为第i层的损耗；i=1,...,c；j=1,...,c；最终估算模块，用于基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到
最终IGBT结温。
附图说明
[0014]本专利技术的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：图1为本专利技术第一实施例中的IGBT结温估算方法的流程示意图；图2为本专利技术第二实施例中的IGBT结温估算系统的结构框图；附图元器件符号说明：参数获取模块100，损耗计算模块200，初始估算模块300，最终估算模块400。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种IGBT结温估算方法，其特征在于，所述方法包括：测量收集IGBT模块的母线电压波形，并将所述母线电压波形输入至信号处理电路中进行预处理，得到温敏电参数；采集所述IGBT模块的瞬时电流波形，根据所述IGBT模块的工作状态和所述瞬时电流波形，计算所述IGBT模块的损耗，所述IGBT模块的损耗的计算公式为：，其中，为导通损耗，为开关损耗，为损耗，为导通电阻，为瞬时电流，为直流电压，为所述IGBT模块的开通时间，为所述IGBT的关断时间，为开关频率；基于所述损耗、热阻热容参数，构建热阻网络模型，得到所述IGBT模块中各层的温度分布，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温，所述热阻网络模型构建的计算公式为：，其中，为第i层的温度，为第j层的温度，为第i层的电容，为第i层与第j层之间的热阻，为第i层的损耗；i=1,...,c；j=1,...,c；基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到最终IGBT结温。2.根据权利要求1所述的IGBT结温估算方法，其特征在于，并通过各层的温度分布，估算初始IGBT结温的步骤，具体包括：获取最内层的温度，通过最内层的温度估算初始IGBT结温，所述初始IGBT结温的计算公式为：，其中，为中最内层的温度，为初始IGBT结温，为IGBT结温电阻，为瞬时电流，、均为系数。3.根据权利要求2所述的IGBT结温估算方法，其特征在于，基于所述温敏电参数，对所述热阻网络模型进行优化，以得到最终IGBT结温的步骤，具体包括：基于所述温敏电参数，通过卷积神经网络，构建结温模型，得到仿真结温；通过所述仿真结温与所述初始IGBT结温进行误差函数计算，对所述初始IGBT结温进行优化，以得到最终IGBT结温。4.根据权利要求3所述的IGBT结温估算方法，其特征在于，所述结温模型的计算公式为：，其中，为温敏电参数，为仿真结温，、均为系数。5.根据权利要求4所述的IGBT结温估算方法，其特征在于，所述误差函数的计算公式
为：，其中，E为误差值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗锋，廖程亮，龚循飞，邓建明，于勤，樊华春，王文平，张萍，熊慧慧，张俊，
申请(专利权)人：江西五十铃汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：