【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，更具体地说涉及一种电力电子功率器件损耗确定方法及系统。
技术介绍
1、功率组件设计是大功率电力电子系统设计的核心，电力电子设备的性能、寿命、成本决定了产品的竞争力，组件可选择的器件厂商、型号众多，研发人员需要在变化多样的产品市场中选择合适的器件，设计性能更好的组件，达到效率更高、功率密度更高、可靠性更高、成本更低等。
2、功率器件的选型是至关重要的一步，功率器件的性能和寿命直接影响电力电子装置的性能和寿命，常见的组件设计流程一般包括：依据设计要求，进行拓扑选择，初步选择功率器件，进行损耗计算分析验证后，如果不满足要求则重新选择功率器件，重复上述迭代过程。在对功率器件进行选型时，功率器件的损耗和温度是必须考虑的参数指标，所用功率器件的整体损耗直接影响电力电子装置的效率，同时功率器件的功率损耗基本以热量的形式消耗，在实际工程中，由于功率器件以及其他的电容、电抗等辅助元件放置在同一个柜体中，功率器件的损耗直接影响该柜体中环境温度，相关研究表明，温升是影响电力电子设备寿命的重要因素，因此工程技术人员都要根据功率器件以及其他发热器件如电抗器、电容器的损耗来设计柜体的散热系统。
3、目前，工程技术人员在计算功率器件的损耗时通常采用平均值估算的方式，通过取功率器件在某些运行工况下如额定运行工况下的电压电流的平均值，带入到损耗计算公式中，进而得到一个近似值，该方法存在以下问题：(1)功率器件的损耗与电压电流是非线性关系，实际的电压电流波形也不是理想的数据，电压电流平均值计算结果与实际电压电流值相差
4、现有技术中，公开号为cn110826170a的专利，提出了一种电力电子变流器功率器件损耗实时计算系统，基于rtds实时仿真装置，利用rscad仿真软件，构建电力电子变流器实时仿真模型和功率器件损耗计算模型，电力电子变流器实时仿真模型接入实际控制器形成电力电子变流器-rtds硬件在环仿真系统，模拟现场实际运行工况，将功率器件损耗计算所需的电压、电流信息输出至功率器件损耗计算模型，形成电力电子变流器功率器件损耗实时计算系统，实现结合动态控制信息的功率器件损耗精确计算，从而优化电力电子变流器散热系统设计，提高产品寿命与可靠性。
5、上述专利基于rtds实时仿真器，利用rscad仿真软件，构建电力电子变流器实时仿真模型和功率器件损耗计算模型，包括模型仿真和损耗计算两部分，先进行模型仿真，根据仿真结果的数据进行损耗计算，rtds实时仿真器虽然能模拟现场实时运行工况，得到尽量精确的电压电流数据，提高损耗计算的精度。但是存在局限性，首先，模型仿真需要基于rtds仿真器，但是并不是所有的科研机构都有rtds实时仿真器；其次，需要科研人员搭建损耗计算模块，需要科研人员花费时间研究如何进行精确的损耗计算。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种电力电子功率器件损耗确定方法及系统，本专利技术仅仅针对于损耗计算部分，将损耗计算方法通过编程的方式实现，并固化成模块，形成软件系统，该系统对外仅保留数据接口，使得科研人员在使用的过程中只需要导入对应的电压电流数据、并确定对应电力电子拓扑结构、功率器件型号等信息，即可得到对应电力电子拓扑的功率器件的损耗计算结果，大大简化了损耗计算过程，提高了科研人员工作效率。科研人员在使用过程中不需要了解损耗计算方法，只需要按照系统要求，导入对应的数据即可。同时，导入的电压电流数据来源可以是rtds实时仿真器的，也可以是rtlab实时仿真器的，或者其他仿真工具的，提高了该系统的适用范围。
2、为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：
3、一种电力电子功率器件损耗确定方法，包括以下步骤：
4、一、导入数据确定
5、s1、初步确定电力电子设备的拓扑结构、功率器件型号和仿真工况信息，并采集仿真工况下功率器件的电压电流数据；
6、优选的，s1步骤还包括：根据功率器件型号，确定功率器件的输出特性曲线、开通损耗能量、关断损耗能量、额定测试电压、额定测试电流、开关频率。
7、优选的，s1步骤中，所述仿真工况为利用rtds实时仿真器或rtlab实时仿真器进行仿真。
8、二、功率器件损耗计算
9、s2、将确定的信息和采集的电压电流数据，通过数据接口导入损耗计算模块中，计算电力电子设备拓扑结构中每一个功率器件总损耗和所有功率器件总损耗之和；其中，在计算每一个功率器件总损耗时，基于功率器件的电压电流数据、功率器件型号对应的信息，计算功率器件的总导通损耗和总开关损耗，再计算总导通损耗和总开关损耗之和；
10、优选的，s2步骤损耗计算模块的损耗计算包括以下步骤：
11、s21、通过电压电流数据和功率器件型号对应的输出特性曲线，计算功率器件中所有子模块的总导通损耗；
12、优选的，s21包括以下步骤：
13、s211、通过数据提取和数据拟合获取功率器件的输出特性曲线表达式；
14、优选的，s211包括以下步骤：
15、s2111、根据功率器件型号，查阅该型号功率器件的器件手册，得到该功率器件的输出特性曲线波形；
16、s2112、根据输出特性曲线波形，确定该型号功率器件的输出特性曲线拟合公式；
17、s2113、提取输出特性曲线波形数据，获得多组(ic，vce)数据，形成(ic，vce)数据集，其中，ic表示功率器件的导通电流，vce表示功率器件的两端电压降；
18、s2114、根据数据集通过数据拟合确定输出特性曲线拟合公式中的多项式拟合系数，从而确定该型号功率器件的输出特性曲线表达式。
19、优选的，s211步骤中，功率器件为绝缘栅双极型晶体管igbt模块时，其igbt器件的输出特性曲线表达式为：
20、
21、其中，vce表示igbt器件两端电压降；ic表示igbt器件导通电流；a4、a3、a2、a1、a0表示多项式拟合系数。
22、s212、根据输出特性曲线表达式和电压电流数据中的电流数据，确定任意时刻通过功率器件的导通电流对应的功率器件导通电压降表达式；
23、优选的，s212步骤中，功率器件为绝缘栅双极型晶体管igbt模块时，根据输出特性曲线表达式和电压电流数据中的电流数据，确定任意时刻通过igbt器件的导通电流ici对应的igbt器件导通电压降vcei表达式：
24、
25、其中，vcei表示i时刻导通电压降；ici表示i时刻导通电流；a4、a3、a2、a1、a0表示多项式拟合系数。
26、s213、根据电压电流数据中的电流数据和导通电压降表达式，获得功率器件一个周期内的平均导通损耗；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，S1步骤还包括：根据功率器件型号，确定功率器件的输出特性曲线、开通损耗能量、关断损耗能量、额定测试电压、额定测试电流、开关频率；
3.如权利要求1所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，S2步骤损耗计算模块的损耗计算包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，S21包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，S211包括以下步骤：
6.如权利要求4所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，功率器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT模块时：
7.如权利要求2所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，S22步骤中，功率器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT模块时，其开关损耗包括IGBT器件的开通损耗和关断损耗，以及反并联二极管的开通损耗，其总开关损耗为：
8.如权利要求7
9.如权利要求2所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，S24步骤中，电力电子设备拓扑中功率器件总损耗为：
10.基于权利要求1-9任意一项的一种电力电子功率器件损耗确定方法的系统，其特征在于，包括损耗计算预设模块、损耗计算模块、结温计算模块和后台数据库；
...【技术特征摘要】
1.一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，s1步骤还包括：根据功率器件型号，确定功率器件的输出特性曲线、开通损耗能量、关断损耗能量、额定测试电压、额定测试电流、开关频率；
3.如权利要求1所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，s2步骤损耗计算模块的损耗计算包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，s21包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，s211包括以下步骤：
6.如权利要求4所述的一种电力电子功率器件损耗确定方法，其特征在于，功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈豪杰，杨嘉伟，刘静波，杨兵，张坤，王祎凡，
申请(专利权)人：东方电气成都创新研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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