功率器件的结温估算方法及装置与流程

本技术涉及电力电子，尤其涉及一种功率器件的结温估算方法及装置。

背景技术：

1、功率器件，也称为功率半导体器件，是电力电子技术中的关键组成部分，功率器件主要用于控制和转换电能，特别是在高电压、大电流的环境中。功率器件能够在不同的电路之间转换能量，实现电压和电流的调节，以及频率的变换，广泛应用于各种电力系统，包括但不限于电源供应、电机驱动、可再生能源系统、电动汽车和高压直流输电等领域。功率器件所采用的半导体材料为碳化硅(sic)，碳化硅的实际工作温度(即功率器件的结温)影响功率器件的性能，为此，需要对功率器件进行结温估算，以明确功率器件的性能。

2、当前结温估算方法中，基于光学非接触测量方法虽然采集精度高，但需要进行破坏性功率器件，且无法满足车载实时的要求(车载产品中所运用的功率器件不允许被破坏)。热电偶测量方法，将热电偶预埋在功率器件内，通过采集热电偶估算结温，但存在热电偶到元器件损耗的温度差，导致结温估算存在误差。此外，在面对大批量功率器件测试场景下，因生产工艺的改进造成各个功率器件的热阻抗并不一致，该热阻抗的误差同样会影响结温估算精度，热电偶测量方法无法消除热阻抗差异所带来的结温估算误差(例如同一类型下两个功率器件，因生产工艺的改进导致两者之间的热阻抗差异较大，其中一个功率器件所估算的结温，与另一个功率器件所估算的结温依旧相同，明显的，热电偶测量方法是无法识别两者之间的热阻抗差异)。

技术实现思路

1、本技术提供了一种功率器件的结温估算方法及装置，目的在于提高批量功率器件的结温估算的准确性。

2、为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：

3、一种功率器件的结温估算方法，包括：

4、基于待测功率器件在目标测试条件下的壳温，确定第一结温；所述待测功率器件的壳温基于所述待测功率器件内部预置的热电偶测量得到；

5、基于所述热电偶的测量误差，对所述第一结温进行修正，以获得第二结温；所述测量误差基于样本功率器件在所述目标测试条件下的测量信息所确定；所述样本功率器件与所述待测功率器件归属同一类型的功率器件；

6、基于第三结温和第一标定结温之间的差异，确定结温差值；所述第三结温基于所述待测功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数所确定；所述第一标定结温基于所述样本功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数所确定；

7、基于所述结温差值，对所述第二结温进行修正，以获得所述待测功率器件在所述目标测试条件下的结温估算结果。

8、可选的，基于样本功率器件在所述目标测试条件下的测量信息，确定所述测量误差的过程，包括：

9、获得样本功率器件在所述目标测试条件下的测量信息；所述测量信息包括所述样本功率器件的壳温、开关损耗与热阻，以及利用红外热成像设备所采集的实际结温；

10、基于所述样本功率器件的壳温、开关损耗与热阻，计算得到第二标定结温；其中，所述第二标定结温为目标数值与所述样本功率器件的壳温的和值；所述目标数值为所述样本功率器件的开关损耗与热阻的乘积；

11、基于所述实际结温与所述第二标定结温之间的差异，确定所述测量误差。

12、可选的，所述第二结温为所述测量误差与所述第一结温的和值。

13、可选的，所述结温估算结果为所述第二结温与所述结温差值的和值。

14、可选的，基于所述待测功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数，确定所述第三结温的过程，包括：

15、获得所述待测功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数；

16、从预设关系表中，获得与所述待测功率器件的热敏感电参数对应的第一半导体温度，确定为所述第三结温；预设关系表包括多个样本热敏感电参数对应的样本半导体温度。

17、可选的，基于所述样本功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数，确定所述第一标定结温的过程，包括：

18、获得所述样本功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数；

19、基于所述样本功率器件的热敏感电参数，结合所述样本功率器件的温度系数，确定所述第一标定结温；所述温度系数基于所述样本功率器件在任意两个样本结温下所测得的样本热敏感电参数所确定；

20、可选的，基于待测功率器件在目标测试条件下的壳温，确定第一结温，包括：

21、获得待测功率器件在目标测试条件下的壳温、开关损耗与热阻；

22、计算所述待测功率器件的开关损耗与热阻之间的乘积；

23、基于所述乘积与所述待测功率器件的壳温的和值，确定第一结温。

24、一种功率器件的结温估算装置，包括：

25、壳温估算单元，用于基于待测功率器件在目标测试条件下的壳温，确定第一结温；所述待测功率器件的壳温基于所述待测功率器件内部预置的热电偶测量得到；

26、误差修正单元，用于基于所述热电偶的测量误差，对所述第一结温进行修正，以获得第二结温；所述测量误差基于样本功率器件在所述目标测试条件下的测量信息所确定；所述样本功率器件与所述待测功率器件归属同一类型的功率器件；

27、差异确定单元，用于基于第三结温和第一标定结温之间的差异，确定结温差值；所述第三结温基于所述待测功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数所确定；所述第一标定结温基于所述样本功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数所确定；

28、结温修正单元，用于基于所述结温差值，对所述第二结温进行修正，以获得所述待测功率器件在所述目标测试条件下的结温估算结果。

29、可选的，所述误差修正单元具体用于：

30、获得样本功率器件在所述目标测试条件下的测量信息；所述测量信息包括所述样本功率器件的壳温、开关损耗与热阻，以及利用红外热成像设备所采集的实际结温；

31、基于所述样本功率器件的壳温、开关损耗与热阻，计算得到第二标定结温；其中，所述第二标定结温为目标数值与所述样本功率器件的壳温的和值；所述目标数值为所述样本功率器件的开关损耗与热阻的乘积；

32、基于所述实际结温与所述第二标定结温之间的差异，确定所述测量误差。

33、可选的，所述误差修正单元具体用于：

34、基于所述测量误差与所述第一结温的和值，确定所述第二结温。

35、可选的，所述结温修正单元具体用于：

36、基于所述第二结温与所述结温差值的和值，确定所述结温估算结果。

37、可选的，所述差异确定单元具体用于：

38、获得所述待测功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数；

39、从预设关系表中，获得与所述待测功率器件的热敏感电参数对应的第一半导体温度，确定为所述第三结温；预设关系表包括多个样本热敏感电参数对应的样本半导体温度。

40、可选的，所述差异确定单元具体用于：

41、获得所述样本功率器件在所述目标测试条件下的热敏感电参数；

42、基于所述样本功率器件的热敏感电参数，结合所述样本功率器件的温度系数，确定所述第一标定结温；所述温度系数基于所述样本功率器件在任意两个样本结温下所测得的样本热敏感电参数所确定。

43、可选的，所述壳温估算单元具体用于：

44、获得待测功率器件在目标测试条件下的壳温、开关损耗与热阻；

45、计算所述待测功率器件的开关损耗与热阻之间的乘积；

46、基于所述乘积与所述待测功率器件的壳温的和值，确定第一结温。

47、一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序被处理器运行时执行所述的功率器件的结温估算方法。

48、一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述处理器与所述存储器通过所述总线连接；

49、所述存储器用于存储程序，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序被处理器运行时执行所述的功率器件的结温估算方法。

50、本技术提供的技术方案，基于待测功率器件在目标测试条件下的壳温，确定第一结温。基于热电偶的测量误差，对第一结温进行修正，以获得第二结温。基于第三结温和第一标定结温之间的差异，确定结温差值。基于结温差值，对第二结温进行修正，以获得待测功率器件在目标测试条件下的结温估算结果。本技术利用热电偶测量方法获得待测功率器件的第一结温，结合光学非接触测量方法所得的热电偶测量误差，对第一结温进行修正，以获得准确性更高的第二结温，并还利用热敏感电参数测量方法所得的结温差值，对同一类型下不同生产工艺的待测功率器件的第二结温进行修正，提高了批量功率器件的结温估算结果的鲁棒性。