一种基于IGBT饱和压降拐点的结温检测方法

本发明涉及电力电子，特别涉及一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法。

背景技术：

1、根据电力电子系统的可靠性调查研究，变流系统中最重要并且也是最容易失效的部分就是半导体器件，约占总失效比的34％，而半导体器件中igbt具有开关频率较高、耐压高、通流能力强等优势，现已成为目前变流器中使用最广泛的功率半导体器件。而igbt近60％的器件失效是由温度引起的，在正常工作温度范围内，温度每上升10℃，器件失效率以近2倍的速率上升，实现对igbt的结温检测对其寿命预测、健康管理有重大意义。

2、但目前现有的各类igbt结温检测方案中，物理检测法受限于测得温度与结温存在不可避免的误差；光学检测法需要破坏模块封装，无法实现在线检测；热网络法受制于模块老化，需要不断更新参数，工程中难以实践；热敏电参数法是最具潜力的igbt结温检测方案，而大电流下饱和压降是最常用的热敏电参数之一，其具有侵入性低、外围电路简单、灵敏度高等优点。但由于igbt存在键合线等连接件阻抗，导致igbt饱和压降的测量精度受限，从而难以提高结温检测的精度，同时现有igbt大电流下饱和压降方案中存在的“拐点问题“也限制了结温检测灵敏度的提升。

3、因此，如何提高igbt结温检测精度，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，以解决现有技术中igbt结温检测中存在的连接件误差现象，提高igbt大电流下饱和压降vce的检测精度，从而提高igbt在线结温检测精度。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

2、根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法。

3、在一个实施例中，一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，包括以下步骤：

4、根据不同结温tj下的饱和压降vce_mea和集电极电流ic信息，获得igbt饱和压降拐点电压vinf和拐点电流iinf信息；

5、根据拐点电压vinf和拐点电流iinf信息，获得等效压降vce_sat'；

6、建立数据库，该数据库包括等效压降vce_sat'、集电极电流ic、结温tj的对应关系；

7、根据测得的饱和压降vce_mea、集电极电流ic、以及所述拐点电压vinf和拐点电流iinf信息，获得等效压降vce_sat'，再根据等效压降vce_sat'、集电极电流ic信息在所述数据库中获得对应的结温数据。

8、可选地，上述一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，还包括：测量不同工况下的igbt饱和压降vce_mea、集电极电流ic、结温tj的步骤。

9、可选地，所述根据不同结温tj下的饱和压降vce_mea和集电极电流ic信息，获得igbt饱和压降拐点电压vinf和拐点电流iinf信息的步骤，包括：

10、拐点电压的表达式如下：

11、

12、式中，vinf为拐点电压，vm为漂移区电压降，jc为集电极电流面密度，p为元胞节距，lch为沟道长度，μni为沟道迁移率，cox为栅极氧化层电容，vg为栅极驱动电压，vth为栅极阈值电压；

13、拐点电流iinf为拐点处的集电极电流。

14、可选地，所述根据拐点电压vinf和拐点电流iinf信息，获得等效压降vce_sat'的步骤，包括：

15、计算等效电阻r，计算公式如下：

16、

17、式中，vce_mea、ic为该结温下测得对应的饱和压降与集电极电流，vinf、iinf为拐点电压和拐点电流；

18、计算等效压降vce_sat'，计算公式如下：

19、vce_sat'＝vce_mea-icr

20、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

21、本发明针对igbt结温检测中的温敏电参数法，基于大电流下饱和压降法中存在的连接件误差问题，提出了一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，该方法可以消除igbt饱和压降测量值中连接件阻抗所造成的误差，有效提高igbt在线结温检测的精度；

22、同时该方法有效的避免了现有的igbt饱和压降测量方法中由于拐点电压附近结温灵敏度较低造成的检测精度下降问题，可以保证igbt在更大的工况范围下，保持良好的结温检测精度；

23、并且，本发明的结温检测方案相比于现有的igbt大电流下饱和压降方案只增加了计算环节，未增加硬件部分或实验步骤，有效的保证了结温检测的简便性。

24、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的一种基于igbt饱和压降拐点的结温检测方法，其特征在于，

技术总结本发明属于电力电子技术领域，公开一种基于IGBT饱和压降拐点的结温检测方法，包括以下步骤：根据不同结温下的饱和压降和集电极电流信息，获得IGBT饱和压降拐点电压和拐点电流信息；根据拐点电压和拐点电流信息，获得等效压降；建立数据库，该数据库包括等效压降、集电极电流、结温的对应关系；根据测得的饱和压降、集电极电流、以及所述拐点电压和拐点电流信息，获得等效压降，再根据等效压降、集电极电流信息在所述数据库中获得对应的结温数据。本发明的方法可以消除IGBT饱和压降测量值中连接件阻抗所造成的误差，有效提高IGBT在线结温检测的精度。技术研发人员：郑柏训,张军明,郭清,林氦,马凯,李盈,谭令其,江链涛受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29