功率器件的结温估算方法和装置与流程

本申请涉及电力电子，特别是涉及一种功率器件的结温估算方法和装置。

背景技术：

1、为了保护功率器件因热击穿而损坏，以及对功率器件进行失效研究和寿命预估，需要对结温进行测量，但是受到功率器件封装限制，其结温难以直接获取。

2、传统的结温估算方法包括热网络模型法和热敏参数法，而受限于热敏参数法需外加测量电路增加得高额成本，往往采用热网络模型法进行结温估算；使用热网络模型法需要对功率器件的电参数，如导通压降、开关能量，以及整机的热参数进行标定工作，然而，在参数标定的过程中易产生误差，最终在实际应用的过程中，以上误差会综合影响不同工况下估算结温的精度，造成估算的结温准确性不高的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升结温估算准确性的功率器件的结温估算方法和装置。

2、第一方面，本申请提供了一种功率器件的结温估算方法，方法包括：

3、获取目标数据；目标数据包括待标定控制器进行堵转实验测得的工况数据，以及待标定控制器中功率器件对应的结温数据；其中，堵转实验包括正电流持续堵转实验和负电流持续堵转实验；

4、依据初始电参数和目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数；

5、根据目标电参数和目标热参数确定出电热模型，电热模型用于对功率器件进行结温估算。

6、在其中一个实施例中，获取目标数据，包括：

7、根据预设脚本，获取待标定控制器处于不同测试温度下，根据不同测试电流进行堵转实验测得的初始数据；

8、选取初始数据中与预设时刻相对应的数据作为目标数据。

9、在其中一个实施例中，依据初始电参数和目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数，包括：

10、依据初始电参数和目标数据进行函数拟合，直至满足第一条件，得到目标热参数；其中，初始电参数由器件数据手册中的参数信息拟合得到；第一条件由与函数拟合相对应的函数的内部收敛条件确定；

11、根据目标热参数和目标数据对初始电参数进行迭代修正，直至满足第二条件，得到目标电参数；第二条件包括针对初始电参数进行迭代修正的次数达到第一数值；其中，将迭代修正中的每次修正后得到的电参数作为初始电参数，返回执行依据初始电参数和目标数据进行函数拟合，直至满足第一条件，得到目标热参数的步骤。

12、在其中一个实施例中，依据初始电参数和目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数，还包括：

13、基于目标数据对目标电参数进行重构，并采用非线性控制器对完成重构的目标电参数进行处理，直至满足第三条件，得到解耦后的目标电参数；第三条件包括在非线性控制器中针对目标电参数的处理次数达到第二数值。

14、在其中一个实施例中，预设脚本包括预设开关频率，预设开关频率包括第一开关频率和第二开关频率，第二开关频率低于第一开关频率；

15、基于目标数据对目标电参数进行重构，并采用非线性控制器对完成重构的目标电参数进行处理，直至满足第三条件，得到解耦后的目标电参数，包括：

16、基于与第一开关频率相对应的目标数据对目标电参数进行重构，得到第一电参数；

17、基于与第二开关频率相对应的目标数据对目标电参数进行重构，得到第二电参数；

18、将第一电参数和第二电参数输入至非线性控制器进行处理，直至针对第一电参数的第一处理次数和针对第二电参数的第二处理次数的和达到第二数值，输出解耦后的目标电参数；其中，将非线性控制器处理后输出的电参数作为目标电参数，返回执行基于与第一开关频率相对应的目标数据对目标电参数进行重构，得到第一电参数的步骤。

19、在其中一个实施例中，根据目标电参数和目标热参数确定出电热模型，包括：

20、基于目标数据生成功率器件内负温度系数元器件ntc对应的离散矩阵；

21、根据目标电参数、目标热参数和离散矩阵，得到电热模型。

22、在其中一个实施例中，方法还包括：

23、将工况数据输入电热模型进行结温估算，得到工况数据对应的仿真结果；

24、依据仿真结果和结温数据对目标热参数和离散矩阵进行调整，并根据完成调整后的目标热参数和离散矩阵，更新电热模型。

25、在其中一个实施例中，方法还包括：

26、对与功率器件型号相同的测试器件进行开封处理，直至测试器件的晶圆暴露，记录烧蚀层数和晶圆对应的位置信息；

27、基于烧蚀层数，确定目标层数，根据目标层数和位置信息对功率器件进行开封处理，得到处理后的功率器件；其中，处理后的功率器件的晶圆未暴露，目标层数小于烧蚀层数。

28、第二方面，本申请还提供了一种功率器件的结温估算装置，装置包括：

29、数据获取模块，用于获取目标数据；目标数据包括待标定控制器进行堵转实验测得的工况数据，以及待标定控制器中功率器件对应的结温数据；其中，堵转实验包括正电流持续堵转实验和负电流持续堵转实验；

30、迭代拟合模块，用于依据初始电参数和目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数；

31、模型确定模块，用于根据目标电参数和目标热参数确定出电热模型，电热模型用于对功率器件进行结温估算。

32、第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。

33、第四方面，本申请还提供了一种参数标定系统，系统包括：

34、待标定控制器，以及均连接待标定控制器的温度控制设备、电流控制设备、电感负载组件以及温度采集设备；

35、其中，温度控制设备用于给待标定控制器提供测试温度；电流控制设备用于给待标定控制器提供测试电流；温度采集设备用于采集待标定控制器中功率器件对应的结温数据；

36、系统还包括上述的计算机设备，计算机设备分别连接温度采集设备和待标定控制器，计算机设备用于获取待标定控制器的工况数据，以及接收温度采集设备传输的结温数据。

37、第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

38、上述功率器件的结温估算方法和装置，通过对参数标定原理层面进行优化，将复杂的电参数、热参数的标定过程，简化为通过不同电流、不同温度及不同堵转工况的下的堵转实验来获取工况数据，以及获取待标定控制器中功率器件对应的结温数据，即，得到目标数据，基于目标数据和初始电参数进行迭代拟合，获取用于构建电热模型的目标电参数和目标热参数，以保证在不同电流、不同温度和不同堵转工况的情况下电热模型的结温估算精度；本申请改变传统的由多种标定实验分别获取电参数和热参数的繁冗标定流程，仅通过堵转实验获取的目标数据以及初始电参数即可完成目标电参数和目标热参数的标定，降低了结温估算流程的复杂程度的同时提升了结温估算准确性。

技术特征：

1.一种功率器件的结温估算方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标数据，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据初始电参数和所述目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据初始电参数和所述目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数，还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设脚本包括预设开关频率，所述预设开关频率包括第一开关频率和第二开关频率，所述第二开关频率低于所述第一开关频率；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标电参数和所述目标热参数确定出电热模型，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种功率器件的结温估算装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

11.一种参数标定系统，其特征在于，所述系统包括：

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

技术总结本申请涉及一种功率器件的结温估算方法和装置、计算机设备、参数标定系统和计算机可读存储介质；所述方法包括：获取目标数据，依据初始电参数和目标数据进行迭代拟合，获取目标热参数和目标电参数，根据目标电参数和目标热参数确定出电热模型，以对功率器件进行结温估算；采用本方法能够改变传统的由多种标定实验分别获取电参数和热参数的繁冗标定流程，仅通过堵转实验获取的目标数据即可完成目标电参数和目标热参数的标定，降低了结温估算流程的复杂程度的同时提升了结温估算准确性。技术研发人员：吴司瑞,冯孝伟,霍炯,王辉受保护的技术使用者：合肥阳光电动力科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2