[发明专利]计及老化的光伏逆变器IGBT结温在线修正方法及系统

权利要求书

1.一种计及老化进程的光伏逆变器IGBT结温在线修正方法，其特征在于，包括：

(1)针对光伏逆变器拓扑结构、IGBT型号、光照辐射强度及环境温度建立IGBT模型电热耦合模型；

(2)以IGBT集电极-发射极通态压降V_{ce_on}作为老化参数，并针对IGBT的工作特性设计电压采样电路，用于采集IGBT集电极-发射极通态压降；

(3)针对不同老化阶段的IGBT模块，基于大电流、小电流注入法建立老化数据库，其中，老化数据库包括测试电流、老化阈值及标定结温值；

(4)对比电热耦合模型输出的结温值与标定结温值，标定电热耦合模型修正公式老化进程系数；

(5)对比IGBT老化监测值与老化阈值以判断老化进程，选定对应的老化进程系数，以确保结温数据准确性；

步骤(3)包括：

(3.1)使健康的光伏逆变器IGBT模块在小电流Imin下工作，测得集电极-发射极导通压降V_{ce_min}与结温T_j对应关系，其中，小电流工作情况下，IGBT模块集电极-发射极导通压降与结温成线性关系，且不受老化进程影响；

(3.2)通过剪切IGBT模块键合线来模拟不同的老化阶段；

(3.3)针对不同老化阶段的IGBT模块，使其工作在大电流Imax下，测量此时的集电极-发射极导通压降V_{ce_max}，作为当前老化阶段的阈值，在同一开关信号周期内，注入小电流Imin测量集电极-发射极导通压降V_{ce_min}，并据此测量结温T_j，作为当前老化阶段的标定结温值；

步骤(4)包括：

(4.1)对于各个老化阶段，保持电热耦合模型运行参数测试条件一致；

(4.2)计算电热耦合模型输出结温值与标定结温值差值ΔT；

(4.3)调整电热耦合模型等效热网络参数修正公式中的老化进程系数β，使得差值ΔT为0，并记录此时的老化修正系数β，其中，C＝C₀(1+l·β^m)，C表示修正后的等效热网络参数，C₀为等效热网络原始参数，l为IGBT模块老化特征值，β为老化进程系数，m为加速老化因子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：

(2.1)对于U、V、W三相电路中任意一相的上桥臂IGBT集射极通态压降测量电路设计：由1个自驱MOSFET、1个外驱MOSFET、1个限流电路以及1个接地端子GND组成，其中，外驱MOSFET的驱动信号为下桥臂IGBT的驱动信号，自驱MOSFET的开通阈值为负值；在上桥臂IGBT开通时，电流并不会流经采样支路，此时自驱MOSFET的驱动电压为0大于其开通阈值，则测量端口电压为集电射极通态压降V_{ce_on}；在上桥臂IGBT关断时，电流流经采样支路，限流电阻两端产生负的压降小于自驱MOSFET的开通阈值，故自驱MOSFET关断，此时外驱MOSFET在下桥臂IGBT的驱动信号开通，将测量端口的电压置0；通过上述工作过程，能够采集上桥臂IGBT的集射极通态压降V_{ce_on}，并屏蔽IGBT关断时集射极两端的高电压；

(2.2)对于U、V、W三相电路中任意一相的下桥臂IGBT集射极通态压降测量电路设计：由1个自驱MOSFET、1个外驱MOSFET、1个限流电路、1个负压端口V-以及1个接地端子GND组成，其中，外驱MOSFET的驱动信号为上桥臂IGBT的驱动信号，自驱MOSFET的开通阈值为负值；在下桥臂IGBT开通时，电流并不会流经采样支路，此时自驱MOSFET的驱动电压为0大于其开通阈值，则测量端口电压为集电射极通态压降V_{ce_on}；在下桥臂IGBT关断时，电流流经采样支路，限流电阻两端产生负的压降小于自驱MOSFET的开通阈值，故自驱MOSFET关断，此时外驱MOSFET在下桥臂IGBT的驱动信号开通，将测量端口的电压置为负压端口电压值；通过上述工作过程，能够采集U相下桥臂IGBT的集射极通态压降V_{ce_on}，并屏蔽IGBT关断时集射极两端的高电压。