[发明专利]一种低电压穿越工况下的IGBT结温估算方法、系统及介质

权利要求书

1.一种低电压穿越工况下的IGBT结温估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取IGBT模块的材料特性参数，获取变流器的实时输入功率，即低电压穿越过程中的畸变功率，得到变流器的实时输入功率的功率曲线，测量得到瞬态畸变功率持续时间t_LVRT，将功率曲线以t_LVRT为时间粒度进行离散，将离散功率与IGBT模块各层的热时间常数相匹配；

S2：基于IGBT模块各层的材料特性参数，以及IGBT模块各层所对应的离散功率，计算IGBT模块的能量损耗，得到与功率曲线匹配的连续热网表达；

S3：将离散功率与连续热网表达进行匹配，得到与低电压穿越时间尺度相匹配的重构热网络模型；

S4：基于重构热网络模型，计算低电压穿越工况下的IGBT模块结温。

2.根据权利要求1所述的一种低电压穿越工况下的IGBT结温估算方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11：获取IGBT模块的材料特性参数，包括IGBT模块中各层的热导率、比热、密度、暂态热阻和暂态热容，所述IGBT模块包括7层；

S12：获取变流器的实时输入功率，即低电压穿越过程中的畸变功率，得到变流器的实时输入功率的功率曲线；

S13：计算IGBT模块中各层的热时间常数，计算公式如下：

τ_i＝R_i×C_i

其中，τ_i表示IGBT模块第i层的热时间常数，R_i表示IGBT模块第i层的暂态热阻，C_i表示IGBT模块第i层的暂态热容；

S14：将热时间常数τ₁-τ₇作为匹配边界，利用τ₁-τ₇构建封闭分布的时间窗，将功率曲线依时序铺满时间窗；

S15：当采集到低电压穿越过程中的畸变功率信号时，采用畸变功率离散策略，测量得到瞬态畸变功率持续时间t_LVRT，将功率曲线以t_LVRT为时间粒度进行离散；

S16：根据离散功率在时间窗内的落点，建立离散功率与IGBT模块各层的热时间常数的索引关系，找到当前时刻与离散功率匹配的IGBT模块层以及该层的材料特性参数。

3.根据权利要求2所述的一种低电压穿越工况下的IGBT结温估算方法，其特征在于，步骤S2中，IGBT模块的能量损耗E_loss的计算公式如下：

其中，P_{i_loss}表示第i层所对应的离散功率，t_i表示离散功率在第i层的时间间隔，k_i为第i层的热导率，c_i为第i层的比热，ρ_i为第i层的密度，R_i为第i层的暂态热阻，C_i为第i层的暂态热容，d_{i_1}为离散功率在第i层的传热初始坐标，d_{i_2}为离散功率在第i层的传热终点坐标，A_i(r)为第i层的传热面积。

4.根据权利要求3所述的一种低电压穿越工况下的IGBT结温估算方法，其特征在于，结合瞬态畸变功率持续时间t_LVRT求解d_{i_1}与d_{i_2}的差值：

其中，t_LVRT表示瞬态畸变功率持续时间。

5.根据权利要求3所述的一种低电压穿越工况下的IGBT结温估算方法，其特征在于，通过仿真IGBT模块边界的热流密度确定传热面积A_i(r)：

其中，J_i(r)表示IGBT模块第i层的热流密度。