功率器件损耗测试方法、系统和装置与流程

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种功率器件损耗测试方法、系统和装置。

背景技术：

随着电力电子技术的不断发展，功率器件种类不断增加。功率器件工作过程中会产生大量的热量，从而，需要散热器对其进行散热。根据不同的设计要求，功率器件的损耗不同，其也就需要不同散热能力的散热器，因此，首先需要功率器件进行损耗测试，获得功率器件的导通损耗和开关损耗等，其次，根据功率器件损耗测试获得的参数进行相应的散热器设计。

现有的功率器件损耗测试是仿真计算方法，通过实际工况与控制方式确定电压、电流、占空比等参数，然后选择功率器件，拟合功率器件数据手册中功率器件IGBT模块的特性曲线，例如：导通时饱和电压(Vcesat)-电流(Ic)曲线和损耗曲线等，根据拟合数据查找对应条件下的电压、损耗值，并通过积分计算确定功率器件的损耗，例如：导通损耗和开关损耗等。

然而，现有的功率器件损耗测试准确率不高。

技术实现要素：

本发明提供了一种功率器件损耗测试方法、系统和装置，以解决现有的功率器件损耗测试准确率不高的问题。

第一方面，本发明提供了一种功率器件损耗测试方法，包括：

获取功率器件处于工作状态时，上述功率器件对应的水冷基板两端的第一温度差，上述功率器件设置于上述水冷基板上；

上述水冷基板冷却后，调节发热模块通过的电流，使得上述水冷基板两端的温度差为上述第一温度差，上述发热模块设置于上述水冷基板上；

根据上述电流，确定上述功率器件的损耗。

可选的，上述获取功率器件工作时，上述功率器件对应的水冷基板两端的第一温度差，包括：

获取上述水冷基板第一端设置的温度检测装置检测的第一温度；

获取上述水冷基板第二端设置的温度检测装置检测的第二温度；

根据上述第二温度和上述第一温度的差值，获取上述第一温度差。

可选的，上述根据上述电流，确定上述功率器件的损耗，包括：

根据上述发热模块两端的电压与上述电流的乘积，确定上述功率器件的损耗。

第二方面，本发明提供了一种功率器件损耗测试系统，包括：

水管、第一温度检测装置、水冷基板和第二温度检测装置，其中，上述水管包含入水口和出水口，上述水冷基板设置在上述第一温度检测装置与上述第二温度检测装置之间，上述水冷基板在第一状态时，上述水冷基板上设置功率器件，上述功率器件处于工作状态；上述水冷基板在第二状态时，上述水冷基板上设置发热模块，上述发热模块通电发热。

可选的，上述的功率器件损耗测试系统，还包括：

循环泵和换热装置，上述循环泵设置在上述第二温度检测装置与上述出水口之间，上述换热装置套设在上述循环泵与上述出水口之间，上述循环泵用于将水引流经过上述换热装置，上述换热装置用于对上述水管中的水进行冷却，上述出水口与上述入水口单向连通。

可选的，上述的功率器件损耗测试系统，还包括：水阀，上述水阀设置在上述入水口和上述第一温度检测装置之间，用于控制水流的通过。

可选的，上述的功率器件损耗测试系统，上述水冷基板包含至少两个子基板，每个上述子基板对应一个功率器件。

第三方面，本发明提供了一种功率器件损耗测试装置，包括：

获取模块，用于获取功率器件处于工作状态时，上述功率器件对应的水冷基板两端的第一温度差，上述功率器件设置于上述水冷基板上；

控制模块，用于上述水冷基板冷却后，调节发热模块通过的电流，使得上述水冷基板两端的温度差为上述第一温度差，上述发热模块设置于上述水冷基板上；

处理模块，用于根据上述电流，确定上述功率器件的损耗。

可选的，上述获取模块具体用于获取上述水冷基板第一端设置的温度检测装置检测的第一温度；获取上述水冷基板第二端设置的温度检测装置检测的第二温度；根据上述第二温度和上述第一温度的差值，获取上述第一温度差。

可选的，上述处理模块具体用于根据上述发热模块两端的电压与上述电流的乘积，确定上述功率器件的损耗。

本发明提供的功率器件损耗测试方法、系统和装置，其中，功率器件损耗测试方法，包括：获取功率器件处于工作状态时，将功率器件设置于水冷基板上，功率器件对应的水冷基板两端的第一温度差；水冷基板冷却后，发热模块取代功率器件设置于水冷基板上，调节发热模块通过的电流，使得水冷基板两端的温度差为第一温度差；根据通过发热模块的电流，确定功率器件的损耗。本发明提供的功率器件损耗测试方法在功率器件实际的工作状态下测试，避免了现有的功率器件损耗测试中，由于计算机软件模拟功率器件的工作状况与实际工况具有差别，而带来的误差。从而，本发明提供的功率器件损耗测试方法提高了功率器件损耗测试的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的流程示意图；

图2为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的另一流程示意图；

图3为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的结构示意图；

图4为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的另一结构示意图。

附图标记说明：

1：水槽；

2：水阀；

3：水管；

4：第一温度检测装置；

5：功率器件；

5’：发热模块；

6：水冷基板；

7：循环泵；

8：换热装置；

9：第二温度检测装置；

401：获取模块；

402：控制模块；

403：处理模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和/或“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供的功率器件损耗测试方法在功率器件实际的工作状态下测试，避免了现有的功率器件损耗仿真过程中，由于计算机软件模拟功率器件的工作状况与实际工况具有差别，而带来的误差。从而，本发明提供的功率器件损耗测试方法提高了功率器件损耗测试的准确率。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例一

图1为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的流程示意图，本发明提供的功率器件损耗测试方法，用于对设备中待测试的功率器件进行损耗测试。参考图1，本发明提供的功率器件损耗测试方法，包括：

S101：获取功率器件处于工作状态时，所述功率器件对应的水冷基板两端的第一温度差，所述功率器件设置于所述水冷基板上。

其中，所述功率器件5处于工作状态是指，组装功率器件5所在的设备的除了散热器之外的其他部件，其中，用水冷基板6代替此设备的散热器，将待测试的功率器件5放置于水冷基板6上，按照功率器件5所在的设备的实际运行中的工况运行此设备，使得功率器件5处于正常工作状态。此时，水冷基板6处于第一状态。

可选的，在用于功率器件损耗测试方法中的上述水冷基板6，可以是独立式水冷基板6，也可以是一体式水冷基本。以便于根据不同功率器件进行损耗测试时不同的需求进行选择使用。

图2为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的另一流程示意图，参考图2，可选的，本发明提供的功率器件损耗测试方法，还包括：

S1011：获取所述水冷基板第一端设置的温度检测装置检测的第一温度。

其中，所述水冷基板6第一端是指冷却水流入水冷基板6的一端，所述水冷基板6第一端设置的温度检测装置为第一温度检测装置4，冷却水流入水冷基板6之前通过第一温度检测装置4测量水温，获得第一温度。

S1012：获取所述水冷基板第二端设置的温度检测装置检测的第二温度。

其中，所述水冷基板6第二端是指冷却水流出水冷基板6的一端，所述水冷基板6第二端设置的温度检测装置为第二温度检测装置9，冷却水流出水冷基板6之后通过第二温度检测装置9测量水温，获得第二温度。

S1013：根据所述第二温度和所述第一温度的差值，获取所述第一温度差。

具体的，功率器件5处于正常工作状态时散发出热量，散发出的热量由水冷基板6中的冷却水吸收，使得流经水冷基板6中的冷却水的温度发生变化，经过预设的时间后，获得第一温度和第二温度的差值为第一温度差。

S102：所述水冷基板冷却后，调节发热模块通过的电流，使得所述水冷基板两端的温度差为所述第一温度差，所述发热模块设置于所述水冷基板上。

其中，所述水冷基板6冷却后是指，待测试功率器件5所在的设备在经过上述预设的时间后，停止设备的工作状态，将设备以及水冷基板6处的温度恢复至开始测试时的原始状态。

示例性的，将设备中用于上述功率损耗测试的功率器件5由水冷基板取下，水冷基板6处的温度恢复至原始状态后，将发热模块5’放置于上述水冷基板6。此时，水冷基板6处于第二状态。给上述发热模块5’提供电流，使得发热模块5’发热。同时测量电流值、电压值以及第一温度检测装置4测量水温、第二温度检测装置9处的温度值，当上述两测温装置测得的温差值与第一温度差相等时，停止记录上述通过发热模块5’的电流值和电压值，并停止设备的运行。

S103：根据所述电流，确定所述功率器件的损耗。

具体的，根据上述测得的通过发热模块5’的电流值和发热模块5’两端的电压值的乘积，计算发热模块5’的损耗，由于发热模块5’与测试的功率器件5处于外界环境相同的情况下进行升温，并且升高的温度值是相同的，所以，由发热模块5’的损耗进而获得功率器件5的损耗。

具体的，S101中功率器件5正常工作的温升过程，与S102中发热模块5’通电发热的温升过程，两过程中的测试设备环境以及外界环境均相同，进而，可以消除由于水冷基板自身或者外界环境等变化带来的误差，达到对功率器件损耗准确测试的目的。

图3为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的结构示意图，本发明提供的功率器件损耗测试系统，功率器件测试系统用于对设备中待测试的功率器件进行损耗测试。参考图3,本发明提供的功率器件损耗测试系统，包括：

水管3、第一温度检测装置4、水冷基板6和第二温度检测装置9。

其中，具体的，水管3包含入水口，冷却水由水管3的入水口进入水管3后，流至水冷基板6的第一端，并由水冷基板6的第一端进入水冷基板6。在入水口至水冷基板6第一端的水管3上。设置有第一温度检测装置4，用于测量由入水口流至水冷基板6第一端过程中冷却水的温度。

具体的，水管3包含入出水口，流经水冷基板6的冷却水，由水冷基板6第二端流至水管3的出水口。在水冷基板6第二端至出水口的水管3上。设置有第二温度检测装置9，用于测量由水冷基板6第二端流至出水口过程中冷却水的温度。

具体的，水冷基板6设置在第一温度检测装置4与第二温度检测装置9之间，水冷基板6在第一状态时，水冷基板6上设置功率器件5，功率器件5处于工作状态；水冷基板6在第二状态时，水冷基板6上设置发热模块5’，发热模块5’通电发热。

示例性的，首先，组装功率器件5所在的设备除了散热器之外的其他部件，用水冷基板6代替此设备的散热器。其中，上述水冷基板6在第一状态是指，将待测试的功率器件5放置于水冷基板6上，按照功率器件5所在的设备的实际运行中的工况运行此设备，使得功率器件5处于正常工作状态。水冷基板6处于第一状态时，功率器件5处于工作状态下产生热量，流经水冷基板6的冷却水用于吸收功率器件5处于工作状态散发的热量。从而，流经水冷基板6的冷却水的温度值会升高，上述第一温度检测装置4测得的温度值为第一温度值，上述第二温度检测装置9测得的温度值为第二温度值。第一温度值与第二温度值的差值为第一温度差。

其次，待测试功率器件5所在的设备在经过上述预设的时间后，停止设备的工作状态，将设备中用于上述功率损耗测试的功率器件5由水冷基板取下，水冷基板6处的温度恢复至原始状态后，将发热模块5’放置于上述水冷基板6。给上述发热模块5’提供电流，使得发热模块5’发热。同时测量电流值、电压值以及第一温度检测装置4测量水温、第二温度检测装置9处的温度值，当上述两测温装置测得的温差值与第一温度差相等时，停止记录上述通过发热模块5’的电流值和电压值，并停止设备的运行时，水冷基板6上设置发热模块5’，发热模块5’通电发热。

最后，根据上述测得的通过发热模块5’的电流值和发热模块5’两端的电压值的乘积，计算发热模块5’的损耗值，由于发热模块5’与测试的功率器件5处于外界环境相同的情况下进行升温，并且升高的温度值是相同的，所以，由发热模块5’的损耗进而获得功率器件5的损耗。

具体的，功率器件5正常工作的温升过程，发热模块5’通电发热的温升过程，两过程中的测试设备环境以及外界环境均相同，进而，可以消除由于水冷基板自身或者外界环境等变化带来的误差，达到对功率器件损耗准确测试的目的。

参考图3，可选的，本发明提供的功率器件损耗测试系统，还包括：

循环泵7和换热装置8。

具体的，循环泵7设置在第二温度检测装置9与水管3的出水口之间，循环泵7用于将水引流经过功率器件5损耗测试系统中的每个装置。更为具体的，为冷却水流经水冷基板6以及换热装置8等提供动力。

循环泵7还用于控制功率器件5损耗测试系统中冷却水的流速，将上述水冷基板6第一状态和第二状态下冷却水的流速同为某一预设值，使得水冷基板6第一状态和第二状态下功率器件5损耗测试的测试条件一致，有利于功率器件5损耗测试结果的准确性。

可选的，功率器件5损耗测试过程中，系统中冷却水的流速的预设值根据实际需要进行设定，本发明中不作限制。

具体的，换热装置8套设在循环泵7与水管3的出水口之间，换热装置8用于对水管3中的水进行冷却。更为具体的，在水冷基板6第一状态下，功率器件5正常工作产生的热量使得流经水冷基板6的冷却水温度升高，或者，在水冷基板6第二状态下，发热模块5’在升温过程中产生的热量使得流经水冷基板6的冷却水温度升高，换热装置8对上述温度升高后的冷却水进行降温，使得冷却水可再次由水管3的入水口进入测试系统，提高冷却水的利用率。

可选的，水管3的出水口与水管3的入水口单向连通，作为一种可实施的方式，可以在水管3的出水口与水管3的入水口处设置单向流通阀。

可选的，水冷基板6包含至少两个子基板，每个子基板对应一个功率器件。

可选的，上述功率器件5损耗测试系统为水流封闭式系统，作为另一种可实施的方式，可以设置两个水槽1，分别与水管3的入水口和水管3的出水口连接，此种水流开放式的功率器件5损耗测试系统中，可以省去设置上述换热装置8，可以达到与水流封闭式功率器件5损耗测试系统相同的测试效果。

参考图3，可选的，本发明提供的功率器件损耗测试系统，还包括：

水阀2，水阀2设置在水管3的入水口和第一温度检测装置4之间，用于控制水流的通过。

可选的，水冷基板6包含至少两个子基板，每个所述子基板对应一个功率器件5。

具体的，在用于功率器件损耗测试方法中的上述水冷基板6，可以是独立式水冷基板6，也可以是一体式水冷基本。以便于根据不同功率器件进行损耗测试时不同的需求进行选择使用。

图4为本发明功率器件损耗测试方法、系统和装置实施例一的另一结构示意图，本发明提供的功率器件损耗测试装置，功率器件测试装置用于对设备中待测试的功率器件进行损耗测试，与功率器件损耗测试方法相对应。参考图4，本发明提供的功率器件损耗测试装置，包括：

获取模块401、控制模块402和处理模块403。

其中，获取模块401，用于获取功率器件5处于工作状态时，功率器件5对应的水冷基板6两端的第一温度差，功率器件5设置于水冷基板6上。

控制模块402，用于水冷基板6冷却后，调节发热模块5’通过的电流，使得水冷基板6两端的温度差为第一温度差，发热模块5’设置于水冷基板6上。

处理模块403，用于根据电流，确定功率器件5的损耗。

可选的，获取模块401具体用于获取所述水冷基板6第一端设置的温度检测装置检测的第一温度；获取所述水冷基板6第二端设置的温度检测装置检测的第二温度；根据所述第二温度和所述第一温度的差值，获取所述第一温度差。

可选的，处理模块403具体用于根据所述发热模块5’两端的电压与所述电流的乘积，确定所述功率器件5的损耗。

本实施例提供的功率器件损耗测试方法、系统和装置，提供的功率器件损耗测试方法在功率器件实际的工作状态下测试，避免了现有的功率器件损耗仿真中，由于计算机软件模拟功率器件的工作状况与实际工况具有差别，而带来的误差。从而，本发明提供的功率器件损耗测试方法提高了功率器件损耗测试的准确率。通过本发明提供的功率器件损耗测试方法、系统和装置获得的功率器件损耗数据，用于被测试功率器件对应的散热器的设计，避免了散热器设计尺寸偏大，造成散热器重量及成本增加，不符合目前功率产品小型化、轻量化的要求，或散热器设计尺寸偏小，散热器无法满足散热需求，而重新进行设计会延长产品开发周期和造成浪费的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。