一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统与流程

本公开涉及电力电子，具体涉及一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统。

背景技术：

1、堵转工况是电动汽车常见的工况之一，如坡道起步，车轮被手刹、马路牙子异常卡死，变速器卡滞等。由于堵转时电机的磁场角度不变，电驱动系统三相输出电流同样维持在固定角度，成为直流电流。此时三相电流是不均衡的，其中电流最大的一相将超过交流有效值，并且只有一半的器件承担输出功率，导致功率器件异常发热，进而限制堵转时的转矩输出能力。堵转特性是电驱动系统性能关键考核指标之一。一方面，在进行gbt18488测试时，这是一个需要测试并写入强检报告的值；另一方面，对于大载重的商用车而言，堵转转矩很可能是坡道起步测试时的瓶颈。

2、从保护功率器件不被热损坏的角度出发，主要的堵转策略有降额和降频两种。降额策略即在堵转发生时降低输出转矩峰值，保护功率器件温升在允许范围内。这种方法很大的一个缺点是限制了转矩输出能力，带来较差的驾驶体验。因此一般的降额策略还会根据水温、ntc温度，或结温预测方法实现分级降额，尽可能避免转矩输出能力的损失。降频策略即在堵转发生时降低开关频率，降低功率器件上的开关损耗，从而能够提高输出转矩。这种策略的主要缺点是只能够降低开关损耗，对以导通损耗为主的反向二极管来说，降低结温的效果有限；此外，整车噪声、振动与声振粗糙度(noise、vibration、harshness)的要求也对开关频率的降低有所限制。

技术实现思路

1、本公开提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统，能够解决堵转发生时一相桥臂中igbt芯片和反向二极管之间的结温不均衡，以及降频策略效果受限的问题。为解决上述技术问题，本公开提供如下技术方案：

2、作为本公开实施例的一个方面，提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，包括如下步骤：

3、s10、获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；

4、s20、注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；

5、s30、重复执行s10、s20，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。

6、可选地，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：

7、获取堵转工况下的工况参数，所述工况参数包括：开关频率 fs、三相电流 ia,b,c、三相电压 ua,b,c、母线电压 vdc和温度 tntc；

8、基于所述工况参数和功率器件损耗与热阻模型，通过结温计算模块得到各功率器件的结温，选取结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温。

9、可选地，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，包括：

10、根据上桥结温减去下桥结温的温度差δ t的符号注入共模电压，得到新的三相电压 u’a,b,c：

11、

12、其中，δ u为电压调整梯度，sign（δ t）为符号函数并定义如下：

13、。

14、可选地，所述退出条件包括如下条件中的一个：

15、达到了当前工况下的最低结温： t’max> tmax， t’max为下次迭代得到的最大结温值， tmax当前工况下的结温；

16、和/或，上下管的结温趋于平衡，温度差δ t小于限度值 tjump：δ t< tjump。

17、可选地，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的开关频率，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。

18、可选地，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。

19、可选地，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：

20、所述上桥结温与下桥结温通过离线标定和在线查表得到；通过对开关频率 fs、三相电流 ia,b,c、三相电压 ua,b,c、母线电压 vdc和温度 tntc提前进行标定测试，堵转发生时，直接查表得到新的开关频率 fs、三相电压 ua,b,c、最大可输出电流 ilimit的值，进行转矩输出得到上桥结温与下桥结温。

21、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种堵转工况下功率器件结温的主动控制系统，包括：

22、结温获取模块，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；

23、共模电压调整模块，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，得到新的三相电压；

24、调整退出判断模块，持续进行共模电压的调整，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。

25、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。

26、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。

27、相对于现有技术，本公开的有益效果为：

28、1、本公开的共模电压注入方法针对结温最高的桥臂，通过重新分配电流输出时间占比，可以平衡上下管的温差，从而降低最高结温。

29、2、本公开的结温主动控制策略通过降频方法降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。

技术特征：

1.一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：

3.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的开关频率，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。

4.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温后还包括：如果功率器件的最高结温仍高于限制温度，则降低所述功率器件的最大可输出电流，重新计算功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，并判断是否满足退出条件。

5.如权利要求1所述的堵转工况下功率器件结温的主动控制方法，其特征在于，获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温，包括：所述上桥结温与下桥结温通过离线标定和在线查表得到；通过对开关频率fs、三相电流ia,b,c、三相电压ua,b,c、母线电压vdc和温度tntc提前进行标定测试，堵转发生时，直接查表得到新的开关频率fs、三相电压ua,b,c、最大可输出电流ilimit的值，进行转矩输出得到上桥结温与下桥结温。

6.一种堵转工况下功率器件结温的主动控制系统，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，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5任一项所述的一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。

8.一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，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法。

技术总结
本公开涉及一种堵转工况下功率器件结温的主动控制方法及其系统，所述方法包括如下步骤：获取堵转工况下功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温；注入共模电压，平衡所述上桥结温与下桥结温，以得到新的三相电压；重复执行上述调整共模电压以得到新的三相电压的过程，直至功率器件结温最高的一相桥臂的上桥结温与下桥结温满足退出条件。本公开的结温主动控制方法通过降频降低开关损耗，通过注入共模电压分配导通损耗，可以解决反向二极管温升受限问题，提高控制器的堵转转矩输出能力。

技术研发人员：董家展,牛立凡,郑博文,刘昌金,向礼,瞿博
受保护的技术使用者：致瞻科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19