基于老化补偿的功率模块全生命周期在线结温监测方法

作     者：郑丹 宁圃奇 仇志杰 范涛 温旭辉 Zheng Dan;Ning Puqi;Qiu Zhijie;Fan Tao;Wen Xuhui

作者机构：中国科学院电工研究所北京100190 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2024年第39卷第12期

页      面：3705-3717页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2021YFB2500600) 

主　　题：结温在线监测 导通饱和压降 高精度测量 老化补偿 参数辨识 

摘      要：功率模块结温在线监测对提升系统性能和可靠性具有重要意义。应用导通饱和压降和电流对结温进行估计,对测量带宽要求不高,对硬件和算法的侵入性低,是比较理想的结温在线监测方法。但是传统的测量方法很难满足结温精度要求,另外长期工作下功率模块老化会引起温度模型参数漂移,进一步加剧结温估计误差。为此,该文提出一套高精度测量电路和采样校准策略,应用温漂抑制、动态自适应采样、误差定向标定、同步时序控制等策略,大幅提高了在线采样分辨率和结温估计精度。针对老化问题,提出一种基于大电流注入的急停控制策略,解决了老化特征参数在线辨识问题,实现了结温模型的老化补偿,大大提高了老化后的结温监测精度,实现了全生命周期高精度在线监测。最后,在250kW三相变流器平台上进行了实验验证,得到老化前后的结温估计误差,证明了该文方法对提高结温监测精度具有明显效果。