JP7414812B2 - 電気システム又は電子システムの特徴温度の決定 - Google Patents
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Description
パワー半導体装置のオン状態、すなわち順方向電流及び/又は
パワー半導体装置のオン状態、すなわち順方向の電圧及び/又は
パワー半導体装置のオフ状態の電圧及び/又は
それぞれの計測間隔内のパワー半導体装置のオン状態の合計期間及び/又は
それぞれの計測間隔内のパワー半導体装置のオフ状態の合計期間及び/又は
パワーエレクトロニクスシステムの基準温度
を備える。
パワー半導体装置のオン状態の電圧、特に電力の事前定義されたオン状態の電流における電圧、
パワー半導体装置の電力のゲートしきい値電圧、
パワー半導体装置の内部ゲート抵抗、又は
パワー半導体装置の特徴的な切替変数、特に事前定義されたオン状態の電圧又はオフ状態の電圧又はオン状態の電流における切替変数
によって与えられる。
図1の、オン状態の合計持続時間tonと、オフ状態の合計持続時間toffと、オン状態の電圧Vonと、オフ状態の電圧Voffと、オン状態の電流Ionとは、変圧器又は反応器の消費電力に影響を与える適切な量に置き換えてもよい。実際、変圧器又は反応器の熱モデルM_thに必要な全ての入力は、事情によるので、熟練した読者が知っているか、直接導き出してよい。第1及び第2の値V1、V2が決定されるTSEPは、変圧器又は反応器(rector)の任意の温度感受性変数、例えば、巻線W1、W2、W3のうちの1つの電気抵抗によって置き換えてよい。
Ton オン状態の合計期間
toff オフ状態の合計期間
Ion オン状態の電流
Von オン状態の電圧
Voff オフ状態の電圧
Tj 接合部温度
Tj-b 温度差
Psw 切替電力損失
Pcond 伝導電力損失
Psh 自己発熱電力損失
Pcc クロスカップリング電力損失
V1、V2 TSEPの値
M_th 熱モデル
M_TSEP TSEPモデル
CALC 計算ステップ
P_th 熱変数
P_TSEP TSEP変数
PC 電力変換器
CU 計算ユニット
MU 計測ユニット
C 回路
PS パワー半導体装置
T タンク
IM 絶縁剤
W1、W2、W3 変圧器又は反応器の巻線
Claims (15)
- 電気又は電子システムの特徴温度(Tj)を決定する方法において、前記方法が、
前記システムの動作中に前記システムの1つ又は複数の特性変数を計測することと、
前記システムの熱モデル(M_th)に基づいて及び前記計測された特性変数の第1サブセットに基づいて、特徴温度(Tj)を推定することと、
温度感受性の電気的変数TSEPの第1値(V1)を、TSEPモデル(M_TSEP)と前記推定された特徴温度(Tj)に基づいて予測することと、
前記TSEPの第2値(V2)を、前記計測された特性変数の第2サブセットに基づいて決定することと、
前記TSEPの前記第1値(V1)と前記第2値(V2)とを比較することと、
比較の結果に基づいて前記熱モデル(M_th)又は前記TSEPモデル(M_TSEP)を適合することと
を備える、電気又は電子システムの特徴温度(T j )を決定する方法。 - さらなるTSEPモデル(M_TSEP)と前記推定された特徴温度(Tj)とに基づいて、さらなるTSEPの第1値(V1)を予測することと、
前記計測された特性変数の前記第2サブセットに基づいて、さらなるTSEPの第2値(V2)を決定することと、
前記さらなるTSEPの第1値(V1)と第2値(V2)とを比較することと
を備え、
前記熱モデル(M_th)又は前記TSEPモデル(M_TSEP)を適合することは、前記さらなるTSEPの第1値(V1)及び第2値(V2)の前記比較の結果に基づく、請求項1に記載の方法。 - 前記方法は、
少なくとも、前記特性変数を計測し、前記特徴温度(Tj)を推定し、TSEPの前記第1値(V1)を予測するステップを繰り返すことをさらに備え、
前記繰り返すことには、前記熱モデル(M_th)に替えて適合熱モデルが使用され、及び/又は前記TSEPモデル(M_TSEP)に替えて適合TSEPモデルが使用される、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記特徴温度(Tj)は、前記システムが備える電気又は電子装置の特徴温度(Tj)である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記システムは、パワーエレクトロニクスシステムであり、
前記特徴温度(Tj)は、前記システムが備えるパワー半導体装置(PS)の特徴温度(Tj)、又は接合部温度(Tj)である、請求項4に記載の方法。 - 前記第1サブセットは、
前記パワー半導体装置(PS)のオン状態の電流(Ion)と、
前記パワー半導体装置(PS)のオン状態の電圧(Von)と、
前記パワー半導体装置(PS)のオフ状態の電圧(Voff)と、
それぞれの計測間隔内の前記パワー半導体装置(PS)のオン状態の合計期間(ton)と、それぞれの計測間隔内の前記パワー半導体装置(PS)のオフ状態の合計期間(toff)と、
前記パワーエレクトロニクスシステムの基準温度(Tb)と
の中の少なくとも1種類を備える、請求項5に記載の方法。 - 前記第2サブセットは、前記パワー半導体装置(PS)のオン状態の電流(Ion)と、オン状態の電圧(Von)との少なくとも一方を備える、請求項5又は6に記載の方法。
- 前記TSEPは、
前記パワー半導体装置(PS)のオン状態の電圧(Von)、又はパワー半導体装置(PS)の電力の事前定義されたオン状態の電流(Ion)におけるオン状態の電圧(Von)と、
前記パワー半導体装置(PS)の電力のゲートしきい値電圧と、
前記パワー半導体装置(PS)の内部ゲート抵抗、又は
前記パワー半導体装置(PS)の特徴的な切替変数、又は事前定義されたオン状態の電圧(Von)又はオフ状態の電圧(Voff)又はオン状態の電流(Ion)における切替変数と
のいずれかによって与えられる、請求項5から7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記特徴温度(Tj)を推定するステップは、
前記装置による電力損失(Psh)を決定することと、
電力損失(Psh)を熱モデル(M_th)への入力として使用することと
を備える、請求項4から8のいずれか一項に記載の方法。 - 前記電力損失(Psh)は、前記パワー半導体装置(PS)の切替電力損失(Psw)又は伝導電力損失(Pcond)を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記特徴温度(Tj)を推定するステップは、
前記システムのさらなる装置によるクロスカップリング電力損失(Pcc)を決定することと、
前記熱モデル(M_th)への入力としてクロスカップリング電力損失(Pcc)を使用することと
を備える、請求項4から10のいずれか一項に記載の方法。 - 電気又は電子装置と、
電気又は電子システムの動作中に前記装置の1つ又は複数の特性変数を計測するように構成されている計測ユニット(MU)と、
前記システムの熱モデル(M_th)及び前記計測された特性変数の第1サブセットに基づいて前記装置の特徴温度(Tj)を推定し、
温度感受性の電気的変数TSEPの第1値(V1)を、TSEPモデル(M_TSEP)及び前記推定された特徴温度(Tj)に基づいて予測し、
前記計測された特性変数の第2サブセットに基づいて前記TSEPの第2値(V2)を決定し、
前記TSEPの前記第1値(V1)と第2値(V2)を比較し、比較の結果に基づいて前記熱モデル(M_th)又は前記TSEPモデル(M_TSEP)を適合させる
ように構成されている計算ユニット(CU)と、
を備える、電気又は電子システム。 - 前記システムは、パワー変換器又は反応器を備え、
前記装置は、変換器又は反応器の巻線(W1、W2、W3)を備え、
前記特徴温度(Tj)は、前記変換器又は前記反応器の巻線温度によって与えられる、請求項12に記載の電気又は電子システム。 - 前記システムは、パワーエレクトロニクスシステムを備え、
前記装置は、パワー半導体装置(PS)を備え、
前記特徴温度(Tj)は、前記パワー半導体装置(PS)の接合部温度(Tj)によって与えられる、請求項12に記載の電気又は電子システム。 - 前記パワーエレクトロニクスシステムは、電力変換器(PC)を備え、
前記パワー半導体装置(PS)は前記電力変換器(PC)に備えられている、請求項14に記載の電気又は電子システム。
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