【CN109946578A】一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法【专利】
一种新型的基于Vce-on的IGBT模块结温实时估测法
一种新型的基于Vce-on的IGBT模块结温实时估测法文星;杜明星;景雷;魏克新【摘要】文中提出了一种新型的利用通态Vce-on实时估测结温的方法.首先分析了被测IGBT模块通态Vce-on与温度的相关性,然后通过软件提取了模块的互连材料参数,该方法大大降低了实验成本,操作也更加简便.最为重要的是,充分考虑了内部材料电阻对IGBT模块结温的影响,并对其进行了补偿.最后,通过比较红外摄像仪测量结果和实时估测结温验证了该方法的有效性.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2018(055)019【总页数】6页(P106-111)【关键词】IGBT模块;通态Vce-on;结温;参数提取【作者】文星;杜明星;景雷;魏克新【作者单位】天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用实验室,天津300384;天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用实验室,天津300384;天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用实验室,天津300384;天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM9330 引言近年来，电力电子系统广泛应用于各行各业，如新能源开发、航天航空、自动驾驶、铁路运输等[1-2]。
电力电子系统由不同的元器件组成,式中功率器件是系统可靠性关键部件之一[3-5],其对整个电力电子系统的可靠性和鲁棒性至关重要。
研究表明，IGBT模块是电力电子系统中最脆弱的部件，因其不断受到温度梯度、温度波动和电子元件损耗等作用[6-8]。
IGBT模块作为电力电子系统的核心部件，其失效可能引起整个系统的运行中断。
为了实现系统的长期可靠运行，对IGBT模块结温的精确测量是十分必要的。
目前，结温测量主要有两种方法——直接法和间接法。
直接法主要包括光学法和物理接触法，如光纤、红外热成像仪、热电偶等。
因该方法需与芯片进行紧密的物理接触，这在变换器正常工作期间是无法实现。
间接法主要指热敏电参数法TSEPs(Thermo-Sensitive ElectricalParameters)，因其无需改变IGBT模块结构而大受欢迎。
一种IGBT结温监测装置及方法[发明专利]
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专利名称：一种IGBT结温监测装置及方法专利类型：发明专利
发明人：张品佳,杨雁勇,夏科睿,闵锐
申请号：CN201910829782.2
申请日：20190903
公开号：CN110658435A
公开日：
20200107
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种IGBT结温监测装置及方法，利用二极管反向恢复电流峰值与二极管结温的关系，结合IGBT模块热阻抗网络模型实现IGBT芯片结温的间接监测。
利用IGBT集电极开通电流过冲等于对管反并联二极反向恢复电流的关系。
通过监测集电极开通电流过冲实现IGBT模块的结温在线监测，该监测方法对电路的正常工作没有干扰，只需要增加采样电路即可，该发明基于电流型热敏电参数对IGBT模块结温进行估算，不受IGBT键合线老化的影响，解决了电力电子变流器中IGBT结温难以精确测量的难题，采样频率高，成本低，对于IGBT的监测和电力电子变流器的可靠性评估具有重要意义。
申请人：清华大学
地址：100084 北京市海淀区清华园1号
国籍：CN
代理机构：北京中知法苑知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：李明
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一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置与方法[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010466346.6(22)申请日 2020.05.27(71)申请人 国网浙江省电力有限公司丽水供电公司地址 323000 浙江省丽水市莲都区中东路699号申请人 国家电网有限公司(72)发明人 李贤良 杨成钢 唐毅博 张林裕 葛青青 李珞屹 黄镠 张晓锋 叶吉超 范夕庆 饶海伟 (74)专利代理机构 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109代理人 尉伟敏(51)Int.Cl.G01R 19/00(2006.01)(54)发明名称一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置与方法(57)摘要本发明公开了一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置与方法。
为了克服电网电流测量精度差、线性度差、动态范围差的问题；本发明采用的测量装置包括：作为光源的激光器；量子电流传感器，部分接入输电线路中，接收激光器的光，输出透射光；信息处理及显示模块，根据接收到的透射光强计算并记录输电线路的电流，并显示；光纤，连接激光器与量子电流传感器以及连接量子电流传感器和信息处理及显示模块。
采用量子电流传感器对磁场的精密探测，通过光强、射场频率的频移量、磁场值与电流值之间有良好的线性关系进行电流值的计算，具有极高的线性度、灵敏度和动态范围，抗电磁干扰能力强、运行能耗小、成本低，能够提高电网电流精确测量精度。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 111766429 A 2020.10.13C N 111766429A1.一种基于量子电磁效应的电流高精度测量装置，其特征在于，包括：激光器(1)，发射一定强度的光；量子电流传感器(3)，部分接入输电线路中，接收激光器(1)的光，输出透射光；信息处理及显示模块(5)，接收透射光并计算显示输电线路中的电流值；光纤(2)，连接激光器(1)与量子电流传感器(3)以及连接量子电流传感器(3)和信息处理及显示模块(5)。
一种IGBT结温测量装置[发明专利]
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专利名称：一种IGBT结温测量装置专利类型：发明专利
发明人：李磊,宁圃奇,张栋,温旭辉申请号：CN201610525421.5
申请日：20160706
公开号：CN106199367A
公开日：
20161207
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种IGBT结温测量装置，其电源电路分别与DSP控制器、电压采集电路、电流采集电路、电压基准电路、信号处理电路和隔离电路连接；所述的电压采集电路的一端连接被测IGBT，电压采集电路的另一端连接信号处理电路；所述的电流采集电路的一端与DSP控制器连接，电流采集电路的另一端与被测IGBT连接；所述的电压基准电路与信号处理电路连接；所述的信号处理电路分别与电压采集电路、电压基准电路和隔离电路连接；所述隔离电路的一端连接信号处理电路，隔离电路的另一端连接DSP控制器。
本发明实时测量IGBT的关断延迟时间t和IGBT集电极电流，根据IGBT结温、IGBT 集电极电流和IGBT关断延迟时间t的三维关系得到此时IGBT的结温。
申请人：中国科学院电工研究所
地址：100190 北京市海淀区中关村北二条6号
国籍：CN
代理机构：北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人：关玲
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一种基于复频域的IGBT结温估算快速迭代方法[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110012708.9(22)申请日 2021.01.06(71)申请人 西南交通大学地址 610031 四川省成都市金牛区二环路北一段111号(72)发明人 葛兴来 肖秀陈 张艺驰 冯晓云 刘东 宋文胜 苟斌 (74)专利代理机构 成都信博专利代理有限责任公司 51200代理人 舒启龙(51)Int.Cl.G06F 30/20(2020.01)G01R 31/26(2014.01)G06F 119/02(2020.01)G06F 119/08(2020.01)(54)发明名称一种基于复频域的IGBT结温估算快速迭代方法(57)摘要本发明公开了一种基于复频域的IGBT结温估算快速迭代方法，具体为：获取热网络模型参数，根据电热比拟理论将热网络经过拉氏变换转移到复频域；进行戴维南等效变换得到复频域下的戴维南等效热网络，进一步化简得简化等效热网络模型；采样变流器的基波周期相电流，获得相电流的有效值，计算出IGBT的周期平均损耗，根据等面积定则获得IGBT的周期半正弦损耗，将周期半正弦损耗展开为傅里叶级数并进行拉氏变换，得到周期复频域损耗；将周期复频域损耗注入复频域简化等效热网络模型，获得复频域下的周期温度响应；对该温度响应进行逆拉氏变换，得到时域下的周期温度响应表达式；迭代直至任务结束。
本发明的结温估算方法更为精细、更为快速。
权利要求书3页 说明书8页 附图3页CN 112685908 A 2021.04.20C N 112685908A1.一种基于复频域的IGBT结温估算快速迭代方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：从IGBT的数据手册上获取Foster ‑RC热网络模型参数；根据电热比拟理论，将Foster热网络经过拉普拉斯变换，转移到复频域；步骤2：对步骤1获得的复频域下的Foster热网络进行戴维南等效变换，得到复频域下的戴维南等效热网络，进一步化简得复频域下的简化等效热网络模型；步骤3：采样变流器的基波周期相电流，获得相电流的有效值，计算出IGBT的周期平均损耗，根据等面积定则，获得IGBT的周期半正弦损耗，将周期半正弦损耗展开为傅里叶级数并进行拉普拉斯变换，得到周期复频域损耗；步骤4：将步骤3获得的周期复频域损耗注入步骤2获得的复频域简化等效热网络模型，获得复频域下的周期温度响应；对该温度响应进行逆拉普拉斯变换，得到时域下的周期温度响应表达式；步骤5：重复步骤3‑步骤4，直至迭代结束。
基于磁纳米粒子磁化响应的线粒体温度测量方法及系统[发明专利]
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专利名称：基于磁纳米粒子磁化响应的线粒体温度测量方法及系统
专利类型：发明专利
发明人：刘文中,崔鑫超,王帅
申请号：CN202111394856.8
申请日：20211123
公开号：CN114166365A
公开日：
20220311
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于磁纳米粒子磁化响应的线粒体温度测量方法及系统，属于纳米尺寸目标的温度测量领域，包括：(S1)将具有靶向到线粒体的磁纳米粒子作为探针，对细胞内的线粒体进行标记，得到待测样品；(S2)将待测样品放置于温度恒定且施加有交流磁场的待测区域中，并刺激线粒体使其工作；交流磁场由频率为f1和f2的磁场混合而成，f1≠f2；(S3)检测待测样品的交流磁化响应，并进行频谱分析，以提取各特征频率处的交流磁化响应；特征频率包括至少两个频率，且不包括f1和f2；(S4)对各特征频率处的交流磁化响应进行反演，得到线粒体的温度。
本发明可以有效提高线粒体温度的测量精度，并实现实时测量。
申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
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一种基于电子顺磁共振的磁纳米粒子温度测量方法[发明专利]
![一种基于电子顺磁共振的磁纳米粒子温度测量方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b9e1e557f121dd36a22d82a8.png)
专利名称：一种基于电子顺磁共振的磁纳米粒子温度测量方法专利类型：发明专利
发明人：刘文中,王帅,杜中州
申请号：CN202011217601.X
申请日：20201104
公开号：CN112539853A
公开日：
20210323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于电子顺磁共振的磁纳米粒子温度测量方法，属于纳米材料测试技术领域。
本发明利用电子顺磁共振设备，通过测量磁纳米粒子共振波谱g因子变化来进行温度测量；具体地，磁纳米粒子具有超顺磁性，其电子顺磁共振波谱形状与粒子粒径、温度以及浓度有关。
在粒子粒径已知的情况下，电子顺磁共振波谱的中心共振磁场，即g因子的变化只与温度有关，而与浓度无明显联系。
利用这一特性可以迅速准确地探知活体器官、组织甚至细胞内部的温度，大大拓宽了磁纳米测温应用场景，并且相对于磁共振测温，测温精度得到了有效提高。
申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：李智
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一种IGBT模块结温的迭代计算方法和相关装置[发明专利]
![一种IGBT模块结温的迭代计算方法和相关装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2725a4b203d276a20029bd64783e0912a2167c1b.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911205482.3(22)申请日 2019.11.29(71)申请人 广东电网有限责任公司地址 510600 广东省广州市越秀区东风东路757号申请人 广东电网有限责任公司电力科学研究院(72)发明人 张健 余超耘 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人 郭帅(51)Int.Cl.G06F 17/10(2006.01)(54)发明名称一种IGBT模块结温的迭代计算方法和相关装置(57)摘要本申请公开了一种IGBT模块结温的迭代计算方法和相关装置，将得到的第一功率损耗曲线各点的第一功率损耗输入建立的Foster热网络模型，得到第一结温，生成第一结温曲线；将根据第一结温曲线更新得到的第二功率损耗曲线各点的第二功率损耗输入模型，生成第二结温曲线；计算第一结温曲线与第二结温曲线在同一时刻的结温差值；当最大结温差值小于预设阈值时，输出第二结温曲线；当最大结温差值不小于预设阈值时，将第二结温曲线作为新的第一结温曲线，返回根据第一结温曲线更新第一功率损耗曲线，得到第二功率损耗曲线的步骤，解决了现有技术中计算获得的结温曲线没有考虑结温和功率损耗的关系，导致结温结果准确性不高的问题。
权利要求书3页 说明书9页 附图3页CN 111079067 A 2020.04.28C N 111079067A1.一种IGBT模块结温的迭代计算方法，其特征在于，包括：根据目标IGBT模块的参数计算第一功率损耗，生成第一功率损耗曲线，所述参数包括电阻、电流、初始结温和初始集电极电压；将所述第一功率损耗曲线各点的第一功率损耗输入预先建立的Foster热网络模型，得到IGBT模块的第一结温，生成第一结温曲线；根据所述第一结温曲线更新所述第一功率损耗曲线，得到第二功率损耗曲线；将所述第二功率损耗曲线各点的第二功率损耗输入所述Foster热网络模型，得到所述IGBT模块的第二结温，生成第二结温曲线；计算所述第一结温曲线与所述第二结温曲线在同一时刻的结温差值，得到所有时刻对应的结温差值；当所有所述结温差值中的最大结温差值小于预设阈值时，输出所述第二结温曲线；当所述最大结温差值大于或等于所述预设阈值时，将所述第二结温曲线作为新的第一结温曲线，返回所述根据所述第一结温曲线更新所述第一功率损耗曲线，得到第二功率损耗曲线的步骤。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910127850.0
(22)申请日 2019.02.20
(71)申请人 华中科技大学
地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路
1037号
(72)发明人 刘文中 凌子文 杜中州 皮仕强
(74)专利代理机构 华中科技大学专利中心
42201
代理人 李智 曹葆青
(51)Int.Cl.
G01R 31/26(2014.01)
(54)发明名称
一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法
(57)摘要
本发明公开了一种基于磁纳米粒子的IGBT
结温测量方法，包括：将磁纳米粒子布置在IGBT
芯片外壳背部的中心区域，构建IGBT结、IGBT芯
片外壳与工作环境的二阶传热模型；构建均匀的
交流激励磁场，将带有磁纳米粒子的IGBT芯片放
置于所述磁场后，提取磁纳米粒子响应信号的一
次谐波幅值；根据一次谐波幅值，计算IGBT芯片
外壳背部温度；根据IGBT芯片外壳背部温度、工
作环境温度和二阶传热模型，计算IGBT结温。
本
发明使磁纳米粒子接近IGBT结处，提高IGBT结温
测量的精度；利用磁纳米粒子磁化强度的温度敏
感特性，测量磁纳米粒子交流磁化强度的一次谐
波幅值，得到外壳背部温度，无需破坏IGBT芯片
的现有封装，实现非侵入式温度测量；通过二阶
热容热阻传热模型，
实现IGBT结温的实时测量。
权利要求书2页 说明书7页 附图5页CN 109946578 A 2019.06.28
C N 109946578
A
1.一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.将磁纳米粒子布置在IGBT芯片外壳背部的中心区域，构建IGBT结、IGBT芯片外壳与工作环境的二阶传热模型；
S2.构建均匀的交流激励磁场，将带有磁纳米粒子的IGBT芯片放置于所述磁场后，提取磁纳米粒子响应信号的一次谐波幅值；
S3.根据提取到的一次谐波幅值，计算IGBT芯片外壳背部温度；
S4.根据计算得到的IGBT芯片外壳背部温度、工作环境温度和二阶传热模型，计算IGBT 结温。
2.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，所述磁纳米粒子的粒径为5～30nm。
3.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，IGBT芯片的传热模型看作R1和C1组成的一阶RC网络，散热片看作R2和C2构成的一阶RC网络，从而构建二阶传热模型。
4.如权利要求3所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，
所述二阶模型的状态方程为：其中，T j 为IGBT结温，T c 为外壳背部温度，T a 为工作环境温度，I为IGBT耗散功率，t为时间。
5.如权利要求3所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，IGBT结温T j 的阶跃响应方程如
下：
IGBT芯片外壳背部温度T c
的阶跃响应方程如下：
权 利 要 求 书1/2页2CN 109946578 A。