变流器的制动单元的仿真分析方法、装置及介质与流程

本发明总体说来涉及变流器领域，更具体地讲，涉及一种变流器的制动单元的仿真分析方法、装置及介质。

背景技术：

1、变流器的制动单元是一种在需要时消耗掉多余电能的器件。例如，制动单元可采用igbt与制动电阻的能耗制动组合方案，作为示例，当igbt导通时，制动电阻开始工作，将能量通过发热的形式释放在电阻上。当igbt关断时，制动电阻电流通过反并联二极管续流。

2、制动单元的工作模式具有单次运行时间短、工况复杂及运行非周期性等特点。

3、对于短时工作状态的制动单元的热仿真，瞬态热阻参数是极为重要的仿真参数。然而，目前的igbt厂家提供的通用仿真软件无法设置igbt与散热器、散热器与空气或冷却液的瞬态热阻参数，不适用于制动单元的工况，不能实现igbt器件短时工作状态的仿真评估功能，无法满足制动单元的设计需求。

技术实现思路

1、本公开的目的之一在于提供一种能够实现制动单元中的开关器件的短时工作状态的仿真评估的仿真分析方法。

2、根据本公开的第一方面，提供一种变流器的制动单元的仿真分析方法，该仿真分析方法包括：对制动单元的三维结构进行热仿真，以确定制动单元的各界面之间的热阻数据；基于热阻数据建立热力学电路仿真模型，并设置热力学电路仿真模型的仿真参数；根据仿真参数执行仿真计算，以获得制动单元中开关元件的损耗数据和温升数据中的至少一个。

3、根据本公开的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括程序指令或代码，当程序指令或代码由处理器运行时，实现上述制动单元的仿真分析方法。

4、根据本公开的第三方面，提供一种变流器的制动单元的仿真分析装置，该仿真分析装置包括：热仿真模块，对制动单元的三维结构进行热仿真，以确定制动单元的各界面之间的热阻数据；热力学仿真建模单元，基于热阻数据建立热力学电路仿真模型，并设置热力学电路仿真模型的仿真参数；热力学仿真计算单元，根据仿真参数执行仿真计算，以获得制动单元的开关元件的损耗数据和温升数据中的至少一个。

5、根据本公开的实施例的仿真分析方法和仿真分析装置能够对制动单元中的开关元件的高精度仿真。

6、根据本公开的实施例的仿真分析方法和仿真分析装置能够确认制动单元中的各个器件配置(尤其是开关元件)及冷却方案是否满足实际工作情况的需求，提升制动单元的散热性能评估的准确性。

技术特征：

1.一种变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，基于所述热阻数据建立热力学电路仿真模型的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，在所述热力学电路仿真模型中，所述开关元件加载与所述制动单元的极端工况条件下的制动工况对应的控制信号。

4.根据权利要求3所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，所述极端工况条件包括高电压穿越工况和低电压穿越工况中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，设置所述热力学电路仿真模型的仿真参数的步骤包括：设置所述制动单元中开关器件的导通损耗和开关损耗、所述制动单元中开关元件的器件参数、所述制动单元的工作时间以及所述制动单元中各界面之间的热阻数据。

6.根据权利要求1所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，对制动单元的三维结构进行热仿真，以确定制动单元的各界面之间的热阻数据的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，所述制动单元的各界面之间的热阻数据散热器-空气热阻数据、igbt结-壳热阻数据、壳-散热器热阻数据。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，所述制动单元包括制动电阻和作为所述开关元件的igbt，所述制动电阻响应于所述igbt的开关而被选择性接入从而消耗电能。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的变流器的制动单元的仿真分析方法，其特征在于，所述仿真分析方法还包括：根据所述损耗数据和温升数据中的至少一个确定所述制动单元是否满足设计要求。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序指令或代码，当所述程序指令或代码由处理器运行时，实现根据权利要求1-9中任一项所述的制动单元的仿真分析方法。

11.一种变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，所述热力学仿真建模单元被配置为：根据所述热阻数据、所述开关元件的电压与电流数据建立所述热力学仿真模型，其中，所述电压与电流数据根据所述制动单元在极端工况条件下的制动工况计算得到。

13.根据权利要求12所述的变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，在所述热力学电路仿真模型中，所述开关元件加载与所述制动单元的极端工况条件下的制动工况对应的控制信号。

14.根据权利要求11所述的变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，所述热力学仿真建模单元被进一步配置为：设置所述制动单元的开关器件的导通损耗和开关损耗、所述制动单元中开关元件的器件参数特征、所述制动单元的工作时间以及所述制动单元的所述各界面之间的热阻数据。

15.根据权利要求11所述的变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，所述热仿真模块被配置为：

16.根据权利要求15所述的变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，所述制动单元的各界面之间的热阻数据包括散热器-空气热阻数据、igbt结-壳热阻数据、壳-散热器热阻数据。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的变流器的制动单元的仿真分析装置，其特征在于，所述仿真分析装置还包括辅助设计单元，所述辅助设计单元被配置为根据所述损耗数据和温升数据中的至少一个确定所述制动单元是否满足设计要求。

技术总结
本公开提供一种变流器的制动单元的仿真分析方法、装置及介质。所述仿真分析方法包括：对制动单元的三维结构进行热仿真，以确定制动单元的各界面之间的热阻数据；基于热阻数据建立热力学电路仿真模型，并设置热力学电路仿真模型的仿真参数；根据仿真参数执行仿真计算，以获得制动单元中开关元件的损耗数据和温升数据中的至少一个。本公开的变流器的制动单元的仿真分析方法能够实现制动单元中的开关器件的短时工作状态的仿真评估。

技术研发人员：王鹏,耿杰
受保护的技术使用者：新疆金风科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13