(19)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 202211156037.4 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 智李　苏攀　张宇娇　 (74)专利代理 机构 武汉市首臻知识产权代理有 限公司 42 229 专利代理师 马惠丹 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于降阶方法的IGBT瞬态温度快速计 算方法 (57)摘要 一种基于降阶方法的IGBT瞬态温度快速计 算方法， 首先建立IGBT的电热耦 合方程强形式及 其耦合机制， 然后建立I GBT电热耦 合强形式及其 耦合机制的有限维空间有限元形式， 随后对该有 限维空间有限元形式做离散化， 将偏微分方程转 化为矩阵方程， 在采集IGBT温度样本矩阵 X2， 采 用奇异值分解法对温度样本矩阵 X2进行降阶处 理， 并根据截断误差选取特征值数量用于描述整 个温度样本矩阵 X2， 将降阶处理后的温度样本矩 阵X2代入由前述矩阵方程中， 再对矩阵方程进行 整体降阶处理， 最后求解经整体降阶处理后的矩 阵方程， 即可得到IGBT瞬态温度。 本方法既能保 证计算精度， 又能减少计算量， 大幅提高IGBT的 全局瞬态温度计算效率。 权利要求书5页 说明书9页 附图1页 CN 115455780 A 2022.12.09 CN 115455780 A 1.一种基于降阶方法的IGBT瞬态温度快速计算方法， 其特 征在于： 所述计算方法依次包括以下步骤： S1、 建立IGBT电热耦合强形式及其耦合机制； S2、 建立IGBT电热耦合强形式及其耦合机制的有限维空间有限元 形式； S3、 对IGBT电热耦合强形式及其耦合机制的有限维空间有限元形式做离散化处理， 将 其由偏微分方程 转化为矩阵方程； S4、 采集IGBT温度样本矩阵X2， 再采用奇异值分解法对温度样本矩阵X2进行降阶处理， 并根据截断误差 选取特征值数量用于描述整个温度样本矩阵X2； S5、 将降阶处理后的温度 样本矩阵X2代入由步骤S3 得到的矩阵方程中， 对矩阵方程进行 整体降阶处理， 最后求解经整体降阶处理后的矩阵方程， 即可实现IGBT瞬态温度的快速计 算。 2.根据权利要求1所述的一种基于降阶方法的IGBT瞬态温度快速计算方法， 其特征在 于： 步骤S1中， 所述 IGBT电热耦合强形式及其耦合机制为： γ(T)＝ρ0((1+α(T‑Tref)) 上式中， 表示在 这个有界区域内的向量， 为梯度， 为 处 的电势， ρ 为材料密度， Cp为定压比热， k为导热系数， t为 时刻， 表示在 处的温度， Q为 热量， γ为电导率， 分别表示 为x、 y、 z的偏导， γ(T)表 示温度为T时的电导率， ρ0为参考密度， α 为电阻温度系数， Tref为参考温度。 3.根据权利要求2所述的一种基于降阶方法的IGBT瞬态温度快速计算方法， 其特征在 于： 所述步骤S2依次按照以下步骤进行： S21、 基于IGBT电热耦合强形式及其耦合机制求 推导出IGBT电热 耦合强形式及其耦合机制的无限维空间有限元 形式， 所述无限维空间有限元 形式为： (Tt， v2)+a(T， ， v2)＝(Q， v2) (Tt， v2)＝ ∫Ωρ CpT·v2dxdydz权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115455780 A 2上式中， (Q， v2)表示Q和v2内积， H为希尔伯特空间， H1(Ω)上标表示原函数及其1阶导数 平方可积， 中 下标表示v1在H1(Ω)边界为0， 中 下标表示v2在 H1(Ω)边界为0， 表示电势， v1为电势测试函数， v2为温度测试函数， Q表示热量， k表示温度 方程的系数， 表示温度变化量， 表示电势测试函数变化量， 表示温度测试函数变化 量， Tt为温度T对时刻t求 导； S22、 引入时间T1， 基于IGBT电热耦合强形式及其耦合机制的 无限维空间有限元形式求 T1h∈U2h， 推导出其有限维空间有限元形式， 所述有限维空 间有限元 形式为： (Tt， v2h)+a(T， v2h)＝(Q， v2h) 上式中， 表示在U1h这个时空空间下的电势， v1h表示U2h这个时空空间内的电势测试函 数， v2h表示U2h这个时空空间内的温度测试函数， 为有限元子空间， 表示U2h为由0到T1在U1h空间的时空空间， T1h表 示在U2h这个时空空间的温度， φj表示有限元节点值， Ns为有限元总节点数， Tj为j这个节点 的温度， 表示 与t内积， 为节点的电势， 表示v1h在U2h的边界为0， 表示v2h在U2h的边界为0 。 4.根据权利要求3所述的一种基于降阶方法的IGBT瞬态温度快速计算方法， 其特征在 于： 所述步骤S3依次按照以下步骤进行： S31、 选择测试函数V1h， V2h＝φi(i＝1， 2，…， Ns)， 对由步骤S2得到的IGBT电热耦合方程 及其耦合机制的有限维空间有限元 形式进行 数值积分,经 数值积分得到以下 方程： 上式中， c1、 c2分别为方程系数， Tj、 分别代表j这个有限元节点的温度和电势， 为测 试函数φi的梯度， 为测试函数φj的梯度， Tj(t)表示在t时刻的Tj； S32、 根据经数值积分得到的方程， 定义电势刚度矩阵A1、 温度刚度矩阵A2、 关于温度的 质量矩阵M、 热源载荷向量 其中， 所述电势刚度矩阵A1为： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115455780 A 3