一种计算相位延迟时间的方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种计算相位延迟时间的方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着电力电子技术的发展，示波器需要同时测量功率半导体开关过程中的电压、电流波形，由于电压、电流信号的采集探头的频率响应不一致，示波器采两个探头同时采集到的电压、电流信号会存在相位延迟时间。
3.相位延迟时间的计算是固定的，均是通过将振荡周期以及相位差带入相关的公式进行获取。但是，现有技术中，在电力电子领域，对于相位差的获取，首先，利用第一通道所获取的vce1电压平台以及第二通道获得的电流变化率di/dt，计算杂散电感ls；然后，利用第二通道所获取到的电流变化率di/dt、理想电压vceo以及杂散电感ls计算出第二通道中的实际vce2；最后，根据示波器第一通道vce1与第二通道计算出的实际vce2的差值得到相位差。此方案得以实行的原因在于可以通过第一通道vce1电压平台计算杂散电感ls，但是，在第三代半导体器件开通过程中，vce1的电压平台不可得，当需要测量的功率半导体为第三代半导体时，通用性差。


技术实现要素：

4.基于上述问题，本技术提供了一种获取相位延迟时间的方法、装置、设备及存储介质，提高示波器两个通道之间的相位延迟时间计算的通用性。
5.本技术实施例公开了如下技术方案：第一方面，本技术提供一种位延迟时间的获取方法，所述方法包括：获取半导体器件恢复阻断过程中示波器的第一通道采集的电流信号以及第二通道采集的电压信号；对电流信号或电压信号进行频域分析，得到所述电流信号或所述电压信号的振荡周期，所述电流信号与所述电压信号频率相同；对电流信号和电压信号进行时域分析，得到所述电流信号与所述电压信号之间的相位差；基于所述振荡周期以及所述相位差，计算相位延迟时间。
6.可选地，所述对电流信号和电压信号进行时域分析，得到所述电流信号与所述电压信号之间的相位差，包括：确定电流信号和电压信号之间两个相邻的波峰或波谷；根据电流信号波峰或波谷对应的第一时间点与电压信号波峰或波谷对应的第二时间点，得到所述电流信号与所述电压信号之间的相位差。
7.可选地，所述对电流信号或电压信号进行频域分析，得到所述电流信号或所述电压信号的振荡周期，包括：
采用快速傅立叶变换算法fft，将电流信号或电压信号从时域变换到频域；对频域中的电流信号或电压信号进行分析，得到所述电流信号或所述电压信号的振荡周期。
8.可选地，所述基于所述振荡周期与所述相位差，计算相位延迟时间的方式如下：其中，t
delay
代表相位延迟时间，ts代表振荡周期，t
ph
代表电流信号与电压信号之间的相位差。
9.第二方面，本技术提供一种相位延迟时间的获取装置，所述装置包括：获取模块，频域分析模块、时域分析模块以及计算模块；所述获取模块，用于获取半导体器件恢复阻断过程中示波器的第一通道采集的电流信号以及第二通道采集的电压信号；所述频域分析模块，用于对电流信号或电压信号进行频域分析，得到所述电流信号或所述电压信号的振荡周期，所述电流信号与所述电压信号频率相同；所述时域分析模块，用于对电流信号和电压信号进行时域分析，得到所述电流信号与所述电压信号之间的相位差；所述计算模块，用于基于所述振荡周期以及所述相位差，计算相位延迟时间。
10.可选地，所述时域分析模块，具体用于：确定电流信号和电压信号之间两个相邻的波峰或波谷；根据电流信号波峰或波谷对应的第一时间点与电压信号波峰或波谷对应的第二时间点，得到所述电流信号与所述电压信号之间的相位差。
11.可选地，所述频域分析模块，具体用于：采用快速傅立叶变换算法fft，将电流信号或电压信号从时域变换到频域；对频域中的电流信号或电压信号进行分析，得到所述电流信号或所述电压信号的振荡周期。
12.可选地，所述计算模块通过以下公式计算相位延迟时间：其中，t
delay
代表相位延迟时间，ts代表振荡周期，t
ph
代表电流信号与电压信号之间的相位差。
13.第三方面，本技术提供一种计算相位延迟时间的设备，所述设备包括：存储器、处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的计算相位延迟时间的方法的步骤。
14.第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的计算相位延迟时间的方法的步骤。
15.首先，获取半导体器件恢复阻断过程中示波器的第一通道采集的电流信号以及第二通道采集的电压信号；其次，对电流信号或电压信号进行频域分析，得到电流信号或电压信号的振荡周期，电流信号与电压信号频率相同；然后，对电流信号和电压信号进行时域分析，得到电流信号与电压信号之间的相位差；最后，基于振荡周期以及相位差，计算相位延迟时间。
16.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：直接对电压信号与电流信号进行分析，得到电压信号与电流信号之间的相位差，避免依赖半导体器件开通过程中出现的vce或者vds电压平台，提高计算相位延迟时间的方法的通用性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种计算相位延迟时间的方法的流程图；图2为本技术实施例提供的频域分析示意图；图3为本技术实施例提供的时域分析示意图；图4为本技术实施例提供的一种计算相位延迟时间的装置的结构示意图。
具体实施方式
19.本技术说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
20.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
21.正如前文描述，目前的方法，必须要在杂散电感ls已知的情况下，才能计算出示波器第二通道的电压值vce2。将第一通道所获取的vce1与计算出来的第二通道的vce2相比较获得相位差，继而针对相位差对电流信号或电压信号的相位进行补偿。经过研究，想要准确计算杂散电感ls，需要依靠第一通道所获取的vce1的电压平台，然而在第三代半导体器件开通过程中，vce1的电压平台不可得。
22.有鉴于此，本技术实施例公开了一种计算相位延迟时间的方法，首先，对开关器件的第一电压信号与第一电流信号进行分析，得到第一电压信号与第一电流信号之间的相位差；然后，对开关器件的第一电压信号进行分析，得到开关器件的振荡周期；最后，根据相位差与振荡周期，计算相位延迟时间。直接对电压信号与电流信号进行分析，得到电压信号与电流信号之间的相位差，避免依赖开关器件开通过程中出现的vce电压平台，提高计算相位延迟时间的方法的通用性。
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的
附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.参见图1，该图为本实施例提供的一种计算相位延迟时间的方法的流程图。
25.如图1所示，该计算方法包括：s101：获取半导体器件恢复阻断过程中示波器的第一通道采集的电流信号以及第二通道采集的电压信号。
26.半导体器件可以是第一代半导体开关器件、第二代半导体开关器件或第三代半导体开关器件。其中，第一代半导体材料，以硅（si）、锗（ge）为代表，特别是硅，构成了一切逻辑器件的基础；第二代半导体材料，主要是指化合物半导体材料，以砷化镓（gaas）、磷化铟（inp）为代表；第三代半导体材料，发明并实用于本世纪初年，涌现出了碳化硅（sic）、氮化镓（gan）、氧化锌（zno）、金刚石（c）、氮化铝（aln）等具有宽禁带（eg＞2.3ev）特性的新兴半导体材料，因此也被成为宽禁带半导体材料。
27.恢复阻断过程可以是半导体器件第二次开通的过程。
28.s102：对电流信号或电压信号进行频域分析，得到电流信号或电压信号的振荡周期，所述电流信号与所述电压信号频率相同。
29.示波器对电流信号或电压信号波形进行采样，然后将采样转换为离散的值。因为发生了转换，傅立叶转换在这些数据上无法进行，可使用离散傅立叶变换(dft)，其结果是离散形式的频域信号。
30.具体地，采用快速傅立叶变换算法fft，将电流信号或电压信号从时域变换到频域；对频域中的电流信号或电压信号进行分析，得到电流信号或电压信号的振荡周期。
31.优选地，采用fft，将电压信号从时域变换到频域；对频域中的电压信号进行分析，得到电压信号的振荡周期。
32.快速傅立叶变换 (fast fouriertransform，fft)是dft的一种实现方式，计算量较少，但是本质上是对信号的分解，其作用是将电流信号或电压信号从时域中转换到频域中。
33.本实施例中的电流信号与电压信号是同频率的，也就是说，可以将电流信号经fft算法变换到频域中，通过频域中的电流信号的波形得到电流信号的振荡周期；亦可以将电压信号经fft算法变换到频域中，通过频域中的电压信号的波形得到电压信号的振荡周期。其中，电流信号的振荡周期与电压信号的振荡周期是相等的。
34.图2为电压信号在频域中的波形图，从图中可以直接读取到电压信号的振荡周期。
35.s103：对电流信号和电压信号进行时域分析，得到电流信号与电压信号之间的相位差。
36.具体地，确定电流信号和电压信号之间两个相邻的波峰或波谷；根据电流信号波峰或波谷对应的第一时间点与电压信号波峰或波谷对应的第二时间点，得到电流信号与电压信号之间的相位差。
37.在一些可能的实现方式中，第一时间点可以是电流波峰所对应的时间点，第二时间点可以是电压波峰所对应的时间点，根据电流信号波峰对应的第一时间点与电压信号波峰对应的第二时间点，得到电流信号与电压信号之间的相位差。
38.在一些可能的实现方式中，第一时间点可以是电流波谷所对应的时间点，第二时间点可以是电压波谷所对应的时间点，根据电流信号波谷对应的第一时间点与电压信号波谷对应的第二时间点，得到电流信号与电压信号之间的相位差。
39.在另一些可能的实现方式中，第一时间点可以是电流波峰波谷之间1/2处所对应的时间点，第二时间点可以是电压波峰波谷之间1/2处所对应的时间点。
40.作为示例，取一个完整的电流波形以及电压波形，其周期为ts，假如第一时间点对应电流波形ts/n处所对应的时间点，那么第二时间点对应电压波形ts/n处所对应的时间点，根据第一时间点以及第二时间点可以获得二者之间的相位差。
41.如图3所示，第一电压的波峰从左至右分别为波峰1、波峰2、波峰3
……
波峰8；第一电流的波峰从左至右分别为波峰1、波峰2、波峰3
……
波峰8。电流信号与电压信号两个相邻的波峰可以是电流信号的波峰1与第电压信号的波峰1，也可以是电流信号的波峰2与电压信号的波峰2等。本实施例不对所有符合要求的相邻的波峰进行一一说明。
42.s104：根据振荡周期与相位差，计算相位延迟时间。
43.具体地，通过以下方式计算相位延迟时间：其中，t
delay
代表电流信号与电压信号之间的最小相位延迟时间，ts代表振荡周期，t
ph
代表电流信号与电压信号之间的相位差的绝对值。
44.具体地，相位延迟时间的可用以下公式进行计算：n表示振荡周期的个数，当系统的振荡频率很高或者延时较大的情况下，延时的计算值可能会出现加减n个振荡周期的情况。
45.首先，获取半导体器件恢复阻断过程中示波器的第一通道采集的电流信号以及第二通道采集的电压信号；其次，对电流信号或电压信号进行频域分析，得到电流信号或电压信号的振荡周期，电流信号与电压信号频率相同；然后，对电流信号和电压信号进行时域分析，得到电流信号与电压信号之间的相位差；最后，基于振荡周期以及相位差，计算相位延迟时间。
46.直接对电压信号与电流信号进行分析，得到电压信号与电流信号之间的相位差，避免依赖开关器件开通过程中出现的vce电压平台，提高计算相位延迟时间的方法的通用性。
47.参见图4，该图为本实施例提供的一种计算相位延迟时间的装置的结构示意图。
48.如图4所示，该相位补偿装置包括：获取模块401，频域分析模块402、时域分析模块403以及计算模块404；获取模块401，用于获取半导体器件恢复阻断过程中示波器的第一通道采集的电流信号以及第二通道采集的电压信号；频域分析模块402，用于对电流信号或电压信号进行频域分析，得到电流信号或电压信号的振荡周期，电流信号与电压信号频率相同；
时域分析模块403，用于对电流信号和电压信号进行时域分析，得到电流信号与电压信号之间的相位差；计算模块404，用于基于振荡周期以及相位差，计算相位延迟时间。
49.可选地，时域分析模块403，具体用于：确定电流信号和电压信号之间两个相邻的波峰或波谷；根据电流信号波峰或波谷对应的第一时间点与电压信号波峰或波谷对应的第二时间点，得到电流信号与电压信号之间的相位差。
50.可选地，频域分析模块402，具体用于：采用快速傅立叶变换算法fft，将电流信号或电压信号从时域变换到频域；对频域中的电流信号或电压信号进行分析，得到电流信号或电压信号的振荡周期。
51.可选地，计算模块404，具体通过以下公式对相位延迟时间进行计算：其中，t
delay
代表电流信号与电压信号之间的最小相位延迟时间，ts代表振荡周期，t
ph
代表电流信号与电压信号之间的相位差。
52.具体地，相位延迟时间的可用以下公式进行计算：n表示振荡周期的个数，当系统的振荡频率很高或者延时较大的情况下，延时的计算值可能会出现加减n个振荡周期的情况。
53.本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本技术实施例所述的计算相位延迟时间的方法。
54.在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
55.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
56.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无
线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
57.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
58.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
59.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。