CN103984227A - 一种热管功率柜热保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管功率柜热保护方法，主要包括功率柜异常判定及启停备用风机的热保护策略。热保护条件由单一判定条件扩增为多判定条件：功率元件壳温、出风口和进风口温差、环境温度、功率柜电流、柜内温度、快熔状态，使其具有条件判定冗余功能。热保护策略中判定异常发生后，启动备用风机散热，采取热保护措施，并发出告警信息，热保护措施有效后，退出备用风机。其中引入快熔熔断不可恢复故障下的热保护分析，完善了热管功率柜热保护判定条件，提升了热管功率柜热保护能力。

Description

一种热管功率柜热保护方法

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，特别是一种发电机励磁系统热管功率柜的热保护方法。

背景技术

热管功率柜采用热管散热技术，由于其高效的散热性能，在一些应用场合可替代风冷散热器，可避免风冷散热存在的振动大、噪声大、易吸灰等问题。

由于功率柜结构、体积以及热管散热能力的限制，在一定程度上限制了功率柜的输出电流值，再加上环境温度、故障等因素的影响，仅靠功率柜自冷散热不能满足实际应用，因此一般热管功率柜内会设有备用风机，用于辅助散热。在功率柜正常运行中不需要开启风机，而在一些恶劣环境或工况下，需采用热保护策略，开启风机辅助散热。而目前热管功率柜热保护策略中，热保护条件判定单一，不能完全涵盖功率柜的所有热保护条件，仅依据功率柜柜内温度判定是否启动备用风机，这种判定条件片面，如果信号采集设备故障，可能导致热保护策略失效，在某些需要热保护的情况下不能有效的进行辅助散热，导致元器件和装置性能下降。

发明内容

本发明提供一种热管功率柜热保护方法，能有效的解决单一热保护存在的缺陷，从而可以提升功率柜的散热效果和工作寿命。

为达到上述目的，本发明励磁系统自冷热管散热功率柜的设计方法可采用如下技术方案：

一种热管功率柜热保护方法，热管功率柜设有备用风机，设置热管功率柜内的功率元件壳温标准值、热管功率柜的进出口温差标准值、热管功率柜的环境温度标准值、热管功率柜输出电流标准值、热管功率柜的柜内温度标准值；当通过温度感应装置感应到热管功率柜内的功率元件壳温、热管功率柜的进出口温差、热管功率柜的环境温度、热管功率柜的柜内温度中的至少一个数值大于对应设置的标准值或者热管功率柜输出电流值大于电流标准值、热管功率柜的快熔直接熔断的情况下，启动备用风机进行散热，当热管功率柜内的功率元件壳温、热管功率柜的进出口温差、热管功率柜的环境温度、热管功率柜的柜内温度的数值及热管功率柜输出电流值降至标准值以下、或者快熔直接熔断的情况下经散热功率元件壳温、柜内温度降至标准值以下及过流现象消失时，即备用风机停止工作。

本发明的有益效果是：本发明包含热保护条件全面，能有效的解决单一热保护存在的缺陷，策略中包含有冗余判定，可以避免由于条件缺失导致热保护失效，从而可以提升热管功率柜的散热效果和工作寿命。

附图说明

图1为本发明中热管功率柜热保护方法逻辑图。

图2为本发明中热管功率柜热保护方法流程图。

具体实施方式

本实施例的热管散热功率柜的热保护方法，主要是在6种异常情况下采取启动备用风机散热保护措施，6种异常情况为：功率元件壳温高、进出口温差大、环境温度高、柜内温度高、功率柜过流和快熔熔断，其中快熔熔断为不可恢复异常，其余情况为可恢复异常。对应上述情况，结合图1所示，热管功率柜设有备用风机，设置热管功率柜内的功率元件壳温标准值、热管功率柜的进出口温差标准值、热管功率柜的环境温度标准值、热管功率柜输出电流标准值、热管功率柜的柜内温度标准值；当通过温度感应装置感应到热管功率柜内的功率元件壳温、热管功率柜的进出口温差、热管功率柜的环境温度、热管功率柜的柜内温度中的至少一个数值大于对应设置的标准值或者热管功率柜输出电流值大于电流标准值、热管功率柜的快熔直接熔断的情况下，启动备用风机进行散热，当热管功率柜内的功率元件壳温、热管功率柜的进出口温差、热管功率柜的环境温度、热管功率柜的柜内温度的数值及热管功率柜输出电流值降至标准值以下、或者快熔直接熔断的情况下经散热功率元件壳温、柜内温度降至标准值以下及过流现象消失时，即备用风机停止工作。这样的保护策略能够使热保护信息全面，可以有效地在热管功率柜6种异常情况下，采取热保护措施，且异常条件中具有冗余判定，保证热保护的可靠性。

如图2所示的热管功率柜热保护方法流程图中，包含6种异常情况的判定：功率元件壳温、进出口风温温差、环境温度、功率柜电流、柜内温度和快熔状态。通过判定这6种异常情况是否发生从而确定是否需要启动备用风机进行散热保护，以及异常恢复后的备用风机切除判定。

图2中的功率元件壳温判定中，功率元件壳温标准值分为一段温高和二段温高，元件在一段温高情况下启动备用风机，在二段温高情况下事故告警，由用户确定是否需要采取其他保护措施。当备用风机启动辅助散热后，如果壳温温度回差满足设计条件，且其他状态均处于正常情况，说明达到热保护效果或异常消失，满足切除备用风机条件，热保护措施完成。在流程图中，涉及到数字信号转换和异或运算，主要是保证热保护流程图的顺序执行和后续切除风机条件判定。假设“温差大于一段阈值”不满足条件转换为数字量为TN1、“温度回差大于回差阈值”满足条件转换为数字量为TN2，如在功率元件壳温不发生异常情况下，“温差大于一段阈值”判定不满足，执行No条件，即TN1＝1、TN2＝0；而在功率元件壳温发生异常情况下，即TN1＝0，流程图顺序执行至启备用风机，如果未达到散热效果，风机继续运行，流程图不继续往下执行，直至散热效果有效后，“温度回差大于回差阈值”条件满足，此条件为TN1＝0、TN2＝1，满足退出风机条件，系统不可能发生TN1＝1、TN2＝1情况。整个流程图中，数字转换和异或运算逻辑主要是判定一种异常消除后，判定其余条件是否均处于正常状态，只有系统中无异常情况下切除备用风机。

进出口风温温差、环境温度和柜内温度热保护条件判定与功率元件壳温判定相似，此处不再赘述。

图2中功率柜过流判定，由于热管功率柜在热管选型设计中留有一定的余量，即自冷散热功率柜最大输出电流值大于实际工作额定电流输出。当功率柜实际输出电流值小于自冷散热功率柜最大输出电流值时，仅依靠热管自冷散热可达到散热效果，但是当功率柜输出电流值大于自冷散热功率柜最大输出电流值，热管自冷散热不能满足散热需求，需启动备用风机辅助散热，功率柜过流判定分为一段过流和二段过流，当任一种过流情况发生，均会发出告警信息，仅二段过流异常发生时启动备用风机。一段过流为热管功率柜实际输出电流值小于自冷散热功率柜最大输出电流值；二段过流为热管功率柜输出电流值大于自冷散热功率柜最大输出电流值。备用风机切除条件与功率元件壳温判定条件相似，不再赘述。

图2中快熔状态判定，由于其是不可恢复异常，因此切除备用风机的条件需借助其他条件判定。如果快熔熔断、备用风机投入后，柜内温度、功率元件壳温、功率柜电流均在正常范围内，可以退出备用风机。

由于每种状态判定均存在投入和切除备用风机指令，但是投入和切除备用风机指令不能相互冲突，所以退出备用风机的仅设有一个条件，当全部异常均消失后，方可退出备用风机。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神与原则之内，所作的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明保护范围内。

Claims (3)

1.一种热管功率柜热保护方法，其特征在于：热管功率柜设有备用风机，设置热管功率柜内的功率元件壳温标准值、热管功率柜的进出口温差标准值、热管功率柜的环境温度标准值、热管功率柜输出电流标准值、热管功率柜的柜内温度标准值；当通过温度感应装置感应到热管功率柜内的功率元件壳温、热管功率柜的进出口温差、热管功率柜的环境温度、热管功率柜的柜内温度中的至少一个数值大于对应设置的标准值或者热管功率柜输出电流值大于电流标准值、热管功率柜的快熔直接熔断的情况下，启动备用风机进行散热，当热管功率柜内的功率元件壳温、热管功率柜的进出口温差、热管功率柜的环境温度、热管功率柜的柜内温度的数值及热管功率柜输出电流值降至标准值以下、或者快熔直接熔断的情况下经散热功率元件壳温、柜内温度降至标准值以下及过流现象消失时，即备用风机停止工作。

2.根据权利要求1所述的热管功率柜热保护方法，其特征在于：功率元件壳温标准值分为一段温高和二段温高，元件在一段温高情况下启动备用风机，在二段温高情况下事故告警。

3.根据权利要求1或2所述的热管功率柜热保护方法，其特征在于：功率柜过流判定分为一段过流和二段过流，当任一种过流情况发生，均会发出告警信息，仅二段过流异常发生时启动备用风机。一段过流为热管功率柜实际输出电流值小于自冷散热功率柜最大输出电流值；二段过流为热管功率柜输出电流值大于自冷散热功率柜最大输出电流值。