CN105491852B - 一种有源电力滤波器的散热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有源电力滤波器的散热方法，主要是通过将有源电力滤波器的风机转速进行分档，实时检测各档位功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转速的占空比，动态调节风机转速，以达到智能散热的目的。本发明能够保证有源电力滤波器的风机处于最优转速，降低了运行时的噪声，提高了风机的使用寿命，同时节约了能源。

Description

一种有源电力滤波器的散热方法
技术领域
本发明涉及滤波器的散热技术，尤其涉及一种有源电力滤波器的散热方法。
背景技术
近年来，随着有源电力滤波器的补偿容量越来越大，传统的自然风冷已无法解决功率器件开关损耗带来散热问题。目前，投入运行的有源滤波装置多采用强制风冷，其控制方法常采用按照补偿反馈电流固定占空比调制，这种方法主要存在以下问题：
1.按照补偿电流确定风机的调速，由于电流划分档数过多，且不同档位之间占空比相差较小，造成风机调速系统不稳定，风机异响。
2.补偿电流的大小与有源滤波装置发热不存在唯一关系，外部环境温度、功率器件开关频率等因素也直接影响着有源滤波装置的发热，如冬季气温低、器件温度也低，这样风机就不需要用高转速来进行散热，造成噪声过大，能源浪费。
3.根据电流确定风机的调速无法保证有源滤波装置的最优转速，因此带来了散热问题难以从根本上解决，还会由于风机转速过高，带来噪声。
4.目前大多使用风机调速查表方式进行风机速度的控制，过多占用硬件资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种有源电力滤波器的散热方法，通过将风机转速进行分档，温度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值之间的偏差，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转速的占空比，动态调节风机转速，以达到智能散热的目的。
一种有源电力滤波器的散热方法，包括以下步骤：
第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流，设定若干个风机调速档位。
第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流作为最高档位的输出电流，根据额定补偿电流及设定的档位数量，确定每个档位的输出电流。
第三步，通过温度检测单元检测各档位输出电流情况下，在满足功率器件、电抗器实际温度值小于额定电流时功率器件、电抗器目标温度值的条件下，选取尽可能低的风机转速为各档位的基准转速。
第四步，当有源电力滤波器输出电流处于任意两个档位之间时，若温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，根据PI算法，风机转速保持不变；若温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到较高档位的基准转速，当风机转速提高到较高档位的基准转速后，分为两种情况：
（1）温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值仍然大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来确保功率器件、电抗器实际温度值低于功率器件、电抗器的目标温度值；
（2）温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值不大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，则风机转速保持不变。
其中，所述第二步中每个档位的输出电流为额定补偿电流除以档位数的商与档位值的乘积。
本发明与现有散热方法相比，具有以下显著优点：
（1）通过对风机转速进行分档，实时检测功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法来调节风机转速，并通过二分法降容处理方式兼顾风机转速与器件温度之间的关系，算法简单，避免了过多占用硬件资源。
（2）通过优化处理风机转速档位，保证风机工作在最合适的工况条件，提高了风机的使用寿命。同时，动态调节风机转速，达到智能散热、降噪的目的，节约了能源。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
本实施例的有源电力滤波器的额定输出电流为60A，功率器件目标温度值为90℃，电抗器目标温度值为120℃。
具体实施步骤如下：
第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流60A，设定4个风机调速档位。
第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流60A作为第4档位的输出电流，其他3个档位的电流，通过额定补偿电流除以档位数的商与档位值的乘积计算，分别得到：15A、30A、45A。
第三步，确定输出电流为60A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功率器件、电抗器的实际温度值分别为81.1℃、74℃时，满足小于功率器件、电抗器目标温度值90℃、120℃的条件，选取此时的风机转速r0为该档位的基准转速。
确定输出电流为45A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功率器件、电抗器的实际温度值分别为79℃、95.8℃时，满足小于功率器件、电抗器目标温度值90℃、120℃的条件，选取此时的风机转速50% r0为该档位的基准转速。
确定输出电流为30A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功率器件、电抗器的实际温度值分别为84.2℃、69℃时，满足小于功率器件、电抗器目标温度值90℃、120℃的条件，选取此时的风机转速30% r0为该档位的基准转速。
确定输出电流为15A档位的基准转速，如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功率器件、电抗器的实际温度值分别为87.2℃、60℃时，满足小于功率器件、电抗器目标温度值90℃、120℃的条件，选取此时的风机转速25% r0为该档位的基准转速。
第四步，如图1所示，有源电力滤波器工作时，假设输出电流为20A，根据表1可知该输出电流处于1档与2档之间，若此时通过温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值90℃、120℃，根据PI算法，风机转速保持不变；若温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值90℃、120℃，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到2档的基准转速30% r0。当风机转速提高到2档的基准转速30% r0后，分为两种情况：
（1）温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值仍然大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值90℃、120℃，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来确保功率器件、电抗器实际温度值低于功率器件、电抗器的目标温度值。
（2）温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值不大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值90℃、120℃，则风机转速保持不变。
风机输出电流落入其他档位时，风机转速的调整方式可类推。
本发明与现有散热方法相比，具有以下显著优点。
（1）通过对风机转速进行分档，实时检测各档位功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时的目标温度值之间的偏差，采用PI算法来调节风机转速，并通过二分法降容处理方式兼顾风机转速与器件温度之间的关系，算法简单，避免过多占用硬件资源。
（2）优化处理风机转速档位，保证风机工作在最合适的工况条件，提高了风机的使用寿命。同时，动态调节风机转速，达到智能散热、降噪的目的，节约了能源。

Claims (2)

1.一种有源电力滤波器的散热方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流，设定若干个风机调速档位；
第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流作为最高档位的输出电流，根据额定补偿电流及设定的档位数量，确定每个档位的输出电流；
第三步，通过温度检测单元检测各档位输出电流情况下，在满足有源电力滤波器功率器件、电抗器的实际温度值小于功率器件、电抗器额定电流时的目标温度值的条件下，选取尽可能低的风机转速为各档位的基准转速；
第四步，当有源电力滤波器输出电流处于任意两个档位之间时，若温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，根据PI算法，风机转速保持不变；若温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到较高档位的基准转速，当风机转速提高到较高档位的基准转速后，分为两种情况：
（1）温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值仍然大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来确保功率器件、电抗器实际温度值低于功率器件、电抗器的目标温度值；
（2）温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值不大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，则风机转速保持不变。
2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器的散热方法，其特征在于：所述第二步中每个档位的输出电流为额定补偿电流除以档位数的商与档位值的乘积。
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