CN110365193B - 地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法 - Google Patents

地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110365193B
CN110365193B CN201910612609.7A CN201910612609A CN110365193B CN 110365193 B CN110365193 B CN 110365193B CN 201910612609 A CN201910612609 A CN 201910612609A CN 110365193 B CN110365193 B CN 110365193B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat dissipation
power module
conditioning unit
sampling
fan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910612609.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110365193A (zh
Inventor
胡磊磊
李锦�
仇志凌
张严
陈蕾
张明
刘苏成
芮国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Apaitek Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Apaitek Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Apaitek Technology Co ltd filed Critical Nanjing Apaitek Technology Co ltd
Priority to CN201910612609.7A priority Critical patent/CN110365193B/zh
Publication of CN110365193A publication Critical patent/CN110365193A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110365193B publication Critical patent/CN110365193B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明具体涉及地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法，地铁再生制动能馈装置功率模块散热系统包括IGBT功率模块、测量IGBT功率模块温度的NTC热敏电阻、安装在IGBT功率模块的散热风道中的风速测量装置、安装在散热风道中的散热风机、散热风机电路中安装测量风机电路电流的电流测量装置、第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块、第三采样调理单元模块以及控制单元。本方法可以快速检测到功率模块散热风机系统各种异常情况并在毫秒级时间内及时上传至控制系统，控制系统下发IGBT脉冲封锁指令，关断IGBT，从而避免IGBT功率模块存在爆炸的风险。

Description

地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法
技术领域
本发明涉及地铁再生制动领域，具体涉及地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法。
背景技术
地铁再生制动能馈装置的主要作用是在地铁进站时，通过检测并稳定直流侧电网电压来实现将地铁刹车能量回馈到交流电网的目的。而控制能量从直流侧电网转移到交流电网的核心即为控制大功率开关器件IGBT，按照给定的电流波形进行通断。IGBT的开关频率通常比较高，基本上可达1kHz~20kHz左右，在开通/关断电流的过程中，会产生较大的开关损耗和导通损耗，该损耗以产生热量的形式向外输出。通常将IGBT安装于散热基板上，为了降低能馈装置体积，一般散热器都会配置冷却风机给散热器散热。一旦散热系统出现问题，IGBT就会出现因热量不能及时散出而导致的器件爆炸，造成设备无法安全运行，同时也会造成较大的经济损失，严重时会危及设备其它部件及人身安全。
对于风冷散热型IGBT模块的过温保护，常见的做法是通过检测IGBT模块内部或者装在散热器表面的NTC热敏电阻来判断是否过温。不过仅仅依靠判断NTC温度值来进行温度保护存在一定风险：一是由于NTC电阻只是安装于散热器或者靠近芯片周围，并不能反映芯片的真正温度，两者之间由于热阻的存在会导致测量值与真实温度间存在较大差异；二是地铁再生制动能馈装置的工况为间歇式周期工作制（即地铁进站刹车的十几秒时间满负荷工作，之后等待两分钟左右等下一次刹车制动过程再次工作。）由于其工作时间短，且功率在1s内即达到兆瓦级功率，相当于是冲击性负载，因此IGBT芯片温度还没来得及将热量传递到NTC上时，其工作过程已完成，因此单独依赖该NTC进行IGBT过温保护存在一定的炸机风险。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述的技术问题，本发明提供一种提高地铁再生制动能馈装置中功率模块散热可靠性的方法，通过本方法，可以快速检测到功率模块散热风机系统各种异常情况并在毫秒级时间内及时上传至控制系统，控制系统下发IGBT脉冲封锁指令，关断IGBT，从而避免IGBT功率模块存在爆炸的风险。通过本方法，可有效提高功率模块散热系统的可靠性，保证了设备的安全可靠运行。
2.技术方案：
一种地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统，其特征在于：地铁再生制动能馈装置功率模块散热系统包括IGBT功率模块、测量IGBT功率模块温度的NTC热敏电阻、安装在IGBT功率模块的散热风道中的风速测量装置、安装在散热风道中的散热风机、散热风机电路中安装测量风机电路电流的电流测量装置、第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块、第三采样调理单元模块以及控制单元。
所述风速测量装置采样IGBT功率模块的散热风道中的风速信号，并将信号传输至第一采样调理单元模块。
所述电流测量装置采样所在的风机的电流大小信号，并将信号传输至第二采样调理单元模块。
所述NTC热敏电阻采样IGBT功率模块的实时温度，并将温度信号出的电阻传输至第三采样调理单元模块。
所述第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块均与控制系统相连；所述控制系统发布脉冲指令至IGBT功率模块。
一种地铁再生制动能馈装置功率模块散热控制方法，控制如上所述的一种地铁再生制动能馈装置功率模块散热系统：包括以下步骤：
步骤一：风速测量装置通过测量流过功率模块散热器风道的风速大小，将不同风速对应的压力差通过差压变送器转换为电流信号I1，并将电流信号I1送入第一采样调理单元模块中；在第一采样调理单元模块中，将电流信号I1转换为电平信号Vf1，并将电平信号Vf1送入到控制系统中，控制系统将电平信号Vf1与预设的正常风速时对应的电平信号Vfth进行比较比较；如果Vf1≥Vfth，则判断出风速正常；否则判断出风速异常为风机转速降低或者风道堵塞；
步骤二： 风机供电回路中的电流测量装置将采集到的电流信号I2送入第二采样调理单元模块中；第二采样调理单元模块中，将风机电流信号I2送入AD采样芯片中，AD芯片输出采集到的实时电流值If，控制系统将实时电流值If与预设的最大基准值Iref_max和最小基准值Iref_min进行比较；如果If＞Iref_max，则判断风机堵转过流故障；如果If＜Iref_min，,则判断风机断线或欠流故障；
步骤三：控制系统在判断出如步骤一与二的散热系统故障时，立即发布封锁IGBT脉冲指令，控制IGBT功率模块停止工作，直至散热系统故障均清除；所述散热系统故障包括风机转速降低、风道堵塞、风机堵转过流故障、风机断线、欠流故障。
3.有益效果：
本方法可以快速检测到功率模块散热风机系统各种异常情况并在毫秒级时间内及时上传至控制系统，控制系统下发IGBT脉冲封锁指令，关断IGBT，从而避免IGBT功率模块存在爆炸的风险。通过该方法，可有效提高功率模块散热系统的可靠性，保证了设备的安全可靠运行。
附图说明
图1为地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统的系统结构简图；
图2为地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1所示：一种地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统，其特征在于：地铁再生制动能馈装置功率模块散热系统包括IGBT功率模块、测量IGBT功率模块温度的NTC热敏电阻、安装在IGBT功率模块的散热风道中的风速测量装置、安装在散热风道中的散热风机、散热风机电路中安装测量风机电路电流的电流测量装置、第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块、第三采样调理单元模块以及控制单元。
所述风速测量装置采样IGBT功率模块的散热风道中的风速信号，并将信号传输至第一采样调理单元模块。
所述电流测量装置采样所在的风机的电流大小信号，并将信号传输至第二采样调理单元模块。
所述NTC热敏电阻采样IGBT功率模块的实时温度，并将温度信号出的电阻传输至第三采样调理单元模块。
所述第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块均与控制系统相连；所述控制系统发布脉冲指令至IGBT功率模块。
如附图2所示：一种地铁再生制动能馈装置功率模块散热控制方法，控制如上所述的一种地铁再生制动能馈装置功率模块散热系统：包括以下步骤：
步骤一：风速测量装置通过测量流过功率模块散热器风道的风速大小，将不同风速对应的压力差通过差压变送器转换为电流信号I1，并将电流信号I1送入第一采样调理单元模块中；在第一采样调理单元模块中，将电流信号I1转换为电平信号Vf1，并将电平信号Vf1送入到控制系统中，控制系统将电平信号Vf1与预设的正常风速时对应的电平信号Vfth进行比较比较；如果Vf1≥Vfth，则判断出风速正常；否则判断出风速异常为风机转速降低或者风道堵塞；
步骤二： 风机供电回路中的电流测量装置将采集到的电流信号I2送入第二采样调理单元模块中；第二采样调理单元模块中，将风机电流信号I2送入AD采样芯片中，AD芯片输出采集到的实时电流值If，控制系统将实时电流值If与预设的最大基准值Iref_max和最小基准值Iref_min进行比较；如果If＞Iref_max，则判断风机堵转过流故障；如果If＜Iref_min，,则判断风机断线或欠流故障；
步骤三：控制系统在判断出如步骤一与二的散热系统故障时，立即发布封锁IGBT脉冲指令，控制IGBT功率模块停止工作，直至散热系统故障均清除；所述散热系统故障包括风机转速降低、风道堵塞、风机堵转过流故障、风机断线、欠流故障。
在实际操作中风速测量装置的输出为一压力差，该压力差通过差压变送器，转换为电流信号并送入第一采样调理单元，该信号经采样调理后，转换为一电平信号Vf1，该电平信号与正常风速时对应的电平信号Vfth相比较。如果Vf1<Vfth时，则表明风速异常，判断为风速降低或风机散热通道出现堵塞，该异常情况送入控制系统中作出相应动作。
在给散热器散热的各风机供电回路中，均接入一电流检测装置用以监测风机实时电流。实时电流值经过第二采样调理电路中，送入AD采样芯片，AD采样芯片连接至控制系统进行相关运算。控制系统中将风机电流值If与最大基准值Iref_max、最小基准值Iref_min相比较，并进行判断。当If>Iref_max时，则判断风机出现堵转过流故障；当If<Iref_min时,则判断风机出现断线或欠流故障。
控制系统在判断出散热系统故障或风机堵转过流故障或风机断线或欠流故障时，立即软件进行封锁IGBT脉冲指令的动作，使IGBT功率模块停止工作，保证了器件安全当以上故障均消除时，功率模块将再次进行正常运行。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (1)

1.一种地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统的控制方法，其特征在于：地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统包括IGBT功率模块、测量IGBT功率模块温度的NTC热敏电阻、安装在IGBT功率模块的散热风道中的风速测量装置、安装在散热风道中的散热风机、散热风机电路中安装测量风机电路电流的电流测量装置、第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块、第三采样调理单元模块以及控制单元；
所述风速测量装置采样IGBT功率模块的散热风道中的风速信号，并将信号传输至第一采样调理单元模块；
所述电流测量装置采样所在的电机电路的电流大小信号，并将信号传输至第二采样调理单元模块；
所述NTC热敏电阻采样IGBT功率模块的实时温度，并将温度信号转换为电阻后将电阻传输至第三采样调理单元模块；
所述第一采样调理单元模块、第二采样调理单元模块均与控制系统相连；所述控制系统发布脉冲指令至IGBT功率模块；
该控制方法包括以下步骤：
步骤一：风速测量装置通过测量流过IGBT功率模块的散热风道的风速大小，将不同风速对应的压力差通过差压变送器转换为电流信号I1，并将电流信号I1送入第一采样调理单元模块中；在第一采样调理单元模块中，将电流信号I1转换为电平信号Vf1，并将电平信号Vf1送入到控制系统中，控制系统将电平信号Vf1与预设的正常风速时对应的电平信号Vfth进行比较；如果Vf1≥Vfth，则判断出风速正常；否则判断出风速异常为风机转速降低或者风道堵塞；
步骤二： 风机电路中的电流测量装置将采集到的电流信号I2送入第二采样调理单元模块中；第二采样调理单元模块中，将电流信号I2送入AD采样芯片中，AD采样芯片输出采集到的实时电流值If，控制系统将实时电流值If与预设的最大基准值Iref_max和最小基准值Iref_min进行比较；如果If＞Iref_max，则判断风机堵转或过流故障；如果If＜Iref_min，则判断风机断线或欠流故障；
步骤三：控制系统在判断出如步骤一与二的散热系统故障时，立即发布封锁IGBT脉冲指令，控制IGBT功率模块停止工作，直至散热系统故障均清除；所述散热系统的故障包括风机转速降低、风道堵塞、风机堵转或过流故障、风机断线、欠流故障。
CN201910612609.7A 2019-07-09 2019-07-09 地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法 Active CN110365193B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910612609.7A CN110365193B (zh) 2019-07-09 2019-07-09 地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910612609.7A CN110365193B (zh) 2019-07-09 2019-07-09 地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110365193A CN110365193A (zh) 2019-10-22
CN110365193B true CN110365193B (zh) 2021-12-14

Family

ID=68218335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910612609.7A Active CN110365193B (zh) 2019-07-09 2019-07-09 地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110365193B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115037166B (zh) * 2022-07-04 2023-03-07 长沙子羡信息技术有限公司 一种高压变频器智能控制系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202004682U (zh) * 2010-12-20 2011-10-05 青岛四方车辆研究所有限公司 动车组电源转换单相逆变器
CN104763667A (zh) * 2015-04-01 2015-07-08 浙江毅力汽车空调有限公司 汽车鼓风机调速系统
CN105841980A (zh) * 2016-03-21 2016-08-10 山东云舜智能科技有限公司 Hxd型机车冷却通道工况监测以及故障预诊断方法及系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202004682U (zh) * 2010-12-20 2011-10-05 青岛四方车辆研究所有限公司 动车组电源转换单相逆变器
CN104763667A (zh) * 2015-04-01 2015-07-08 浙江毅力汽车空调有限公司 汽车鼓风机调速系统
CN105841980A (zh) * 2016-03-21 2016-08-10 山东云舜智能科技有限公司 Hxd型机车冷却通道工况监测以及故障预诊断方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110365193A (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108495522B (zh) 非车载充电机及其散热系统主动适应和自诊断方法
CN105966199B (zh) 一种新能源汽车ptc加热控制系统及方法
CN107154771B (zh) 用于电力电子变换器的风机变频调速系统
CN110715818A (zh) 散热管道异常的检测方法、水冷型散热器、汽车
CN202488952U (zh) 一种柜体用散热装置
CN110365193B (zh) 地铁再生制动能馈装置功率模块的散热系统及控制方法
CN106194600A (zh) 一种风力发电机组温度容错控制方法
EP4412024A1 (en) Photovoltaic power generation system and control method therefor, and power converter
EP3522360B1 (en) Power systems
CN105204492A (zh) 一种元器件故障诊断方法、控制器及空调
CN111413116B (zh) 电机控制器冷却故障检测系统及其方法
EP4046269A1 (en) Method of protecting a converter of a wind turbine and protection system
CN109548369B (zh) 一种基于半导体制冷的高频开关电源模块
KR101977137B1 (ko) 발전기용 브레이크장치
CN206211901U (zh) 机动车旋转电机和电压调节控制器
CN210579822U (zh) 一种电机控制器散热降温系统
CN113163684A (zh) 水冷降温车载转换器装置及其控制方法
CN113775484A (zh) 基于扭转滑环温度变化与机组功率的联合控制方法及装置
CN103066821A (zh) 一种光伏并网逆变器热保护方法及系统
CN114242489A (zh) 一种固态式直流断路器的分布调制式强迫风冷方法
CN108574427B (zh) 变频器制动单元及变频器
CN215444496U (zh) 一种适用于工业电源的风扇调速电路
CN212969420U (zh) 电能转换系统
CN221862423U (zh) 一种保护电路及集成电路
CN110469401A (zh) 双等级电压输出的柴油发电机组及柴油发电机组散热方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant