CN112000151B - 用于滤波器电容组的温度保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于滤波器电容组的温度保护装置，所述电容组包括两个及以上的电容且以阵列方式布置，其特征在于，所述温度保护装置包括温度测量装置，其包括：覆盖在所述电容组上的盖体；以及固定在所述盖体的中心区域上的单个温度传感器，其用于测量所述电容组的温度值；以及位于所述盖体和所述电容组之间的导热垫，所述导热垫与所述盖体具有适配的形状。本发明的温度保护装置节省了成本，且能准确地对电容组进行温度保护。
Description
技术领域
本发明涉及温度保护装置，具体涉及一种用于滤波器电容组的温度保护装置。
背景技术
现有技术中的的电路中可能会存在由多个电容并联而成的电容组，用于例如过滤电路中可能存在的高频纹波电流，电容组在过滤高频纹波电流的过程中会产生热量，电容组中的个别电容容易出现故障，进而损坏整个电容组或电路的其他部分。因此需要实时检测电容组的温度。
另一方面，现有的温度保护装置包括多个温度测量装置，其中每一个温度测量装置用于测量相对应的一个电容的温度以对该电容进行温度保护。但是，多个温度测量装置安装在电容组上或布置在电容组附近，增加了安装难度、电容组的复杂度、制造成本和后期维修成本。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于滤波器电容组的温度保护装置，所述电容组两个及以上的电容且以阵列方式布置，其中所述温度保护装置包括温度测量装置，其包括：
覆盖在所述电容组上的盖体；以及
固定在所述盖体的中心区域上的单个温度传感器，其用于测量所述电容组的温度值；以及
位于所述盖体和所述电容组之间的导热垫，所述导热垫与所述盖体具有适配的形状。
根据本发明的温度保护装置，优选地，所述盖体包括顶板，以及固定在所述顶板的两对两侧的第一侧板和第二侧板，其中所述单个温度传感器固定在所述顶板的中心区域上。
根据本发明的温度保护装置，优选地，所述盖体还包括：
与所述第一侧板固定连接的第一固定板，其具有第一固定通孔；以及
与所述第二侧板固定连接的第二固定板，其具有第二固定通孔。
根据本发明的温度保护装置，优选地，所述导热垫由柔性的导热材料制成，且所述导热垫的在自然状态下的厚度大于所述顶板距离所述电容组中的任意一个电容的间距。优选的，导热垫可以由以下材料中的一种或多种构成：Gap pad 1000FS,Gap pad 3000s30,BN-FS100。
根据本发明的温度保护装置，优选地，所述温度保护装置用于开关变换器，其中所述开关变换器包括连接成桥臂的两个开关晶体管，连接在所述两个开关晶体管相连接形成的节点和所述电容组之间的电感，以及连接在所述电容组和交流电之间的开关。
根据本发明的温度保护装置，优选地，还包括温度控制电路，其中所述温度控制电路用于根据所述温度值控制所述开关的开关状态以及所述两个开关晶体管的工作方式，以及
所述单个温度传感器包括单个热敏电阻，其一端连接至直流电源，其另一端连接至所述温度控制电路。
根据本发明的温度保护装置，优选地，所述温度控制电路包括：
电压跟随器，其输入端连接至所述单个热敏电阻的另一端，其输出端用于输出与所述温度值相对应的输出电压；
模数转换器，其输入端连接至所述电压跟随器的输出端，其用于将所述电压跟随器的输出电压转换成相对应的数字信号；
数字信号处理器，其输入端连接至所述模数转换器的输出端，其用于将所述数字信号与预设的温度阈值进行比较，并输出控制信号；
驱动器，其输入端连接至所述数字信号处理器的输出端，其用于根据所述控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关的开关状态，以及输出脉宽调制驱动信号以控制所述两个开关晶体管的工作状态。
根据本发明的温度保护装置，优选地，所述电压跟随器包括：
运算放大器；
第一电阻，其连接在所述运算放大器的同相输入端和中性点之间；
第二电阻，其连接在所述运算放大器的反相输入端和中性点之间；以及
第三电阻，其连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间；
其中，所述运算放大器的同相输入端和输出端分别作为所述电压跟随器的输入端和输出端。
根据本发明的温度保护装置，优选地，当所述单个温度传感器测量的温度值小于第一温度阈值时，所述电压跟随器输出相对应的第一输出电压，所述模数转换器用于将所述第一输出电压转换成相对应的第一数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号和所述第一数字信号相比较，并输出第一控制信号，所述驱动器维持开关的预定动作不变。
根据本发明的温度保护装置，优选地，当所述单个温度传感器测量的温度值大于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述电压跟随器输出相对应的第二输出电压，所述模数转换器用于将所述第二输出电压转换成相对应的第二数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号、与所述第二温度阈值相对应的第二温度阈值数值信号分别和所述第二数字信号相比较，并输出第二控制信号，所述驱动器用于根据所述第二控制信号输出信号以控制所述开关以及所述两个开关晶体管的预定动作不变。
根据本发明的温度保护装置，优选地，当所述单个温度传感器测量的温度值大于第二温度阈值时，所述电压跟随器输出相对应的第三输出电压，所述模数转换器用于将所述第三输出电压转换成相对应的第三数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第二温度阈值相对应的第二温度阈值数值信号和所述第三数字信号相比较，并输出第三控制信号，所述驱动器用于根据所述第三控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关导通，以及输出低电平的驱动信号以控制所述两个开关晶体管截止。
根据本发明的温度保护装置，优选地，在经过预定的时间段后，
当所述单个温度传感器测量的温度值大于所述第二温度阈值时，所述数字信号处理器输出第四控制信号，所述驱动器用于根据所述第四控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关断开，以及输出低电平的驱动信号以控制所述两个开关晶体管截止；或
当所述单个温度传感器测量的温度值大于第一温度阈值且小于第二温度阈值10℃时，所述电压跟随器输出相对应的第二输出电压，所述模数转换器用于将所述第二输出电压转换成相对应的第二数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号、与所述第二温度阈值相对应的第二温度阈值数值信号分别和所述第二数字信号相比较，并输出第二控制信号，所述驱动器用于根据所述第二控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关导通，以及输出脉宽调制驱动信号控制所述两个开关晶体管以脉宽调制方式工作。
本发明的温度保护装置设计简洁，采用单个温度传感器监测一组电容的温度异常并且通过温度控制电路执行对应指令以保护电容组以及电路，既可以及时有效的检测到电容组温度异常，同时还显著地减少了温度传感器的数量，有效降低了成本并且降低了后期维护的复杂程度。
附图说明
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
图1是根据本发明的第一个实施例的温度保护装置与电容组固定在电路板上的立体示意图。
图2是图1所示的温度保护装置、电容组以及电路板沿着箭头A1所指的方向看的平面示意图。
图3是移除了图1所示的电路板和温度控制电路后沿着箭头A2所指的方向看的立体示意图。
图4是图1所示的温度保护装置的分解图。
图5是图1所示的电容组中的每一个电容都处于正常工作状态下的温度分布图。
图6是图1所示的电容组中的中心区域处的电容工作异常时的温度分布图。
图7是图1所示的电容组中的边缘处的一个电容工作异常时的温度分布图。
图8是图1所示的温度传感器和温度控制电路与脉宽调制整流器相连接的电路图。
图9是根据第二个实施例的电容组中的每一个电容都处于正常工作状态下的温度分布图。
图10是根据第二个实施例的电容组中靠近中央位置的电容工作异常时的温度分布图。
图11是根据第二个实施例的电容组中靠近边缘位置的电容工作异常时的温度分布图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。
图1是根据本发明的第一个实施例的温度保护装置10与电容组12固定在电路板13上的立体示意图。如图1所示，电路板13优选采用印刷电路板制成，其中，为避免模糊本发明，图1并未示出电路板13上的印制导线和焊盘。电容组12包括电连接(例如焊接)在电路板13上的九个电容(下面结合图3-4进行介绍)，其中图1仅示出了其中的三个电容121、122、123。
温度保护装置10包括固定在电路板13上的温度测量装置100和温度控制电路104，其中图1中仅以长方体示出温度控制电路104，其具体电路结构将结合图8进行介绍。温度测量装置100包括覆盖在电容组12上的盖体101，位于盖体101和电容组12之间的导热垫103，以及固定在盖体101上的温度传感器102，其中温度传感器102电连接(图1以虚线示意性示出)至温度控制电路104。
盖体101大致上呈倒U形，优选由长方形的金属(例如钢、铝或其他合金等)薄片通过机械冲压制成。盖体101包括：顶板1011；固定在顶板1011的相对两侧的侧板1012和侧板1013；以及分别固定在侧板1012、1013上的固定板1014、1015，其中固定板1014、1015平行于电路板13，且分别具有固定通孔10141和固定通孔10151，固定通孔10141和固定通孔10151被构造为适于通过螺钉(图1未示出)等可拆卸连接件固定在电路板13上。
导热垫103位于顶板1011和电容组12之间，其两侧分别与顶板1011和电容组12紧密贴合在一起。温度传感器102通过例如螺栓1022固定在顶板1011的中心区域。由此温度传感器102可以准确测量顶板1011的中心区域的温度值。
图2是图1所示的温度保护装置、电容组以及电路板沿着箭头A1所指的方向看的平面示意图。如图2所示，电容组12中的九个电容相同，下面以电容123为例进行介绍。电容123包括相对设置的第一端面1231和第二端面1232，以及设置在第二端面1232上的电极端子1234和电极端子1235，其中电极端子1234和电极端子1235贯通电路板13，以便与电路板13上的其他电子元器件电连接。电容123的第二端面1232与电路板13平行，由此电容123在不借助夹持装置或固定装置的情况下能够稳定地固定在电路板13上。
盖体101的侧板1012和侧板1013相对设置，由此侧板1012、侧板1013、顶板1011和电路板13的一部分限定了一个长方体的容纳空间105，用于容纳电容组12。顶板1011和电容123的第一端面1231的间距为h。
导热垫103位于顶板1011和电容组12之间，导热垫103由柔性的导热材料制成，其在自然状态下(未受挤压力)的厚度略大于顶板1011距离电容组12的间距h。
当固定板1014、1015紧密地贴合且固定在电路板13上时，顶板1011与电容组12挤压导热垫103使其发生一定程度的弹性形变，使得导热垫103的相对两侧面分别与顶板1011和电容组12紧密贴合，避免了顶板1011和电容组12之间存在间隙，使得电容组12产生的热量通过导热垫103传递至顶板1011，提高了电容组12的散热性能，同时使得固定在顶板1011上的温度传感器102准确地测量电容组12的温度，同时保证了即便电容的高度存在一定的偏差时，所有电容仍然可以和顶板紧密的接触。
图3是移除了图1所示的电路板和温度控制电路104后沿着箭头A2所指的方向看的立体示意图。如图3所示，包括容纳九个呈长方体状的电容121、122、123、124、125、126、127、128、129的空间(其中的电容被移除)，九个电容121～129以一定的间隔排列为三行三列的阵列，由此电容组12占用了长方体状的空间，且适于位于容纳空间105中。
图4是图1所示的温度保护装置的分解图。如图4所示，导热垫103呈矩形片状或板状，其形状与顶板1011的形状大体上相同。导热垫103适于被夹在顶板1011与九个电容121～129的每一个的第一端面之间。
电路板13还具有与固定板1014的固定通孔10141对齐的通孔131，以及与固定板1015的固定通孔10151对齐的通孔133。
下面结合图4介绍温度测量装置100的组装过程。首先将9个电容121～129以三行三列的阵列放置在电路板13上，然后将导热垫103放置于9个电容121～129的第一端面上。接着将盖体101盖在导热垫103和电容组12上，使得电容组12与导热垫103位于容纳空间105中，同时使得固定板1014的固定通孔10141和固定板1015的固定通孔10151分别与电路板13上的通孔131、通孔133相对齐，将螺钉(图4未示出)等可拆卸连接件将盖体101牢固地固定在电路板13上。在紧固螺钉的过程中，顶板1011和电容组12挤压导热垫103使其发生弹性形变。温度传感器102用螺丝固定在顶板1011的中心区域。温度控制电路104将最后通过过锡炉上锡的方式焊接在电路板13上。
下面将介绍基于ANSYS仿真软件模拟计算电容组12在各种工作情况下的温度分布图。
图5是图1所示的电容组12中的每一个电容都处于正常工作状态下的温度分布图。其中环境温度为40℃，且电容121～129的每一个的热损耗约为0.5瓦。从图5可以看出，顶板1011的中心位置的温度约为57.4221℃，顶板1011的四个顶点处的温度分别为54.8291℃、55.1944℃、55.103℃、55.1825℃。
图6是图1所示的电容组12中的中心位置处的电容工作异常时的温度分布图。其中环境温度为40℃，电容125工作异常，其热损耗为3.5瓦，其余每一个电容的热损耗为0.5瓦。从图6可以看出，顶板1011的中心位置的温度约为82.6763℃，顶板1011的四个顶点处的温度分别为73.3887℃、73.0708℃、73.4435℃、72.7895℃。
图7是图1所示的电容组12中的边缘处的一个电容工作异常时的温度分布图。其中环境温度为40℃，电容127工作异常，其热损耗为3.5瓦，其余每一个电容的热损耗为0.5瓦。从图7可以看出，顶板1011的中心位置的温度为73.9901℃，顶板1011的四个顶点处的温度分别为79.2445℃、71.4411℃、68.1066℃和68.4087℃，顶板1011靠近电容127的第一端面的中心处的温度为80.1606℃。
通过以上三个温度仿真结果可知，当电容组12中的每一个电容都处于正常工作状态时，顶板1011的中心区域具有正常温度值；当电容组12中的任意一个电容出现故障或损坏时，顶板1011的中心区域的温度大于上述正常温度值。
在本实施例中，将电容组12中的九个电容以阵列形式布置在电路板13上，基于环境温度、电容组12的各种工作参数通过仿真软件模拟分析得出顶板的中心区域的阈值温度范围，例如阈值温度范围被设置为55℃到73℃之间。采用单个温度传感器102测量顶板1011的中心区域的温度，根据测量的结果即可判断出电容组12中的九个电容是否正常工作。
下面将进一步结合温度控制电路104的具体电路图及其工作原理来介绍其对电容组12的保护原理。
图8是图1所示的温度传感器和温度控制电路104与脉宽调制整流器相连接的电路图。如图8所示，脉宽调制整流器145包括：绝缘栅双极型晶体管T1和绝缘栅双极型晶体管T2，电感L1，电容组12和开关K，其中电感L1的一端连接至绝缘栅双极型晶体管T1和T2相连接形成的节点N1，电容组12连接在电感L1的另一端和中性点N之间，开关K连接在电感L1的另一端和交流电Vac(例如市电)之间。
温度传感器102包括电连接的直流电源Vcc和热敏电阻R0，其中热敏电阻R0为具有负温度系数的热敏电阻。
温度控制电路104包括：电压跟随器141，其输入端连接至温度传感器102；模数转换器142，其输入端连接至电压跟随器141的输出端；数字信号处理器143，其输入端连接至模数转换器142的输出端；以及驱动器144，其输入端连接至数字信号处理器143的输出端，其输出端用于输出驱动信号以控制开关K的开关状态，以及绝缘栅双极型晶体管T1和T2的工作状态。
电压跟随器141包括运算放大器1411、电阻R1、电阻R2和电阻R3。其中电阻R1连接在运算放大器1411的同相输入端和中性点N之间，电阻R2连接在运算放大器1411的反相输入端和中性点N之间，电阻R3连接在运算放大器1411的反相输入端和输出端之间。其中运算放大器1411的同相输入端作为电压跟随器141的输入端，且通过热敏电阻R0连接至直流电源Vcc，运算放大器1411的输出端作为电压跟随器141的输出端。
基于运算放大器的“虚断”(即同相输入端和反相输入端视为等效开路)和“虚短”(即同相输入端和反相输入端视为等电位)原理，电压跟随器141的输出电压Vo由下列等式计算得出。
其中，R0’是电阻R0的电阻值，R1’是电阻R1的电阻值，R2’是电阻R2的电阻值，R3’是电阻R3的电阻值，Vi是直流电源Vcc的电压。
当电容组12的温度上升时，热敏电阻R0的电阻值R0’减小，温度传感器102输出的电压增加，由此电压跟随器141的输出电压Vo增加。反之，当电容组12的温度下降时，热敏电阻R0的电阻值R0’增加，温度传感器102输出的电压减小，由此电压跟随器141的输出电压Vo减小。因此电压跟随器141的输出电压Vo跟随电容组12的温度。
模数转换器142可选用现有的模数转换器，其用于将电压跟随器141的输出电压Vo转换成相对应的数字信号。
数字信号处理器143用于将模数转换器142输出的数字信号与预设的温度阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号。
驱动器144用于根据接收的控制信号，输出开关驱动信号以控制开关K的开关状态(例如导通或断开)，以及输出脉宽调制驱动信号以控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2的工作状态，例如控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2以脉宽调制方式工作(即以脉宽调制驱动信号的开关频率交替地导通和截止)或控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2保持截止使得脉宽调制整流器145停止工作。
下面将分别针对温度传感器102测量的电容组12的不同温度情况来说明温度控制电路104的工作原理。
(1)在电容组12所处的电路处于断路状态时，电容组尚未开始工作，温度低于其正常工作温度(即第一温度阈值)，此时，温度传感器102测量的电容组12的温度值小于第一温度阈值(例如小于55℃)，电压跟随器141输出相对应的第一输出电压Vo1。模数转换器142将第一输出电压Vo1转换成相对应的第一数字信号。数字信号处理器143将与第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号和其输入端接收的第一数字信号相比较，由于第一数字信号＜第一温度阈值数值信号，数字信号处理器143输出第一控制信号。驱动器144接收第一控制信号，不执行动作。
(2)在电容组12所处的电路处于导通状态时，电容组开始工作，此时电容组12相对于不工作状态时的温度上升，温度值大于第一温度阈值且小于第二温度阈值。比如在脉宽调制电路的正常工作状态中，此时开关K初始状态处于导通状态，以及驱动器初始状态为输出脉宽调制驱动信号控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2以脉宽调制方式工作，从而将市电转换为直流电。此时，当温度传感器102测量的电容组12的温度值大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时(例如73℃)，电压跟随器141输出相对应的第二输出电压Vo2。模数转换器142将第二输出电压Vo2转换成相对应的第二数字信号。数字信号处理器143将第一温度阈值数值信号以及与第二温度阈值相对应的第二温度阈值数字信号分别和其输入端接收的第二数字信号相比较，由于第一温度阈值数值信号≤第二数字信号＜第二温度阈值数字信号，数字信号处理器143输出第二控制信号。驱动器144接收第二控制信号，并维持脉宽调制电路的所执行的开关变换器的控制动作不变。
(3)在电容组12通电工作状态下，一旦其中某个电容发生损坏并且温度异常升高，则温度传感器附近温度会迅速上升到高于第二温度阈值。当温度传感器102测量的电容组12的温度值大于第二温度阈值时，电压跟随器141输出相对应的第三输出电压Vo3。模数转换器142将第三输出电压Vo3转换成相对应的第三数字信号。数字信号处理器143将第第二温度阈值数字信号和其输入端接收的第三数字信号相比较，由于第二温度阈值数字信号≤第三数字信号，数字信号处理器143输出第三控制信号。驱动器144接收第三控制信号，输出高电平的开关驱动信号以控制开关K导通，以及输出低电平的驱动信号以控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2截止，停止以脉宽调制方式工作，从而移除加载在电容121～129上的高频纹波电流。
(31)经过预定的时间段后，如果温度传感器102测量的电容组12的温度值仍然大于第二温度阈值，数字信号处理器143输出第四控制信号。驱动器144接收第四控制信号，输出低电平的开关驱动信号以控制开关K断开，以及输出低电平的驱动信号以控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2截止，移除整流器的电感产生的纹波电流以及移除可能的来自于交流侧的高频纹波成分，停止以脉宽调制方式工作。(32)经过预定的时间段后，如果温度传感器102测量的电容组12的温度值大于第一温度阈值且比第二温度阈值低10℃(或者5℃到20℃之间的某一数值)(此处通常第一阈值温度与第二阈值温度之间的间隔数值会大于10℃)，则数字信号处理器143输出第二控制信号。驱动器144接收第二控制信号，输出高电平的开关驱动信号以控制开关K导通，以及输出脉宽调制驱动信号控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2以脉宽调制方式工作，从而将市电转换为直流电。
本发明通过将电容组布置呈阵列形式，且通过单个温度传感器102测量电容组的中心区域的温度，温度控制电路104根据单个温度传感器102测量的温度值，控制开关K的开关状态和绝缘栅双极型晶体管T1和T2的工作方式，从而有效地保护电容组12。
盖体100由金属材料等散热性能好的材料制成，其覆盖在电容组12上，保证了电容组的高效散热，且电容组12产生的热量能够传递至盖体100，固定在盖体100上的单个温度传感器即能实时、准确地测量电容组12的温度。
盖体100限定了用于容纳电容组12的容纳空间，增加了电容组12产生的热量传递至盖体100。
盖体100上的固定板1014、1015被配置为固定在电路板13上，一方面用于固定电容组12，另一方面使得盖体100与电容组12之间的热传递保持不变，进而单个温度传感器能够准确地测量电容组12的温度变化情况。
布置在盖体100与电容组12之间的导热垫103提高了导热性能，且使得电容组12产生的热量更均匀地传递到顶板1011，因此提升温度传感器的探测准确度。
导热垫103由柔性材料制成，且与顶板1011和电容组12紧密接触，避免由于电容组12与顶板1011之间的空气传递热量造成的测量误差，以及避免由于电容的高度偏差造成电容和盖体接触不均匀。
导热垫103的厚度优选地大于电容组12中任意一个电容与顶板1011之间的距离，因此即使各个电容由于生产公差导致距离顶板1011的距离不一致，所述距离也能够被导热垫103完全填充，而不会在电容组12和顶板1011之间留下空隙而导致低效率散热以及不均匀的散热。
电压跟随器141的输出电压与电容组12的温度具有相同的变化趋势，便于直观地体现出电容组12的温度变化。
驱动器144控制绝缘栅双极型晶体管T1和T2截止，使得脉宽调制整流器145不产生高频纹波电流，降低了电容组12的工作负荷，使得电容组12降温以对其进行温度保护。且通过控制开关K断开进一步保护电容组12遭受潜在的损害风险，也有效防止了电容起火等危险对整个电路的损坏。
当电容组12的温度超过第二温度阈值之后，经过预定的时间段后，再次根据电容组12的温度情况控制开关K和绝缘栅双极型晶体管的工作状态，可以有效避免电容组12中的瞬时高温造成脉宽调制整流器145停止工作。
本发明的温度保护装置104并不限于对半桥脉宽调制电路145中的电容组12进行温度保护，还可以是全桥脉宽调制电路或者其他脉宽调制电路中的电容组进行温度保护。
本发明的温度保护装置并不限于对脉宽调制电路中的电容组进行温度保护，还可以对开关控制电路，尤其是高频开关控制电路中的电容组尤其是滤波器电容组进行温度保护。所述温度保护装置可以用于整流器、逆变器等电路中。
在本发明的另一个实施例中，固定板1014和1015可以使用工业生产中常用的固定方式与电路板13相接，比如通过螺丝固定，卡扣固定或者胶粘，本文对此接合方式不做限制。
本发明的温度保护装置10并不限于对排列成三行三列的阵列的电容组进行温度保护，当电容组布置成方形阵列、圆形阵列、椭圆形阵列等阵列时，温度保护装置10同样能够对该电容组进行温度保护。
下面以布置成其他阵列的第二电容组(具体参见图9-11所示)为例来说明单个温度传感器同样能够测量其他类似结构电容组的温度。其中该第二电容组包括六个电容，且排列成两行三列(或称三行两列)的阵列形式。
图9是第二电容组中的每一个电容都处于正常工作状态下的温度分布图。其中环境温度为40℃，且每一个电容的热损耗约为0.65瓦。从图9可以看出，顶板的中心区域的温度值为56.5536℃，顶板四个边角处温度分别为55.7458℃、55.6309℃、55.596℃、55.6℃。
图10是第二电容组中的一个电容222工作异常时的温度分布图。其中环境温度为40℃，电容222工作异常，其热损耗为3.8瓦，其余五个电容的热损耗为0.65瓦。从图10可以看出，在顶板的中心区域的温度值为79.4433℃，电容222顶端中心处温度为84.4228℃，顶板的四个边角处温度分别为为75.0439℃、75.4053℃、75.2186℃、74.912℃。
图11是第二电容组中的另一个边角处的电容223工作异常时的温度分布图。其中环境温度为40℃，电容223工作异常，其热损耗为3.8瓦，其余五个电容的热损耗为0.65瓦。从图11可以看出，顶板的中心区域的温度值为76.3807℃，损坏的电容223顶部中心温度为85.1708℃，其所在边角处温度为84.9642℃，其余三个边角处温度分别为77.4512℃°、71.658℃和71.694℃。
通过以上三个温度仿真结果可知，当第二电容组中的每一个电容都处于正常工作状态时，顶板的中心区域具有正常温度值；当第二电容组中的任意一个电容出现故障或损坏时，顶板的中心区域的温度大于上述正常温度值。因此将第二电容组布置成其他阵列形式，通过仿真软件模拟分析得出顶板的中心区域的阈值温度范围，将单个温度传感器固定在盖体的中心区域的温度，根据测量的结果即可判断出第二电容组的电容是否正常工作。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
Claims (11)
1.一种用于滤波器电容组的温度保护装置，所述电容组包括两个及以上的电容且以阵列方式布置，其特征在于，所述温度保护装置包括温度测量装置，其包括：
覆盖在所述电容组上的盖体；以及
固定在所述盖体的中心区域上的单个温度传感器，其用于测量所述电容组的温度值；以及
位于所述盖体和所述电容组之间的导热垫，所述导热垫与所述盖体具有适配的形状；以及
其中，所述导热垫由柔性的导热材料制成;以及
所述单个温度传感器根据所述中心区域的温度值判断电容组中的电容是否正常工作，其中当所述电容组中的每一个电容都处于正常工作状态时，所述中心区域具有正常温度值；当所述电容组中的任意一个电容损坏时，所述中心区域的温度值大于所述正常温度值。
2.根据权利要求1所述的温度保护装置，其特征在于，所述盖体包括顶板，以及固定在所述顶板的相对两侧的第一侧板和第二侧板，其中所述单个温度传感器固定在所述顶板的中心区域上。
3.根据权利要求2所述的温度保护装置，其特征在于，所述盖体还包括：
与所述第一侧板固定连接的第一固定板，其具有第一固定通孔；以及
与所述第二侧板固定连接的第二固定板，其具有第二固定通孔。
4.根据权利要求2所述的温度保护装置，其特征在于，所述导热垫的在自然状态下的厚度大于所述顶板距离所述电容组中的任意一个电容的间距。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度保护装置用于开关变换器，其中
所述开关变换器包括连接成桥臂的两个开关晶体管，连接在所述两个开关晶体管相连接形成的节点和所述电容组之间的电感，以及连接在所述电容组和交流电之间的开关。
6.根据权利要求5所述的温度保护装置，其特征在于，还包括温度控制电路，其中所述温度控制电路用于根据所述温度值控制所述开关的开关状态以及所述两个开关晶体管的工作方式，以及
所述单个温度传感器包括单个热敏电阻，其一端连接至直流电源，其另一端连接至所述温度控制电路。
7.根据权利要求6所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度控制电路包括：
电压跟随器，其输入端连接至所述单个热敏电阻的另一端，其输出端用于输出与所述温度值相对应的输出电压；其中
所述电压跟随器包括：
运算放大器；
第一电阻，其连接在所述运算放大器的同相输入端和中性点之间；
第二电阻，其连接在所述运算放大器的反相输入端和中性点之间；以及
第三电阻，其连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间；
其中，所述运算放大器的同相输入端和输出端分别作为所述电压跟随器的输入端和输出端；
模数转换器，其输入端连接至所述电压跟随器的输出端，其用于将所述电压跟随器的输出电压转换成相对应的数字信号；
数字信号处理器，其输入端连接至所述模数转换器的输出端，其用于将所述数字信号与预设的温度阈值进行比较，并输出控制信号；
驱动器，其输入端连接至所述数字信号处理器的输出端，其用于根据所述控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关的开关状态，以及输出脉宽调制驱动信号以控制所述两个开关晶体管的工作状态。
8.根据权利要求7所述的温度保护装置，其特征在于，当所述单个温度传感器测量的温度值小于第一温度阈值时，所述电压跟随器输出相对应的第一输出电压，所述模数转换器用于将所述第一输出电压转换成相对应的第一数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号和所述第一数字信号相比较，并输出第一控制信号，所述驱动器用于根据所述第一控制信号输出开关驱动信号以维持开关的预定动作不变。
9.根据权利要求8所述的温度保护装置，其特征在于，当所述单个温度传感器测量的温度值大于所述第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述电压跟随器输出相对应的第二输出电压，所述模数转换器用于将所述第二输出电压转换成相对应的第二数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号、与所述第二温度阈值相对应的第二温度阈值数值信号分别和所述第二数字信号相比较，并输出第二控制信号，所述驱动器用于根据所述第二控制信号输出信号以控制所述开关以及所述两个开关晶体管的预定动作不变。
10.根据权利要求7所述的温度保护装置，其特征在于，当所述单个温度传感器测量的温度值大于第二温度阈值时，所述电压跟随器输出相对应的第三输出电压，所述模数转换器用于将所述第三输出电压转换成相对应的第三数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第二温度阈值相对应的第二温度阈值数值信号和所述第三数字信号相比较，并输出第三控制信号，所述驱动器用于根据所述第三控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关导通，以及输出低电平的驱动信号以控制所述两个开关晶体管截止。
11.根据权利要求10所述的温度保护装置，其特征在于，在经过预定的时间段后，
当所述单个温度传感器测量的温度值大于所述第二温度阈值时，所述数字信号处理器输出第四控制信号，所述驱动器用于根据所述第四控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关断开，以及输出低电平的驱动信号以控制所述两个开关晶体管截止；或
当所述单个温度传感器测量的温度值大于第一温度阈值，且比第二温度阈值低10℃以上时，所述电压跟随器输出相对应的第二输出电压，所述模数转换器用于将所述第二输出电压转换成相对应的第二数字信号，所述数字信号处理器用于将与所述第一温度阈值相对应的第一温度阈值数值信号、与所述第二温度阈值相对应的第二温度阈值数值信号分别和所述第二数字信号相比较，并输出第二控制信号，所述驱动器用于根据所述第二控制信号输出开关驱动信号以控制所述开关导通，以及输出脉宽调制驱动信号控制所述两个开关晶体管以脉宽调制方式工作。
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