CN116828807A - 散热控制方法及控制装置、逆变器、储能电源及存储介质 - Google Patents
散热控制方法及控制装置、逆变器、储能电源及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开一种散热控制方法、散热控制装置、逆变器、储能电源及非易失性计算机可读存储介质。散热控制方法应用于逆变器，逆变器包括风机和功率器件，所述方法包括获取功率器件的结温和结温变化率；根据结温和结温变化率控制风机的转速。通过获取逆变器中功率器件的结温来控制风机的转速，能够使得风机精确、及时地对功率器件进行散热，通过获取逆变器中功率器件的结温变化率来控制风机的转速，能够使得风机提前并及时地对功率器件的散热进行控制，避免功率器件在温度较低但温升速率很大时，风机对功率器件进行散热控制的延迟和滞后，进而本申请能够在保证功率器件的散热效果的同时，最大化降低风机的功耗，实现散热效果和功耗的平衡。
Description
技术领域
本申请涉及逆变器技术领域，更具体而言，涉及一种散热控制方法、散热控制装置、逆变器、储能电源及非易失性计算机可读存储介质。
背景技术
逆变器作为储能电源的核心部分之一，想要逆变器在结构紧凑、高功率运行上处于较高的水平，需要对逆变器的热管理进行控制，即需要对逆变器的功率器件进行散热。
目前，逆变器采用液冷散热或相变散热对功率器件进行散热时，需要在功率器件旁布置较多的管路让吸收热量的液体流过，但是基于对逆变器的结构密封性，散热模块的维护和逆变器重量考虑，采用风冷散热无需增加复杂的管路结构，然而，风冷散热时，若始终处于最大功率，虽然散热效果较好但功耗较大，降低了储能电源的续航，若功率不够，虽然功耗较小但散热效果较差，因此，亟需一种平衡功耗和散热效果的散热控制方案。
发明内容
本申请实施方式提供一种一种散热控制方法、散热控制装置、逆变器、储能电源及非易失性计算机可读存储介质。
本申请实施方式的散热控制方法应用于逆变器，所述逆变器包括风机和功率器件，所述散热控制方法包括获取所述功率器件的结温和结温变化率；根据所述结温和所述结温变化率，控制所述风机的转速。
本申请实施方式的逆变器包括底板、散热器、风道组件、风机和多个功率器件，所述散热板和所述风道组件均设置在所述底板，所述风道组件和所述底板围成风道，所述风机设于所述风道的出风口，所述散热器至少部分设于所述风道内，多个所述功率器件设于所述散热器，所述风机的转速根据所述功率器件的结温和结温变化率确定。
本申请实施方式的储能电源包括控制器和逆变器，所述逆变器包括底板、散热器、风道组件、风机和多个功率器件，所述散热板和所述风道组件均设置在所述底板，所述风道组件和所述底板围成风道，所述风机设于所述风道的出风口，所述散热器至少部分设于所述风道内，多个所述功率器件设于所述散热器，所述风机的转速根据所述功率器件的结温和结温变化率确定，所述控制器用于根据所述功率器件的结温和结温变化率，控制所述风机的转速。
本申请实施方式的散热控制装置应用于逆变器，所述逆变器包括风机和功率器件，所述散热控制装置包括获取模块和控制模块，获取模块用于获取所述功率器件的结温和结温变化率；控制模块用于根据所述结温和所述结温变化率，控制所述风机的转速。
本申请实施方式的非易失性计算机可读存储介质其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，处理器能够获取所述功率器件的结温和结温变化率；根据所述结温和所述结温变化率，控制所述风机的转速。
本申请实施方式的一种散热控制方法、散热控制装置、逆变器、储能电源及非易失性计算机可读存储介质，通过获取逆变器中功率器件的结温来控制风机的转速，能够使得风机精确、及时地对功率器件进行散热，相较于采用功率器件的测点温度控制风机的转速控制而言，消除了测点温度与功率器件的结温之间的差异对风机控制造成的不确定性；通过获取逆变器中功率器件的结温变化率来控制风机的转速，能够使得风机提前并及时地对功率器件的散热进行控制，避免功率器件在温度较低但温升速率很大时，风机对功率器件进行散热控制的延迟和滞后，进而能够在保证功率器件的散热效果的同时，最大化地降低风机的功耗，实现散热效果和功耗的平衡。
本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请某些实施方式的散热控制方法的流程示意图；
图2是本申请某些实施方式的逆变器的结构示意图；
图3是本申请某些实施方式的逆变器和风机的结构示意图；
图4是本申请某些实施方式的散热控制方法的流程示意图；
图5是本申请某些实施方式的散热控制方法的流程示意图；
图6是本申请某些实施方式的第一热网络模型的示意图；
图7是本申请某些实施方式的第二热网络模型的示意图；
图8是本申请某些实施方式的功率器件的结构示意图；
图9是本申请某些实施方式的散热控制方法的流程示意图；
图10是本申请某些实施方式的第一热网络模型的第一方程组求解逻辑流程图；
图11是本申请某些实施方式的第二热网络模型的第二方程组求解逻辑流程图；
图12是本申请某些实施方式的散热控制方法的流程示意图；
图13是本申请某些实施方式的储能电源的结构示意图；
图14是本申请某些实施方式的数据发送装置的模块示意图；
图15是本申请某些实施方式的非易失性计算机可读存储介质和处理器的连接状态示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。
请参阅图1至图3，本申请实施方式提供一种散热控制方法，应用于逆变器100，逆变器100包括风机200和功率器件50，散热控制方法包括：
步骤011：获取功率器件50的结温和结温变化率。
其中，本申请实施方式的逆变器100可以是能实现将直流电能和定频定压或调频调压交流电相互转换的转换器，例如，逆变器100能够将直流电能（如电池、蓄电瓶等）转变成交流电，或者将交流电转变为直流电，再或者能够将低电压转变为高电压，将高电压转变为低电压。
本申请实施方式中的逆变器100包括功率器件50和风机200，逆变器100还包括变压器51、电感52，如功率器件50可以是绝缘栅双极型晶体管（(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT）和金属-氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOSFET）等，功率器件50、变压器51、电感52等在工作时会散发热量，从而产生的热量使得逆变器100整体温度上升。风机200能够向逆变器100输送气流，并通过气流带走逆变器100中各个器件生成的热量，从而可以降低逆变器100的温度。
功率器件50的结温可以是处于电子设备中半导体芯片(如晶圆、裸片)实际的最高温度，这里可以是功率器件50在实际工作时的温度；功率器件50的结温变化率用于表征在预设时间内功率器件50的结温变化情况。
可选地，储能电源1000内还设置有用于检测功率器件50温度的温度传感器，进而，逆变器100通过温度传感器检测到的各个温度来确定功率器件50的结温及结温变化率。
步骤012：根据结温和结温变化率，控制风机200的转速。
具体地，本申请实施方式的逆变器100还用于根据结温和结温变化率，控制风机200的转速。
可选地，功率器件50以逆变器100中的MOS管为例，结温越大，此时需要更快的降温，防止温度持续上升，超过功率器件50的温限，影响功率器件50的性能甚至损坏功率器件50，此时可以较大的转速控制风机200进行工作；反之，结温越小，此时功率器件50的温度距离达到功率器件50的温限越远，可以以较小的转速控制风机200进行工作，从而能够节省功耗。
而考虑到结温变化率，可以保证散热控制的提前性和及时性，在结温较低，但结温变化率较高的情况下，同样要加大风机200的转速，提前快速降温，防止结温变化之后再加大风机200的转速，导致降温延迟和滞后，从而进一步提高了散热效果。
如此，通过结合结温和结温变化率，共同控制风机200的转速，能够使得风机200精确、及时地对功率器件50进行散热，相较于采用功率器件50的测点温度控制风机200的转速控制而言，消除了测点温度与功率器件50的结温之间的差异对风机200控制造成的不确定性；通过获取逆变器100中功率器件50的结温变化率来控制风机200的转速，能够使得风机200提前并及时地对功率器件50的散热进行控制，避免功率器件50在温度较低但温升速率很大时，风机200对功率器件50进行散热控制的延迟和滞后，进而能够在保证功率器件50的散热效果的同时，最大化地降低风机200的功耗，实现散热效果和功耗的平衡。
请参阅图4，在某些实施方式中，步骤011：获取功率器件50的结温和结温变化率，包括：
步骤0111：获取多个功率器件50的最大结温、及最大结温变化率；
步骤012：根据结温和结温变化率，控制风机200的转速，包括：
步骤0121：根据最大结温和最大结温变化率，控制风机200的转速。
具体地，本申请实施方式的逆变器100内设置有多个功率器件50，逆变器100将根据多个功率器件50对应的所有结温中的结温最大值，及所有结温变化率中的变化率最大值，来对应控制风机200转速。
举例而言，在逆变器100包括功率器件A、功率器件B及功率器件C时，逆变器100首先将获取功率器件A、功率器件B及功率器件C三者的结温分别为TjA、TjB及TjC，及三者的结温变化率分别为GA、GB及GC。
然后，逆变器100将确定TjA、TjB及TjC三者中的最大值Max1和GA、GB及GC.三者中的最大值Max2。
最后，逆变器100根据Max1和Max2来控制风机200的转速。例如，当Max1与Max2的和值大于第一预设阈值小于等于第二预设阈值时，控制风机200以“1档”进行工作；而当Max1与Max2的和值大于第二预设阈值时，控制风机200以“2档”进行工作。其中，风机200的档位越高，其转速越高。
如此，通过获取多个功率器件50的最大结温及最大结温变化率来控制风机200的转速，最大化地保证散热效果。
请参阅图3和图5，在某些实施方式中，功率器件50包括多个，逆变器100还包括散热器30、第一测温装置70、第二测温装置80和第三测温装置90，逆变器100形成有风道60，风道60包括进风口61和出风口62，风机200设于出风口62，多个功率器件50设于散热器30，第一测温装置70设于散热器30靠近风机200的一端，第二测温装置80设于进风口61，第三测温装置90设于出风口62，散热控制方法还包括：
步骤013：建立多个功率器件50和散热器30的第一热网络模型及单个功率器件50的第二热网络模型；
步骤014：根据第一热网络模型构建第一方程组及根据第二热网络模型构建第二方程组；
步骤015：根据第一方程组、第二方程组、功率器件50的电流、第一测温装置70采集的第一温度、第二测温装置80采集的第二温度、第三测温装置90采集的第三温度、散热器30的第一预设参数和功率器件50的第二预设参数，计算得到每个功率器件50对应的结温。
具体地，请参阅图3，本申请实施方式的逆变器100形成有风道60，风道60包括进风口61和出风口62，而风机200设置在出风口62；功率器件50包括有多个，例如，MOS管的数量可以为4个。逆变器100还包括有散热器30、第一测温装置70、第二测温装置80和第三测温装置90等，通过将多个功率器件50设置在散热器30上，散热器30能够将多个功率器件50产生的热量进行扩散,而第一测温装置70、第二测温装置80和第三测温装置90可以为热电偶测温装置、红外测温装置等，第一测温装置70设于散热器30靠近风机200的一端，第二测温装置80设于进风口61，第三测温装置90设于出风口62。
本申请实施方式为准确地估计各个功率器件50的结温，故针对于逆变器100内的散热器30和所有功率器件50，建立有第一热网络模型；同时，本申请实施方式还针对于逆变器100内的其中一个功率器件50，建立有第二热网络模型。进而，本申请实施方式能通过第一热网络模型和第二热网络模型准确地计算逆变器100及逆变器100内各个功率器件50的结温。
以功率器件50为4个为例，请参阅图6和图7，图6为本申请某些实施方式中第一热网络模型的示意图，图7为本申请某些实施方式中第二热网络模型的示意图。
本申请实施方式还基于第一热网络模型建立有第一方程组；同时，本申请实施方式将基于第二热网络模型建立有第二方程组。
最后，本申请实施方式还基于第一测温装置70、第二测温装置80和第三测温置90分别采集的散热器30末端温度Tm（即第一温度）、风道60进风口61温度Tin（即第二温度）以及风道60出风口62温度Tout（即第三温度），配合散热器30的第一预设参数和所功率器件50的第二预设参数，对第一方程组和第二方程组进行求解，从而得到各个功率器件50的结温。
可以理解的是，本申请实施方式中的第一方程组和第二方程组的具体形式可根据实际情况建立的热网络模型确定。
可选地，散热器30还包括散热板31和陶瓷散热片32，功率器件50设于陶瓷散热片32上，陶瓷散热片32设置在散热板31上，第一预设参数可根据逆变器100出厂时的规格书等资料中得到。第一预设参数包括陶瓷散热片32的热阻和热容、散热器30（具体为散热板31）的热阻和热容，散热器30在出风方向（如图2和图3所示，出风方向可以是风道60延伸的方向，即L所表示的方向）上热传递的热阻和热容，气流与散热器30间的对流换热热阻，对流换热热阻根据对流换热面积和对流换热系数确定，对流换热面积根据散热器30的表面积确定，对流换热系数根据努谢特Nu关联式确定。
可选地，请参阅图8，功率器件50包括芯片焊层531、DBC层532、基板焊层533和基板534，第二预设参数包括芯片焊层531的热阻和热容，DBC层532的热阻和热容，基板焊层533的热阻和热容，基板534的热阻和热容，第二预设参数可根据逆变器100出厂时的规格书等资料中得到。进而，本申请实施方式中的第一方程组和第二方程组可表达为如下形式，即：
第一方程组：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
其中，Rc、Cc分别对应散热器30的陶瓷散热片32的热阻和热容，Rh、Ch分别对应散热器30的热阻和热容，R、Cht分别对应散热器30在出风方向上热传递的热阻和热容，Rf为空气流与散热器30间的对流换热热阻，Tm为第一测温装置70采集的第一温度，Tf可根据第二测温装置80采集的第二温度Tin、第三测温装置90采集的第三温度Tout做差值计算得到，例如，Tf为Tin和Tout得到的差值进行线性插值计算所得的值，TH为MOS管在散热器30上对应位置的温度，为第一方程组的中间计算值，TK为MOS管的板温，t为温度采样间隔时间。进而，通过第一方程组即可计算得到各个MOS管的板温Tk。
第二方程组可以表示如下：
（9）
（10）
（11）
（12）
其中，P为MOS管向外传递的热损耗值，R、C分别对应MOS管不同层的热阻和热容，t为温度采样间隔时间，Tj为MOS管的结温，T为MOS管不同层的温度。
在采集到功率器件50的电流、第一测温装置70采集的第一温度Tm、第二测温装置80采集的第二温度Tin、第三测温装置90采集的第三温度Tout，并获取到第一预设参数第二预设参数后，即可结合第一方程组和第二方程组，计算得到各个MOS管的结温。
请参阅图9，在某些实施方式中，步骤015：根据第一方程组、第二方程组、功率器件50的电流、第一测温装置70采集的第一温度、第二测温装置80采集的第二温度、第三测温装置90采集的第三温度、散热器30的第一预设参数和功率器件50的第二预设参数，计算得到每个功率器件50对应的结温包括：
步骤0151：根据第二方程组、第N-1时刻（第0时刻即为初始）的每个功率器件50的板温和结温、第N时刻的每个功率器件50的电流和第二预设参数，计算第N时刻的每个功率器件50结温和外扩散热功耗，其中，N为正整数，第0时刻的每个功率器件50的板温和结温可根据第0时刻的环境温度（如以第一温度、第二温度或第三温度（或者三者的均值）作为环境温度）确定；
步骤0152：根据第一方程组、第N-1时刻的每个功率器件50的板温、第N时刻的外扩散热功耗和结温、第N时刻的第一温度、第二温度和第三温度、及第一预设参数，计算每个功率器件50第N时刻的板温；
循环执行步骤0151和步骤0152。
为更清楚地说明本申请实施方式，请参阅图10和图11。
具体而言，基于上述公式（9）至公式（12），可推导出MOS管的结温和热功耗，即如公式（13）所示，即：
（13）
其中，功率器件50的外扩散热功耗Pout会因为流过功率器件50的电流I和功率器件50的结温Tj存在对应关系Pout=F（I，Tj）。
此时，可将第N-1时刻（如第0时刻、第1时刻）的每个功率器件50的板温Tk和结温Tj作为第二热网络模型迭代求解计算的初值，输入到第二方程组，然后结合第N时刻（如第1时刻、第2时刻）的每个功率器件50的当前的电流和第二预设参数，计算第N时刻（如第1时刻、第2时刻）的每个功率器件50的结温Tj和外扩散热功耗Pout。
然后，可将第N-1时刻（如第0时刻、第1时刻）的每个功率器件50的板温Tk、第N时刻（如第1时刻、第2时刻）的外扩散热功耗Pout和第N时刻（如第1时刻、第2时刻）的结温Tj作为第一热网络模型迭代求解计算的初值，输入到第一方程组，然后结合第N时刻（如第1时刻、第2时刻）的第一温度Tm、第二温度Tin和第三温度Tout、及第一预设参数，计算每个功率器件50第N时刻（如第1时刻、第2时刻）的板温Tk；
如此，循环执行步骤0151和步骤0152，即可计算得到任一时刻的板温Tk、结温Tj和外扩散热功耗Pout。
其中，第0时刻的板温Tk和结温Tj可根据第0时刻的环境温度（如以第一温度、第二温度或第三温度（或者以第一温度、第二温度和第三温度的均值）作为环境温度）确定。
例如，在计算第1时刻的结温Tj和外扩散热功耗Pout时，通过测量第0时刻的环境温度获取第0时刻的每个功率器件50的板温Tk和第0时刻的每个功率器件50的结温Tj，通过将第0时刻的板温Tk和第0时刻的每个功率器件50的结温Tj作为第二热网络模型迭代求解计算的初值，输入到第二方程组，然后结合第1时刻的每个功率器件50的当前的电流和第二预设参数，计算第1时刻的每个功率器件50的结温Tj和外扩散热功耗Pout；在计算第1时刻的板温Tk时，可将第0时刻的每个功率器件50的板温Tk、第1时刻的外扩散热功耗Pout和第1时刻的结温Tj作为第一热网络模型迭代求解计算的初值，输入到第一方程组，然后结合第1时刻的第一温度Tm、第二温度Tin和第三温度Tout、及第一预设参数，计算每个功率器件50第1时刻的板温Tk。
再例如，在计算第2时刻的结温Tj和外扩散热功耗Pout时，通过测量第1时刻的环境温度获取第1时刻的每个功率器件50的板温Tk和结温Tj，通过将第1时刻的板温Tk和结温Tj作为第二热网络模型迭代求解计算的初值，输入到第二方程组，然后结合第2时刻的每个功率器件50的当前的电流和第二预设参数；在计算第2时刻的板温Tk时，可将第1时刻的每个功率器件50的板温Tk、第2时刻的外扩散热功耗Pout和第2时刻的结温Tj作为第一热网络模型迭代求解计算的初值，输入到第一方程组，然后结合第2时刻的第一温度Tm、第二温度Tin和第三温度Tout、及第一预设参数，计算每个功率器件50第2时刻的板温Tk。
如此，循环执行步骤0151和步骤0152，通过采用迭代计算，使得步骤0152输出的每个功率器件50的板温作为步骤0151的输入，步骤0151的输出的每个功率器件50的热功耗作为步骤0152的输入，且每次执行步骤0151均能够输出当前每个功率器件50的当前时刻的结温，从而方便基于功率器件50的结温实现风机200的转速控制。
请再次参阅图8，在某些实施方式中，散热器30还包括陶瓷散热片32，功率器件50设于陶瓷散热片32，第一预设参数包括陶瓷散热片32的热阻和热容、散热器30的热阻和热容，散热器30在出风方向上热传递的热阻和热容，气流与散热器30间的对流换热热阻，对流换热热阻根据对流换热面积和对流换热系数确定，对流换热面积根据散热器30的表面积确定，对流换热系数根据努谢特Nu关联式确定。
功率器件50包括芯片焊层531、DBC层532、基板焊层533和基板534，第二预设参数包括芯片焊层531的热阻和热容，DCB层的热阻和热容，基板焊层533的热阻和热容，基板534的热阻和热容。
具体地，散热器30还包括散热板31和陶瓷散热片32，功率器件50(如MOS管的基板534)设于陶瓷散热片32，陶瓷散热片32设置在散热板31上，陶瓷散热片32能够起到绝缘和导热作用，能够将功率器件50的热量传递到散热器30上，并且将功率器件50和散热器30进行绝缘；第一预设参数包括陶瓷散热片32的热阻和热容如公式（1）中的Rc、Cc、散热器30的热阻和热容如公式（）中的Rh、Ch，散热器30在出风方向上热传递的热阻和热容如公式（4）Rht、Cht。
气流与散热器30间的对流换热热阻如公式（6）中的Rf，对流换热热阻根据对流换热面积和对流换热系数确定，其中，对流换热面积根据散热器30的表面积确定，对流换热系数根据努谢特Nu关联式确定，具体公式如下：
Rf=1/h*A
其中，A为对流换热面积，在第二热网络模型中A为散热器30整体散热表面积的1/4，h为对流换热系数，h能够通过努谢特Nu关联式求出，h与努谢特Nu关联式的关系可用公式表示，努谢特Nu关联式如下公式表示：
其中，ρ为气流密度、μ为气流动力粘度、λ为气流导热系数、l为散热器30的特征尺寸、Cp为气流的定压比热容，α、β、γ为关联式系数，v为散热器30的气流流速，散热器30的气流流速可用公式v=Qt/At*(0.15*i+0.6)计算出，其中，At散热器30的通风截面积，Q为风机200总流量，散热器30的流量Qt=0.2*Q，i可取1，2，3，4。
功率器件50（如MOS管）包括芯片焊层531、DBC层532、基板焊层533和基板534，第二预设参数包括芯片焊层531的热阻和热容如公式（9）中的R1和C1，DCB层的热阻和热容如公式10中的R2和C2，基板焊层533的热阻和热容如公式（11）中的R3和C3，基板534的热阻和热容如公式（12）中的R4和C4。
在某些实施方式中，每个功率器件50对应的最大结温变化率根据采样得到的连续多个最大结温和预设采样间隔确定。
具体地，每个功率器件50对应的最大结温变化率G可通过将采样得到的连续多个最大结温两两做差，并将差值分别除以对应的采样时间间隔之后，将得到的值求和并取平均值得到。例如，对功率器件50每隔预设采样时间t连续采样三次得到三个最大结温Tjmax1，Tjmax2和Tjmax3，功率器件50对应的最大结温变化率G可以用以下公式得到：
G==[（Tjmax1-Tjmax2）/t+(Tjmax2-Tjmax3)/t+(Tjmax1-Tjmax3)/2t]/3
请参阅图12，在某些实施方式中，步骤0121：根据最大结温和最大结温变化率，控制风机200的转速，包括：
步骤01211：根据最大结温确定第一占空比、及根据最大结温变化率确定第二占空比；
步骤01212：根据第一占空比和第二占空比，控制风机200的转速。
其中，占空比指的是风机200在工作周期内工作时间所占的比例。
具体地，根据功率器件50的最大结温Tjmax能够确定第一占空比Z1，最大结温Tjmax和第一占空比Z1呈阶梯函数关系，其对应关系如下表1表示：
表1
根据功率器件50的最大结温变化率G能够确定第二占空比Z2，最大结温变化率G和第二占空比Z2呈比例函数关系，其对应关系如以下公式表示：
G=/>
其中，Tjmax表示功率器件50的最大结温，t表示采样间隔时间。
根据第一占空比和第二占空比之和，能够确定风机200的占空比的值，进而通过风机200的占空比控制风机200的转速，风机200的占空比越大，说明功率器件50的温度较高或者温升速率较快，此时需要增大风机200的转速，较多地带走功率器件50的热量，以保证散热效果；风机200的占空比越小，说明温度较低且温升速率较慢，此时可减少风机200的转速，从而在保证散热效果的情况下，降低功耗。
请再次参阅图2和图3，本申请实施方式的逆变器100包括底板20、散热器30、风道组件40、风机200和多个功率器件50，散热板31和风道组件40均设置在底板20，风道组件40和底板20围成风道60，风机200设于风道60的出风口62，散热器30至少部分设于风道60内，多个功率器件50设于散热器30，风机200的转速根据功率器件50的结温和结温变化率确定。
具体地，逆变器100包括底板20、散热器30、风道组件40、风机200和多个功率器件50。
其中，散热器30包括散热板31和陶瓷散热片32，功率器件50设于陶瓷散热片32上，陶瓷散热片32设置在散热板31上，散热板31设于底板20；散热器30的数量可以为2个，如第一散热器33和第二散热器34，第一散热器33紧靠风道60左侧，第二散热器34紧靠风道60右侧，2个散热器30均沿出风方向延伸，且均至少部分位于风道60内，变压器51和电感52位于2个散热器30之间。
风道组件40包括顶壁41和侧壁42，侧壁42设于底板20，顶壁41、侧壁42和底板20围成风道60，风机200用于通过出风口62抽风，并且散热器30至少部分设于风道60内；风机200能够使空气流从逆变器100进风口进入，并经过电感5、散热器201和202的散热片进入风道内，由于风机200流场的抽风特性，风道60内无流速变化剧烈的区域，且无流动死区，热均衡性较优，部分气流在风道60内能以较大的均匀流速通过散热器30，进行功率器件50的散热，其他气流则在电感52周围绕流，向前流动至变压器51，完成相关元器件的散热。
功率器件50的数量可以为多个，多个功率器件50沿出风方向依次排布；逆变器100还包括变压器51和电感52，变压器51和电感52均设置在底板20，变压器51和电感52位于风道60内和/或风道60的进风口61处，并且电感52包括多个，多个电感52沿出风方向延伸，且多个电感52交替排布，任意相邻的2个电感52分别靠近2个散热器30设置（如电感52包括第一电感521和第二电感522，第一电感521紧靠第一散热器33设置、第二电感522紧靠第二散热器34设置）。
风机200的数量可以为多个，并且风机200的数量需要与散热器30的数量相对应，例如，散热器的数量为2个，风机200的数量相应为2个，从而位于风道60两端的2个风机200分别与风道60的对应两端的间距均大于或等于风道60的宽度的10%，需要说明的是，平行底板20且垂直出风方向为风道60的宽度方向，如图2和图3所示，W所表示的方向为风道60的宽度方向，出风方向为风道60的长度方向，即L所表示的方向；最后风机200的转速根据功率器件50的结温和结温变化率确定。
请参阅图13，本申请实施方式的储能电源1000包括控制器400和逆变器100，控制器400用于根据功率器件50的结温和结温变化率，控制风机200的转速。
其中，储能电源1000可以是光伏太阳能电池、镍氢电池，镍镉电池，锂离子电池等。
可选地，控制器400还能执行上述任一实施方式的散热控制方法，为了简洁，在此不再赘述。
请参阅图14，本申请实施方式的散热控制装置10应用于逆变器100，逆变器100包括风机200和功率器件50，散热控制装置10包括获取模块11和控制模块12，获取模块11用于获取功率器件50的结温和结温变化率；控制模块12用于根据结温和结温变化率，控制风机200的转速。
获取模块11具体用于获取多个功率器件50的最大结温、及最大结温变化率。
控制模块12具体用于根据最大结温和最大结温变化率，控制风机200的转速。根据所述最大结温确定第一占空比、及根据所述最大结温变化率确定第二占空比；根据所述第一占空比和所述第二占空比，控制所述风机200的转速。
散热控制装置10还包括第一创建模块13，第一创建模块13用于建立多个功率器件50和散热器30的第一热网络模型及单个功率器件50的第二热网络模型。
散热控制装置10还包括第二创建模块14，第二创建模块14用于根据第一热网络模型构建第一方程组及根据第二热网络模型构建第二方程组。
散热控制装置10还包括计算模块15，计算模块15用于根据第一方程组、第二方程组、功率器件50的电流、第一测温装置70采集的第一温度、第二测温装置80采集的第二温度、第三测温装置90采集的第三温度、散热器30的第一预设参数和功率器件50的第二预设参数，计算得到每个功率器件50对应的结温。
计算模块15具体用于根据第二方程组、第N-1时刻的每个功率器件50的板温和结温、第N时刻的每个功率器件50的电流和第二预设参数，计算第N时刻的每个功率器件50结温和外扩散热功耗；根据第一方程组、第N-1时刻的每个功率器件50的板温、第N时刻的外扩散热功耗和结温、第N时刻的第一温度、第二温度和第三温度、及第一预设参数，计算每个功率器件50第N时刻的板温。
请参阅图15，本申请实施方式还提供了一种计算机可读存储介质300，其上存储有计算机程序310，计算机程序310被处理器320执行的情况下，实现上述任意一种实施方式的散热控制方法的步骤，为了简洁，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (12)
1.一种散热控制方法，其特征在于，应用于逆变器，所述逆变器包括风机和功率器件，所述方法包括：
获取所述功率器件的结温和结温变化率；
根据所述结温和所述结温变化率，控制所述风机的转速。
2.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，所述功率器件包括多个，所述逆变器还包括散热器、第一测温装置、第二测温装置和第三测温装置，所述逆变器形成有风道，所述风道包括进风口和出风口，所述风机设于所述出风口，多个所述功率器件设于所述散热器，所述第一测温装置设于所述散热器靠近所述风机的一端，所述第二测温装置设于所述进风口，所述第三测温装置设于所述出风口，所述方法还包括：
建立多个所述功率器件和所述散热器的第一热网络模型及单个所述功率器件的第二热网络模型；
根据所述第一热网络模型构建第一方程组及根据所述第二热网络模型构建第二方程组；
根据所述第一方程组、所述第二方程组、所述功率器件的电流、所述第一测温装置采集的第一温度、所述第二测温装置采集的第二温度、所述第三测温装置采集的第三温度、所述散热器的第一预设参数和所述功率器件的第二预设参数，计算得到每个所述功率器件对应的所述结温。
3.根据权利要求2所述的散热控制方法，其特征在于，所述根据所述第一方程组、所述第二方程组、所述功率器件的电流、所述第一测温装置采集的第一温度、所述第二测温装置采集的第二温度、所述第三测温装置采集的第三温度、所述风机的当前转速、所述散热器的第一预设参数和所述功率器件的第二预设参数，计算得到每个所述功率器件对应的所述结温，包括：
根据所述第二方程组、第N-1时刻的每个所述功率器件的板温和结温、第N时刻的每个所述功率器件的电流和所述第二预设参数，计算第N时刻的每个所述功率器件结温和外扩散热功耗，其中，所述N为正整数，第0时刻的每个所述功率器件的板温和结温可根据第0时刻的环境温度确定；
根据所述第一方程组、第N-1时刻的每个所述功率器件的板温、第N时刻的外扩散热功耗和结温、第N时刻的第一温度、第二温度和第三温度、及所述第一预设参数，计算每个所述功率器件第N时刻的板温；
循环执行所述根据所述第二方程组、第N-1时刻的每个所述功率器件的板温和结温、第N时刻的每个所述功率器件的电流和所述第二预设参数，计算第N时刻的每个所述功率器件结温和外扩散热功耗，其中，所述N为正整数，第0时刻的每个所述功率器件的板温和结温可根据第0时刻的环境温度确定；所述根据所述第一方程组、第N-1时刻的每个所述功率器件的板温、第N时刻的外扩散热功耗和结温、第N时刻的第一温度、第二温度和第三温度、及所述第一预设参数，计算每个所述功率器件第N时刻的板温的步骤。
4.根据权利要求2或3所述的散热控制方法，其特征在于，所述散热器还包括陶瓷散热片，所述功率器件设于所述陶瓷散热片，所述第一预设参数包括所述陶瓷散热片的热阻和热容、所述散热器的热阻和热容，所述散热器在出风方向上热传递的热阻和热容，气流与所述散热器间的对流换热热阻，所述对流换热热阻根据对流换热面积和对流换热系数确定，所述对流换热面积根据所述散热器的表面积确定，所述对流换热系数根据努谢特Nu关联式确定；
所述功率器件包括芯片焊层、DBC层、基板焊层和基板，所述第二预设参数包括所述芯片焊层的热阻和热容，所述DBC层的热阻和热容，所述基板焊层的热阻和热容，所述基板的热阻和热容。
5.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，所述功率器件包括多个，所述获取所述功率器件的结温和结温变化率，包括：
获取多个所述功率器件的最大结温、及最大结温变化率；
所述根据所述结温和所述结温变化率，控制所述风机的转速，包括：
根据所述最大结温和所述最大结温变化率，控制所述风机的转速。
6.根据权利要求5所述的散热控制方法，其特征在于，每个所述功率器件对应的所述最大结温变化率根据采样得到的连续多个所述最大结温和预设采样间隔确定。
7.根据权利要求5所述的散热控制方法，其特征在于，所述根据所述最大结温和所述最大结温变化率，控制所述风机的转速，包括：
根据所述最大结温确定第一占空比、及根据所述最大结温变化率确定第二占空比；
根据所述第一占空比和所述第二占空比，控制所述风机的转速。
8.根据权利要求7所述的散热控制方法，其特征在于，所述最大结温和所述第一占空比呈阶梯函数关系，所述最大结温变化率和所述第二占空比呈比例函数关系。
9.一种逆变器，其特征在于，包括底板、散热器、风道组件、风机和多个功率器件，所述散热板和所述风道组件均设置在所述底板，所述风道组件和所述底板围成风道，所述风机设于所述风道的出风口，所述散热器至少部分设于所述风道内，多个所述功率器件设于所述散热器，所述风机的转速根据所述功率器件的结温和结温变化率确定。
10.一种储能电源，其特征在于，包括控制器和权利要求9所述的逆变器，所述控制器用于根据所述功率器件的结温和结温变化率，控制所述风机的转速。
11.一种散热控制装置，其特征在于，应用于逆变器，所述逆变器包括风机和功率器件，所述散热控制装置包括：
获取模块，用于获取所述功率器件的结温和结温变化率；
控制模块，用于根据所述结温和所述结温变化率，控制所述风机的转速。
12.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的散热控制方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310853405.9A CN116828807A (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 散热控制方法及控制装置、逆变器、储能电源及存储介质 |
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| CN (1) | CN116828807A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117979666A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | 散热风扇的控制方法、装置、空调机组、可读存储介质及电子设备 |
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2023
- 2023-07-12 CN CN202310853405.9A patent/CN116828807A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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