DE102006018771A1 - Electric component e.g. power semiconductor, overload protecting method for frequency converter, involves measuring temperature of coolant at source and another temperature of coolant at coolant inlet - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überlastschutz elektrischer Bauelemente, insbesondere bei flüssigkeitsgekühlten elektrischen Bauelementen.The The invention relates to a method for overload protection electrical Components, in particular for liquid-cooled electrical Components.
Es ist bekannt, dass elektrische Bauelemente, beispielsweise Leistungshalbleiter in Frequenzumrichtern, gekühlt werden müssen. Hierbei muss die während des Betriebes der elektrischen Bauelemente anfallende Verlustleistungswärme abgeführt werden. Bekannt ist, die elektrischen Bauelemente auf, an beziehungsweise in Kühlkörpern anzuordnen. Zum Abführen der Verlustleistungswärme werden die Kühlkörper mit einem Kühlmittel, beispielsweise Luft oder ein Fluid (Wasser), beaufschlagt.It is known that electrical components, such as power semiconductors in frequency converters, cooled Need to become. This must be during the the dissipation of heat dissipated by the operation of the electrical components. It is known, the electrical components on, on or to arrange in heat sinks. For discharging the power loss heat be the heat sink with a Coolant, For example, air or a fluid (water), applied.
Bekannt
ist, die Kühlung
aktiv zu beeinflussen, indem der Nähe des die Verlustleistungswärme erzeugenden
elektrischen Bauelementes eine Ist-Temperatur gemessen wird und
in Abhängigkeit
dieser Ist-Temperatur ein Kühlmittelvolumenstrom
beeinflusst, beispielsweise erhöht
wird. So ist beispielsweise aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, mittels dem in einfacher und effizienter Weise ein Schutz von elektrischen Bauelementen möglich ist.Of the Invention is based on the object, a method of the generic type by means of protection in a simple and efficient manner possible of electrical components is.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass eine Ist-Temperatur an wenigstens einer Verlustleistungsquelle gemessen wird, eine Ist-Temperatur eines Kühlmittels an einem Kühlmitteleingang gemessen wird, eine Temperaturdifferenz zwischen der wenigstens einen Ist-Temperatur an der Verlustleistungsquelle und der Ist-Temperatur an dem Kühlmitteleingang ermittelt wird, aus der Temperaturdifferenz der Ist-Kühlmittelvolumenstrom ermittelt wird und dieser Ist-Kühlmittelvolumenstrom bei der Ermittlung der momentanen Grenztemperatur an der Verlustleistungsquelle einfließt, ist vorteilhaft möglich, einen sicheren Überlastschutz der elektrischen Bauelemente zu gewährleisten, wobei die momentanen, in die Verlustleistung einfließenden Parameter dynamisch berechnet werden. Hierdurch ist quasi eine adaptive Anpassung der Kühlung der elektrischen Bauelemente an die gegebene Betriebssituation möglich. So ergibt sich eine bessere Betriebsführung der elektrischen Bauelemente, da ein Eingreifen in die Betriebsführung, bei Überlastung der elektrischen Bauelemente, nur im wirklich notwendigen Fall erfolgt. Gegenüber der bekannten statischen Herangehensweise ergibt sich hierdurch ein betriebsabhängiger Spielraum, in dem die Bauelemente noch mit ihrer momentanen maximalen Leistung gefahren werden können, ohne dass ein Schaden zu befürchten ist. Ein zu frühzeitiges Drosseln der Leistung, wie beim Stand der Technik, kann somit vermieden werden.According to the invention this Task by a method having the features mentioned in claim 1 solved. Characterized in that an actual temperature at least one power loss source is measured, an actual temperature of a coolant at a coolant inlet is measured, a temperature difference between the at least an actual temperature at the power loss source and the actual temperature at the coolant inlet is determined, from the temperature difference of the actual coolant volume flow is determined and this actual coolant volume flow in determining the current limit temperature at the power loss source flows, is advantageous possible a safe overload protection of electrical components, with the current, included in the power loss Parameters are calculated dynamically. This is almost an adaptive Adjustment of cooling the electrical components to the given operating situation possible. So results in a better management of the electrical components, as an intervention in the management, in overload of electrical Components, only in the really necessary case takes place. Opposite the known static approach this results in a operating margin, in which the components still with their current maximum power can be driven without to fear that damage is. Too early Throttling the power, as in the prior art, can thus be avoided become.
Es wird somit nur dann eine Überlastschutzreaktion, beispielsweise ein Warnsignal, ein Abschaltsignal, ein Leistungsdrosselungssignal oder dergleichen, generiert, wenn der Ist-Kühlmittelvolumenstrom unterhalb eines Wertes liegt, der für die gerade vorhandene Verlustleistung benötigt wird.It Thus, only an overload protection reaction, For example, a warning signal, a shutdown signal, a power reduction signal or the like, generated when the actual refrigerant flow rate below of a value for the actual power loss is needed.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the others, in subclaims mentioned features.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:
Mittels
eines Temperatursensors
Mittels
einer Routine
Für einen
Wärmewiderstand
Rth gilt allgemein:
Während des
bestimmungsgemäßen Einsatzes
der Anordnung
Hiermit ergeben sich also transiente, das heißt kurzzeitig von der Verlustleistung P und dem Kühlmittelvolumenstrom dV/dt abhängige Wärmewiderstände Zth.Herewith This results in transient, ie short-term loss of power P and the coolant volume flow dV / dt dependent Thermal Resistance Zth.
Bei
der Ermittlung dieser transienten Wärmewiderstände werden feste, konstruktiv
bedingte Parameter berücksichtigt,
die den Kühlmittelkanal
Aufgrund dieser bekannten Parameter des Kühlkörpers, der bekannten Temperaturdifferenz dT des bekannten Kühlmittelvolumenstromes dV/dt lässt sich der momentane transiente Wärmewiderstand Zth ermitteln.by virtue of this known parameter of the heat sink, the known temperature difference dT of the known coolant volume flow dV / dt let yourself the instantaneous transient thermal resistance Determine Zth.
Diese
transienten Wärmewiderstandswerte
Zth werden über
eine Adaption
Hierbei
werden die korrekten momentanen transienten Wärmewiderstände Zth berücksichtigt. Der transiente
Wärmewiderstand
Zth wird in Form einer Matrix Zth,i,j berücksichtigt, wobei i für den Leistungshalbleiter
Die
mit dem thermischen Modell
Ergibt
der Vergleich
Anhand
der vorstehenden Erläuterung
wird deutlich, dass durch das gefundene Verfahren ein inhärent sicheres
Verhalten der Anordnung
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