FI118363B - Tehopuolijohdekomponenttien suojaus - Google Patents

Description

118363

TEHOPUOLIJOHDEKOMPONENTTIEN SUOJAUS

Keksinnön kohteena on tehoelektroniikkalaitteiden, erityisesti taajuusmuuttajien, tehoasteissa käytettävien tehopuolijohdekomponenttien, kuten 5 IGBT, suojausmenetelmä ja - järjestelmä.

Tehoelektroniikkalaitteen, kuten taajuusmuuttajan, suorituskyvyn mittana käytetään yleensä siitä saatavaa maksimilähtövirtaa. Maksimivirta määräytyy normaalisti tehopuolijohteiden rajapintalämpötilan Tj mukaan. Ääriolo-suhteissa materiaaliteknologian mukaista ja valmistajan ilmoittamaa puolijohde-10 rajapinnan maksimilämpötilaa ei saa ylittää vaarantamatta tehokomponentin ja koko laitteen luotettavaa toimintaa.

Tehokomponentit vanhenevat periaatteessa vain mekaanisista syistä. Komponenttien koteloinnissa käytetään yleisesti moduulitekniikkaa, jossa tehopuolijohdechipit kiinnitetään eristeen päällä sijaitsevan kupari-kerroksen 15 pinnalle juottamalla ja yhdistetään kuparijohteisiin ns. bondilangoilla. Tässä ratkaisussa rajapintalämpötilan suuret vaihtelut aiheuttavat mekaanista elämistä käytettyjen materiaalien erisuuruisten lämpölaajenemiskerrointen vuoksi, mikä vanhentaa juotos- ja lankaliitoksia. Valmistajat yleensä ilmoitta-vatkin moduulien eliniän käyrästöinä joista ilmenee moduulien kestämien lämpösyklien luku-20 määrä lämpötilan vaihtelualueen funktiona.

Tehokomponentin lämpenemä mitattavissa olevan ulkopinnan ja si-säisen puolijohderajapinnan välillä aiheutuu siinä syntyvästä häviötehosta.

: :*· Merkittävimmät häviötehoon vaikuttavat tekijät ovat kuormitusvirta ja kytkentä-

• M

taajuus. Esimerkiksi taajuusmuuttajissa yleisesti käytetyille IGBT-kytkimille "··. 25 valmistajat ilmoittavat datalehdissä käyrästöt, joista häviöt voi laskea näiden • » "j. tekijöiden funktiona (päästöjännite virran funktiona sekä sytytys- ja sammutus- häviöt virran, jännitteen ja ohjaustavan funktiona).

*···’ Rajapinnan lämpötilaa ei voi mitata suoraan mm. kotelointiteknisis- tä syistä. Turvallisen toimintalämpötilan varmistamiseksi on siksi perinteisesti 30 turvauduttu epäsuoriin menetelmiin useimmiten jäähdyttimen lämpötilan mit- • · · taamisen kautta. Tässä menetelmässä selvitetään tyyppitestien ja simulointi-laskelmien avulla teoreettinen rajapinnan lämpötila mitatun jäähdyttimen lämpö-,···. tilan ja laitteen kuormituksen funktiona yhdessä kuormituspisteessä kerrallaan.

Ohjausjärjestelmään voidaan sitten asettaa esim. ohjelmallinen lähtövirran *·* ] 35 maksimirajakäyrä mitatun jäähdyttimen lämpötilan ja asetetun kytkentätaajuu- \*·: den funktiona.

2 118363

Perinteisten suojausmenetelmien ongelma on se, että arvaus todellisesta rajapinnan lämpötilasta on varsin karkea. Tämän vuoksi mitoitus on herkästi joko ylivarovainen tai liian kriittinen. Esimerkiksi äkillisissä kuormitus-iskuissa tai hyvin pienillä moottorin syöttötaajuuksilla mekaniikasta aiheutuvat 5 lämpökapasitanssit aiheuttavat sen, ettei mitatusta jäähdyttimen lämpötilasta pysty lainkaan tekemään johtopäätöksiä todellisesta puolijohderajapinnan lämpötilan käyttäytymisestä.

Perinteiset suojausmenetelmät eivät myöskään tarkastele tietyn yksittäisen tehopuolijohteen lämpötilaa, vaan niillä mallinnetaan tyypillisesti kes-10 kimääräisen komponentin lämpenemää kaikkien vaiheiden virrasta muodostetun maksimivirtamallin pohjalta ja pyritään siten vain teoreettisen maksimilämpötilan indikoimiseen. Näinollen esimerkiksi pienillä taajuuksilla (alle 1 Hz), jossa yksittäisen tehopuolijohteen rajapintalämpötila voi vaihdella rajustikin yhden jakson aikana, ei nähdä tätä vaihtelua, vaan periaatteessa ainoastaan kaikista 15 laitteen tehopuolijohteiden rajapintalämpötiloista valittu maksimiarvo.

Tunnetuin menetelmin tehopuolijohteen lämpösuojauksessa on pyritty siis vain varmistamaan, ettei speksattua rajapinnan maksimilämpötilaa ylitetä. Lämpötilan dynaamisen käyttäytymisen vaikutus elinikään on otettu huomioon vain manuaalisin laskelmin.

20 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan epä kohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen tehopuolijohdekomponenttien suo-jausmenetelmä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä hyödynnetään nykytek- · : nologian mukaisten tehoelektroniikkalaitteiden, esimerkiksi taajuus-muuttajien, ohjauspiirien älyä ja laskentakykyä tehopuolijohteiden rajapinta-lämpötilojen "··. 25 laskemiseksi reaaliaikaisesti. Reaaliaikaisuus tarkoittaa sitä, että lämpötilaa • · lasketaan vähintään komponentin lämpöverkkomallin lyhimmän aikavakion mit-taisin aikavälein.

• i *···* Reaaliaikainen rajapintalämpötilan tunteminen tuo mm. seuraavia etuja: .«:* 30 · Kun rajapintalämpötila tiedetään tarkasti, voidaan laitteen täysi suori-

• M

tuskyky hyödyntää turvallisesti kaikissa tilanteissa esimerkiksi lähtövir-ran maksimiarvon dynaamisen asettelun kautta.

!··. · Laitteen luotettavuus paranee kun ylilämpösuojaus kohdistuu suoraan • · siihen kriittiseen tehoelektroniikkalaitteen kohteeseen jota pitääkin v : 35 suojata. Esimerkiksi pienillä taajuuksilla, jossa lämpötilan vaihtelu voi • ♦ olla huomattavaa yhden lähtöjännitteen jakson aikanakin, tästä on erityisen suuri hyöty.

3 118363 • Sovelluksissa, joissa kuormitus on hyvin syklistä (esim. hissit) ja siten rasittavaa tehomoduulin liitosten kannalta, laite voi varoittaa huolto-tarpeesta elinkaarensa lopun lähestyessä tehomoduulille ilmoitetun turvallisen lämpösyklimäärän tullessa täyteen.

5 Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle suojausmenetelmälle ja suojausjärjestelmälle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10 kuvio 1 esittää jänniteohjattua PWM-taajuusmuuttajaa, kuvio 2 kuvaa tehopuolijohdemoduulin lämpöverkkomallia, kuviot 3.1 - 3.3 esittävät yhtä häviötehopulssia ja sen aiheuttaman lämpenemän laskentamenetelmää, kuviot 4.1 - 4.2 esittävät kahta häviötehopulssia ja niiden aiheut-15 tämän lämpenemän laskentamenetelmää,, kuviot 5.1 - 5.2 esittävät taajuusmuuttajan lähtövirran aiheuttamaa yhden IGBT-kytkimen lämpenemää yhden puolijakson ja usean jakson aikana kuviot 6.1 - 6.3 esittävät taajuusmuuttajan yhden IGBT-kytkimen virtapulssia ja sen aiheuttamien häviöenergiakomponenttien muodostumista 20 sekä summaenergian jakamista tasaisesti koko johtamisjakson ajalle.

Kuvio 1 esittää kolmivaiheista jänniteohjattua PWM-taajuus-muuttajaa, jossa on verkkosilta 10 syöttöverkon kolmivaiheisen vaihtojännitteen, • · . .·. jossa on vaihejännitteet Ur, Us, Ut, tasasuuntaamiseksi tasajännitevälipiirin *!:, tasajännitteeksi UDc sekä kuormasilta (invertteri) 11 tasajännitevälipiirin tasa- "II, 25 jännitteen vaihtosuuntaamiseksi taajuudeltaan vaihtelevaksi kolmivaiheiseksi "f vaihtojännitteeksi, jonka vaihejännitteet ovat UUt Uv, Uw. Kuormasilta 11 on ko- • · · ·;;; koaaltosilta, jossa ohjausyksikkö 13 ohjaa pulssileveysmodulaatiolla kunkin • * ’**·* vaiheen tehopuolijohdekytkimiä V11 - V16, joiden rinnalla on vastarinnan- kytketyt nolladiodit D11 - D16. Verkkosilta 10 on ohjaamaton kokoaaltosilta, m 30 joka koostuu diodeista D1-D6. Taajuusmuuttajaa ohjataan ohjausyksiköllä CU, \,*ϊ johon on myös järjestetty välipiirijännitteen mittausyksikkö Udc ja lähtövaihe- :v, virtojen lu, lv. Iw mittausyksikkö lm, jolla samalla mitataan tehopuoli- • · ,*··’. johdekomponenttien läpi kulkevaa virtaa.

*** Tämän keksinnön mukaisesti tehoelektroniikkalaitteen, erityisesti »·· v 5 35 taajuusmuuttajan ohjausjärjestelmässä käytetään reaaliaikaista yksittäisen te- ·*.*·! hopuolijohteen rajapintalämpötilan lämpenemää mallintavaa laskentaa seuraa vassa kuvatulla tunnetun teorian mukaisella menetelmällä tai jollakin siitä johde- 4 118363 tulla yksinkertaistetulla menetelmällä. Lopullinen rajapintalämpötila on mitatun jäähdyttimen lämpötilan ja lasketun lämpenemän summa, ja laitteen yliläm-pösuojaus perustuu näin mallinnettuun rajapintalämpötilaan.

Laskennassa ohjausjärjestelmä voi hyödyntää suoraan valmistajan 5 ilmoittamia tehopuolijohteen päästöjännite- ja kytkentäenergiakäyriä, jotka on esimerkiksi taulukoitu ohjausjärjestelmän muistiin.

Tehopuolijohdemoduulin lämpömalli koostuu useista erikokoisista lämpövastuksista ja lämpöaikavakioista. Lämpömalliin voi kuulua esimerkiksi 10 kuvion 2 mukainen lämpöverkko johon kuuluu kolme lämpövastuksista Rthi -Rth3 ja -kapasitansseista Cthi - Cth3 koostuvaa aikavakiota. Aikavakioiden koot riippuvat komponentin rakenteesta, suuruusluokan vaihdellessa tyypillisesti välillä 1 ms - 1 sek.

15 Suorakaiteen muotoisen yksittäisen tehopulssin aiheuttama läm- penemä ja jäähtyminen lasketaan tunnetusti seuraavalla tavalla (kts. kuviot 3.1 - 3.3): 1) Häviötehopulssi P1 (kuvio 3.1), jonka kesto on t1, korvataan kahden 20 jatkuvan tehopulssin summalla (kuvio 3.2), joista P1 alkaa hetkellä 0 ja -P1 hetkellä t1.

• · ♦ * ♦ • ·· • · : 2) Jatkuvan tehopulssin P aiheuttama lämpenemä AT ajan funktiona *·· noudattaa tunnetusti kaavaa ··«· 25 ··· * ^ *···: jossa termit Ri ja τί ovat valmistajan ilmoittamia lämpövastuksia ja lämpöaika vakioita.

··· m • · · · '['. J 30 3) Esimerkin mukaisen tehopulssin aiheuttama maksimilämpenemä het- :v. kellä t1 saadaan sijoittamalla kaavaan (1) P = P1 ja t = t1. Läm- penemä myöhemmin hetkellä t2 saadaan lasketuksi samalla kaavalla *" positiivisen ja negatiivisen tehopulssin aiheuttamien lämpenemien • ·« v 5 summana seuraavasti (kuvio 3.3): V-i 35 AT(tl) = Plx fAr(t2)-PU fja-n) (2) 5 118363 4) Laitteen toimiessa erikokoiset häviötehopulssit seuraavat toisiaan jatkuvana jonona. Niiden aiheuttama kokonaislämpenemä lasketaan yllä olevan esimerkin mukaisesti laskemalla yhteen jokaisen pulssin aihe-5 uttamat lämpenemät. Periaatetta selventää kuvioiden 4.1 - 4.2 esi merkki, joka esittää kahden erikokoisen häviötehopulssin P1 ja P2 aiheuttamia lämpenemäkäyriä ΔΤρι, ΔΤ.ρι, ΔΤρ2, ja ΔΤ.ρ2, sekä niiden summana saatua kokonaislämpenemäkäyrää ΔΤ.

10 Kuviossa 5.1 on yksinkertaistettu esimerkki kuvion 1 mukaisen taa juusmuuttajan yhden tehopuolijohteen, V11, lämpenemän luonteenomaisesta käyttäytymisestä kytkentätaajuutta vastaavan jakson ts ja vaihevirran positiivisen puolijakson aikana. Kuvion mukaisesti vaihevirran nousevat osuudet (esimerkiksi kuvioon merkitty poikkiviivoitettu virtapaikka) kulkevat IGBT.n V11 kaut-15 ta ja vaihevirran laskevat osuudet vastaavasti vastakkaisen nolladiodin D14 kautta. Näinollen IGBT:n lämpenemä ATvn kasvaa silloin kun virta kulkee sen kautta ja laskee silloin kun se on virraton. Kuten kuvioista 1 ja 5.1 voi päätellä, lähtövirran lu negatiivisen puolijakson aikana sekä V11 että D14 ovat koko ajan virrattomia, joten silloin niiden lämpenemä laskee.

20 Kuviossa 5.2 on vastaava luonteenomainen esimerkki IGBT:n V11 lämpenemän käyttäytymisestä pitemmällä ajanjaksolla. Esimerkissä on oletettu että alkutilanteessa laite on jäähtynyt ja hetkellä t1 lähtövirta alkaa kulkea vakio- · . taajuudella ja -amplitudilla. Kuvion 5.1 esimerkin mukaisesti IGBT:n läm- penemä kasvaa lähtövirran positiivisten puolijaksojen aikana (esim. aikaväli t1 - !’·*··. 25 t2) ja laskee negatiivisten puolijaksojen aikana (esim. aikaväli t2 -13). Läm- • · penemän keskiarvo ATave kasvaa useiden jaksojen aikana eksponentiaalisesti ·"* kohti lähtövirtaa vastaavaa loppulämpenemää ATend tehopuolijohteen lämpöai- • · *·*·* kavakioiden mukaisesti. Käyrä ΔΤΓβ3ι esittää IGBT:n lämpenemän todellista re aaliaikaista käyttäytymistä, jonka mallintaminen on tämän keksinnön tarkoitta-30 man suojausmenetelmän ja -järjestelmän kohteena. Tunnetun tekniikan mukai- *·* Y.·' nen lämpenemän mallinnus vastaa lähinnä joko loppulämpenemän laskentaa tai parhaimmillaankin vain lämpenemän keskiarvon laskentaa.

» · f <1 • · • · Y Täydellinen teorian mukainen lämpenemän laskenta erikokoisten Y : 35 häviötehopulssien seuratessa toisiaan jatkuvana jonona on suhteellisen työlästä • * Y·: ja vaatii paljon laskentatehoa. Käytännössä laskentaa voidaan yksinkertaistaa 6 118363 tarkkuuden silti kärsimättä liikaa esimerkiksi seuraavien taajuusmuuttajalle soveltuvien periaatteiden mukaisesti: 1) Kaikki tehopuolijohteen yhden johtamisjakson aikana kertyneet häviö-5 energiakomponentit (sytytysenergia, johtotilan häviöenergia ja sam- mutusenergia) summataan ja oletetaan kyseisen summaenergian syntyneen tasaisesta koko laskentajakson ajalle levittäytyneestä häviöte-hosta. Periaatetta selventää kuvioiden 6.1 - 6.3 esimerkki, jossa on esitetty yksi tehopuolijohteen V11 johtamisjakso te kuvion 1 mukaises-10 sa taajuusmuuttajassa. Pact esittää todellista johtamis-jakson aikana syntyvää häviötehokäyrää ja Pest tasaista koko kytkentäjakson ts ajalle levitettyä häviötehoa, jonka aikaintegraali on sama kuin Pact^ ai-kaintegraali. Näin voidaan ilman suurta virhettä menetellä koska läm-penemä on luonteeltaan kertymäfunktio joten laskennassa käytetty 15 kokonaisenergia on ratkaiseva.

Tämä oletus helpottaa laskentaa merkittävästi, koska kytkentätaajuus on yleensä vakio jolloin kytkentäjakson pituuskin on vakio. Tällöin kaavan (1) mukainen eksponenttitermi voidaan laskea etukäteen kytkentäjakson mittaiselle ajanjaksolle, jolloin lämpenemä voidaan laskea 20 kertolaskuna.

•V·! ΔΤ-ΜΡκτ (3) m • · · • · · ·· ··. Kertolaskun suorittaminen vie paljon vähemmän laskentakapasiteettia ···· .***. 25 kuin eksponenttitermien laskenta.

Huomattakoon että laskentajaksona voi käyttää pitempääkin aikaväliä kuin yhtä kytkentäjaksoa, koska yleensä kytkentäjakson pituus on pal-*“* jon lyhempi kuin komponentin lämpöverkkomallin lyhin aikavakio, min- . kä vuoksi lämpenemämuutoskin sen aikana on vähäinen. Oleellista on ·*··’ 30 ottaa kaikki laskentajakson aikana esiintyneet virtapulssit häviölaskel- missä huomioon. On myös mahdollista että johtamisjakso on pidempi kuin laskentajakso esimerkiksi silloin, kun taajuus-muuttajan lähtöjän-nite on suurin mahdollinen (6-step toiminta).

··· • · * "f | 35 2) Yhden kytkentäjakson (ts) aikana syntyneen häviötehon laskemiseksi '· *: moottorivirran voi olettaa pysyvän vakiona koko johtamisjakson (te) ajan (keskiarvo iave = (io + ii)/2), kts. kuvio 6.2). Mitä korkeampaa kyt- 7 118363 kentätaajuutta käytetään, sitä paremmin tämä oletus pitää paikkansa. Kun ohjausjärjestelmälle on mallinnettu esimerkiksi parametreillä te-hopuolijohteen päästöjännitekäyrä (kynnysjännite VCeo ja päästöresis-tanssi γ0ε) ja kytkentäenergiakäyrät (Eon ja Eoff), saadaan yhden kyt-5 kentäjakson aikana syntynyt keskimääräinen häviöteho Pest lasketuk si seuraavasti:

Eon = f(iave, UdC) (datalehden sytytysenergiakäyrästä)

Eoff = f(iave, Udc) (datalehden sammutusenergiakäyrästä) 10 Uon = Vceo + Tce * iave (Vceo ja rCE saadaan datalehdestä) (4)

Econd s Uon * iave * te Gohtoaika te saadaan ohjauspiireiltä) (5)

Pest - (Eon + Eoff + Econd) / ts (6) 3) Tehopulssin jälkeisellä jäähtymiskäyrällä voidaan eksponenttilaskut 15 korvata kertolaskuilla käyttämällä laskentajakson monikerroille määri tettyjä etukäteen laskettuja kertoimia. Esimerkiksi laskenta-jakson ts mittaisen tehopulssin P1 aiheuttama lämpenemä viiden laskentajakson kuluttua tehopulssin alkamisesta voidaan laskea määrittämällä kaavan (2) perusteella kerroin k5 (negatiivinen luku), joka kuvaa sitä 20 kuinka paljon lämpenemä pienenee tehopulssin loppumista seuraavan 4. laskentajakson aikana, kertomalla tehopulssin suuruus tällä kertoi- : mella ja lisäämällä tulos edelliseen lämpenemätulokseen seuraavasti: • ! • · · **;V ΔΤ(5 X ts) = k5 x P1 + ΔΤ(4 X ts) (7) ·♦♦* ΛΓ ... 25 • · *···* Kun tarkka rajapintalämpötilan käyttäytyminen on tiedossa, taajuus- ···: muuttajan ohjausjärjestelmä voi pitää kirjaa lämpötilan vaihteluista (lämpösyk- leistä), verrata niiden lukumäärää ohjausjäijestelmään syötettyihin valmistajan ilmoittamiin syklien maksimimääriin ja antaa varoituksen, kun niiden lukumäärä 30 (= tehopuolijohteen ennakoitu elinikä) tulee täyteen.

Rajapinnan lämpötila voidaan myös näyttää suoraan asteina esimerkiksi taajuusmuuttajan ohjauspaneelilla.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät • » '·;·* rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäl- :Τί 35 jempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Siten samaa menetelmää voi soveltaa esimerkiksi taajuusmuuttajien verkkosilloissa, diodien lämpenemän • · laskennassa jne.

Claims (7)

8 118363

1. Taajuusmuuttajien tehoasteissa käytettävien tehopuolijohdekompo-nenttien suojausmenetelmä, 5 jossa käytetään tehokomponenttien (V11-V16) puolijohderajapinnan läm-penemää mallintavaa laskentaa, missä tehokomponenttien lämpenemä mitattavissa olevan ulkopinnan tai jäähdyttimen ja sisäisen puolijohderajapinnan välillä määritetään komponentin häviötehon ja lämpöverkkomallin perusteella, jossa mitataan tehokomponentin ulkopinnan tai jäähdyttimen lämpötilaa, 10 jossa mallinnettu puolijohderajapinnan lämpötila on mitatun ulkopinnan tai jäähdyttimen lämpötilan ja lasketun lämpenemän summa, ja jossa mallinnetun rajapintalämpötilan perusteella annetaan hälytys tai suoritetaan jokin muu suojaustoimenpide, tunnettu siitä, että menetelmässä: 15 lasketaan puolijohderajapinnan lämpötilaa reaaliaikaisesti, vähintään läm pöverkkomallin lyhimmän aikavakion mittaisin aikavälein, jokaisen virran johta-misjakson (te) aikana syntyvän häviötehopulssin aiheuttaman lämpenemän perusteella, ja lämpenemän laskenta suoritetaan vakiolaskentavälein (ts), joiden pituus 20 on vähintään lämpöverkkomallin lyhimmän aikavakion mittainen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, .. tunnettu siitä, että menetelmässä • · · *· / seurataan puolijohderajapinnan lämpötilan vaihteluita (lämpösyklejä), ver- rataan niiden lukumäärää ohjausjärjestelmään syötettyihin valmistajan ilmoitta-25 miin syklien maksimimääriin ja tehdään hälytys tai muu suojaus-toimenpide, kun syklien lukumäärä tulee täyteen.

·:· 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, ·«·· ’ tunnettu siitä, että menetelmässä: · · laskentavälin (t$) aikana oletetaan tehopuolijohteen häviötehon pysyvän : 30 vakiona (Pest). missä kyseisen vakiotehon aiheuttama häviöenergia (Pest * ts ) .”··*. on sama kuin tehokomponentin ominaiskäyrien perusteella laskettu todellinen • · häviöenergia (Eon + E0ff + Econd) saman laskentavälin aikana.

4. Patenttivaatimusten 1 ja 3 mukainen menetelmä, *""· tunnettu siitä, että menetelmässä: 35 lämpenemän muutosten laskenta perustuu etukäteen laskettuihin ja ohja- .···. usjärjestelmään taulukoitujen kertoimien (ki, k5) käyttämiseen, jotka kertoimet • * · β 118363 on laskettu tehopuolijohdekohtaisten lämpöaikavakioiden ja vakiolaskentavälin perusteella.

5. Taajuusmuuttajien tehoasteissa käytettävien tehopuolijohdekompo-nenttien suojausjärjestelmä (CU), 5 jossa käytetään tehokomponenttien (V11-V16) puolijohderajapinnan läm- penemää mallintavaa laskentaa, jossa tehokomponenttien lämpenemä mitattavissa olevan ulkopinnan tai jäähdyttimen ja sisäisen puolijohderajapinnan välillä määritetään komponentin häviötehon ja lämpöverkkomallin perusteella jossa mitataan tehokomponentin ulkopinnan tai jäähdyttimen lämpötilaa, 10 jossa mallinnettu puolijohderajapinnan lämpötila on mitatun ulkopinnan tai jäähdyttimen lämpötilan ja lasketun lämpenemän summa, ja jossa mallinnetun rajapintalämpötilan perusteella annetaan hälytys tai suoritetaan jokin muu suojaustoimenpide, tunnettu siitä, että se 15 laskee puolijohderajapinnan lämpötilaa reaaliaikaisesti, vähintään lämpö verkkomallin lyhimmän aikavakion mittaisin aikavälein, jokaisen virran johtamis-jakson (te) aikana syntyvän häviötehopulssin aiheuttaman lämpenemän perusteella, ja se suorittaa lämpenemän laskentaa vakiolaskentavälein (ts), joiden pituus 20 on vähintään lämpöverkkomallin lyhimmän aikavakion mittainen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suojausjärjestelmä, tunnettu siitä, että se • · · *· " seuraa liitoslämpötilan vaihteluita (lämpösyklejä), vertaa niiden lukumää- *·:·* rää ohjausjärjestelmään syötettyihin valmistajan ilmoittamiin syklien maksimi- 25 määriin ja tekee hälytyksen tai muun suojaustoimenpiteen, kun syklien luku- • · * määrä tulee täyteen. "‘m\m

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suojausjärjestelmä, tunnettu siitä, että taajuusmuuttajassa tai vastaavassa on näyttö, jolle näytölle on saatavissa suoraan asteina yksittäisen tehokomponentin puoli-: 30 johderajapinnan lämpötila. φ · · · • · · • · • · * * * « • · * • · * • · • · « • « • · • · · 10 1 1 8363