RU2580936C2 - Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя - Google Patents

Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя Download PDF

Info

Publication number
RU2580936C2
RU2580936C2 RU2014106331/07A RU2014106331A RU2580936C2 RU 2580936 C2 RU2580936 C2 RU 2580936C2 RU 2014106331/07 A RU2014106331/07 A RU 2014106331/07A RU 2014106331 A RU2014106331 A RU 2014106331A RU 2580936 C2 RU2580936 C2 RU 2580936C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
inputs
temperature
converter
outputs
Prior art date
Application number
RU2014106331/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014106331A (ru
Inventor
Александр Александрович Базарнов
Александр Михайлович Китаев
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
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 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2014106331/07A priority Critical patent/RU2580936C2/ru
Publication of RU2014106331A publication Critical patent/RU2014106331A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2580936C2 publication Critical patent/RU2580936C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля теплового состояния силовых модулей, входящих в состав статических преобразователей напряжения и частоты различного типа и назначения. Техническим результатом является автоматизация выявления наиболее нагретого модуля, уменьшение аппаратных затрат, повышение быстродействия и надежности, а также высокая информативность устройства. Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя снабжено блоком выделения наибольшего напряжения, блоком индикации номера силового модуля, индикатором температуры, двумя компараторами и блоком сигнализации. Блок выделения наибольшего напряжения выполнен на трех операционных выпрямителях. Блок индикации номера силового модуля с наибольшей температурой выполнен на транзисторных ключах, инверторах, триггерах и светодиодах. Устройство существенно улучшает условия эксплуатации преобразователя, облегчает поиск и устранение неисправности, характеризуется малыми габаритами, весом и стоимостью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля теплового состояния силовых модулей, входящих в состав преобразователей напряжения и частоты различного типа и назначения.
Известно устройство для контроля состояния ключей высоковольтного вентильного преобразователя (патент RU 2417498, МПК H02H 7/10, 27.04.2011), содержащее последовательно включенные силовые ключи высоковольтного вентиля, токоограничивающие резисторы, оптопередатчик с оптоприемником, устройство управления и защиты преобразователя, дополнительный блок резисторов, блок измерения сигналов и датчик температуры, имеющий тепловой контакт с корпусом силового ключа и подключенный к входу блока измерения сигналов. Недостаток устройства заключается в том, что контролю теплового состояния подвергается только один силовой ключ, что не гарантирует от тепловой перегрузки других ключей ввиду разброса их характеристик.
Известно защитное устройство для последовательно соединенных IGBT транзисторов (патент CN 201708690, МПК H02H 7/10, H02M 1/32, 12.01.2011), содержащее последовательно соединенные IGBT транзисторы, каждый из которых расположен на отдельном радиаторе и снабжен датчиками напряжения между эмиттером и коллектором и между затвором и эмиттером и датчиком температуры, контактирующим с радиатором. Устройство включает в себя также датчик тока и блок обработки снимаемой с датчиков информации. Недостатком устройства является необходимость оценки теплового состояния каждого IGBT транзистора, что обуславливает большие аппаратные затраты, снижение быстродействия и надежности устройства.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления двигателем (патент US 6268986, МПК H02H 5/04, 31.07.2001), содержащее двигатель, полупроводниковый преобразователь мощности, запитанный от сети постоянного тока, и управляющий компьютерный блок. Преобразователь мощности включает в себя три силовых модуля, каждый из которых выполнен на двух IGBT транзисторах, двух обратных диодах и термочувствительном диоде, запитанном от источника постоянного тока и связанном через блок фиксации перегрева и блок защиты с затворами IGBT соответствующего силового модуля. Недостаток устройства заключается в необходимости придания каждому модулю своих блоков фиксации перегрева и защиты, а также в отсутствии информации о температуре наиболее нагретого модуля, достижении ею предупредительного и аварийного значений и о конкретном месте расположения (номере) перегретого модуля, сохраняющейся и после выключения преобразователя.
Предлагаемое устройство основано на автоматическом выделении сигнала датчика температуры от наиболее нагретого силового модуля, выведении его на индикатор температуры, сравнении с предупредительным и аварийным значениями и выдаче исполнительных команд на блок сигнализации или блок управления преобразователем. Кроме того, устройство обеспечивает определение номера наиболее нагретого модуля и сохранение этой информации после выключения преобразователя.
На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя. Устройство содержит трехфазный преобразователь 1 напряжения, вход которого соединен с источником 2 постоянного напряжения, а выход - с нагрузкой 3. Преобразователь 1 выполнен на трех силовых модулях 4, 5, 6, на каждом из которых установлен датчик 7 температуры. Выходы блока 8 управления преобразователем 1 связаны с затворами IGBT транзисторов 9, 10 модулей 4, 5, 6. Устройство также снабжено блоком 11 выделения наибольшего напряжения, блоком 12 индикации номера одного из силовых модулей 4, 5, 6 с наибольшей температурой, индикатором 13 температуры, компараторами 14, 15 предупредительного и аварийного значений температуры и блоком 16 сигнализации. При этом датчики 7 модулей 4, 5, 6 подключены к входам блока 11, основной выход 17 которого связан с входами индикатора 13 и компараторов 14, 15, а дополнительные выходы 18, 19, 20 - с первыми тремя входами блока 12. Выход компаратора 14 подключен к блоку 16, а выход компаратора 15 - к входу блока 8 и к четвертому входу блока 12.
Блок 11 выполнен на трех операционных выпрямителях 21, входы которых подключены к входам блока 11. Выходы 22 выпрямленного напряжения выпрямителей 21 объединены и связаны с выходом 17 блока 11, а выходы 23 невыпрямленного напряжения подключены к выходам 18, 19, 20.
Блок 12 выполнен на транзисторных ключах 24, входы которых подключены к первым трем входам блока 12. Выходы ключей 24 через инверторы 25 связаны с входами S синхронных RS триггеров 26, к входам С которых подключен четвертый вход блока 12. При этом к коллекторам транзисторов 24 и к выходам триггеров 26 подсоединены светодиоды 27 и 28.
Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя работает следующим образом.
При включении преобразователя 1 и работе его на нагрузку 3 на модулях 4, 5, 6 выделяется тепловая энергия, приводящая к повышению их температуры. В зависимости от величины нагрузки 3, режима работы преобразователя 1, климатических условий окружающей среды и индивидуальных характеристик модулей 4, 5, 6 меняется степень их нагрева. На выходах датчиков 7 модулей 4, 5, 6 появляются постоянные напряжения, пропорциональные установившимся на них температурам. В блоке 11 на объединенных выходах 22 выпрямителей 21 выделяется наибольшее входное напряжение, например, от датчика 7 модуля 4. Это напряжение поступает на выход 17 блока 11. Одновременно с этим на выходе 23 нижнего по схеме выпрямителя 21 появляется положительное напряжение, а на выходах 23 других выпрямителей 21 - отрицательные напряжения, под действием которых в блоке 12 открывается нижний ключ 24 и закрываются верхние ключи 24. При этом загорается нижний светодиод 27, сигнализирующий о том, что наибольшая температура установилась на модуле 4. Кроме того, выходные сигналы ключей 24 через инверторы 25 поступают на входы S триггеров 26, подготавливая их к запоминанию номера модуля (4) с наибольшей температурой после защитного выключения преобразователя 1. Аналогично работает устройство и при поступлении наибольшего напряжения от датчика 7 модуля 5 или датчика 7 модуля 6. При этом загорается средний или верхний светодиод 27.
Напряжение с выхода 17 блока 11 поступает на индикатор 13, отображающий температуру наиболее нагретого модуля, и на входы компараторов 14, 15. Компаратор 14 настроен на предупредительное значение, а компаратор 15 - на аварийное значение температуры. При достижении температурой одного из наиболее нагретых модулей 4, 5, 6 предупредительного значения срабатывает компаратор 14, который, в свою очередь, включает блок 16, информирующий персонал о предаварийном состоянии преобразователя 1. При достижении температурой аварийного значения срабатывает компаратор 15, под действием которого блок 8 запирает транзисторы 9, 10 модулей 4, 5, 6, выключая тем самым преобразователь 1. Одновременно с этим сигнал от блока 15 поступает на четвертый вход блока 12, устанавливая триггер 26, соответствующий модулю с наибольшей температурой, в единичное состояние, при котором зажигается соответствующий светодиод 28, дублирующий гаснущий после остывания преобразователя 1 светодиод 27.
Таким образом, устройство при минимальном количестве дополнительных элементов осуществляет автоматический контроль теплового состояния наиболее нагруженного силового элемента. При этом обслуживающий персонал обеспечивается всей необходимой информацией как в процессе работы преобразователя, так и при его выключении.
Наиболее целесообразно использование устройства в мощных и высоковольтных преобразователях с большим числом модулей, соединенных параллельно и/или последовательно. В этом случае увеличивается лишь число каналов в блоках 11,12.
Устройство может быть реализовано на широко распространенной элементной базе и отличается низкой стоимостью, малыми габаритами и весом.

Claims (3)

1. Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя, содержащее трехфазный преобразователь напряжения, вход которого соединен с источником постоянного напряжения, а выход - с нагрузкой и выполненный на трех силовых модулях, на каждом из которых установлен датчик температуры, и блок управления преобразователем, выходы которого связаны с затворами IGBT транзисторов силовых модулей, отличающееся тем, что оно снабжено блоком выделения наибольшего напряжения, блоком индикации номера силового модуля с наибольшей температурой, индикатором температуры, компараторами предупредительного и аварийного значений температуры и блоком сигнализации, причем датчики температуры силовых модулей подключены к входам блока выделения наибольшего напряжения, основной выход которого связан с входами индикатора температуры и компараторов, а дополнительные выходы - с первыми тремя входами блока индикации номера силового модуля с наибольшей температурой, выход компаратора предупредительного значения температуры подключен к блоку сигнализации, а выход компаратора аварийного значения температуры - к входу блока управления преобразователем и к четвертому входу блока индикации номера силового модуля с наибольшей температурой.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выделения наибольшего напряжения выполнен на трех операционных выпрямителях, входы которых подключены к входам блока, выходы выпрямленного напряжения объединены и связаны с основным выходом блока, а выходы невыпрямленного напряжения подключены к дополнительным выходам блока.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок индикации номера силового модуля с наибольшей температурой выполнен на транзисторных ключах, входы которых подключены к первым трем входам блока, а выходы через инверторы связаны с входами S синхронных RS триггеров, к входам С которых подключен четвертый вход блока, причем к коллекторам транзисторов и к выходам RS триггеров подсоединены светодиоды.
RU2014106331/07A 2014-02-20 2014-02-20 Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя RU2580936C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106331/07A RU2580936C2 (ru) 2014-02-20 2014-02-20 Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106331/07A RU2580936C2 (ru) 2014-02-20 2014-02-20 Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014106331A RU2014106331A (ru) 2015-08-27
RU2580936C2 true RU2580936C2 (ru) 2016-04-10

Family

ID=54015374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106331/07A RU2580936C2 (ru) 2014-02-20 2014-02-20 Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580936C2 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6268986B1 (en) * 1999-05-11 2001-07-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Motor control unit
CN201708690U (zh) * 2010-05-07 2011-01-12 北京乐普四方方圆科技股份有限公司 一种igbt直接串联保护装置
RU2417498C1 (ru) * 2010-04-05 2011-04-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" Устройство для контроля состояния ключей высоковольтного вентильного преобразователя

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6268986B1 (en) * 1999-05-11 2001-07-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Motor control unit
RU2417498C1 (ru) * 2010-04-05 2011-04-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" Устройство для контроля состояния ключей высоковольтного вентильного преобразователя
CN201708690U (zh) * 2010-05-07 2011-01-12 北京乐普四方方圆科技股份有限公司 一种igbt直接串联保护装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014106331A (ru) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102694531B (zh) 负载驱动设备和半导体开关装置驱动设备
KR101470348B1 (ko) 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템
US20090323238A1 (en) Electronic device including a protection circuit for a light-emitting device
EP3457149B1 (en) Diagnosis system for power conversion device, diagnosis method for semiconductor module, and power conversion device
JP6201296B2 (ja) 電力変換装置の制御装置
CN108631559A (zh) 半导体元件的驱动装置
US10925128B2 (en) Current tuneback in light emitting diode luminaires
TWI475778B (zh) 在風電機組中用於檢測撬棍電路的裝置及方法
JP2019047695A (ja) 電力変換装置、電動機制御システム、および電力変換装置の診断方法
CY1117341T1 (el) Προστασια υπερφορτισης μιας συσκευης μειωσης τασης
RU2417498C1 (ru) Устройство для контроля состояния ключей высоковольтного вентильного преобразователя
RU2580936C2 (ru) Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя
US20150022120A1 (en) Light emitting diode apparatus with over current protection function and system having the same
CN104065036B (zh) 不间断电源过热保护方法和装置
CN104577988A (zh) 基于热电转换的电动机保护装置及其供电方法
WO2017005218A1 (en) Silicon-controlled rectifier current-protection circuit, related operating method, and dimming circuit and lighting device containing the same
CN109548369B (zh) 一种基于半导体制冷的高频开关电源模块
WO2020237662A1 (en) Brake chopper
CN203541812U (zh) 一种基于mcu的焊接电源装置
RU2606974C1 (ru) Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователей
WO2012152215A1 (zh) Led通电发光电路
KR101977137B1 (ko) 발전기용 브레이크장치
US11605944B2 (en) Dynamic control of trip temperature for power module
CN107482580A (zh) 一种电机的电流保护装置
US20160269020A1 (en) Overvoltage protection circuit for a power semiconductor and method for protecting a power semiconductor from over-voltages

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170221

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200205