RU2606974C1 - Converters power modules thermal conditions control device - Google Patents
Converters power modules thermal conditions control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606974C1 RU2606974C1 RU2015127157A RU2015127157A RU2606974C1 RU 2606974 C1 RU2606974 C1 RU 2606974C1 RU 2015127157 A RU2015127157 A RU 2015127157A RU 2015127157 A RU2015127157 A RU 2015127157A RU 2606974 C1 RU2606974 C1 RU 2606974C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- modules
- voltage
- highest
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
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.The invention relates to electrical engineering and can be used to control the thermal state of power modules included in voltage and frequency converters of various types and purposes.
Известно устройство для контроля состояния ключей высоковольтного вентильного преобразователя (патент RU 2417498, МПК Н02Н 7/10, 27.04.2011), содержащее последовательно включенные силовые ключи, токоограничивающие резисторы, оптопередатчик с оптоприемником, устройство управления и защиты, дополнительный блок резисторов, блок измерения сигналов и датчик температуры, имеющий тепловой контакт с корпусом силового ключа и подключенный к блоку измерения сигналов. Недостаток устройства заключается в том, что с помощью одного датчика температуры невозможна дифференцированная оценка теплового состояния всех силовых ключей, входящих в преобразователь.A device is known for monitoring the state of the keys of a high-voltage valve converter (patent RU 2417498, IPC Н02Н 7/10, 04/27/2011), which contains power switches, current-limiting resistors, an optical transmitter with an optical receiver, a control and protection device, an additional resistor unit, a signal measuring unit and a temperature sensor having thermal contact with the power switch housing and connected to the signal measuring unit. The disadvantage of this device is that using a single temperature sensor, it is impossible to differentiate the thermal state of all power switches included in the converter.
Известно защитное устройство для последовательно соединенных IGBT транзисторов (заявка CN 201708690, МПК Н02Н 7/10, Н02М 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, между затвором и эмиттером, а также датчиком температуры, контактирующим с радиатором, датчиком тока и блоком обработки снимаемой с датчиков информации. Недостатком устройства является обработка большого объема информации, что существенно усложняет устройство и снижает его надежность и быстродействие.Known protective device for series-connected IGBT transistors (application CN 201708690, IPC Н02Н 7/10,
Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления двигателем (патент US 6268986, МПК Н02Н 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 блоки фиксации перегрева и защиты с затворами IGBT соответствующего силового модуля. Недостаток устройства заключается в необходимости придания каждому модулю своих блоков фиксации перегрева и защиты, а также в низкой наглядности, не позволяющей обслуживающему персоналу оценить тепловое состояние устройства в целом, своевременно предупредить возникновение аварийных ситуаций и определить наиболее уязвимые в тепловом отношении элементы преобразователя.Closest to the proposed is a motor control device (patent US 6268986, IPC
Предлагаемое устройство основано на автоматическом определении температур наиболее и наименее нагретых модулей, температурного разбаланса между ними и средней температуры силовых модулей. Кроме того, устройство обеспечивает определение номеров (мест расположения) наиболее и наименее нагретых модулей. Наличие указанной информации позволяет обслуживающему персоналу своевременно провести профилактические работы по оптимизации тепловых режимов силовых модулей преобразователя.The proposed device is based on the automatic determination of temperatures of the most and least heated modules, the temperature imbalance between them and the average temperature of the power modules. In addition, the device provides the determination of numbers (locations) of the most and least heated modules. The presence of this information allows maintenance personnel to conduct timely preventive work to optimize the thermal conditions of the converter power modules.
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 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 двумя блоками 11, 12 выпрямления и выделения наибольшего напряжения, суммирующим 13 и разностным 14 усилителями, блоками 15, 16 индикации номеров силовых модулей с наибольшей и наименьшей температурой нагрева, индикатором 17 средней температуры модулей 4, 5, 6, индикаторами 18, 19 наибольшей и наименьшей температур модулей, индикатором 20 разности температур между ними и двумя компараторами 21, 22. Датчики 7 модулей 4, 5, 6 подключены к входам усилителя 13 и к входам блока 11, основной выход (наибольшего напряжения) 23 которого связан с одним из входов усилителя 14 и с входами индикатора 18 и компаратора 21. Первая группа выходов 24, 25, 26 блока 11 связана с входами блока 15, а вторая группа выходов 27, 28, 29 - с входами блока 12. Основной выход (наибольшего напряжения) 30 блока 12 соединен со вторым входом усилителя 14, с входом индикатора 20 и с входом компаратора 22, а первая группа выходов 31, 32, 33 блока 12 связана с входами блока 16. Выходы усилителей 13, 14 подключены соответственно к индикаторам 17, 19.The drawing shows a functional diagram of a device for monitoring the thermal conditions of the power modules of the Converter. The device contains a three-
Блоки 11, 12 выполнены на операционных выпрямителях 34, 35, 36 с диодно-резистивными обратными связями. Количество входящих в блоки 11, 12 операционных выпрямителей определяется количеством контролируемых силовых модулей, содержащихся в преобразователе 1, и практически ничем не ограничено. Многоуровневые, высоковольтные и преобразователи большой мощности, как правило, содержат большое количество силовых модулей, нуждающихся в контроле. Входы операционных выпрямителей 34, 35, 36 подключены к входам блоков 11, 12. Выходы выпрямленного напряжения одной полярности (отрицательной) 37, 38, 39 выпрямителей 34, 35, 36 блоков 11, 12 объединены и соединены соответственно с выходами 23, 30. Выходы невыпрямленного напряжения 40, 41, 42 выпрямителей 34, 35, 36 блоков 11, 12 связаны с первыми группами выходов, соответственно 24, 25, 26 и 31, 32, 33. А выходы выпрямленного напряжения другой полярности (положительной) 43, 44, 45 выпрямителей 34, 35, 36 блока 11 соединены с его второй группой выходов 27, 28, 29.
Блоки 15, 16 выполнены на транзисторных ключах 46, 47 48, входы которых подключены к входам блоков, а к коллекторам ключей подсоединены светодиоды 49, 50, 51, индицирующие номера соответствующих модулей.
Устройство контроля тепловых режимов силовых модулей преобразователя работает следующим образом.The control device thermal conditions of the power modules of the Converter operates as follows.
При включении преобразователя 1 и его работе 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, особенностей примененных систем охлаждения и индивидуальных характеристик модулей 4, 5, 6 изменяется степень их нагрева. На выходах датчиков 7 модулей 4, 5, 6 появляются постоянные (положительные) напряжения, пропорциональные установившимся на них температурам - Т4, Т5, Т6. В блоке 11 на объединенных выходах 37, 38, 39 выпрямителей 34, 35, 36 выделяется наибольшее (по величине) входное напряжение, например, от датчика 7 модуля 4. При этом на выходе 42 усилителя 36 блока 11 появляется отрицательное напряжение, а на выходах 40, 41 усилителей 34, 35 - положительные напряжения, под действием которых в блоке 15 открывается ключ 48 и закрываются ключи 46, 47. В результате в блоке 15 загорается светодиод 51, сигнализирующий о том, что наибольшая температура установилась на модуле 4. Одновременно с этим на выходе 45 усилителя 36 устанавливается нулевой потенциал, а на выходах 43 и 44 выпрямителей 34 и 35 появляются напряжения пропорциональные разностям температур Т4-Т6 и Т4-Т5. Блок 12 из указанных напряжений также выделяет наибольшее напряжение, пропорциональное максимальной разности температур, например Т4-Т5. Очевидно, что одно из входящих в эту разность напряжений пропорционально максимальной температуре модуля 4, а другое - минимальной температуре модуля 5. При этом на выходе 41 усилителя 35 блока 12 появляется отрицательное напряжение, а на выходах 40, 42 усилителей 34, 36 - положительные напряжения, под действием которых в блоке 16 открывается ключ 47 и закрываются ключи 46, 48. В результате в блоке 12 загорается светодиод 50, сигнализирующий о том, что наименьшая температура установилась на модуле 5.When the
Напряжение с выхода 23 блока 11 поступает на входы индикатора 18 наибольшей температуры и на вход компаратора 21, сигнализирующего о перегреве соответствующего модуля. Напряжения с выходов датчиков 7 всех модулей 4, 5, 6 подаются на входы суммирующего усилителя 13, вычисляющего среднеарифметическое значение температуры модулей, входящих в преобразователь 1. Выход усилителя 13 подключен к индикатору 17 средней температуры. Напряжение с выхода 23 блока 11, пропорциональное максимальной температуре, и напряжение с выхода 30 блока 12, пропорциональное разности максимальной и минимальной температур, поступают на входы разностного усилителя 14, вычисляющего минимальную температуру соответствующего модуля. Выход усилителя 14 подключен к индикатору 19 температуры наименее нагретого модуля (под номером 5). Выход 33 блока 12 подсоединен также к индикатору 20 разности температур наиболее и наименее нагретых модулей и к компаратору 22, сигнализирующему о недопустимом температурном разбалансе в преобразователе 1.The voltage from the
Таким образом, устройство обеспечивает всесторонний контроль теплового состояния модулей, входящих в состав преобразователя напряжения и частоты. Благодаря этому достигается своевременное обнаружение перегруженных или недогруженных модулей и, как следствие, повышается надежность эксплуатации преобразователя. Наиболее эффективно применение устройства в преобразователях с большим числом силовых модулей, включенных последовательно и/или параллельно. Устройство реализовано на широко распространенной элементной базе и характеризуется низкой стоимостью, малыми весом и габаритами.Thus, the device provides comprehensive control of the thermal state of the modules included in the voltage and frequency converter. Due to this, timely detection of overloaded or underloaded modules is achieved and, as a result, the reliability of operation of the converter is increased. The most effective use of the device in converters with a large number of power modules connected in series and / or in parallel. The device is implemented on a widespread elemental base and is characterized by low cost, low weight and dimensions.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015127157A RU2606974C1 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Converters power modules thermal conditions control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015127157A RU2606974C1 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Converters power modules thermal conditions control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2606974C1 true RU2606974C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015127157A RU2606974C1 (en) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | Converters power modules thermal conditions control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2606974C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6268986B1 (en) * | 1999-05-11 | 2001-07-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor control unit |
CN201708690U (en) * | 2010-05-07 | 2011-01-12 | 北京乐普四方方圆科技股份有限公司 | IGBT direct serial protective device |
RU2417498C1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Device for monitoring of high-voltage valve converter switch condition |
-
2015
- 2015-07-06 RU RU2015127157A patent/RU2606974C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6268986B1 (en) * | 1999-05-11 | 2001-07-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Motor control unit |
RU2417498C1 (en) * | 2010-04-05 | 2011-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Device for monitoring of high-voltage valve converter switch condition |
CN201708690U (en) * | 2010-05-07 | 2011-01-12 | 北京乐普四方方圆科技股份有限公司 | IGBT direct serial protective device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3457149A1 (en) | Diagnosis system for power conversion device, diagnosis method for semiconductor module, and power conversion device | |
EP2557655A2 (en) | Electrical storage apparatus | |
CN101701854A (en) | Method for detecting junction temperature of chip of LED lamp | |
RU2014102875A (en) | AC SYSTEM AND METHOD FOR AC VOLTAGE INPUT | |
US20210293860A1 (en) | Current sampling method and current sampling circuit | |
RU2606974C1 (en) | Converters power modules thermal conditions control device | |
KR20130087902A (en) | Monitoring control apparatus of pv system | |
Pacher Vega et al. | Efficiency analysis of a modular H-bridge based on SiC MOSFET | |
ES2535027T3 (en) | Standalone Battery Balance | |
RU2417498C1 (en) | Device for monitoring of high-voltage valve converter switch condition | |
US20150022120A1 (en) | Light emitting diode apparatus with over current protection function and system having the same | |
Sutharssan et al. | Prognostics and reliability assessment of light emitting diode packaging | |
CN104065036B (en) | Uninterrupted power source method for excessive heating protection and device | |
CN108398656A (en) | High-voltage LED street lamp, method for diagnosing faults and readable storage medium storing program for executing | |
WO2017005218A1 (en) | Silicon-controlled rectifier current-protection circuit, related operating method, and dimming circuit and lighting device containing the same | |
RU2580936C2 (en) | Device for controlling thermal conditions of power modules of converter | |
US6084787A (en) | Device for supervising in a high voltage converter station | |
CA2309064A1 (en) | Improvements relating to current indicators | |
EP4020807A1 (en) | Isolated voltage detection with current limiters | |
US6020735A (en) | Switching device internal diode detection circuit and method of operating the same | |
CN203870153U (en) | Positive and negative pulse detection tool | |
US20180375469A1 (en) | Solar cell monitoring device | |
WO1998057407A2 (en) | A device for supervising in a high voltage converter station | |
US20210396813A1 (en) | Indicator device for a rechargeable battery pack | |
CN209897007U (en) | System for monitoring hot spots of assembly and photovoltaic system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180707 |