[发明专利]大功率电力电子器件工作温度控制装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子器件应用技术领域，尤其涉及一种大功率电力电子器件工作温度控制装置。

背景技术

一般采用IGBT的变流器的工作环境温度为-25℃～+70℃，在-25℃～-40℃可以正常存放，采取加温和防寒措施后，在-25℃以下可正常工作。有的变流器的工作环境最低温度限制在-10℃或0℃。在0℃以下的低温状况，小电流范围内VCE(sat)静特性如图所示，在温度越低、电流越小的情况下，VCE的值越大。VCE是检测IGBT短路的反馈信号。比如说，位于同一桥臂上的两个IGBT模块，当其中一个IGBT发生误触发或破坏时，触发另一个IGBT，将造成桥臂短路，从滤波电容流出急剧的短路放电电流，短路电流流过正常的IGBT后，将在IGBT的C-E极之间产生10V以上的电压，短路保护电路检测到此电压后，立即封锁触发脉冲，对IGBT进行保护。在低温、小电流的情况下，IGBT的C-E极之间也产生10V以上的电压，会引起短路保护误动作。静特性不是直接影响IGBT的开关动作的参数，与IGBT的开关特性无关，所以电源设备厂家一般不公开其技术数据。

在寒冷地区，冬季温度经常会低于-25℃，有些地区温度会低于-40℃，在此情况下，对于需要在户外工作的变流器，比如机车牵引变流器、油田钻井变流器等，需要对变流柜内控制系统电子元件及IGBT模块进行加热控制，当温度达到最低温度限制值时，才能起动变流器。以HXD3型电力机车为例，该机车主变流器采用水冷散热器，预热回路采用管型电阻预热，机车在低温时，IGBT模块预热时间很长，预热效果不明显，且消耗大量蓄电池能量，容易引起机车蓄电池亏电。

对于变流柜内控制系统电子元件，一方面可以通过电子元器件的严格选型，使其适应在-40℃以上环境温度下工作，另一方面，电子元件体积小、热容量，通过电加热器或管型电阻预热电路板，可很快使电路板电子元件及周围空气的温度升高。对于变流柜内IGBT模块，现有技术是通过电加热器或管型电阻预热IGBT模块，由于IGBT模块及散热器装配体积大，热容量大，这种预热方法预热时间长、能耗大、预热不均匀，对周围环境的保温效果要求高，往往达不到很好的预热效果。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种大功率电力电子器件工作温度控制装置。

本发明的目的是这样现的：一种大功率电力电子器件工作温度控制装置，由循环水冷散热装置构成，其特征在于在循环回路中设置一个加热器，一个二位三通电磁阀控制加热器与散热器之间的切换，控制器的温度传感器设在电力电子器件水头冷板出水口处，控制器的输出端接至二位三通电磁阀。

采用本发明的方案后，通过加热器预热的冷却液，流过器件冷却板，冷却液与冷却板及器件之间的热量传递方式为传导方式，热传递效率高，预热均匀，并且预热时间短、效率高，降低能耗。

附图说明

附图1为本发明实施例的原理示意图。

具体实施方式

参看附图，详细说明本发明的实施例。本发明实施例的大功率电力电子器件工作温度控制装置主要包括器件冷却板、水循环泵、散热器、补水罐、各种阀门、仪表与检测元件、外部配管等，加热通过二位三通电磁阀接入循环回路。控制器的温度传感器设在IGBT器件冷却板冷却液出水口处，输出端按至二位三通电磁阀。装置工作时，温度传感器检测器件冷却板出口的冷却液温度，如果低于最低工作环境温度限制值，控制器则通过二位三通电磁阀控制循环回路切换至与加热器连通，实现IGBT的预热；如果高于最低工作环境温度限制值，控制器则通过二位三通电磁阀控制循环回路切换至与散热器连通，实现IGBT的散热。