[发明专利]一种基于温度曲线斜率控制的功率器件过温保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于温度曲线斜率控制的功率器件过温保护方法，应用于所有基于NTC热敏电阻进行温度保护的功率器件。

背景技术

变频器产品开发过程中，经常需要用到IGBT或者晶闸管等功率器件，功率器件由于工作时通过较高的电压和较大的电流，再加上较高的载波频率，是变频器产品中最大的发热源，温升相对较高，功率器件的可靠性直接决定了整个变频器的可靠性，如果散热不好，将直接导致功率器件的损坏，因此功率器件在实际应用中，必须增加相应的过温保护功能。

传统的功率器件过温保护主要有两种方法：1、直接利用功率器件内部的NTC热敏电阻；2、通过在散热器上固定一个NTC热敏电阻(尽可能靠近功率器件)，NTC热敏电阻通过外部电路将电阻信号转换为电压信号后送入CPU的AD进行处理，将得到的温度值与过温保护设定值进行对比，如果检测值高于设定值，则认为过温，如果低于设定值，则认为正常。传统过温保护方法设计的过温保护设定值是固定不变的，通常是80℃，当检测到NTC热敏电阻温度达到80℃时，开始过温故障保护，封锁PWM（脉冲宽度调制）。

但是上述两种方法都有一定的弊端：1、前者的弊端主要体现在有些功率器件内部没有设置温度检测，即使内部有温度检测，也由于功率器件内部的安规问题，这些温度检测输出必须通过光耦隔离后才能送给CPU处理，这将增加电路设计的复杂性；2、后者的弊端主要体现在外部NTC热敏电阻与功率器件最热点之间有一定的距离，导致两者的温差与散热器的散热材料存在较大的关系，特别是当功率器件温度急剧上升时，由于热传递速度的限制，热量的传递有个过程，存在一个滞后，使得两者之间的温差将会更大，在某些工况下，如果功率器件温度急剧上升，此时仍然按照固定的过温保护点进行保护，可能导致过温保护失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对传统过温保护方法存在的上述不足，提供一种基于温度曲线斜率控制的功率器件过温保护方法，不但可以有效解决过温保护可靠性问题，而且还可以对风机是否正常运行进行判断处理。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于温度曲线斜率控制的功率器件过温保护方法，包括如下步骤：

1）在变频器内的功率器件外部的散热器上增设NTC热敏电阻，变频器上电后，检测NTC热敏电阻的初始温度作为环境温度；

2）变频器运行后，当检测到NTC热敏电阻的温度值相对环境温度超出20℃时，每隔一个周期T计算一次NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率，累计计算n（n取整）个点的NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率后，求出变频器运行nT时间段内NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率平均值K₁；

3）在下一个nT时间段内重新按照步骤2）计算变频器运行第二个nT时间段内NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率平均值K₂；以此类推获得变频器运行第i个nT时间段内NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率平均值K_i，其中，i=3，4，5，…；

4）当检测到步骤3）中NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率平均值K_i（i=1，2，3，…）≤1时，判断风机正常运行，过温保护设定值取过温保护默认值；当检测到NTC热敏电阻的温度变化曲线的斜率平均值K_i连续多次>1时，就判断风机没有运行，同时根据实测的斜率平均值K_i的大小分档降低过温保护设定值：斜率平均值K_i相对1越大，过温保护设定值相对过温保护默认值降低的幅度越大（反之越小）；

5）根据步骤4）设置的过温保护设定值，一旦检测到NTC热敏电阻的温度超过过温保护设定值，变频器报出过温保护故障，封锁PWM输出，电机自由停机。

按上述方案，所述步骤4）中分档降低过温保护设定值，具体为：

a、当1<K_i≤2时，过温保护设定值取过温保护默认值减去5℃；

b、当2<K_i≤4时，过温保护设定值取过温保护默认值减去10℃；

c、当K_i>4时，过温保护设定值取过温保护默认值减去15℃。

按上述方案，所述步骤2）中周期T取2ms，n取100，时间段nT即为0.2s。

所述步骤4）中过温保护默认值设置为80℃。