[实用新型]一种电力电子系统功能安全控制装置

说明书

本实用新型公开了一种电力电子系统功能安全控制装置。该装置包括电力电子开关管、电力电子开关管驱动电路，其特征在于，还包括过载控制模块、上位机和主控电路，其中，所述过载控制模块分别与所述电力电子开关管、所述电力电子开关管驱动电路、所述上位机和所述主控电路具有通信连接，所述过载控制模块基于来自于所述上位机的操控命令以及采集的所述电力电子开关管的温度数据确定安全电流或安全功率，以调节所述主控电路产生相应脉宽调制波来驱动所述电力电子开关管。本实用新型可实时计算最优的安全电流或安全功率，从而保证电力电子设备在过载运行的同时，温度不超过安全范围。

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种电力电子系统功能安全控制装置。

背景技术

现有电机驱动器、电源、整流器、逆变器等电力电子系统的额定电流或功率均为电力电子器件(开关管)可长时间运行于温度限值以下时，电力电子系统所对应的电流或功率。然而，在实际使用时，由于使用环境温度、设备启停频率、负载满载运行时间方面的不同，电力电子设备的额定运行电流和功率会存在较大的余量。这些余量导致电气电子设备开关管的额定电流或功率偏大，同时也导致电力电子设备的体积和重量偏大，从而使得整体产品产生了很多不必要的开销和成本。

目前尚无能够精确控制电力电子设备过载运行的装置或设备，设计电力电子设备时，往往采用过于保守的电力电子开关管选型和控制方案，例如，按照负载的额定电流或功率并留有一定余量，当电力电子开关管温度过高时，采取停机的手段使设备冷却。因此现有方案使得最终产品增加了很多额外的开支和成本，并且影响了产品性能。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种电力电子系统功能安全控制装置，在保证电力电子开关管温度不大于最高运行温度的情况下，最大限度的提升系统的过载性能。

本实用新型提供一种电力电子系统功能安全控制装置。该装置包括电力电子开关管、电力电子开关管驱动电路、过载控制模块、上位机和主控电路，其中，所述过载控制模块分别与所述电力电子开关管、所述电力电子开关管驱动电路、所述上位机和所述主控电路具有通信连接，所述过载控制模块基于来自于所述上位机的操控命令以及采集的所述电力电子开关管的温度数据确定安全电流I_max或安全功率P_{e_max}，以调节所述主控电路产生相应脉宽调制波经由所述电力电子开关管驱动电路驱动所述电力电子开关管。

在一个实施例中，在所述上位机发送的操控命令指示电流小于I_max或功率小于P_{e_max}的情况下，所述过载控制模块将所述上位机的操控命令直接传递给所述主控电路，所述主控电路产生相应频率和占空比的脉宽调制波来驱动所述电力电子开关管。

在一个实施例中，在所述上位机的发送的操控命令指示电流大于I_max或功率大于P_{e_max}的情况下，所述过载控制模块将接收的将所述上位机的操控命令发送给所述主控电路并指示所述上位机降低功率或电流。

在一个实施例中，所述过载控制模块被配置为根据以下方式确定安全电流I_max：

设置预测时间范围和预测时间步长，基于不同预测时间步长内所述电力电子开关管耗散的热量获取预测时间范围内所述电力电子开关管的总散热量

基于总散热量确定所述电力电子开关管在预测时间范围内吸收的最大能量

根据获得的和所述电力电子开关管的温度变化信息，确定对应的安全电流I_max。

在一个实施例中，所述过载控制模块被配置为基于限值PI控制器来确定所输出的电流或功率，包括：

将所述电力电子开关管的温度限制T_lim与温度测量值T_S的差值输入限值PI控制器；