[發明專利]集成鉑溫度傳感器的全控型電力電子器件及結溫測量方法

在審

• 申請號: 202011179652.8
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112327127A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 田鴻昌;李賓賓;婁彥濤;任軍輝
• 申請（專利權）人: 西安西電電力系統有限公司;中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01K7/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 薛平;周曉飛

本發明提供了一種集成鉑溫度傳感器的全控型電力電子器件及結溫測量方法，包括：全控型電力電子器件、設于全控型電力電子器件表面結發熱處的鉑溫度傳感器，其中，所述鉑溫度傳感器的第一電極連接點靠近全控型電力電子器件的第一極，所述鉑溫度傳感器的第二電極連接點靠近全控型電力電子器件的第二極。本發明可以直接測量全控型電力電子器件的結溫。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種集成鉑溫度傳感器的全控型電力電子器件及結溫測量方法。

背景技術

在現代電力電子技術應用領域，全控型電力電子器件是實現電能變換和傳輸控制的核心器件。相較于以晶閘管為代表的半控型器件，全控型電力電子器件可以通過門極或柵極驅動控制器件的開通和關斷，實現了電能變換和傳輸的實時準確控制。全控型電力電子器件以絕緣柵雙極型晶體管器件(IGBT)和金屬-氧化物半導體場效應晶體管器件(MOSFET)為代表，廣泛應用于輸配電、軌道交通、新能源汽車、家用電器、消費電子等高中低壓領域。

全控型電力電子器件在工作過程中，由于高頻率的開通與關斷，會產生大量的熱量，同時造成器件結溫的升高。器件結溫的升高一方面會影響器件的工作特性，另一方面當結溫持續升高并超出特定的閾值范圍時，會造成器件永久性的損壞，進而影響整個系統的安全穩定運行。因此，監測器件結溫并根據器件結溫變化采取有效的控制策略，對減少器件損壞和保障系統穩定運行尤為重要。

由于實際中缺少快速直接的器件結溫測量手段，目前技術方案一般是在電力電子設備系統設計制造時，在電力電子器件的外部周圍設置冷卻系統，包括空氣冷卻系統和液體冷卻系統。在電力電子設備運行時，通過冷卻系統及時帶走電力電子器件在開關過程和導通狀態時產生的熱量，使得電力電子器件在一定的溫度范圍內工作，以保證電力電子設備的穩定運行。

此外，電力電子器件的結溫與電力電子器件的開關頻率與工作狀態直接相關，由于缺乏電力電子器件結溫的直接測量方法，在電力電子器件結溫接近或超過正常工作溫度上限時，不能夠及時地通過控制電力電子器件的開關頻率和投入/切除狀態直接控制電力電子器件的結溫。目前技術方案一般是通過在電力電子設備拓撲中設置大量的電力電子器件冗余，并通過設置相對應的冗余控制算法，使得在電力電子器件因結溫過高而發生器件損壞時，能夠及時投入冗余電力電子器件代替損壞電力電子器件的功能，保證電力電子設備的穩定運行。

對于在電力電子器件的外部周圍設置冷卻系統的技術方案，一方面，由于增加了冷卻系統硬件部分，這直接增加了電力電子設備系統的設計和制造成本；另一方面，由于冷卻系統不同于電力電子設備系統，需要獨立運行維護，這直接增加了電力電子設備系統的運行維護成本；此外，冷卻系統在工作過程中與電力電子設備系統配合緊密，這直接增加了整個系統的設計和運行復雜性。

對于在電力電子設備拓撲中設置大量的電力電子器件冗余的技術方案，一方面，由于設置的大量額外的電力電子器件，這直接增加電力電子設備系統的設計和制造成本；另一方面，由于大量的電力電子器件冗余需要配備與之相對應的冗余控制算法，以保證在電力電子器件由于結溫過高發生損壞時，冗余電力電子器件能夠及時投入進行替換，這直接增加了電力電子設備系統的復雜性。

因此，目前缺乏一種針對全控型電力電子器件的結溫測量方法。

發明內容

本發明實施例提出一種集成鉑溫度傳感器的全控型電力電子器件，可直接測量全控型電力電子器件的結溫，包括：

全控型電力電子器件、設于全控型電力電子器件表面結發熱處的鉑溫度傳感器，其中，所述鉑溫度傳感器的第一電極連接點靠近全控型電力電子器件的第一極，所述鉑溫度傳感器的第二電極連接點靠近全控型電力電子器件的第二極。

本發明實施例提出一種集成鉑溫度傳感器的全控型電力電子器件的結溫測量方法，應用于前述的集成鉑溫度傳感器的全控型電力電子器件，可直接測量全控型電力電子器件的結溫，包括：

在鉑溫度傳感器上施加設定數值的電流；