[實(shí)用新型]一種電力電子系統(tǒng)功能安全控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020773996.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN211979470U
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫天夫;梁嘉寧;林定方;石印洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G05B11/42;G05B11/28
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 耿慧敏

本實(shí)用新型公開了一種電力電子系統(tǒng)功能安全控制裝置。該裝置包括電力電子開關(guān)管、電力電子開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括過載控制模塊、上位機(jī)和主控電路，其中，所述過載控制模塊分別與所述電力電子開關(guān)管、所述電力電子開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、所述上位機(jī)和所述主控電路具有通信連接，所述過載控制模塊基于來自于所述上位機(jī)的操控命令以及采集的所述電力電子開關(guān)管的溫度數(shù)據(jù)確定安全電流或安全功率，以調(diào)節(jié)所述主控電路產(chǎn)生相應(yīng)脈寬調(diào)制波來驅(qū)動(dòng)所述電力電子開關(guān)管。本實(shí)用新型可實(shí)時(shí)計(jì)算最優(yōu)的安全電流或安全功率，從而保證電力電子設(shè)備在過載運(yùn)行的同時(shí)，溫度不超過安全范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電力電子系統(tǒng)功能安全控制裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電源、整流器、逆變器等電力電子系統(tǒng)的額定電流或功率均為電力電子器件(開關(guān)管)可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行于溫度限值以下時(shí)，電力電子系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的電流或功率。然而，在實(shí)際使用時(shí)，由于使用環(huán)境溫度、設(shè)備啟停頻率、負(fù)載滿載運(yùn)行時(shí)間方面的不同，電力電子設(shè)備的額定運(yùn)行電流和功率會(huì)存在較大的余量。這些余量導(dǎo)致電氣電子設(shè)備開關(guān)管的額定電流或功率偏大，同時(shí)也導(dǎo)致電力電子設(shè)備的體積和重量偏大，從而使得整體產(chǎn)品產(chǎn)生了很多不必要的開銷和成本。

目前尚無能夠精確控制電力電子設(shè)備過載運(yùn)行的裝置或設(shè)備，設(shè)計(jì)電力電子設(shè)備時(shí)，往往采用過于保守的電力電子開關(guān)管選型和控制方案，例如，按照負(fù)載的額定電流或功率并留有一定余量，當(dāng)電力電子開關(guān)管溫度過高時(shí)，采取停機(jī)的手段使設(shè)備冷卻。因此現(xiàn)有方案使得最終產(chǎn)品增加了很多額外的開支和成本，并且影響了產(chǎn)品性能。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電力電子系統(tǒng)功能安全控制裝置，在保證電力電子開關(guān)管溫度不大于最高運(yùn)行溫度的情況下，最大限度的提升系統(tǒng)的過載性能。

本實(shí)用新型提供一種電力電子系統(tǒng)功能安全控制裝置。該裝置包括電力電子開關(guān)管、電力電子開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、過載控制模塊、上位機(jī)和主控電路，其中，所述過載控制模塊分別與所述電力電子開關(guān)管、所述電力電子開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、所述上位機(jī)和所述主控電路具有通信連接，所述過載控制模塊基于來自于所述上位機(jī)的操控命令以及采集的所述電力電子開關(guān)管的溫度數(shù)據(jù)確定安全電流I_max或安全功率P_{e_max}，以調(diào)節(jié)所述主控電路產(chǎn)生相應(yīng)脈寬調(diào)制波經(jīng)由所述電力電子開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述電力電子開關(guān)管。

在一個(gè)實(shí)施例中，在所述上位機(jī)發(fā)送的操控命令指示電流小于I_max或功率小于P_{e_max}的情況下，所述過載控制模塊將所述上位機(jī)的操控命令直接傳遞給所述主控電路，所述主控電路產(chǎn)生相應(yīng)頻率和占空比的脈寬調(diào)制波來驅(qū)動(dòng)所述電力電子開關(guān)管。

在一個(gè)實(shí)施例中，在所述上位機(jī)的發(fā)送的操控命令指示電流大于I_max或功率大于P_{e_max}的情況下，所述過載控制模塊將接收的將所述上位機(jī)的操控命令發(fā)送給所述主控電路并指示所述上位機(jī)降低功率或電流。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述過載控制模塊被配置為根據(jù)以下方式確定安全電流I_max：

設(shè)置預(yù)測(cè)時(shí)間范圍和預(yù)測(cè)時(shí)間步長(zhǎng)，基于不同預(yù)測(cè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)所述電力電子開關(guān)管耗散的熱量獲取預(yù)測(cè)時(shí)間范圍內(nèi)所述電力電子開關(guān)管的總散熱量

基于總散熱量確定所述電力電子開關(guān)管在預(yù)測(cè)時(shí)間范圍內(nèi)吸收的最大能量

根據(jù)獲得的和所述電力電子開關(guān)管的溫度變化信息，確定對(duì)應(yīng)的安全電流I_max。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述過載控制模塊被配置為基于限值PI控制器來確定所輸出的電流或功率，包括：

將所述電力電子開關(guān)管的溫度限制T_lim與溫度測(cè)量值T_S的差值輸入限值PI控制器；