一種帶負溫度補償的功率驅動保護裝置的製作方法

2023-05-07 07:38:46

本發明專利涉及電機速度需要變化調節的場合，如電動汽車用電機驅動器、電動摩託車和電動自行車的驅動器、風機變頻器、水泵變頻器等需要調速的場合。

背景技術：

二十一世紀的發展，不但要求人們注重節約能源，更重要的是要求人們更加注重居住環境和綠色環保，以實現社會的可持續發展。目前，電動汽車、電動摩託車、電動自行車、電機調速等應用非常普及。在這些應用當中經常存在設備工作一段時間後，由於功率器件溫度過高造成了電力電子器件燒毀或者電力電子器件沒被燒毀但經常會出現在運行過程中突然停止運行的現象，這種狀況給生產生活帶來了將極大的不便。

實施內容

本發明專利要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，現場運行的電力電子器件的燒毀基本全部是由於溫度過高而保護不當所造成的，本發明提供一種最新技術，讓上述場合中的電機在運行過程中，不會由於長時間工作或散熱不好而導致功率電力電子器件燒毀或者造成電機停運的現象。採用本發明提供的技術，當出現電力電子器件溫度過高時，首先並不會封鎖其脈衝而直接讓系統停機，而是通過降低電機的運行速度（柵極驅動脈衝變窄）來讓電力電子器件的溫度降下來，如果該種方式溫度還會繼續上升，則會進一步讓電機運行速度變慢（柵極驅動脈衝進一步變窄），如果電力電子器件溫度仍然上升，當達到一定限值時才會讓系統停止工作。

為解決上述技術問題，所採用的技術方案為本發明專利公開了一種帶負溫度補償的功率電力電子器件驅動保護裝置，主要包含驅動脈衝輸入單元、電力電子器件柵極驅動脈衝監測電路、驅動脈衝修正電路、多級旁路電路、功率器件溫度檢測電路、計算單元、溫度曲線設定電路、驅動脈衝調整係數生成電路、驅動脈衝調整電路、驅動輸出電路等部分。該保護裝置的輸入信號為要保護的功率器件的驅動脈衝，輸入信號數量可以從1到12路任意選擇（其中奇數路為上橋臂驅動脈衝輸入，偶數路為下橋臂驅動脈衝輸入）；驅動脈衝從輸入接口輸入本裝置後，首先通過驅動脈衝監測電路對輸入的驅動脈衝信號質量進行鑑定，判斷輸入驅動脈衝信號是否需要進行修正，如果需要修正，則會觸發後級的修正電路，如果不需要對輸入脈衝進行修正，則不會觸發後級的修正電路，輸入的脈衝信號就會通過旁路電路送入驅動脈衝調整電路；同時溫度檢測電路也在實時的檢測功率器件溫度，檢測到的溫度信號被送入計算單元，計算單元調取事先設定好的溫度曲線，根據溫度曲線和採集到的溫度進行計算，如果計算的結果小於等於1，則不啟動後級調整電路，直接觸發第二級旁路電路讓觸發脈衝送入驅動脈衝輸出電路；如果計算的結果大於1且小於等於2，則會觸發後級的驅動脈衝調整係數生成電路、驅動脈衝調整電路這兩部分，驅動脈衝調整係數生成電路會根據計算單元得到的結果生成一個驅動脈衝調整係數，並把該脈衝調整係數送入驅動脈衝調整電路，調整電路就會根據調整係數對驅動脈衝進行寬度調整，調整之後的驅動脈衝就會通過脈衝輸出電路輸出；如果計算的結果大於2，則計算脈衝則會直接封鎖觸發脈衝，迫使功率管停止工作。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖。

本發明專利公開了一種帶負溫度補償的功率電力電子器件驅動保護裝置，詳見圖1，主要包含驅動脈衝輸入單元A、電力電子器件柵極驅動脈衝監測電路B、驅動脈衝修正電路C、多級旁路電路D和J、功率器件溫度檢測電路E、計算單元F、溫度曲線設定電路G、驅動脈衝調整係數生成電路H、驅動脈衝調整電路I、驅動輸出電路K等部分。該保護裝置的輸入信號為要保護的功率器件的驅動脈衝，其允許的輸入信號數量可以從1到12路任意選擇；驅動脈衝從輸入接口A輸入本裝置後，首先通過驅動脈衝監測電路B對輸入的驅動脈衝信號質量進行鑑定，判斷輸入驅動脈衝信號是否需要進行修正，如果需要修正，則會觸發後級的修正電路C，如果不需要對輸入脈衝進行修正，則不會觸發後級的修正電路C，輸入的脈衝信號就會通過第一級旁路電路D送入驅動脈衝調整電路I；同時溫度檢測電路E也在實時的檢測功率器件溫度，檢測到的溫度信號被送入計算單元F，計算單元從溫度曲線設定電路G中調取事先設定好的溫度曲線，根據溫度曲線和採集到的溫度進行計算，如果計算的結果小於等於1，則不啟動後級調整電路，直接觸發第二級旁路電路J讓觸發脈衝送入驅動脈衝輸出電路K；如果計算的結果大於1且小於等於2，則會觸發後級的驅動脈衝調整係數生成電路H、驅動脈衝調整電路I這兩部分，驅動脈衝調整係數生成電路H會根據計算單元得到的結果生成一個驅動脈衝調整係數，並把該脈衝調整係數送入驅動脈衝調整電路I，調整電路就會根據調整係數對驅動脈衝進行寬度調整，調整之後的驅動脈衝就會通過脈衝輸出電路K輸出；如果計算的結果大於2，則計算脈衝則會直接封鎖觸發脈衝，迫使功率管停止工作。

比如通常功率電力電子管的長時間工作允許最高工作溫度為100°，如果高於100°，則允許工作的時間根據溫度高出100°的多少可以再工作的時間長短也是不一樣的。

現在的做法是當檢測到溫度達到100°時，系統就會迫使功率管停止工作，從而造成整個系統停止工作，這樣大大降低了系統的工作效率。對於電動汽車來說，就會直接停止行駛，這對於駕駛人員使無法忍受的，但是現在確實經常存在這種狀況。

而本發明提供的技術為：當檢測到溫度達到100°時，系統就不會迫使功率管停止工作，而是首先通過降低電機的轉速（使驅動脈衝的寬度變窄）來降低功率管的溫度，如果電機的轉速降低後（驅動脈衝的寬度變窄後）溫度進一步上升，則會進一步降低電機的轉速（使驅動脈衝的寬度進一步變窄），通過這種方式來使功率管溫度降低，通過多次這種方式的調節，功率管溫度繼續上升的話，當達到規定的限制後才會封鎖驅動脈衝迫使功率管停止工作。