一种IGBT模块温度检测方法技术

本发明专利技术涉及温度检测技术，特别是涉及一种IGBT模块温度检测方法，步骤包括：热-电转换器件对IGBT模块的散热板温度进行采集，并将散热板上的温度转换为电信号；调理电路接收热-电转换器件输出的电信号，进行相应的温度补偿，在变换和处理之后与设定阈值比较，并将结果隔离转换成可供MCU采集处理的数字量信号；MCU采集调理电路输出的数字量信号，对数字量信号进行处理和逻辑判断，并控制功率组件的工作状态，输出报警控制信号。本发明专利技术对IGBT模块的温度进行安全可靠的监测，并根据不同温度情况采取相应的措施来提高IGBT模块的工作效能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及温度检测技术，特别是涉及一种IGBT应用领域的温度检测方法。
技术介绍
目前，IGBT以其体积小，易进行模块组合，使用性能好，维护简便等优点广泛应用于电力电子产品中。然而，由于IGBT的固有特性，其工作效能的发挥必须遵从其温度特性，如果在模块温度较高的情况下，仍然维持功率较大的工作效能则会造成模块不可修复性损坏，并危及设备安全。因此，对IGBT模块的温度进行检测是非常必要的。经过分析，传统的IGBT模块温度检测方法是基于模块内部集成的NTC器件，控制单元通过模拟量通道检测其阻值的变化来探知模块温度的变化情况。为了减小IGBT芯片与测温元件之间的热阻，NTC一般集成在IGBT模块内部，在位置上非常靠近模块内部的功率单元，IGBT模块以其工作原理需要，一般工作在高电压、大电流的状态，当IGBT模块因故障而炸裂时，功率单元则极可能与NTC搭接在一起，功率单元上高电压和大电流则会通过NTC的检测方法反串到控制单元，造成控制单元损毁，甚至通过控制单元串到其它与控制单元相连的设备，造成全系统的损毁，严重时危及人身与设备安全，目前为止还没有对IGBT模块的温度进行安全准确检测的方式。
技术实现思路
本专利技术提供一种IGBT模块温度检测方法，目的就是为了克服现有的对IGBT模块的温度进行安全监测的缺点，通过对IGBT模块的温度进行安全可靠的监测，并根据不同温度情况采取相应的措施来提高IGBT模块的工作效能。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种IGBT模块温度检测方法，其特征在于所述检测方法步骤包括：A、热-电转换器件对IGBT模块的散热板温度进行采集，并将散热板上的温度转换为电信号；B、调理电路接收热-电转换器件输出的电信号，进行相应的温度补偿，在变换和处理之后与设定阈值比较，并将结果隔离转换成可供MCU采集处理的数字量信号；C、MCU采集调理电路输出的数字量信号，对数字量信号进行处理和逻辑判断，并控制功率组件的工作状态，输出报警控制信号。进一步的，所述热-电转换器件包括热-电转换单元和附属配置器件，热-电转换单元与散热板贴合，将散热板上的温度根据温度-电信号幅值对应关系变换为电信号。进一步的，所述热-电转换器件是电压型、电流型或电阻型。进一步的，所述调理电路包括变换电路、阈值设定电路、比较电路和隔离电路；与热-电转换器件相连变换电路用于将热-电转换器件输出的电信号转化为电压信号，并进行相应的缩放和偏置，输出到比较电路；阈值设定电路将应用需要对应的温度根据热-电转换器件的变换关系转化为电压信号，输出到比较电路；比较电路对变换电路和阈值设定电路的电压信号进行比较，并将是否超过阈值设定范围的结果以数字量形式输出给隔离电路；隔离电路对从比较电路输入的数字量信号进行电气隔离，并变换为MCU可采集处理的信号电平，输出至MCU。进一步的，所述功率组件的工作状态由MCU输出的状态或组合决定：当MCU输出为状态1时，功率组件处于工作状态1；当MCU输出为状态2时，功率组件处于工作状态2；……；输出状态的定义以及与功率组件工作状态的对应关系由用户确定。进一步的，所述检测系统还包括IGBT外壳和散热系统，所述散热系统与IGBT外壳贴合，用于带走IGBT模块发出的热量。所述IGBT模块温度检测方法首先对IGBT模块散热板的温度进行采集，根据需要对温度信号进行变换处理并与温度修正后的阈值电压进行比较，比较结果经MCU逻辑判断，输出相应的控制信号。所述采集是通过热-电转换器件来进行采集的，热-电转换器件将散热板上的温度根据变换关系转化为电压、电流或电阻信号，这种温度-电信号幅值变换关系在转换器件的产品说明书上有具体描述。所述对电信号进行变换处理是指变换电路将电信号转化为电压信号U0并缩放至方便处理的电压信号U；根据应用需求通过热-电转换器件的变换关系，阈值设定电路将应用需要的温度阈值T1、T2、……转化为电压阈值U1、U2、……；比较电路将电压信号U与电压阈值U1、U2、……进行比较，并将比较结果以数字量0和1的形式输出。所述温度修正方式是在散热板设计完成之后通过一次试验来标定的，即同时通过IGBT模块内部集成的NTC和散热板上的热-电转换器件采集温度，记录两者温差ΔT，则在设定温度阈值时，取温度阈值为散热板温度与温差之和，即。所述逻辑判断过程是，第一步，采集调理电路的输出状态；第二步，调理电路的输出状态或组合对照程序中预设的状态；第三步，输出对照判断结果；第四步，根据判断结果采取相应的措施。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：在安全性方面，靠近IGBT模块的检测单元在采集的过程中采用了电气隔离，有效提高了检测单元的安全系数；采集信号传输的载体选用数字量信号，有效提高了IGBT功率变换所引起的强电磁干扰环境下的信号质量，提高了抗干扰能力；采用了简单的电路形式和少量的电子器件，结构简单，可靠性高；采用MCU上较富裕的数字量输入单元进行采集，节约了MCU上较紧缺的模拟量输入单元，提高了MCU片上资源利用率；电路可根据不同应用需求进行同构扩展，实用性高。附图说明图1本专利技术的检测方法示意图。图2为本专利技术的逻辑判断流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，IGBT模块水冷散热系统使用电流型热-电转换器件，其电流信号与温度的对应关系为线性变换关系，即温度每升高1K，电流增加1uA；温度每降低1K，电流减小1uA，因此，热-电转换器件的输出为I=(T+273)uA，其中T为摄氏温度，热-电转换器件的输出电流流过变换电路中的电阻R1，选取R1=5KΩ，则电阻R1两端的电压U=(5T+1365)mV，初次测量得出温差为30℃，在阈值设定电路中设定阈值U1=1565mV（对应的测点温度为40℃，模块温度为70℃），U2=1690mV（对应的温度为65℃，模块温度为95℃），U3=1740mV（对应的温度为75℃，模块温度为105℃），如图所示，在比较电路中将U与U1、U2、U3进行比较，每一个阈值对应一位结果，大于阈值输出为1，不超过阈值输出为0，则：当U≤U1，即温度T≤40℃时，U与U1、U2、U3比较结果为000；当U1＜U≤U2，即温度40℃＜T≤65℃时，U与U1、U2、U3比较结果为100；当U2＜U≤U3，即温度65℃＜T≤75℃时，U与U1、U2、U3比较结果为110；当U＞U3，即温度T＞75℃时，U与U1、U2、U3比较结果为111。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT模块温度检测方法，其特征在于所述检测方法步骤包括：A、热‑电转换器件对IGBT模块的散热板温度进行采集，并将散热板上的温度转换为电信号；B、调理电路接收热‑电转换器件输出的电信号，进行相应的温度补偿，在变换和处理之后与设定阈值比较，并将结果隔离转换成可供MCU采集处理的数字量信号；C、MCU采集调理电路输出的数字量信号，对数字量信号进行处理和逻辑判断，并控制功率组件的工作状态，输出报警控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块温度检测方法，其特征在于所述检测方法步骤包括：
A、热-电转换器件对IGBT模块的散热板温度进行采集，并将散热板上的温度转换为电
信号；
B、调理电路接收热-电转换器件输出的电信号，进行相应的温度补偿，在变换和处理之
后与设定阈值比较，并将结果隔离转换成可供MCU采集处理的数字量信号；
C、MCU采集调理电路输出的数字量信号，对数字量信号进行处理和逻辑判断，并控制功
率组件的工作状态，输出报警控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块温度检测方法，其特征在于所述热-电转换器件
包括热-电转换单元和附属配置器件，热-电转换单元与散热板贴合，将散热板上的温度根
据温度-电信号幅值对应关系变换为电信号。
3.根据权利要求1或2任一所述的一种IGBT模块温度检测方法，其特征在于所述热-电
转换器件是电压型、电流型或电阻型。
4.根据权利要求1所述的一种IGBT模块温度检测方法，其特征在于所述调理电路包括
变换电路、阈值设定电路、比较电路和隔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张筱，任亚辉，张登，蒲晓珉，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51