一种智能功率模块的温度控制方法及变频设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能功率模块的温度控制方法及变频设备，检测智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc接近设定的安全阈值Tmax时，控制智能功率模块的输出频率降低或者维持当前频率，以限制智能功率模块的温升。本发明通过控制智能功率模块在其内部温度达到保护检出温度前进行禁升频或者降频动作，从而可以将智能功率模块的温度始终控制在安全范围内而不进行保护检出，在保证智能功率模块在安全可靠的温度下稳定运行的同时，也确保了系统运行的连贯性，提高了变频家电用户使用的舒适性。
【专利说明】一种智能功率模块的温度控制方法及变频设备
【技术领域】
[0001]本发明属于变频系统【技术领域】，具体地说，是涉及一种用于控制智能功率模块温升的方法以及采用该温度控制方法设计的变频设备。
【背景技术】
[0002]在目前的变频空调或者其他变频类的家电产品中，经常会用到智能功率模块IPM，其作用是在输入控制信号的作用下将直流电源转换成交流电源加载到压缩机或者电机等被控对象上，驱动压缩机或者电机运转，并通过改变施加到压缩机或者电机上的交流电源的频率，实现对压缩机或者电机转速的自动控制。由于这种智能功率模块往往工作在大电流和高温下，从而使得其在长时间的运行过程中容易发生过热损坏等故障。
[0003]目前，解决智能功率模块过热损坏最常见的方法是:在智能功率模块内部植入热敏电阻，根据热敏电阻的阻值变化定时检测出智能功率模块的内部温度Tc，然后将检测到的温度Tc发送给控制芯片或者控制电路等控制端，控制端根据接收到的温度Tc的大小判断是否执行保护检出动作，并在温度Tc超过安全温度值时，通过控制系统停止运转来限制温度Tc的升高，达到对智能功率模块过热保护的目的。
[0004]采用这种保护措施，一旦智能功率模块的内部温度Tc过高导致系统执行保护检出动作时，往往造成系统运转的不连贯，从而给家电产品的使用者造成使用上的困扰。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种智能功率模块的温度控制方法，通过控制智能功率模块在其内部温度到达保护检出前，对被控对象进行禁升频或者降频处理，从而确保了智能功率模块的内部温度能够尽量地控制在安全范围内，避免了系统由于执行保护检出动作而造成的运转不连贯的问题发生。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
一种智能功率模块的温度控制方法，检测智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc接近设定的安全阈值Tmax时，控制智能功率模块的输出频率降低或者维持当前频率，以限制智能功率模块的温升。
[0007]为了最大程度地发挥被控对象的输出能力，所述安全阈值Tmax优选设定为智能功率模块执行过热保护动作所对应的安全温度值。
[0008]优选的,所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时,执行降频或者维持当前频率的动作；其中，Λ T在3°C?10°C之间取值。
[0009]进一步的，所述温度Tc通过设置于智能功率模块内部或者外部的热敏电阻检测获得，根据热敏电阻的温阻曲线获得温阻曲线在温度点为Tmax处的曲线斜率；根据所述曲线斜率确定Λ T的取值，并遵循曲线斜率的绝对值越大，Δ T的取值越大的原则。
[0010]优选的,所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Λ Tl至Tmax区间内时，执行降频动作，所述Λ Tl在3°C飞。C之间取值。[0011]优选的，所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Λ Tl - Λ T2至Tmax- Δ Tl区间内时，若温度Tc呈上升趋势，则对智能功率模块的输出频率不进行限制；若温度Tc呈下降趋势，则维持智能功率模块当前的输出频率；其中，所述Λ Τ2在3°C飞。C之间取值。
[0012]进一步的，所述智能功率模块在其内部温度Tc低于Tmax- Δ Tl- Δ T2时，对智能功率模块的输出频率不进行限制。
[0013]优选的，所述ΛΤ1、ΛΤ2的取值原则遵循AT的取值原则，即根据热敏电阻的温阻曲线确定Λ Τ1、Λ Τ2的取值，并遵循曲线斜率的绝对值越大，Λ Τ1、Λ Τ2的取值越大的原则。
[0014]再进一步的，所述智能功率模块在执行降频动作时，按照设定的降频速率Λ H降频；所述降频速率Λ H在0.05、.5Hz/s的范围内取值，且遵循热敏电阻的温阻曲线在温度点为Tmax处的曲线斜率的绝对值越大，Δ H的取值越大的原则。
[0015]为了避免智能功率模块过热损坏，所述智能功率模块在其内部温度Tc高于Tmax时，停止其交流电源的输出。
[0016]基于上述温度控制方法，本发明还提出了一种采用所述温度控制方法设计的变频设备，包括智能功率模块和控制芯片，所述控制芯片连接智能功率模块，采集智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc接近设定的安全阈值Tmax时，控制智能功率模块的输出频率降低或者维持当前频率，以限制智能功率模块的温升。
[0017]与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是:本发明通过控制智能功率模块在其内部温度达到保护检出温度前进行禁升频或者降频动作，从而可以将智能功率模块的温度始终控制在安全范围内而不进行保护检出，在保证智能功率模块在安全可靠的温度下稳定运行的同时，也确保了系统运行的连贯性，提高了变频家电用户使用的舒适性。
[0018]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明所提出的智能功率模块的温度控制方法的一种实施例的控制逻辑图；
图2是智能功率模块的温度采样电路的一种实施例的电路原理图；
图3是负温度系数热敏电阻的温阻曲线图；
图4是基于正温度系数热敏电阻的智能功率模块的温度保护控制逻辑图；
图5是基于负温度系数热敏电阻的智能功率模块的温度保护控制逻辑图；
图6是本发明所提出的变频设备中变频控制器的一种实施例的电路设计原理框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0021]本实施例为了限制智能功率模块的内部温升，使其能够始终工作在安全的温度范围内，以保证系统运行的连贯性，提出了一种通过限制智能功率模块的输出频率来降低智能功率模块温升的控制策略，即通过定时地检测智能功率模块的内部温度Tc，并在其内部温度Tc接近设定的安全阈值Tmax时，采用控制智能功率模块的输出频率降低或者维持当前频率的方式，来达到限制智能功率模块温升的目的。
[0022]具体来讲，可以针对智能功率模块的温度响应特点，设计一种温度保护控制逻辑，根据温度的上升趋势和下降趋势划分控制区域，当智能功率模块的内部温度Tc和温度变化趋势处于不同的控制区域时，对被控对象(比如压缩机、电机等)的运行频率进行相应地控制，从而在确保智能功率模块的内部温度Tc始终处于安全阈值Tmax以下的同时，也能最大程度地发挥被控对象的输出能力。
[0023]为了最大程度地提高智能功率模块的输出频率，以尽可能地发挥被控对象的最大运行能力，所述安全阈值Tmax优选设定为智能功率模块执行过热保护检出动作时所对应的安全温度值。结合该安全温度值，确定出控制区域的划分界限，即在智能功率模块的内部温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时，执行温升控制策略，对智能功率模块输出的频率进行限制，例如执行降频或者维持当前频率等禁升频处理，以避免智能功率模块的内部温度Tc持续上升，超出安全阈值Tmax而导致保护检出情况的发生。而当智能功率模块的内部温度Tc低于Tmax- Δ T以下时，则不对智能功率模块的输出频率进行限制，保持自由状态，输出合适频率的交流电源，以满足被控对象的运行要求。
[0024]在本实施例中，所述Λ T为正数，其取值针对不同型号的智能功率模块会略有不同，优选设定在3°C?10°C之间，应主要考虑其温度变化趋势，温度变化越快，Λ T的取值越大；相反，温度变化越慢，Λ T的取值则可以适当地减小。
[0025]作为本实施例的一种优选设计方案，本实施例将控制区域划分成7个部分，每个部分的控制方式各不相同，具体参见图1所示。首先，确定三个温度点Tl、Τ2、Τ3，其中，Tl=Tmax,即智能功率模块的最大安全温度值；T2=Tmax- Λ Tl，Λ Tl优选在3°C飞。C之间取值；Τ3=Τ2-ΛΤ2= 1'111&1-厶1'1-厶了2，厶了2优选在31:?51:之间取值。然后，根据不同温度区间内温度的不同变化趋势确定7个控制区域内的控制状态，具体列表如下:
【权利要求】
1.一种智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:检测智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc接近设定的安全阈值Tmax时，控制智能功率模块的输出频率降低或者维持当前频率，以限制智能功率模块的温升。
2.根据权利要求1所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述安全阈值Tmax为智能功率模块执行过热保护动作所对应的安全温度值。
3.根据权利要求1所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时，执行降频或者维持当前频率的动作；其中，Λ T在:TC?10°C之间取值。
4.根据权利要求3所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述温度Tc通过设置于智能功率模块内部或者外部的热敏电阻检测获得，根据热敏电阻的温阻曲线获得温阻曲线在温度点为Tmax处的曲线斜率；根据所述曲线斜率确定Λ T的取值，并遵循曲线斜率的绝对值越大，Δ T的取值越大的原则。
5.根据权利要求4所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Λ Tl至Tmax区间内时，执行降频动作，所述Λ Tl在3 0C?5 °C之间取值。
6.根据权利要求5所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Δ Tl- Λ T2至Tmax- Δ Tl区间内时，若温度Tc呈上升趋势，则对智能功率模块的输出频率不进行限制；若温度Tc呈下降趋势，则维持智能功率模块当前的输出频率；其中，所述Λ Τ2在3°C飞。C之间取值。
7.根据权利要求6所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述智能功率模块在其内部温度Tc低于Tmax- Δ Tl- Δ T2时，对智能功率模块的输出频率不进行限制。
8.根据权利要求6所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述ΛTl、Δ Τ2的取值遵循热敏电阻的温阻曲线在温度点为Tmax处的曲线斜率的绝对值越大，Δ Tl、Δ Τ2的取值越大的原则。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的智能功率模块的温度控制方法，其特征在于:所述智能功率模块在执行降频动作时，按照设定的降频速率Λ H降频；所述降频速率Λ H在0.05、.5Hz/s的范围内取值，且遵循热敏电阻的温阻曲线在温度点为Tmax处的曲线斜率的绝对值越大，Δ H的取值越大的原则。
10.一种变频设备，包括智能功率模块和控制芯片，其特征在于:所述控制芯片连接智能功率模块，采集智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc接近设定的安全阈值Tmax时，控制智能功率模块的输出频率降低或者维持当前频率，以限制智能功率模块的温升。
【文档编号】H02M7/00GK103427670SQ201310404618
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】张永良, 殷显鑫, 王宗良, 孙德伟 申请人:海信（山东）空调有限公司