一种功率管温度检测电路、逆变器和逆变器降额方法与流程

本技术涉及逆变器领域，尤其涉及一种功率管温度检测电路、逆变器和逆变器降额方法。

背景技术：

1、随环境和能源危机是全球面临的问题，风力、太阳能等新能源自然成为了改善能源结构、解决能源问题的重要途径之一，而逆变器作为新能源发电解决方案中重要的一环，正在向高效、可靠、低成本等方向飞速发展。

2、对于逆变器，效率、温度控制为保护其长期稳定高效工作的控制关键点，而功率管的稳定工作，是确保逆变器安全工作的基础，而功率管由于长时间高频率的工作，可能会面临老化、工作温度过高而导致器件损坏的问题，在实际运用中，需要关注功率管的工作状况而调整逆变器的输入功率和输出功率，降低功率管的工作压力，保障功率管温度不超标，平衡效率与可靠性。

技术实现思路

1、本技术提供一种温度检测电路、逆变器和逆变器降额方法，能够在保证高综合效率的基础上，确保逆变器上功率管等电器元件的使用安全。

2、第一方面，本技术提供一种功率管温度检测电路，其特征在于，包括：温度检测单元和采样控制单元；所述温度检测单元与功率管设置在同一pcb上；其中，所述功率管，包括至少一个分布在至少一路dc/dc变换电路的第一功率管；所述温度检测单元与所述第一功率管一一对应设置，用于检测所述第一功率管的温度，并将所述第一功率管的温度信息反馈给所述采样控制单元；所述采样控制单元，用于基于所述第一功率管的温度信息，对所述第一功率管所在的dc/dc变换电路进行输出功率控制。

3、可以理解的是，逆变器中通常会设置dc/dc变换电路作为逆变电路的前级电路，该dc/dc变换电路将来自新能源发电设备传输的直流电进行升压/降压处理，并将处理后的直流电传输到逆变电路，逆变电路将接收到的直流电转换为交流电输送给电网或者负载等。当新能源发电设备的发电量较大或者持续发电时间较长时，dc/dc变换电路和逆变电路的输出功率相应提升或工作时间相应提升，此时，dc/dc变换电路和逆变电路上的功率管会承受较高的工作压力并可能导致温度升高到超出一定阈值，结合功率管的使用环境和使用时长等因素，严重的时候，功率管的温度超出一定阈值可能直接导致功率管的失效，进而可能导致逆变器烧毁等风险。因此，需要在功率管所在pcb板上设置功率管温度检测电路，用于检测功率管的温度，根据该温度信息，对dc/dc变换电路进行输出功率的控制，这种功率控制通常是降低dc/dc变换电路的输出功率，以保证本路dc/dc变换电路以及逆变电路的功率管的安全。

4、由此，为了精细化控制dc/dc变换电路的输出功率，本技术在每路dc/dc变换电路上，至少有一个功率管对应设置了一个功率管温度检测电路，根据该功率管温度检测电路上的温度检测单元反馈的温度信息，便可判断是否需要对相应的dc/dc变换电路进行功率控制。这种精细化、独立检测的温度检测电路，可以精准地判断各路dc/dc变换电路的功率控制需求，并根据各路dc/dc变换电路独立的功率控制需求，各路dc/dc变换电路进行独立的功率控制，互不干扰。

5、应理解，由于每一路dc/dc变换电路在正常工作状态下的输出功率可能不同，所以，各路dc/dc变换电路上配置的功率管规格也可能不同。

6、一种可能的实施方式中，所述功率管还包括至少一个分布在逆变电路上的第二功率管，所述温度检测单元与所述第二功率管一一对应设置，用于检测所述第二功率管的温度，并将所述第二功率管的温度信息反馈给所述采样控制单元；所述采样控制单元，用于基于所述第二功率管的温度信息，对所述至少一路dc/dc变换电路中的部分或全部dc/dc变换电路进行输出功率控制。

7、可以理解的是，通常来说，逆变电路的输入功率为前级dc/dc变换电路输出功率的总和。因此，逆变电路上的功率管的规格通常与前级dc/dc变换电路上的功率管的规格不同，在保证前级dc/dc变换电路上的功率管处于安全工作状态的条件下，未必能保证逆变电路上的功率管处于安全工作状态，所以可以在逆变电路上选择一个或几个功率管进行温度检测，当逆变电路上的功率管的温度处于异常状态时，需要降低逆变电路的输入功率，以使逆变电路上的功率管回到正常工作状态。应理解，降低逆变电路的输入功率的策略可以有多种，可以对部分前级dc/dc变换电路进行降低输出功率，也可以对全部前级dc/dc变换电路进行降低输出功率，通过不同的控制策略的设定，可以尽可能地在保证逆变电路上功率管的使用安全，进而保障逆变电路的正常工作的前提下，还能尽可能少地进行功率变换的控制，以减少因为频繁控制而带来的功率损耗。

8、一种可能的实施方式中，所述采样控制单元用于：当所述第二功率管的温度超过第一温度阈值，或，所述第二功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述第二功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中的部分或全部dc/dc变换电路降低输出功率；其中，所述第一温度阈值大于所述第二温度阈值。

9、可以理解的是，所述第一温度阈值和第二温度阈值的大小、连续一段时间的长短以及突变阈值的设置，可以根据所使用根据逆变器整体工作环境和功率管规格、特性综合考虑，因此各路dc/dc电路的功率管的温度异常条件可能因各自工况的不同而有差异，亦即，每一个dc/dc电路的功率管对应的第一温度阈值、第二温度阈值、连续一段时间的长短以及突变阈值均可能有所不同。同理，逆变电路上的功率管的第一温度阈值、第二温度阈值、连续一段时间的长短以及突变阈值也可能不同。

10、需要说明的是，第一温度阈值可以设置得比较接近功率管的极限温度，当功率管的温度超过极限温度时，功率管可能会立即损坏，因此当功率管的温度超过第一温度阈值时，属于情况比较紧急的情形，需要立即对其所在的dc/dc变换电路进行降低输出功率控制；第二温度阈值的设置也接近功率管的极限温度，但相对第一温度阈值要小，当功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值，意味着该功率管在连续一段时间内处于较高压的工作状态，如果持续保持高压的工作状态，功率管的温度可能会提升至超过第一温度阈值，为了尽可能减少这种紧急情形的发生，需要在此种情形也对其所在dc/dc变换电路进行降低输出功率控制，从而降低该功率管的工作压力，进而降低功率管的温度，保障功率管的安全，从而实现逆变器的安全稳定运行；当功率管的温度在单位时间内的变化较大时，意味着该功率管的温度可能会快速上升到超过第二温度阈值甚至第一温度阈值，因此，也可以在这种情况下对该功率管所在的dc/dc变换电路进行降低输出功率控制。

11、一种可能的实施方式中，所述采样控制单元用于：当所述第二功率管的温度超过第一温度阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中全部dc/dc变换电路降低输出功率；或者，当所述第二功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述第二功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中，所述第一功率管的温度超过第三温度阈值的dc/dc变换电路降低输出功率；其中，所述第三温度阈值低于第二温度阈值。

12、应理解，在逆变电路上功率管的温度出现异常时，对前级dc/dc变换电路进行功率控制的目的是能够使逆变电路上功率管的温度降到安全范围。当逆变电路上的功率管的温度超过第一温度阈值时，属于比较紧急的情况，可以选择对全部前级dc/dc变换电路进行降低输出功率控制能够较快地使得逆变电路的输入功率降低，从而尽快降低功率管的工作压力，进而保障功率管的安全；当逆变电路上功率管的温度仅仅在一段时间内超过第二温度阈值或者单位时间内温度变化超过突变阈值，可以选择前级dc/dc变换电路中的部分电路进行降低输出功率控制，选择的标准是是否超过第三温度阈值，此时，需要对功率管温度超过第三温度阈值的dc/dc变换电路进行降低输出功率控制，其中，第三温度阈值低于第二温度阈值。第三温度阈值与第二温度阈值差值，在实际运用中，可以根据具体情况进行设置，本技术不做限制。

13、一种可能的实施方式中，所述温度检测单元与其对应的所述功率管通过导热结构连接。

14、通过导热结构连接功率管和温度检测单元，可以降低温度检测单元检测点与功率管本身温度之间的温差，可以进一步提升温度检测单元检测其对应的功率管的温度的精确性。这种导热结构的设计，可以直接测得功率管的温度，而不是通过获取其它测温点的温度，通过系数换算的方式得到功率管温度的粗略值，不仅避免了使用更高成本的集成了ntc(negative temperature coefficient，负性热敏电阻)的功率管，同时还达到了精确检测、精细控制的效果。

15、一种可能的实施方式中，所述导热结构设置于所述pcb板内部或表面，所述功率管的管脚与所述导热结构连接；所述温度检测单元与所述导热结构贴合连接。

16、需要说明的是，上述实施方式为本技术包含的其中几种可能实施方式，上述实施方式可以单独实施，也可以进行组合后实施，本技术不做限制。

17、第二方面，本技术提供一种逆变器，其特征在于，包括：至少一个温度检测单元，采样控制单元，至少一个dc/dc变换电路和逆变电路；所述dc/dc变换电路用于将输入所述dc/dc变换电路的直流电进行调整后输出给所述逆变电路；所述逆变电路用于接收所述至少一路dc/dc变换电路输出的直流电，并将接收到的直流电转换为交流电；每路所述dc/dc变换电路中至少一个第一功率管对应配置一个所述温度检测单元；所述温度检测单元与其对应的所述第一功率管设置在同一pcb上，用于检测所述第一功率管的温度，并将所述第一功率管的温度信息反馈给所述采样控制单元；所述采样控制单元，用于基于所述第一功率管的温度信息，对所述第一功率管所在的dc/dc变换电路进行输出功率控制。

18、应理解，在实际应用中，逆变电路的前级电路可能为一路或者多路dc/dc变换电路。为了精细化控制dc/dc变换电路的输出功率，应该在各路dc/dc变换电路和逆变电路上，至少有一个功率管对应设置了一个功率管温度检测电路，根据该功率管温度检测电路上的温度检测单元反馈的温度数据，便可判断是否需要对dc/dc变换电路进行功率控制。

19、一种可能的实施方式中，所述逆变电路中的至少一个第二功率管对应配置一个所述温度检测单元；所述温度检测单元与其对应的所述第二功率管设置在同一pcb上，用于检测所述第二功率管的温度，并将所述第二功率管的温度信息反馈给所述采样控制单元；所述采样控制单元，用于基于所述第二功率管的温度信息，对所述至少一个dc/dc变换电路中的部分或全部dc/dc变换电路进行输出功率控制。

20、可以理解的是，通常来说，逆变电路的输入功率为前级dc/dc变换电路输出功率的总和，当逆变电路上的功率管的温度处于异常状态时，需要降低逆变电路的输入功率，以使逆变电路上的功率管回到正常工作状态。应理解，降低逆变电路的输入功率的策略可以有多种，可以对部分前级dc/dc变换电路进行降低输出功率，也可以对全部前级dc/dc变换电路进行降低输出功率，通过不同的控制策略的设定，可以尽可能地在保证逆变电路上功率管的使用安全，进而保障逆变电路的正常工作的前提下，还能尽可能少地进行功率变换的控制，以减少因为频繁控制而带来的功率损耗。

21、一种可能的实施方式中，所述采样控制单元用于：当所述第一功率管的温度超过第一温度阈值，或，所述第一功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述第一功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，控制所述第一功率管所在的dc/dc变换电路降低输出功率；其中，所述第一温度阈值大于所述第二温度阈值。

22、一种可能的实施方式中，所述采样控制单元用于：当所述第二功率管的温度超过第一温度阈值，或，所述第二功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述第二功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中的部分或全部dc/dc变换电路降低输出功率；其中，所述第一温度阈值大于所述第二温度阈值。

23、可以理解的是，所述第一温度阈值和第二温度阈值的大小、连续一段时间的长短以及突变阈值的设置，可以根据所使用根据逆变器整体工作环境和功率管规格、特性综合考虑，因此各路dc/dc电路的功率管的温度异常条件可能因各自规格、预设工况的不同而有差异，亦即，每一个dc/dc电路的功率管对应的第一温度阈值、第二温度阈值、连续一段时间的长短以及突变阈值均可能有所不同。同理，逆变电路上的功率管的第一温度阈值、第二温度阈值、连续一段时间的长短以及突变阈值也可能不同。

24、一种可能的实施方式中，所述采样控制单元用于：当所述第二功率管的温度超过第一温度阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中全部dc/dc变换电路降低输出功率；或者，当所述第二功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述第二功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中，所述第一功率管的温度超过第三温度阈值的dc/dc变换电路降低输出功率；其中，第三温度阈值低于第二温度阈值。

25、应理解，在逆变电路上功率管的温度出现异常时，对前级dc/dc变换电路进行功率控制的目的是能够使逆变电路上功率管的温度降到安全范围。当逆变电路上的功率管的温度超过第一温度阈值时，属于比较紧急的情况，可以选择对全部前级dc/dc变换电路进行降低输出功率控制能够较快地使得逆变电路的输入功率降低，从而尽快降低功率管的工作压力，进而保障功率管的安全；当逆变电路上功率管的温度仅仅在一段时间内超过第二温度阈值或者单位时间内温度变化超过突变阈值，可以选择前级dc/dc变换电路中的部分电路进行降低输出功率控制，选择的标准是是否超过第三温度阈值，此时，需要对功率管温度超过第三温度阈值的dc/dc变换电路进行降低输出功率控制，其中，第三温度阈值低于第二温度阈值。第三温度阈值与第二温度阈值差值，可以根据具体情况进行设置，本技术不做限制。

26、需要说明的是，上述实施方式为本技术包含的其中几种可能实施方式，上述实施方式可以单独实施，也可以进行组合后实施，本技术不做限制。

27、第三方面，本技术提供一种逆变器温度检测降额方法，其特征在于：所述逆变器包括：至少一个温度检测单元，采样控制单元，至少一个dc/dc变换电路和逆变电路；所述至少一个dc/dc变换电路中的每路电路至少一个第一功率管对应配置一个所述温度检测单元；所述方法包括：

28、所述温度检测单元检测其对应的所述第一功率管的温度；

29、所述温度检测单元将其检测的对应的所述功率管的温度反馈给采样控制单元；

30、所述采样控制单元基于所述功率管的温度信息，对所述第一功率管所在的dc/dc变换电路进行输出功率控制。

31、应理解，本技术提供的方法，可以实现各dc/dc变换电路的独立降额。各路dc/dc变换电路均至少选取一个功率管配置一个温度检测单元，温度检测单元采集各个功率管的温度，独立反馈给采样控制单元，采样控制单元基于温度检测单元的反馈，独立地对各个dc/dc变换电路进行功率控制，从而确保功率管的使用安全。

32、一种可能的实施例中，当所述第一功率管的温度超过第一温度阈值，或，所述功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，所述采样控制单元控制所述第一功率管所在的dc/dc变换电路降低输出功率；其中，所述第一温度阈值大于所述第二温度阈值。

33、应理解，本技术提供的方法，可以根据功率管的不同工况，选择不同的控制降低输出功率的策略。第一温度阈值、第二温度阈值以及突变阈值可以根据具体情形进行针对性设置，可以保证及时对对应的dc/dc变换电路进行降额控制。

34、一种可能的实施例中，所述逆变电路中的至少一个第二功率管对应配置一个所述温度检测单元；当所述第二功率管的温度超过第一温度阈值，或，所述功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，所述采样控制单元控制所述至少一路dc/dc变换电路中的部分或全部dc/dc变换电路降低输出功率；其中，所述第一温度阈值大于所述第二温度阈值。

35、应理解，本技术提供的方法，还可以在监测逆变电路工况的基础上，对逆变电路进行降额处理，具体方式为通过降低全部或部分前级dc/dc变换电路的输出功率，亦即对逆变器的输入功率来实现。逆变电路上的功率管的第一温度阈值、第二温度阈值和突变阈值也需要根据具体情形进行针对性设置，以在最佳时机触发降额控制动作，本技术不对具体设置做限制。

36、一种可能的实施例中，当所述第二功率管的温度超过第一温度阈值，所述采样控制单元控制所述至少一路dc/dc变换电路中全部dc/dc变换电路降低输出功率；或者，当所述功率管的温度连续一段时间超过第二温度阈值且小于第一温度阈值，或，所述功率管单位时间内温度变化超过突变阈值，控制所述至少一路dc/dc变换电路中，所述第一功率管的温度超过第三温度阈值的dc/dc变换电路降低输出功率；其中，第三温度阈值低于第二温度阈值。

37、应理解，本技术提供的方法，由于具备精细化控制各路dc/dc变换电路进行独立降额的手段，因此在进行逆变电路的降额控制时，也可以针对性地选择前级dc/dc变换电路的控制降低输出功率的策略。当逆变电路上的功率管的温度超过第一温度阈值时，选择对全部前级dc/dc变换电路进行降低输出功率控制能够较快地使得逆变电路的输入功率降低，从而尽快降低功率管的工作压力，保障功率管的安全；当逆变电路上功率管的温度仅仅在一段时间内超过第二温度阈值或者单位时间内温度变化超过突变阈值，可以选择前级dc/dc变换电路中的部分电路进行降低输出功率控制，选择的标准是是否超过第三温度阈值，第三温度阈值低于第二温度阈值。第三温度阈值与第二温度阈值差值在实际运用中，可以根据具体情况进行设置，本技术不做限制。