通用化的智能功率模塊溫控方法及變頻設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通用化的智能功率模塊溫控方法及變頻設(shè)備，針對不同型號的智能功率模塊確定出與之對應(yīng)的安全閾值Tmax和回差溫度△T，寫入控制軟件；在所述控制軟件運行時，首先讀取智能功率模塊的型號信息，針對該型號信息調(diào)取出一組與之對應(yīng)的Tmax和△T參數(shù)，用于后續(xù)的溫控過程；檢測智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc；在內(nèi)部溫度Tc到達Tmax-△T至Tmax區(qū)間內(nèi)時，控制智能功率模塊的輸出頻率降低或者維持當(dāng)前頻率，以限制智能功率模塊的溫升。本發(fā)明通過控制智能功率模塊在其內(nèi)部溫度達到保護檢出溫度前進行禁升頻或者降頻動作，從而在保證智能功率模塊在安全可靠的溫度下穩(wěn)定運行的同時，確保了系統(tǒng)運行的連貫性。
【專利說明】通用化的智能功率模塊溫控方法及變頻設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變頻系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是涉及一種用于控制智能功率模塊溫升的方法以及采用該溫度控制方法設(shè)計的變頻設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的變頻空調(diào)或者其他變頻類的家電產(chǎn)品中，經(jīng)常會用到智能功率模塊IPM，其作用是在輸入控制信號的作用下將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源加載到壓縮機或者電機等被控對象上，驅(qū)動壓縮機或者電機運轉(zhuǎn)，并通過改變施加到壓縮機或者電機上的交流電源的頻率，實現(xiàn)對壓縮機或者電機轉(zhuǎn)速的自動控制。由于這種智能功率模塊往往工作在大電流和高溫下，從而使得其在長時間的運行過程中容易發(fā)生過熱損壞等故障。
[0003]目前，解決智能功率模塊過熱損壞最常見的方法是:在智能功率模塊內(nèi)部植入熱敏電阻，根據(jù)熱敏電阻的阻值變化定時檢測出智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc，然后將檢測到的溫度Tc發(fā)送給控制芯片或者控制電路等控制端，控制端根據(jù)接收到的溫度Tc的大小判斷是否執(zhí)行保護檢出動作，并在溫度Tc超過安全溫度值時，通過控制系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)來限制溫度Tc的升高，達到對智能功率模塊過熱保護的目的。
[0004]采用這種保護措施，一旦智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc過高導(dǎo)致系統(tǒng)執(zhí)行保護檢出動作時，往往造成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的不連貫，從而給家電產(chǎn)品的使用者造成使用上的困擾。
[0005]另外，由于不同型號、不同廠家生產(chǎn)的智能功率模塊，其內(nèi)部使用的熱敏電阻的型號并不一致，因而溫阻曲線各不相同，有的是正向曲線(例如PTC型熱敏電阻)，有的是負(fù)向曲線(例如NTC型熱敏電阻)。這就造成設(shè)計者在針對不同類型的智能功率模塊時，需要選擇不同的溫度點來設(shè)計溫度控制軟件，從而造成控制軟件或參數(shù)等設(shè)計文件的不通用，不僅影響了產(chǎn)品的開發(fā)效率，而且造成人力物力的極大浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種通用化的智能功率模塊溫控方法，通過控制智能功率模塊在其內(nèi)部溫度到達保護檢出前，對被控對象進行禁升頻或者降頻處理，從而確保了智能功率模塊的內(nèi)部溫度能夠盡量地控制在安全范圍內(nèi)，并且解決了控制軟件的通用化問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種通用化的智能功率模塊溫控方法，包括以下過程:
針對不同型號的智能功率模塊確定出與之對應(yīng)的安全閾值Tmax和回差溫度Λ Τ，寫入控制軟件；
在所述控制軟件運行時，首先讀取智能功率模塊的型號信息，針對該型號信息調(diào)取出一組與之對應(yīng)的Tmax和Λ T參數(shù)，用于后續(xù)的溫控過程；
檢測智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc ；
在內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Λ T至Tmax區(qū)間內(nèi)時，控制智能功率模塊的輸出頻率降低或者維持當(dāng)前頻率，以限制智能功率模塊的溫升。
[0008]作為對智能功率模塊型號信息的一種優(yōu)選標(biāo)識方法，本發(fā)明采用硬件標(biāo)識方法進行設(shè)計，即，將所述控制軟件在控制芯片中運行，在所述控制芯片中設(shè)置至少一路配置管腳，控制芯片在運行所述控制軟件時，首先檢測所述配置管腳的電平狀態(tài)，根據(jù)電平狀態(tài)識別出智能功率模塊的型號信息，然后根據(jù)識別出的型號信息調(diào)取與該型號信息相對應(yīng)的Tmax和Λ T參數(shù)。
[0009]進一步的，在對系統(tǒng)進行硬件設(shè)計時，首先根據(jù)系統(tǒng)所選用的智能功率模塊的型號，對控制芯片上的所述配置管腳的高低電平狀態(tài)進行相應(yīng)配置，以用于后續(xù)控制軟件運行中的型號信息識別過程。
[0010]為了最大程度地發(fā)揮被控對象的輸出能力，所述安全閾值Tmax優(yōu)選設(shè)定為智能功率模塊執(zhí)行過熱保護動作所對應(yīng)的安全溫度值。
[0011]進一步的，所述溫度Tc通過設(shè)置于智能功率模塊內(nèi)部或者外部的熱敏電阻檢測獲得，根據(jù)熱敏電阻的溫阻曲線獲得溫阻曲線在溫度點為Tmax處的曲線斜率；根據(jù)所述曲線斜率確定Λ T的取值，并遵循曲線斜率的絕對值越大，Δ T的取值越大的原則。
[0012]為了對溫控過程進行精確劃分，將所述Λ T分成Λ Tl和Λ Τ2兩部分；所述智能功率模塊在其內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Λ Tl至Tmax區(qū)間內(nèi)時，執(zhí)行降頻動作，所述Λ Tl在3 °C飛。C之間取值；所述智能功率模塊在其內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Δ Tl- Λ T2至Tmax- Δ Tl區(qū)間內(nèi)時，若溫度Tc呈上升趨勢，則對智能功率模塊的輸出頻率不進行限制；若溫度Tc呈下降趨勢，則維持智能功率模塊當(dāng)前的輸出頻率；其中，所述Λ Τ2在3°C飛。C之間取值。
[0013]再進一步的，所述智能功率模塊在其內(nèi)部溫度Tc低于Tmax- Δ Tl- Δ T2時，對智能功率模塊的輸出頻率不進行限制。
[0014]優(yōu)選的，所述ΛΤ1、ΛΤ2的取值同樣遵循熱敏電阻的溫阻曲線在溫度點為Tmax處的曲線斜率的絕對值越大，Λ Tl、Λ Τ2的取值越大的原則。
[0015]更進一步的，所述智能功率模塊在執(zhí)行降頻動作時，按照設(shè)定的降頻速率Λ H降頻；所述降頻速率Λ H在0.05、.5Hz/s的范圍內(nèi)取值，且遵循熱敏電阻的溫阻曲線在溫度點為Tmax處的曲線斜率的絕對值越大，Δ H的取值越大的原則。
[0016]基于上述溫控方法，本發(fā)明還提出了一種采用所述溫控方法設(shè)計的變頻設(shè)備，包括智能功率模塊和與其連接的控制芯片；在所述控制芯片中設(shè)置有至少一路配置管腳，所述配置管腳的高低電平狀態(tài)根據(jù)所述智能功率模塊的型號進行配置；在系統(tǒng)運行時，所述控制芯片首先檢測所述配置管腳的電平狀態(tài)，根據(jù)電平狀態(tài)識別出智能功率模塊的型號信息，然后根據(jù)識別出的型號信息調(diào)取與該型號信息相對應(yīng)的安全閾值Tmax和回差溫度Δ T ;然后，采集智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc，并在所述溫度Tc到達Tmax- Λ T至Tmax區(qū)間內(nèi)時，控制智能功率模塊的輸出頻率降低或者維持當(dāng)前頻率，以限制智能功率模塊的溫升。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明通過控制智能功率模塊在其內(nèi)部溫度達到保護檢出溫度前進行禁升頻或者降頻動作，從而可以將智能功率模塊的溫度始終控制在安全范圍內(nèi)而不進行保護檢出，在保證智能功率模塊始終在安全可靠的溫度下穩(wěn)定運行的同時，也確保了系統(tǒng)運行的連貫性，提高了變頻家電用戶使用的舒適性。此夕卜，通過對控制軟件進行通用化設(shè)計，使其可以適用于不同型號智能功率模塊的溫度控制，不僅保證了控制軟件的一致性，方便了工程師對軟件的維護，而且也使得控制板之間的通用性更好，可以在各種類型的變頻設(shè)備中推廣應(yīng)用。
[0018]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是為實現(xiàn)智能功率模塊溫控方法的通用化設(shè)計而提出的一種設(shè)計原理圖；
圖2是控制芯片管腳配置的一種實施例的電路原理圖；
圖3是智能功率模塊的溫度控制方法的一種實施例的控制邏輯圖；
圖4是智能功率模塊的溫度采樣電路的一種實施例的電路原理圖；
圖5是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的溫阻曲線圖；
圖6是基于正溫度系數(shù)熱敏電阻的智能功率模塊的溫度保護控制邏輯圖；
圖7是基于負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的智能功率模塊的溫度保護控制邏輯圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)地描述。
[0021]本實施例為了限制智能功率模塊的內(nèi)部溫升，使其能夠始終工作在安全的溫度范圍內(nèi)，以保證系統(tǒng)運行的連貫性，提出了一種通過限制智能功率模塊的輸出頻率來降低智能功率模塊溫升的控制策略，即通過定時地檢測智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc，并在其內(nèi)部溫度Tc接近設(shè)定的安全閾值Tmax時，采用控制智能功率模塊的輸出頻率降低或者維持當(dāng)前頻率的方式，來達到限制智能功率模塊溫升的目的。
[0022]具體來講，可以針對智能功率模塊的溫度響應(yīng)特點，設(shè)計一種溫度保護控制邏輯，根據(jù)溫度的上升趨勢和下降趨勢劃分控制區(qū)域，當(dāng)智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc和溫度變化趨勢處于不同的控制區(qū)域時，對被控對象(比如壓縮機、電機等)的運行頻率進行相應(yīng)地控制，從而在確保智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc始終處于安全閾值Tmax以下的同時，也能最大程度地發(fā)揮被控對象的輸出能力。
[0023]為了最大程度地提高智能功率模塊的輸出頻率，以盡可能地發(fā)揮被控對象的最大運行能力，所述安全閾值Tmax優(yōu)選設(shè)定為智能功率模塊執(zhí)行過熱保護檢出動作時所對應(yīng)的安全溫度值。結(jié)合該安全溫度值，確定出控制區(qū)域的劃分界限，即在智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Λ T至Tmax區(qū)間內(nèi)時，執(zhí)行溫升控制策略，對智能功率模塊輸出的頻率進行限制，例如執(zhí)行降頻或者維持當(dāng)前頻率等禁升頻處理，以避免智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc持續(xù)上升，超出安全閾值Tmax而導(dǎo)致保護檢出情況的發(fā)生。而當(dāng)智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc低于Tmax- Λ T以下時，則不對智能功率模塊的輸出頻率進行限制，保持自由狀態(tài)，輸出合適頻率的交流電源，以滿足被控對象的運行要求。
[0024]在本實施例中，所述Λ T為回差溫度，為正數(shù)，其取值針對不同型號的智能功率模塊會略有不同，優(yōu)選設(shè)定在3°C?10°C之間，應(yīng)主要考慮其溫度變化趨勢，溫度變化越快，Δ T的取值越大；相反，溫度變化越慢，Λ T的取值則可以適當(dāng)?shù)販p小。
[0025]由于不同廠家生產(chǎn)的不同型號的智能功率模塊，其工作特性各有差異，因此導(dǎo)致不同型號的智能功率模塊的安全閾值Tmax以及所需的回差溫度Λ T各不相同。為了實現(xiàn)溫控軟件的通用性，本實施例針對不同型號的智能功率模塊事先確定出多組Tmax和Λ T參數(shù)，一組Tmax、A T參數(shù)對應(yīng)一種型號的智能功率模塊，形成對應(yīng)關(guān)系表寫入到控制軟件或者參數(shù)文件中，在日后系統(tǒng)程序的運行過程中調(diào)用。
[0026]具體來講，在控制軟件的運行過程中，首先讀取系統(tǒng)中所使用的智能功率模塊的型號信息，然后根據(jù)該型號查找對應(yīng)關(guān)系表，提取出與該型號相對應(yīng)的Tmax和Λ T參數(shù)，賦予控制軟件中的相應(yīng)變量，以用于后續(xù)的溫控過程。
[0027]對于智能功率模塊型號信息的獲取，本實施例優(yōu)選采用硬件配置的方式設(shè)計實現(xiàn)。例如:在運行所述控制軟件的控制芯片中選擇至少一路管腳作為配置管腳，通過設(shè)置各個配置管腳的電平狀態(tài)，來對智能功率模塊的型號進行標(biāo)識，參見圖1所示。以四種型號的智能功率模塊為例進行說明，此時需要選擇控制芯片的兩路管腳Ρ1、Ρ2作為配置管腳，實現(xiàn)對四種型號的標(biāo)識。例如:將管腳PU Pl分別配置成低電平，用以標(biāo)識A型號的智能功率模塊；將管腳Pl配置成低電平、管腳Ρ2配置成高電平，用以標(biāo)識B型號的智能功率模塊；將管腳Pl配置成高電平、管腳Ρ2配置成低電平，用以標(biāo)識C型號的智能功率模塊；將管腳PU Pl分別配置成高電平，用以標(biāo)識D型號的智能功率模塊。
[0028]對于管腳PU Pl的高低電平配置方式，可以采用當(dāng)需要配置成高電平時，將該管腳Pl或Ρ2通過上拉電阻Rl或R2連接直流電源VCC的方式設(shè)計實現(xiàn)，如圖3所示；而當(dāng)需要配置成低電平時，則直接將該管腳Pl或Ρ2接地即可。
[0029]在系統(tǒng)設(shè)計的過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)所選用的智能功率模塊的型號信息確定出控制芯片配置管腳Ρ1、Ρ2的電平狀態(tài)；然后，按照確定出的電平狀態(tài)采用連接上拉電阻或者接地的方式，對智能功率 模塊的各路配置管腳Ρ1、Ρ2進行高低電平的配置。
[0030]當(dāng)控制芯片在運行溫控軟件時，首先檢測其各路配置管腳PU Pl的電平狀態(tài)，根據(jù)電平狀態(tài)識別出智能功率模塊的型號信息，然后，根據(jù)識別出的型號信息查找對應(yīng)關(guān)系表，調(diào)取出與該型號信息相對應(yīng)的Tmax和Λ T參數(shù)，用于后續(xù)的溫控過程。
[0031]作為本實施例的一種優(yōu)選設(shè)計方案，以實現(xiàn)對溫控過程的精確劃分，本實施例將回差溫度Λ T分成兩部分:Λ Tl和Λ Τ2，由此形成三個溫度點Τ1、Τ2、Τ3。其中，Tl=Tmax,即智能功率模塊的最大安全溫度值；T2=Tmax- Δ Tl，Δ Tl優(yōu)選在3°C飛。C之間取值；Τ3=Τ2- Δ Τ2= Tmax- Δ Tl- Δ Τ2，Δ Τ2優(yōu)選在3°C?5°C之間取值。這樣就可以把整個控制區(qū)域劃分成7個部分，具體參見圖3所示。根據(jù)不同溫度區(qū)間內(nèi)溫度的不同變化趨勢確定7個控制區(qū)域內(nèi)的控制狀態(tài)，具體列表如下:
【權(quán)利要求】
1.一種通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于: 針對不同型號的智能功率模塊確定出與之對應(yīng)的安全閾值Tmax和回差溫度Λ Τ，寫入控制軟件； 在所述控制軟件運行時，首先讀取智能功率模塊的型號信息，針對該型號信息調(diào)取出一組與之對應(yīng)的Tmax和Λ T參數(shù)，用于后續(xù)的溫控過程； 檢測智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc ； 在內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Λ T至Tmax區(qū)間內(nèi)時，控制智能功率模塊的輸出頻率降低或者維持當(dāng)前頻率，以限制智能功率模塊的溫升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:所述控制軟件在控制芯片中運行，在所述控制芯片中設(shè)置至少一路配置管腳，控制芯片在運行所述控制軟件時，首先檢測所述配置管腳的電平狀態(tài)，根據(jù)電平狀態(tài)識別出智能功率模塊的型號信息，然后根據(jù)識別出的型號信息調(diào)取與該型號信息相對應(yīng)的Tmax和Λ T參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:在對系統(tǒng)進行硬件設(shè)計時，首先根據(jù)系統(tǒng)所選用的智能功率模塊的型號，對控制芯片上的所述配置管腳的高低電平狀態(tài)進行相應(yīng)配置，以用于后續(xù)控制軟件運行中的型號信息識別過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:所述安全閾值Tmax為智能功率模塊執(zhí)行過熱保護動作所對應(yīng)的安全溫度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:所述溫度Tc通過設(shè)置于智能功率模塊內(nèi)部或者外部的熱敏電阻檢測獲得，根據(jù)熱敏電阻的溫阻曲線獲得溫阻曲線在溫度點為Tmax處的曲線斜率；根據(jù)所述曲線斜率確定Λ T的取值，并遵循曲線斜率的絕 對值越大，Δ T的取值越大的原則。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于: 將所述Λ T分成Λ Tl和Λ Τ2兩部分； 所述智能功率模塊在其內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Λ Tl至Tmax區(qū)間內(nèi)時，執(zhí)行降頻動作，所述Λ Tl在3°C?5°C之間取值； 所述智能功率模塊在其內(nèi)部溫度Tc到達Tmax- Λ Tl- Λ T2至Tmax- Λ Tl區(qū)間內(nèi)時，若溫度Tc呈上升趨勢，則對智能功率模塊的輸出頻率不進行限制；若溫度Tc呈下降趨勢，則維持智能功率模塊當(dāng)前的輸出頻率；其中，所述Λ Τ2在3°C飛。C之間取值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:所述智能功率模塊在其內(nèi)部溫度Tc低于Tmax- Δ Tl- Δ T2時，對智能功率模塊的輸出頻率不進行限制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:所述ΛTl、Δ Τ2的取值遵循熱敏電阻的溫阻曲線在溫度點為Tmax處的曲線斜率的絕對值越大，Δ Tl、Δ Τ2的取值越大的原則。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用化的智能功率模塊溫控方法，其特征在于:所述智能功率模塊在執(zhí)行降頻動作時，按照設(shè)定的降頻速率Λ H降頻；所述降頻速率Λ H在0.05、.5Hz/s的范圍內(nèi)取值，且遵循熱敏電阻的溫阻曲線在溫度點為Tmax處的曲線斜率的絕對值越大，Δ H的取值越大的原則。
10.一種變頻設(shè)備，包括智能功率模塊和與其連接的控制芯片，其特征在于:在所述控制芯片中設(shè)置有至少一路配置管腳，所述配置管腳的高低電平狀態(tài)根據(jù)所述智能功率模塊的型號進行配置；在系統(tǒng)運行時，所述控制芯片首先檢測所述配置管腳的電平狀態(tài)，根據(jù)電平狀態(tài)識別出智能功率模塊的型號信息，然后根據(jù)識別出的型號信息調(diào)取與該型號信息相對應(yīng)的安全閾值Tmax和回差溫度AT;然后，采集智能功率模塊的內(nèi)部溫度Tc，并在所述溫度Tc到達Tmax- Λ T至Tmax區(qū)間內(nèi)時，控制智能功率模塊的輸出頻率降低或者維持當(dāng)前頻率，以限制智能 功率模塊的溫升。
【文檔編號】H02M1/32GK103427615SQ201310403019
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】張永良, 殷顯鑫, 王宗良, 孫德偉 申請人:海信（山東）空調(diào)有限公司