通用化的智能功率模块温控方法及变频设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种通用化的智能功率模块温控方法及变频设备，针对不同型号的智能功率模块确定出与之对应的安全阈值Tmax和回差温度△T，写入控制软件；在所述控制软件运行时，首先读取智能功率模块的型号信息，针对该型号信息调取出一组与之对应的Tmax和△T参数，用于后续的温控过程；检测智能功率模块的内部温度Tc；在内部温度Tc到达Tmax-△T至Tmax区间内时，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，确保了系统运行的连贯性。
【专利说明】通用化的智能功率模块温控方法及变频设备
【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。
[0005]另外，由于不同型号、不同厂家生产的智能功率模块，其内部使用的热敏电阻的型号并不一致，因而温阻曲线各不相同，有的是正向曲线(例如PTC型热敏电阻)，有的是负向曲线(例如NTC型热敏电阻)。这就造成设计者在针对不同类型的智能功率模块时，需要选择不同的温度点来设计温度控制软件，从而造成控制软件或参数等设计文件的不通用，不仅影响了产品的开发效率，而且造成人力物力的极大浪费。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种通用化的智能功率模块温控方法，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，并且解决了控制软件的通用化问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
一种通用化的智能功率模块温控方法，包括以下过程:
针对不同型号的智能功率模块确定出与之对应的安全阈值Tmax和回差温度Λ Τ，写入控制软件；
在所述控制软件运行时，首先读取智能功率模块的型号信息，针对该型号信息调取出一组与之对应的Tmax和Λ T参数，用于后续的温控过程；
检测智能功率模块的内部温度Tc ；
在内部温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时，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。
[0008]作为对智能功率模块型号信息的一种优选标识方法，本发明采用硬件标识方法进行设计，即，将所述控制软件在控制芯片中运行，在所述控制芯片中设置至少一路配置管脚，控制芯片在运行所述控制软件时，首先检测所述配置管脚的电平状态，根据电平状态识别出智能功率模块的型号信息，然后根据识别出的型号信息调取与该型号信息相对应的Tmax和Λ T参数。
[0009]进一步的，在对系统进行硬件设计时，首先根据系统所选用的智能功率模块的型号，对控制芯片上的所述配置管脚的高低电平状态进行相应配置，以用于后续控制软件运行中的型号信息识别过程。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]为了对温控过程进行精确划分，将所述Λ T分成Λ Tl和Λ Τ2两部分；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；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。
[0013]再进一步的，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。
[0014]优选的，所述ΛΤ1、ΛΤ2的取值同样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，Λ Tl、Λ Τ2的取值越大的原则。
[0015]更进一步的，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。
[0016]基于上述温控方法，本发明还提出了一种采用所述温控方法设计的变频设备，包括智能功率模块和与其连接的控制芯片；在所述控制芯片中设置有至少一路配置管脚，所述配置管脚的高低电平状态根据所述智能功率模块的型号进行配置；在系统运行时，所述控制芯片首先检测所述配置管脚的电平状态，根据电平状态识别出智能功率模块的型号信息，然后根据识别出的型号信息调取与该型号信息相对应的安全阈值Tmax和回差温度Δ T ;然后，采集智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时，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始终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。此夕卜，通过对控制软件进行通用化设计，使其可以适用于不同型号智能功率模块的温度控制，不仅保证了控制软件的一致性，方便了工程师对软件的维护，而且也使得控制板之间的通用性更好，可以在各种类型的变频设备中推广应用。
[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是为实现智能功率模块温控方法的通用化设计而提出的一种设计原理图；
图2是控制芯片管脚配置的一种实施例的电路原理图；
图3是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4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5是负温度系数热敏电阻的温阻曲线图；
图6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7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。
【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- Λ 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为回差温度，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，Δ 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]由于不同厂家生产的不同型号的智能功率模块，其工作特性各有差异，因此导致不同型号的智能功率模块的安全阈值Tmax以及所需的回差温度Λ T各不相同。为了实现温控软件的通用性，本实施例针对不同型号的智能功率模块事先确定出多组Tmax和Λ T参数，一组Tmax、A T参数对应一种型号的智能功率模块，形成对应关系表写入到控制软件或者参数文件中，在日后系统程序的运行过程中调用。
[0026]具体来讲，在控制软件的运行过程中，首先读取系统中所使用的智能功率模块的型号信息，然后根据该型号查找对应关系表，提取出与该型号相对应的Tmax和Λ T参数，赋予控制软件中的相应变量，以用于后续的温控过程。
[0027]对于智能功率模块型号信息的获取，本实施例优选采用硬件配置的方式设计实现。例如:在运行所述控制软件的控制芯片中选择至少一路管脚作为配置管脚，通过设置各个配置管脚的电平状态，来对智能功率模块的型号进行标识，参见图1所示。以四种型号的智能功率模块为例进行说明，此时需要选择控制芯片的两路管脚Ρ1、Ρ2作为配置管脚，实现对四种型号的标识。例如:将管脚PU Pl分别配置成低电平，用以标识A型号的智能功率模块；将管脚Pl配置成低电平、管脚Ρ2配置成高电平，用以标识B型号的智能功率模块；将管脚Pl配置成高电平、管脚Ρ2配置成低电平，用以标识C型号的智能功率模块；将管脚PU Pl分别配置成高电平，用以标识D型号的智能功率模块。
[0028]对于管脚PU Pl的高低电平配置方式，可以采用当需要配置成高电平时，将该管脚Pl或Ρ2通过上拉电阻Rl或R2连接直流电源VCC的方式设计实现，如图3所示；而当需要配置成低电平时，则直接将该管脚Pl或Ρ2接地即可。
[0029]在系统设计的过程中，首先根据系统所选用的智能功率模块的型号信息确定出控制芯片配置管脚Ρ1、Ρ2的电平状态；然后，按照确定出的电平状态采用连接上拉电阻或者接地的方式，对智能功率 模块的各路配置管脚Ρ1、Ρ2进行高低电平的配置。
[0030]当控制芯片在运行温控软件时，首先检测其各路配置管脚PU Pl的电平状态，根据电平状态识别出智能功率模块的型号信息，然后，根据识别出的型号信息查找对应关系表，调取出与该型号信息相对应的Tmax和Λ T参数，用于后续的温控过程。
[0031]作为本实施例的一种优选设计方案，以实现对温控过程的精确划分，本实施例将回差温度Λ T分成两部分:Λ Tl和Λ Τ2，由此形成三个温度点Τ1、Τ2、Τ3。其中，Tl=Tmax,即智能功率模块的最大安全温度值；T2=Tmax- Δ Tl，Δ Tl优选在3°C飞。C之间取值；Τ3=Τ2- Δ Τ2= Tmax- Δ Tl- Δ Τ2，Δ Τ2优选在3°C?5°C之间取值。这样就可以把整个控制区域划分成7个部分，具体参见图3所示。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】
1.一种通用化的智能功率模块温控方法，其特征在于: 针对不同型号的智能功率模块确定出与之对应的安全阈值Tmax和回差温度Λ Τ，写入控制软件； 在所述控制软件运行时，首先读取智能功率模块的型号信息，针对该型号信息调取出一组与之对应的Tmax和Λ T参数，用于后续的温控过程； 检测智能功率模块的内部温度Tc ； 在内部温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时，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所述的通用化的智能功率模块温控方法，其特征在于:所述控制软件在控制芯片中运行，在所述控制芯片中设置至少一路配置管脚，控制芯片在运行所述控制软件时，首先检测所述配置管脚的电平状态，根据电平状态识别出智能功率模块的型号信息，然后根据识别出的型号信息调取与该型号信息相对应的Tmax和Λ T参数。
3.根据权利要求2所述的通用化的智能功率模块温控方法，其特征在于:在对系统进行硬件设计时，首先根据系统所选用的智能功率模块的型号，对控制芯片上的所述配置管脚的高低电平状态进行相应配置，以用于后续控制软件运行中的型号信息识别过程。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通用化的智能功率模块温控方法，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。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的通用化的智能功率模块温控方法，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。
6.根据权利要求5所述的通用化的智能功率模块温控方法，其特征在于: 将所述Λ T分成Λ Tl和Λ Τ2两部分； 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?5°C之间取值； 所述智能功率模块在其内部温度Tc到达Tmax- Λ Tl- Λ T2至Tmax- Λ 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所述的通用化的智能功率模块温控方法，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所述的通用化的智能功率模块温控方法，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5所述的通用化的智能功率模块温控方法，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与其连接的控制芯片，其特征在于:在所述控制芯片中设置有至少一路配置管脚，所述配置管脚的高低电平状态根据所述智能功率模块的型号进行配置；在系统运行时，所述控制芯片首先检测所述配置管脚的电平状态，根据电平状态识别出智能功率模块的型号信息，然后根据识别出的型号信息调取与该型号信息相对应的安全阈值Tmax和回差温度AT;然后，采集智能功率模块的内部温度Tc，并在所述温度Tc到达Tmax- Λ T至Tmax区间内时，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】H02M1/32GK103427615SQ201310403019
【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