一种单相交流变换器母线电容过热保护方法和系统
阅读说明：本技术 一种单相交流变换器母线电容过热保护方法和系统 (Single-phase alternating current converter bus capacitor overheating protection method and system ) 是由 王川 李飞 姚欣 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种单相交流变换器母线电容过热保护方法和系统,该方法包括采集交流变换器的开关管的温度变化值和变化时间,根据温度变化值和变化时间计算开关管的第一温度变化率值；根据第一温度变化率值确定母线电容的第二温度变化率值；判断第二温度变化率值是否大于第一设定阈值,若是,则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整交流变换器中的开关管的驱动信号的占空比的变化率值；否则根据开关管的温度值和第三设定阈值调整交流变换器中开关管的驱动信号的占空比的变化率值。本发明的方法提高了电容保护的有效性。(The invention provides a single-phase alternating current converter bus capacitance overheating protection method and a system, wherein the method comprises the steps of collecting a temperature change value and change time of a switching tube of an alternating current converter, and calculating a first temperature change rate value of the switching tube according to the temperature change value and the change time; determining a second temperature change rate value of the bus capacitor according to the first temperature change rate value; judging whether the second temperature change rate value is larger than a first set threshold value, if so, adjusting the change rate value of the duty ratio of a driving signal of a switching tube in the alternating-current converter according to the temperature value of the switching tube and the second set threshold value; otherwise, the change rate value of the duty ratio of the driving signal of the switching tube in the alternating current converter is adjusted according to the temperature value of the switching tube and a third set threshold value. The method of the invention improves the effectiveness of capacitance protection.)
技术领域
本发明涉及母线电容保护技术领域，尤其涉及一种交流变换器母线电容过热保护方法和系统。
背景技术
当交流变换器过载时，交流变换器中的功率元件发热比较严重，如若不及时处理，会出现元件损坏，甚至炸机等现象。现有技术中通过检测开关管的温度，当前大于某一设定值时，进行限能保护。但当控制器经过短时间大电流时，母线电容的温升远高于开关管温度，如若按照开关管温度进行保护，母线电容温度会超出器件额定范围。根据开关管温升这一单一变量推算电容温度，根据推算的电容温度来进行电容保护，往往存在保护效率低下的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种单相交流变换器母线电容过热保护方法和系统，以解决现有技术中根据开关管温升这一单一变量推算母线电容温度，并根据推算的电容温度对电容进行保护导致保护效率不高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种单相交流变换器母线电容过热保护方法，所述母线电容的一端与所述单相交流变换器的电源正极连接，所述母线电容的另外一端与所述单相交流变换器的电源负极连接，所述交流变换器的多个开关管串联连接形成至少一条开关支路，所述开关支路与所述母线电容并联连接，包括：
采集所述交流变换器的开关管的温度变化值和变化时间，根据所述温度变化值和变化时间计算所述开关管的第一温度变化率值；
根据所述第一温度变化率值确定母线电容的第二温度变化率值；
判断所述第二温度变化率值是否大于第一设定阈值，若是，则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的开关管的驱动信号的占空比的变化率值；否则根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中开关管的驱动信号的占空比的变化率值。
在一
具体实施方式
中，所述根据所述第一温度变化率值确定母线电容的第二温度变化率值具体包括：
根据所述第一温度变化率值查找预先保存的表格，从表格中获取所述第二温度变化率值，所述表格中保存有所述开关管的温度变化率值与对应的所述母线电容的温度变化率值。
在一具体实施方式中，所述方法还包括：
对多个单相交流变换器进行多次试验，获得开关管的温度变化率值以及母线电容的温度变化率值；
对所述开关管的温度变化率值和母线电容的温度变化率值进行处理，获得所述开关管的温度变化率值和对应的所述母线电容的温度变化率值。
在一具体实施方式中，所述根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的开关管的驱动信号的占空比的变化率值具体包括：
判断所述开关管的温度值是否大于第二设定阈值，若是，则将脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述第二温度变化率值；否则，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为0，其中，所述脉冲宽度调制波为所述开关管的驱动信号。
在一具体实施方式中，所述根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中开关管的驱动信号的占空比的变化率值具体包括：
判断所述开关管的温度值是否小于第三设定阈值，则将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述脉冲宽度调制波的占空比的最大值；否则，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述第二温度变化率值，其中，所述脉冲宽度调制波为所述开关管的驱动信号。
在一具体实施方式中，所述第一设定阈值为0，所述第二设定阈值为60摄氏度，所述第三设定阈值为45摄氏度。
本发明第二方面提供一种单相交流变换器母线电容过热保护系统，所述母线电容的一端与所述单相交流变换器的电源正极连接，所述母线电容的另外一端与所述单相交流变换器的电源负极连接，所述交流变换器的多个开关管串联连接形成至少一条开关支路，所述开关支路与所述母线电容并联连接，包括：
采集单元，用于采集所述交流变换器的开关管的温度变化值和变化时间，根据所述温度变化值和变化时间计算所述开关管的第一温度变化率值；
确定单元，用于根据所述第一温度变化率值确定母线电容的第二温度变化率值；
处理单元，用于判断所述第二温度变化率值是否大于第一设定阈值，若是，则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的开关管的驱动信号的占空比的变化率值；否则根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中开关管的驱动信号的占空比的变化率值。
在一具体实施方式中，所述确定单元具体用于：
根据所述第一温度变化率值查找预先保存的表格，从表格中获取所述第二温度变化率值，所述表格中保存有所述开关管的温度变化率值与对应的所述母线电容的温度变化率值。
在一具体实施方式中，所述处理单元包括第一判断单元、第一调整单元和第二调整单元，其中，
所述第一判断单元用于判断所述开关管的温度值是否大于第二设定阈值，
所述第一调整单元用于在所述第一判断单元的判断结果为是时，将将脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述第二温度变化率值；
所述第二调整单元用于在所述第一判断单元的判断结果为否时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为0；
其中，所述脉冲宽度调制波为所述开关管的驱动信号。
在一具体实施方式中，所述处理单元包括第二判断单元、第三调整单元和第四调整单元，其中，
所述第二判断单元用于判断所述开关管的温度值是否小于第三设定阈值，
所述第三调整单元用于在所述第二判断单元的判断结果为是时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述脉冲宽度调制波的占空比的最大值；
所述第四调整单元用于在所述第二判断结果为否时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述第二温度变化率值；
所述脉冲宽度调制波为所述开关管的驱动信号。
本发明实施例的有益效果在于：通过采集单相交流变换器的开关管温度变化值，根据温度变化值计算获得开关管的第一温度变化率值，根据第一温度变化率值查表获得母线电容的第二温度变化率值，判断第二温度变化率值是否大于第一设定阈值，若是则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值；否则根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值。该方法在原有硬件基础之上通过开关管的温度变化率来确定母线电容的开关电容的温度变化率，并根据母线电容的温度变化率和开关管的温度变化率来调整开关管的驱动信号的占空比的变化率，实现了母线电容的有效保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中单相交流变换器的电路示意图；
图2是本发明实施例的一种单相交流变换器母线电容保护方法的流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
图1示出了单相交流变换器的电路图，母线电容C的一端与电源正极连接，母线电容C的另一端与电源负极连接，开关管Q1至Q4的栅极连接驱动信号，Q1的源极与开关管Q3的漏极连接，开关管Q3的源极与电源的负极连接，开关管Q1的漏极与电源的正极连接，，开关管Q2的源极与开关管Q4的漏极连接，开关管Q4的源极与电源的负极连接，开关管Q2的漏极与电源的正极连接。
以下参照图2所示，本发明实施例一提供一种单相交流变换器母线电容保护方法，具体包括：
S1、采集所述单相交流变换器的开关管温度变化值，根据所述温度变化值计算获得所述开关管的第一温度变化率值。
具体地，采集单相交流变换器的开关管的温度变化值以及变化时间，根据开关管的温度变化值和变化时间计算交流变换器的开关管的第一温度变化率值。
需要说明的是，在图1示出的单相交流变换器中有4个开关管，分别为Q1-Q4，由于4个开关管的温度变化率几乎相同，因而可以采集上述4个开关管中的任意一个开关管的温度变化值以及变化时间，从而得出第一温度变化率值。
S2、根据所述第一温度变化率值确定母线电容的第二温度变化率值。
需要说明的是，在单相交流变换器中，母线电容的发热是由当前的电容纹波电流Idc的RMS值(Root Mean Square,有效值)和母线电容ESR(Equivalent SeriesResistance，寄生电阻)引起。在选定电容后，母线电容的等效串联电阻就已确定。因此，母线电容的发热是由纹波电流的有效值决定的。在单相交流变换器中，纹波电流Idc由堵在电流以及PWM波的占空比决定。
基于此，可通过开关管的温度变化率确定母线电容的温度变化率。
具体地，可以预先对多个单相交流变换器进行多次试验，采集每一个单相交流变换器的开关管在设定时间内的温度变化和对应的母线电容的温度变化，进而计算获得开关管的温度变化率和母线电容的温度变化率。对多次试验获得的开关管的温度变化率和母线电容的温度变化率进行处理，获得单相交流变换器的开关管的温度变化率和对应的母线电容的温度变化率的对应关系或对应数值，将开关管的温度变化率和对应的母线电容的温度变化率制作形成表格，并进行存储。
当获得了单相交流变换器的第一温度变化率时，通过查找存储的表格即可后的母线电容的第二温度变化率。
S3、判断所述第二温度变化率值是否大于第一设定阈值，若是，则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值；否则根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值。
具体地，判断第二温度变化率值是否大于第二设定阈值，若是，则进一步判断开关管的温度值是否大于第二设定阈值，若是，则将交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为第二温度变化率值，否则，将交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为0，在所述第二温度变化率小于第二设定阈值时，判断开关管的温度值是否小于第三设定阈值，若是，则将交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率调整为脉冲宽度调制波的占空比的最大值，否则，将交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为第二温度变化率。
在一具体实施方式中，所述第一设定阈值优选为0，第二设定阈值优选为60摄氏度，第三设定阈值优选为45摄氏度。
本发明实施例的单相交流变换器母线电容保护方法，通过采集单相交流变换器的开关管温度变化值，根据温度变化值计算获得开关管的第一温度变化率值，根据第一温度变化率值查表获得母线电容的第二温度变化率值，判断第二温度变化率值是否大于第一设定阈值，若是则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值；否则根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值。该方法在原有硬件基础之上通过开关管的温度变化率来确定母线电容的开关电容的温度变化率，并根据母线电容的温度变化率和开关管的温度变化率来调整开关管的驱动信号的占空比的变化率，实现了母线电容的有效保护。
基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种单相交流变换器母线电容过热保护系统，包括：采集单元、确定单元和处理单元，其中，采集单元用于采集所述交流变换器的开关管的第一温度变化率值；确定单元用于根据所述第一温度变化率值确定母线电容的第二温度变化率值；处理单元用于判断所述第二温度变化率值是否大于第一设定阈值，若是，则根据开关管的温度值和第二设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值；否则根据所述开关管的温度值和第三设定阈值调整所述交流变换器中的脉冲宽度调制波的占空比的变化率值。
在一具体实施方式中，所述确定单元具体用于根据所述第一温度变化率值查找预先保存的表格，从表格中获取所述第二温度变化率值，所述表格中保存有所述开关管的温度变化率值与对应的所述母线电容的温度变化率值。
在一具体实施方式中，所述处理单元包括第一判断单元、第一调整单元和第二调整单元，其中，所述第一判断单元用于判断所述开关管的温度值是否大于第二设定阈值，所述第一调整单元用于在所述第一判断单元的判断结果为是时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述第二温度变化率值；所述第二调整单元用于在所述第一判断单元的判断结果为否时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为0。
在一具体实施方式中，所述处理单元包括第二判断单元、第三调整单元和第四调整单元，其中，所述第二判断单元用于判断所述开关管的温度值是否小于第三设定阈值，所述第三调整单元用于在所述第二判断单元的判断结果为是时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述脉冲宽度调制波的占空比的最大值；所述第四调整单元用于在所述第二判断结果为否时，将所述脉冲宽度调制波的占空比的变化率值调整为所述第二温度变化率值。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
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