CN110554717B - 适用于电力电子装置温度闭环调节的散热风扇设速方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于电力电子装置温度闭环调节的散热风扇设速方法，首先从电力电子器件本身温度对风速进行了初步计算，得出参考风速，接着，从发热量和环温角度计算出散热风机风速设定的最低安全转速。然后利用安全转速对参考风速进行校验，以防止参考风速因电力电子温度采样偏差低于安全转速。同时，在电力电子器件温度采样准确时，参考风速则有效风速给定，以实现控制电力电子器件温度的目的。本发明可有效提高电力电子散热***的可靠性，防止出现由单一传感器失效引起的散热失效问题。

Description

适用于电力电子装置温度闭环调节的散热风扇设速方法
技术领域
本申请涉及电子元件领域，特别涉及电力电子装置散热风扇设速方法。
背景技术
大功率电力电子设备中，IGBT等功率元件是主要发热源之一，常采用可靠性较高的强迫风冷散热方式进行散热冷却。大功率电力电子设备散热风扇耗电功率较大，通常达到数千瓦以上，能耗较高。因此为提升电力电子设备能效，通常在大功率电力电子设备上采用变频散热风扇，可根据设备实际运行情况对风扇进行风速调节，在保障设备运行安全的情况下实现节能增效的目的。现有技术中变速风扇的风速设定，大多与电力电子器件的温度密切相关，一般温度越高，风速设定越大。现有散热风机的风速设定方法能够根据温度进行自动调节，但是在可靠性方面较差，因其严重依赖电力电子器件的温度，在电力电子器件的温度采集不准时，可能会引起散热***失效进而引起电力电子器件的失效。因此其可靠性有待于进一步加强。
故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
发明目的：为避免单一温度传感器偏差引起的风速设定偏差，保障散热调速的准确性与高效性，本发明融合了环境温度、核心功率元件温度、实际运行功率等温度闭环控制因子进行风机调速设定。同时为防止风速失配致散热***失效，本发明制定了温度闭环控制因子适配逻辑，当适配逻辑错误时，及时保护设备。
技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于电力电子装置温度闭环调节的散热风扇设速方法，包括以下步骤：
(1)、风速控制器读取电力电子器件的温度T，并根据温度风速线性关联关系自动获得实时风速Vs；
(2)、风速控制器读取环境温度Tc与当前电力电子装置工作功率即视在功率S，根据最低安全风速与环温和装置视在功率设定关系自动获得最低安全风速给定值；
(3)、风速控制器根据最高合理风速、环境温度、装置视在功率设定关系自动获得最高合理风速给定值；
(4)、比较步骤(1)计算的风速Vs与步骤(2)计算的安全最低风速Vs_min；如果Vs大于Vs_min,则散热风机设定速度为Vs；否则，散热风机设定Vs风速为Vs_min，并发出告警；
(5)、比较步骤(4)的设定风速与步骤(3)计算最高合理风速给定值Vs_max，如果Vs小于Vs_max,则散热风机设定速度为Vs；否则,散热风机设定速度仍设置为Vs,并发出告警。
有益效果：本发明所提出的风速设定方法从电力电子器件温度和电力电子发热量两个角度进行设定，相互校验。首先从电力电子器件本身温度对风速进行了初步计算，得出参考风速，接着，从发热量和环温角度计算出散热风机风速设定的最低安全转速。然后利用安全转速对参考风速进行校验，以防止参考风速因电力电子温度采样偏差低于安全转速。同时，在电力电子器件温度采样准确时，参考风速则有效风速给定，以实现控制电力电子器件温度的目的。该发明可有效提高电力电子散热***的可靠性，防止出现由单一传感器失效引起的散热失效问题。
附图说明
图1为本发明散热风扇设速方法的流程图。
具体实施方式
请参阅图1所示，以电力电子变流器散热***为例，对本发明的一种具体实施方式进行说明。
变流器控制器首先读取电力电子变流器模块的内部温度T，根据温度风速线性关联公式(Vs＝K*T+S0,V为散热***风速给定，K为温度风速关联系数，S0为温度为0℃时，基本风速)计算出风速Vs。
然后，变流器控制器读取环境温度Tc与当前电力电子变流器装置的视在功率S，根据最低安全风速与环温和装置视在功率设定关系式(Vs_min＝A1*S+B*Tc，式中Vs_min为最低安全风速给定值，A1为功率最低安全风速关联系数(该系数在风道散热良好时测得)，B为环温与风速关联系数)计算出最低安全风速给定值。
同时，变流器控制器根据最高合理风速与环温和装置视在功率设定关系式(Vs_max＝A2*S+B*Tc，式中Vs_max为最高合理风速给定值，A2为功率最高合理风速关联系数(该系数在风道散热不畅时测得)，B为环温与风速关联系数)计算出最高合理风速给定值。
接着，控制器比较计算风速Vs与安全最低风速Vs_min。如果Vs大于Vs_min,则散热风机设定速度为Vs；并比较计算风速Vs与计算最高合理风速给定值Vs_max，如果Vs小于Vs_max,则散热风机设定速度为Vs。
如果在运行中出现电力电子器件温度T采样过低的问题，则计算风速Vs将小于安全风速Vs_min,此时控制器将散热风机设定Vs风速为Vs_min，并发出告警，警示计算风速过低，此时散热***存在采样偏差失效隐患。
如果在运行中出现风道散热不畅或电力电子器件温度T采样过高的问题。则出现计算风速Vs将大于最大合理风速Vs_max,此时控制器将散热风机设定速度仍设置为Vs,并发出告警，警示计算风速过高，此时散热***可能存在风道不畅或电力电子器件温度采样偏差失效隐患。
另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种适用于电力电子装置温度闭环调节的散热风扇设速方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、风速控制器读取电力电子器件的温度T，并根据温度风速线性关联关系自动获得实时风速Vs；温度风速线性关联关系为Vs=K*T+S0,V为散热***风速给定，K为温度风速关联系数，S0 为温度为0℃时的基本风速；
（2）、风速控制器读取环境温度Tc与当前电力电子装置工作功率即视在功率S，根据最低安全风速与环温和装置视在功率设定关系自动获得最低安全风速给定值；最低安全风速与环温和装置视在功率设定关系为Vs_min=A1*S+B*Tc，式中Vs_min 为最低安全风速给定值；A1 为功率最低安全风速关联系数，该系数在风道散热良好时测得；B 为环温与风速关联系数；
（3）、风速控制器根据最高合理风速、环境温度、装置视在功率设定关系自动获得最高合理风速给定值；最高合理风速、环境温度、装置视在功率设定关系为Vs_max=A2*S+B*Tc，式中Vs_max 为最高合理风速给定值；A2 为功率最高合理风速关联系数，该系数在风道散热不畅时测得；B为环温与风速关联系数；
（4）、比较步骤（1）计算的风速Vs 与步骤（2）计算的安全最低风速Vs_min；
如果Vs 大于Vs_min ,则散热风机设定速度为Vs；否则，散热风机设定Vs 风速
为Vs_min，并发出告警；
（5）、比较步骤（4）的设定风速与步骤（3）计算最高合理风速给定值Vs_max，
如果Vs 小于Vs_max ,则散热风机设定速度为Vs；否则,散热风机设定速度仍设
置为Vs,并发出告警。
2.根据权利要求1所述的风扇设速方法，其特征在于：步骤（4）中的告警用于警示计算风速过低，此时散热***存在采样偏差失效隐患；步骤（4）中的告警用于警示计算风速过高，此时散热***可能存在风道不畅失效隐患。
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