[发明专利]散热系统的诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对用于电气设备的散热系统进行诊断的方法，并尤其涉及使用简单方法检测散热系统故障，以便为散热系统的维护和更新做准备。

背景技术

随着功率电气设备的散热增加以及整体形状因数的减小，热管理变得越来越重要。

功率电气设备的性能可靠性和寿命与设备各器件的温度成反比。典型的，硅半导体器件的可靠性和工作温度之间的关系表明温度降低对应于半导体器件的可靠性和寿命增加。因此，通过有效地控制器件的工作温度可以实现各器件的寿命增长和可靠性增加。由此，通常要保证该功率电气设备的各器件在设计的阀值温度之下工作。

散热器被经常用来从发热器件的热的表面将热量耗散到周围环境中，例如，空气。在本实施例中，以空气为例，但是可以是其他介质，如油。为了提高散热器的散热效率，通常的方法是增加散热器与冷却剂，即空气相接触的表面面积，或者使用风扇来提高空气流动速度。

但是随着使用时间增加，散热器会由于灰尘的沉积等出现堵塞，并且风扇也会出现老化，从而使得散热系统的总体效率下降，不能够保证主要电气部分得到充分冷却。而众所周知，温度过高会导致电气部分过快老化，减少电气部分的寿命，并且有可能导致电气部分出现故障。

为了避免电气部分由于高温而受到损坏，在通常的电气设备中，例如在变频器中，在功率模块处设置有温度传感器，在温度传感器所测量的温度超过一个预定值时，则停止变频器的工作。

但是，由于目前没有一种方法来对散热系统进行诊断，从而无法预测何时散热系统出现问题，因此，由于过热会导致无准备的停机，从而造成不可弥补和不必要的的损耗。

例如如果在纺织行业应用中，可能由于应用环境中的纤维或者丝状物堵塞散热器或者风扇，使得散热效果下降，变频器停机。如果能通过系统检测提前知道风扇或者散热系统出现问题，提示客户提前清理或者换风扇，可以避免不可预测的停机。或者停机之后也可以很快找到停机的原因，很快采取相关处理措施。(换新风扇或者清理散热器)

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明。因此，本发明的目的在于提供一种散热系统的诊断方法，利用该方法，可以随时对散热系统进行失效诊断，并可以根据诊断结构预先安排散热系统的维护时间和更换时间。

为了实现本发明的目的，根据本发明，提供了一种用于电气设备的散热系统的失效的诊断方法，包括以下步骤：

在所述电气设备处于稳定状态下引入一个预定值的温度波动；

在温度波动的拐点之后的很短时刻，测量所述电气设备的发热元件的温度；

对所获得的温度值进行信号处理；以及

将信号处理后的结果与一个与预定温度波动值相关的阀值进行比较，并且在所述结果大于所述阀值时，判断所述散热系统工作不正常。

所述稳定状态是指所述电气设备工作在稳定的负载和开关频率下，维持稳定的工作温度。并且，所述散热系统工作不正常包括风扇老化，风扇损坏或者散热器被异物堵塞。

所述温度波动是通过控制所述散热系统的风扇来实现的，具体地说，如果电气设备处于稳定状态时，风扇是打开的情况，所述温度波动是通过关闭所述散热系统的风扇，并在温度升高到预定阀值温度时打开风扇而使之工作来实现的；或者如果电气设备处于稳定状态时，风扇是关闭的情况，所述温度波动是通过打开所述散热系统的风扇，并在温度降低到预定阀值温度时关闭风扇而使之工作来实现的。或者，所述温度波动是通过在电气设备中引入一个功率损耗脉冲来实现，而所述功率损耗脉冲是通过改变电气设备的工作频率或者改变负载来实现的。

上述对所获得的温度值进行信号处理的步骤包括：对所获得的温度值求时间导数。

所述阀值为：

-ΔTRthca_fanON·Cthca]]>

其中：Rth_ca-fanON为在风扇打开状态下散热系统的热阻值；

Cth_ca为散热系统的热容量；且

ΔT为所述预定温度，且优选的ΔT≤5℃。

另外，在功率脉冲的情况下，所述阀值：