[发明专利]用于功率模块的散热系统状况评估的方法及装置

说明书

本发明公开一种用于功率模块的散热系统状况评估的方法，所述功率模块包括至少一个开关器件、直流母排、散热系统和散热系统状况评估装置，所述方法包括：采集多个参数；根据采集的多个参数计算所述开关器件的损耗功率、所述开关器件的结点与环境之间的热阻、估算冷却流体流量；将所述开关器件的结点与环境之间的热阻与第一预设值进行比较，根据比较结果判断所述散热系统状况；根据所述开关器件的结点与环境之间的热阻及所述冷却流体流量的变化判断故障原因。本发明的用于功率模块的散热系统状况评估的方法及装置，能够进行功率模块散热系统状况评估，同时初步判断故障位置及原因。

技术领域

本公开总体涉及电子电路技术领域，具体涉及一种用于功率模块的散热系统状况评估的方法及装置。

背景技术

在大功率电力电子产品中，由开关器件(包括但不限于绝缘栅双极型晶体管、金属-氧化物半导体场效应晶体管等)所组成的功率模块是产品的核心部分，功率模块(powermodule)的性能表现和设计规格基本上决定了大功率电力电子产品的主要性能指标。

传统的由逆变器所组成的大功率电力电子装置中，变频器或变流器等设备占有较大比重，而这类电力电子装置的核心部件就是由开关器件所组成的逆变器。大功率的逆变器工作在高压大电流的环境下，对变流器系统的可靠性和可用性有很高的要求，如何设计便于维护，可靠性高，具有超高可利用率的功率模块，是电力电子设计中最重要的课题。

目前主流的功率模块设计方案中，只对开关器件周围某一点的温度进行过温判断，方案示意图如图1所示，通过检测晶体管内热敏电阻的温度或者散热器上靠近晶体管位置上的温度点，将采样到的温度值与一个固定值进行比较，当采样温度值高于某一固定值时，功率模块立即停止工作并上报过温故障。但是上报过温故障的原因很多，包含过功率输出，环境温度偏高，散热器积灰，散热器翅片不良或者冷却液流道阻塞，导热硅脂不良，采样保护电路受到干扰或者损坏导致误保护等，分析人员很难从过温故障这一个点判断出故障的具体原因，需要对功率模块从机器上拆下来检测，多次拆装测试才能查明原因，大大降低了模块的检修效率。

因此，针对功率模块的散热系统状况评估，需要一种新的方法。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种用于功率模块的散热系统状况评估的方法及装置，能够进行故障预警和初步判断故障位置。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种用于功率模块的散热系统状况评估的方法，所述功率模块包括至少一个开关器件、直流母排、散热系统和散热系统状况评估装置，所述方法包括：

通过所述散热系统状况评估装置的采集模块采集所述功率模块的至少一个参数；

所述散热系统状况评估装置的处理模块根据所述至少一个参数计算所述开关器件的结点与环境之间的热阻；

所述散热系统状况评估装置的处理模块根据所述至少一个参数估算冷却流体流量；

所述散热系统状况评估装置的判断模块将所述开关器件的结点与环境之间的热阻与第一预设值进行比较，根据比较结果判断所述散热系统状况；

所述散热系统状况评估装置的判断模块根据所述开关器件的结点与环境之间的热阻及所述冷却流体流量的变化判断故障原因。

在本公开的一种示例性实施例中，所述至少一个参数包括以下一个或多个参数:所述功率模块所处的环境温度、所述开关器件的内部温度、所述开关器件的开关频率、所述功率模块的输出电流、所述直流母排的电压、所述散热系统的冷却组件的入口温度以及所述散热系统的冷却组件的出口温度。