一种有源电力滤波器的散热方法
一种有源电力滤波器的散热方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及滤波器的散热技术，尤其设及一种有源电力滤波器的散热方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着有源电力滤波器的补偿容量越来越大，传统的自然风冷已无法解决 功率器件开关损耗带来散热问题。目前，投入运行的有源滤波装置多采用强制风冷，其控制 方法常采用按照补偿反馈电流固定占空比调制，运种方法主要存在W下问题： 1.按照补偿电流确定风机的调速，由于电流划分档数过多，且不同档位之间占空比相 差较小，造成风机调速系统不稳定，风机异响。
[0003] 2.补偿电流的大小与有源滤波装置发热不存在唯一关系，外部环境溫度、功率器 件开关频率等因素也直接影响着有源滤波装置的发热，如冬季气溫低、器件溫度也低，运样 风机就不需要用高转速来进行散热，造成噪声过大，能源浪费。
[0004] 3.根据电流确定风机的调速无法保证有源滤波装置的最优转速，因此带来了散热 问题难W从根本上解决，还会由于风机转速过高，带来噪声。
[000引4.目前大多使用风机调速查表方式进行风机速度的控制，过多占用硬件资源。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种有源电力滤波器的散热方法，通过将风机转速进行分 档，溫度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际溫度值与额定电流时功率器件、电抗器 的目标溫度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转 速的占空比，动态调节风机转速，W达到智能散热的目的。
[0007] -种有源电力滤波器的散热方法，包括W下步骤： 第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流，设定若干个风机调速档位。
[0008] 第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流作为最高档位的输出电流，根据额定 补偿电流及设定的档位数量，确定每个档位的输出电流。
[0009] 第Ξ步，通过溫度检测单元检测各档位输出电流情况下，有源电力滤波器的功率 器件、电抗器的实际溫度值，在满足功率器件、电抗器实际溫度值小于额定电流时功率器 件、电抗器目标溫度值的条件下，选取尽可能低的风机转速为各档位的基准转速。
[0010] 第四步，通过溫度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际溫度值与额定电流 时功率器件、电抗器的目标溫度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容 的方式，调节风机转速的占空比，动态调节风机转速。
[0011] 其中，所述第二步中每个档位的输出电流为额定补偿电流除W档位数的商与档位 值的乘积。
[0012] 其中，所述第四步中，当有源电力滤波器输出电流处于任意两个档位之间时，若溫 度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值小于额定电流时功率器件、电抗器的 目标溫度值，根据PI算法，风机转速保持不变;若溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗 器实际溫度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标溫度值，根据PI算法，风机开始提 速，直至提升到较高档位的基准转速。当风机转速提高到较高档位的基准转速后，分为两种 情况： (1)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值仍然大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标溫度值，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来 确保功率器件、电抗器实际溫度值低于额定电流时功率器件、电抗器的目标溫度值。
[0013] (2)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值小于等于额定电流时 功率器件、电抗器的目标溫度值，则风机转速保持不变。
[0014] 本发明与现有散热方法相比，具有W下显著优点： (1)通过对风机转速进行分档，实时检测功率器件、电抗器的实际溫度值与额定电流时 功率器件、电抗器的目标溫度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法来调节风机转 速，并通过二分法降容处理方式兼顾风机转速与器件溫度之间的关系，算法简单，避免了过 多占用硬件资源。
[0015] (2)通过优化处理风机转速档位，保证风机工作在最合适的工况条件，提高了风机 的使用寿命。同时，动态调节风机转速，达到智能散热、降噪的目的，节约了能源。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的原理框图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
[0018] 本实施例的有源电力滤波器的额定输出电流为60A，功率器件目标溫度值为90°C， 电抗器目标溫度值为120°C。
[0019] 具体实施步骤如下： 第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流60A，设定4个风机调速档位。
[0020] 第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流60A作为第4档位的输出电流，其他3个 档位的电流，通过额定补偿电流除W档位数的商与档位值的乘积计算，分别得到：15A、30A、 45A。
[0021 ]第Ξ步，确定输出电流为60A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波 器的功率器件、电抗器的实际溫度值分别为81.1°C、74°C时，满足小于功率器件、电抗器目 标溫度值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速可为该档位的基准转速。
[0022] 确定输出电流为45A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功 率器件、电抗器的实际溫度值分别为79°C、95.8°C时，满足小于功率器件、电抗器目标溫度 值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速50%f〇为该档位的基准转速。
[0023] 确定输出电流为30A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功 率器件、电抗器的实际溫度值分别为84.2°C、69°C时，满足小于功率器件、电抗器目标溫度 值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速30%咕为该档位的基准转速。
[0024] 确定输出电流为15A档位的基准转速，如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功 率器件、电抗器的实际溫度值分别为87.2°C、60°C时，满足小于功率器件、电抗器目标溫度 值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速25%f〇为该档位的基准转速。
[0025] 第四步，如图1所示，有源电力滤波器工作时，假设输出电流为20A，根据表1可知该 输出电流处于1档与2档之间，若此时通过溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际 溫度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，根据PI算法，风机转速 保持不变;若溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到2档的基准 转速30%f〇。当风机转速提高到2档的基准转速30%?后，分为两种情况： (1)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值仍然大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降 容的方式来确保功率器件、电抗器实际溫度值低于功率器件、电抗器的目标溫度值。
[0026] (2)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值不大于额定电流时功 率器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，，则风机转速保持不变。
[0027] 风机输出电流落入其他档位之间时，风机转速的调整方式可类推。
[0028] 本发明与现有散热方法相比，具有W下显著优点。
[0029] ( 1)通过对风机转速进行分档，实时检测各档位功率器件、电抗器的实际溫度值与 额定电流时的目标溫度值之间的偏差，采用PI算法来调节风机转速，并通过二分法降容处 理方式兼顾风机转速与器件溫度之间的关系，算法简单，避免过多占用硬件资源。
[0030] (2)优化处理风机转速档位，保证风机工作在最合适的工况条件，提高了风机的使 用寿命。同时，动态调节风机转速，达到智能散热、降噪的目的，节约了能源。
【主权项】
1. 一种有源电力滤波器的散热方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流，设定若干个风机调速档位； 第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流作为最高档位的输出电流，根据额定补偿 电流及设定的档位数量，确定每个档位的输出电流； 第三步，通过温度检测单元检测各档位输出电流情况下，有源电力滤波器的功率器件、 电抗器的实际温度值，在满足功率器件、电抗器实际温度值小于功率器件、电抗器额定电流 时的目标温度值的条件下，选取尽可能低的风机转速为各档位的基准转速； 第四步，通过温度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时的 目标温度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转速 的占空比，动态调节风机转速。2. 根据权利要求1所述的有源电力滤波器的散热方法，其特征在于:所述第二步中每个 档位的输出电流为额定输出电流除以档位数的商与档位值的乘积。3. 根据权利要求1所述的有源电力滤波器的散热方法，其特征在于:所述第四步中，当 有源电力滤波器输出电流处于任意两个档位之间时，若实时检测的功率器件、电抗器实际 温度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，根据PI算法，风机转速保持不变； 若实时检测的功率器件、电抗器实际温度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度 值，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到较高档位的基准转速，当风机转速提高到较高 档位的基准转速后，分为两种情况： (1) 温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值仍然大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标温度值，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来 确保功率器件、电抗器实际温度值低于功率器件、电抗器的目标温度值； (2) 温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值不大于额定电流时功率器 件、电抗器的目标温度值，则风机转速保持不变。
【专利摘要】本发明公开了一种有源电力滤波器的散热方法，主要是通过将有源电力滤波器的风机转速进行分档，实时检测各档位功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转速的占空比，动态调节风机转速，以达到智能散热的目的。本发明能够保证有源电力滤波器的风机处于最优转速，降低了运行时的噪声，提高了风机的使用寿命，同时节约了能源。
【IPC分类】H05K7/20
【公开号】CN105491852
【申请号】CN201510858936
【发明人】李刚, 邹爱龙, 孙小平, 刘伟, 刘嘉, 吴平志, 刘婉丽
【申请人】中船重工鹏力（南京）新能源科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月1日
【技术领域】
[0001] 本发明设及滤波器的散热技术，尤其设及一种有源电力滤波器的散热方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着有源电力滤波器的补偿容量越来越大，传统的自然风冷已无法解决 功率器件开关损耗带来散热问题。目前，投入运行的有源滤波装置多采用强制风冷，其控制 方法常采用按照补偿反馈电流固定占空比调制，运种方法主要存在W下问题： 1.按照补偿电流确定风机的调速，由于电流划分档数过多，且不同档位之间占空比相 差较小，造成风机调速系统不稳定，风机异响。
[0003] 2.补偿电流的大小与有源滤波装置发热不存在唯一关系，外部环境溫度、功率器 件开关频率等因素也直接影响着有源滤波装置的发热，如冬季气溫低、器件溫度也低，运样 风机就不需要用高转速来进行散热，造成噪声过大，能源浪费。
[0004] 3.根据电流确定风机的调速无法保证有源滤波装置的最优转速，因此带来了散热 问题难W从根本上解决，还会由于风机转速过高，带来噪声。
[000引4.目前大多使用风机调速查表方式进行风机速度的控制，过多占用硬件资源。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种有源电力滤波器的散热方法，通过将风机转速进行分 档，溫度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际溫度值与额定电流时功率器件、电抗器 的目标溫度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转 速的占空比，动态调节风机转速，W达到智能散热的目的。
[0007] -种有源电力滤波器的散热方法，包括W下步骤： 第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流，设定若干个风机调速档位。
[0008] 第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流作为最高档位的输出电流，根据额定 补偿电流及设定的档位数量，确定每个档位的输出电流。
[0009] 第Ξ步，通过溫度检测单元检测各档位输出电流情况下，有源电力滤波器的功率 器件、电抗器的实际溫度值，在满足功率器件、电抗器实际溫度值小于额定电流时功率器 件、电抗器目标溫度值的条件下，选取尽可能低的风机转速为各档位的基准转速。
[0010] 第四步，通过溫度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际溫度值与额定电流 时功率器件、电抗器的目标溫度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容 的方式，调节风机转速的占空比，动态调节风机转速。
[0011] 其中，所述第二步中每个档位的输出电流为额定补偿电流除W档位数的商与档位 值的乘积。
[0012] 其中，所述第四步中，当有源电力滤波器输出电流处于任意两个档位之间时，若溫 度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值小于额定电流时功率器件、电抗器的 目标溫度值，根据PI算法，风机转速保持不变;若溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗 器实际溫度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标溫度值，根据PI算法，风机开始提 速，直至提升到较高档位的基准转速。当风机转速提高到较高档位的基准转速后，分为两种 情况： (1)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值仍然大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标溫度值，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来 确保功率器件、电抗器实际溫度值低于额定电流时功率器件、电抗器的目标溫度值。
[0013] (2)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值小于等于额定电流时 功率器件、电抗器的目标溫度值，则风机转速保持不变。
[0014] 本发明与现有散热方法相比，具有W下显著优点： (1)通过对风机转速进行分档，实时检测功率器件、电抗器的实际溫度值与额定电流时 功率器件、电抗器的目标溫度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法来调节风机转 速，并通过二分法降容处理方式兼顾风机转速与器件溫度之间的关系，算法简单，避免了过 多占用硬件资源。
[0015] (2)通过优化处理风机转速档位，保证风机工作在最合适的工况条件，提高了风机 的使用寿命。同时，动态调节风机转速，达到智能散热、降噪的目的，节约了能源。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的原理框图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
[0018] 本实施例的有源电力滤波器的额定输出电流为60A，功率器件目标溫度值为90°C， 电抗器目标溫度值为120°C。
[0019] 具体实施步骤如下： 第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流60A，设定4个风机调速档位。
[0020] 第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流60A作为第4档位的输出电流，其他3个 档位的电流，通过额定补偿电流除W档位数的商与档位值的乘积计算，分别得到：15A、30A、 45A。
[0021 ]第Ξ步，确定输出电流为60A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波 器的功率器件、电抗器的实际溫度值分别为81.1°C、74°C时，满足小于功率器件、电抗器目 标溫度值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速可为该档位的基准转速。
[0022] 确定输出电流为45A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功 率器件、电抗器的实际溫度值分别为79°C、95.8°C时，满足小于功率器件、电抗器目标溫度 值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速50%f〇为该档位的基准转速。
[0023] 确定输出电流为30A档位的基准转速。如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功 率器件、电抗器的实际溫度值分别为84.2°C、69°C时，满足小于功率器件、电抗器目标溫度 值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速30%咕为该档位的基准转速。
[0024] 确定输出电流为15A档位的基准转速，如表1所示，经测试当有源电力滤波器的功 率器件、电抗器的实际溫度值分别为87.2°C、60°C时，满足小于功率器件、电抗器目标溫度 值90°C、120°C的条件，选取此时的风机转速25%f〇为该档位的基准转速。
[0025] 第四步，如图1所示，有源电力滤波器工作时，假设输出电流为20A，根据表1可知该 输出电流处于1档与2档之间，若此时通过溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际 溫度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，根据PI算法，风机转速 保持不变;若溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到2档的基准 转速30%f〇。当风机转速提高到2档的基准转速30%?后，分为两种情况： (1)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值仍然大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降 容的方式来确保功率器件、电抗器实际溫度值低于功率器件、电抗器的目标溫度值。
[0026] (2)溫度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际溫度值不大于额定电流时功 率器件、电抗器的目标溫度值90°C、120°C，，则风机转速保持不变。
[0027] 风机输出电流落入其他档位之间时，风机转速的调整方式可类推。
[0028] 本发明与现有散热方法相比，具有W下显著优点。
[0029] ( 1)通过对风机转速进行分档，实时检测各档位功率器件、电抗器的实际溫度值与 额定电流时的目标溫度值之间的偏差，采用PI算法来调节风机转速，并通过二分法降容处 理方式兼顾风机转速与器件溫度之间的关系，算法简单，避免过多占用硬件资源。
[0030] (2)优化处理风机转速档位，保证风机工作在最合适的工况条件，提高了风机的使 用寿命。同时，动态调节风机转速，达到智能散热、降噪的目的，节约了能源。
【主权项】
1. 一种有源电力滤波器的散热方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步，根据有源电力滤波器的额定补偿电流，设定若干个风机调速档位； 第二步，将有源电力滤波器的额定补偿电流作为最高档位的输出电流，根据额定补偿 电流及设定的档位数量，确定每个档位的输出电流； 第三步，通过温度检测单元检测各档位输出电流情况下，有源电力滤波器的功率器件、 电抗器的实际温度值，在满足功率器件、电抗器实际温度值小于功率器件、电抗器额定电流 时的目标温度值的条件下，选取尽可能低的风机转速为各档位的基准转速； 第四步，通过温度检测单元实时检测功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时的 目标温度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转速 的占空比，动态调节风机转速。2. 根据权利要求1所述的有源电力滤波器的散热方法，其特征在于:所述第二步中每个 档位的输出电流为额定输出电流除以档位数的商与档位值的乘积。3. 根据权利要求1所述的有源电力滤波器的散热方法，其特征在于:所述第四步中，当 有源电力滤波器输出电流处于任意两个档位之间时，若实时检测的功率器件、电抗器实际 温度值小于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值，根据PI算法，风机转速保持不变； 若实时检测的功率器件、电抗器实际温度值大于额定电流时功率器件、电抗器的目标温度 值，根据PI算法，风机开始提速，直至提升到较高档位的基准转速，当风机转速提高到较高 档位的基准转速后，分为两种情况： (1) 温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值仍然大于额定电流时功率 器件、电抗器的目标温度值，则通过对有源电力滤波器输出电流采用二分法降容的方式来 确保功率器件、电抗器实际温度值低于功率器件、电抗器的目标温度值； (2) 温度检测单元实时检测的功率器件、电抗器实际温度值不大于额定电流时功率器 件、电抗器的目标温度值，则风机转速保持不变。
【专利摘要】本发明公开了一种有源电力滤波器的散热方法，主要是通过将有源电力滤波器的风机转速进行分档，实时检测各档位功率器件、电抗器的实际温度值与额定电流时功率器件、电抗器的目标温度值之间的偏差，根据不同的工况，采用PI算法、二分法降容的方式，调节风机转速的占空比，动态调节风机转速，以达到智能散热的目的。本发明能够保证有源电力滤波器的风机处于最优转速，降低了运行时的噪声，提高了风机的使用寿命，同时节约了能源。
【IPC分类】H05K7/20
【公开号】CN105491852
【申请号】CN201510858936
【发明人】李刚, 邹爱龙, 孙小平, 刘伟, 刘嘉, 吴平志, 刘婉丽
【申请人】中船重工鹏力（南京）新能源科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月1日
最新回复(0)