基于NTC热敏电阻的温度实时在线监测技术研究
2022年电子技术应用第2期
王蓓蓓1，2，张 良1，2，武 丹1，2，董 亮1，2，张加林1，2
1.中电普瑞电力工程有限公司，北京102200；2.北京市直流输配电工程技术研究中心，北京102200
摘要： 对于以IGBT为主的半导体器件来说，结温升高会严重影响其工作特性，进而影响其构成的电力电子装置的可靠性。提出了一种基于NTC热敏电阻的温度实时在线监测技术。利用IGBT模块内部集成的负温度系数(NTC)热敏电阻，将温度信号转化为频率信号，通过光纤隔离后输入至逻辑处理芯片(CPLD)，经逻辑处理后在上位机进行温度实时显示。该技术具有频率信号可靠性高、温度显示准确等优点。最后搭建温度实时在线监测的工程样机，配合电力电子装置的功率运行试验，测试不同温度下的频率值，对该技术的有效性进行验证。
中图分类号： TM133
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211590
中文引用格式： 王蓓蓓，张良，武丹，等. 基于NTC热敏电阻的温度实时在线监测技术研究[J].电子技术应用，2022，48(2)：107-110.
英文引用格式： Wang Beibei，Zhang Liang，Wu Dan，et al. Research on real-time on-line temperature monitoring technology based on NTC thermistor[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(2)：107-110.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211590
中文引用格式： 王蓓蓓，张良，武丹，等. 基于NTC热敏电阻的温度实时在线监测技术研究[J].电子技术应用，2022，48(2)：107-110.
英文引用格式： Wang Beibei，Zhang Liang，Wu Dan，et al. Research on real-time on-line temperature monitoring technology based on NTC thermistor[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(2)：107-110.
Research on real-time on-line temperature monitoring technology based on NTC thermistor
Wang Beibei1，2，Zhang Liang1，2，Wu Dan1，2，Dong Liang1，2，Zhang Jialin1，2
1.China EPRI Electric Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 102200，China； 2.Beijing DC Transmission & Distribution Engineering Technology Research Center，Beijing 102200，China
Abstract： For semiconductor devices, such as IGBT，the high junction temperature will seriously affect the operation characteristics, and such affect the reliability of power electronic devices constructed by them. The real-time on-line temperature monitoring technology based on NTC thermistor is proposed in this paper. By using the negative temperature coefficient(NTC) thermistor integrated inside IGBT module, temperature signals are converted to frequency signals and transferred to the logic processing chip(CPLD) via fiber isolation. The temperature is displayed in real time on computer after logic processing. It has the advantages of high reliability and accurate display. Finally, an engineering prototype of real-time on-line temperature monitoring technology is built to verify the effectiveness of this technology by testing the frequency values at different temperatures under the experiment of the power electronic device.
Key words : negative temperature coefficient thermistor；IGBT junction temperature；voltage and frequency conversion；real-time mon- itoring；power electronic device
0 引言
直流输电技术由于线路成本低、输电损耗小、供电可靠性高等优点，近年来得到广泛的研究[1-4]。而直流输电技术的发展离不开电力电子装置的参与。在电力电子装置中，IGBT又以其耐压高、电流大、驱动简单、可靠性高等优点占主导地位[5]。IGBT在正常工作过程中会产生大量损耗，该损耗会随着运行功率的增加而显著增加，进而导致IGBT模块内部结温的升高。器件结温越高，其运行安全裕度越小，结温波动越大，热循环寿命越短[6]。因此，监测功率器件的工作结温对于失效机理分析和寿命预测非常关键。为方便试验人员观测，应能将IGBT结温进行实时显示，从而及时调节电力电子装置的运行功率。
常见的IGBT结温的采集方法主要有热传感器测量法、红外探测法、电参数间接测量法、电—热耦合仿真分析法等[7]。但热传感器测量法属于接触式，响应速度慢，不能实时测温；红外探测法属于非接触式，可以实时测量温度，但所需要的测量设备较为昂贵，芯片发射率的修正方法较为复杂[8]；电参数法可以实现温度的实时测量，但属于对IGBT温度等效参数的粗略估算，精确度不高[9]；电—热耦合仿真分析法是基于IGBT模块的电模型和热模型建立起来的，但该种方法在仿真中较为适用，在实际工程中，不能实现对温度的实时测量[10]。
本文详细内容请下载：http://www.chinaaet.com/resource/share/2000003978。
作者信息：
王蓓蓓1，2，张 良1，2，武 丹1，2，董 亮1，2，张加林1，2
(1.中电普瑞电力工程有限公司，北京102200；2.北京市直流输配电工程技术研究中心，北京102200)
此内容为AET网站原创，未经授权禁止转载。