Алгоритм термостабилизации силовых полупроводниковых приборов в электроприводе компрессора

摘要

Рассмотрен режим термостабилизации силовых полупроводниковых приборов, использованных в преобразователе электропривода компрессора поездов метро. Для данного электропривода характерен повторно-кратковременный режим работы. Он работает около 5 мин и наполняет пневматическую систему сжатым воздухом, после чего останавливается, до тех пор пока давление в системе не Снизится из-за расхода воздуха на торможение поезда или на открывание и закрывание дверей. При таком режиме работы полупроводниковые приборы подвержены циклическому нагреву и охлаждению, поэтому для подобного преобразователя проблема термоциклирования силовых транзисторных модулей существенно значима. Девиация температуры кристалла над температурой подложки транзисторного модуля приводит к деградации слоя припоя: механическому разрушению и стратификации припоя, что в конечном итоге ведет к отказу полупроводникового прибора. Эти особенности следует учитывать при выборе силовой схемы и разработке преобразователя. Силовой преобразователь электропривода компрессора был спроектирован на кафедре автоматизированного электропривода НИУ "МЭИ". Он состоит из понижающего DC-DC преобразователя, обеспечивающего стабильное напряжение питания инвертора, трехфазного инвертора и du/dt-фильтра. Предложен алгоритм термостабилизации, реализованный и протестированный на рабочем образце преобразователя в лабораторных условиях, позволяющий снизить девиацию температуры кристаллов транзисторных модулей. На время паузы в рабочем цикле компрессора силовой преобразователь переходит в специальный режим подогрева. Переход осуществляется автоматически, не требует специальных управляющих сигналов от системы управления верхнего уровня и дополнительных коммутаций в силовых цепях электропривода. Данный алгоритм обеспечивает равномерное распределение теплоты по всем полупроводниковым приборам. Термограммы и температурные кривые показывают его эффективность по сравнению с обычным алгоритмом управления.