Power semiconductor devices temperature monitoring system

• Autorzy: Wojtkowski W.

Warianty tytułu

PL

System monitorowania temperatury półprzewodnikowych przyrządów mocy

• Konferencja: XLIX Międzyuczelniana Konferencja Metrologów MKM 2017 (XLIX; 04.09-06.09.2017; Częstochowa - Koszęcin, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The temperature measurement system, for parallel monitoring of temperatures of the power semiconductors devices in power converters is presented in the paper. The system was implemented in a power electronics converter for rapid recognition of the power losses level generated by individual power components. This information is important when evaluating system efficiency, current flow symmetry, and allowable output power in a given inverter configuration. The proposed system utilizes parallel multi-channel temperature measurements with digital temperature sensors operating on separate serial 1-Wire buses. FPGA device collects data from the temperature sensors and sends them through wireless interface to a PC terminal. The structure of the system as well as particular devices are described in the paper. Selected results of experimental investigations which show proper operation of the system are presented as well.

PL

W artykule przedstawiono system równoległego pomiaru temperatury półprzewodnikowych przyrządów mocy w przekształtnikach energoelektronicznych. Prezentowany system jest użyteczny podczas badania laboratoryjnego nowych topologii przekształtników energoelektronicznych. System ten umożliwia szybkie wykrycie nadmiernego nagrzewania jednego z monitorowanych przyrządów półprzewodnikowych i jednocześnie może automatycznie włączyć sygnał dźwiękowy oraz przesłać informację do sterownika przekształtnika. Otrzymywana informacja związana z poziomem strat mocy wydzielanej w poszczególnych monitorowanych elementach jest cenna przy badaniu sprawności układu, symetrii rozpływu prądów oraz przy badaniu dopuszczalnej mocy wyjściowej przekształtnika w danej konfiguracji. Cyfrowe czujniki temperatury wyposażone w interfejs szeregowy 1-Wire komunikują się z procesorem nadzorującym w sposób sekwencyjny. Przy większej liczbie czujników czas skanowania wszystkich wartości jest nadmiernie wydłużony. W prezentowanym rozwiązaniu zastosowano oddzielne magistrale szeregowe dla każdego czujnika. W związku z tym czas pełnego odczytu nie zależy od liczby czujników. Aby to było możliwe, wykorzystano układ FPGA z zaimplementowanymi interfejsami 1-Wire. Prezentowany system ułatwia wykrywanie wielu nieprawidłowości występujących w badanym przekształtniku i w przebiegach sterujących, gdyż większość z nich wiąże się z nadmiernym nagrzewaniem zagrożonego przyrządu mocy.

Słowa kluczowe

EN

digital temperature sensor; temperature measurement; 1-Wire bus; semiconductor power devices

PL

cyfrowe czujniki temperatury; pomiary temperatury; magistrala 1-Wire; półprzewodnikowe przyrządy mocy

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 54
• Strony: 233--236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wojtkowski W.

• Bialystok University of Technology, Faculty of Electrical Engineering tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Avenas Y., Dupont L., Khatir Z.: Temperature Measurement of Power Semiconductor Devices by Thermo-Sensitive Electrical Parameters-A Review, IEEE Trans Power Electron., vol.27, no.6, pp.3081-3092, June 2012
• 2. Gonzalez J. O., Alatise O., Hu J., Ran L. and Mawby P.: Temperature sensitive electrical parameters for condition monitoring in SiC power MOSFETs, 8th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2016), Glasgow, 2016, pp. 1-6. doi: 10.1049/cp.2016.0267
• 3. Gachovska T. K., Tian B., Hudgins J., Qiao W. and Donlon J.: A real-time thermal model for monitoring of power semiconductor devices, 2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Denver, CO, 2013, pp. 2208-2213. doi: 10.1109/ECCE.2013.6646980
• 4. Avenas Y. and Dupont L.: Comparison of junction temperature evaluations in a power IGBTs module using an IR camera and three thermosensitive electrical parameters, presented at the Appl. Power Electron. Conf. Expo., Orlando, FL, Feb. 5–9, 2012.
• 5. Yan S., Wang H. and Liu C.: Design for Heater Control System Based on DS18B20 and Level Detector, 2011 International Conference on Multimedia and Signal Processing, Guilin, China, 2011, pp. 30-32. doi: 10.1109/CMSP.2011.97
• 6. Wang J., Gong Ch.: Research on 1-Wire Bus Temperature Monitoring System. The Eight Int. Conf. on Electronic Measurement and Instruments – ICEMI 2007.
• 7. Zhang Y., Xue D., Wu C. and Chu H.: Design and Implementation of a Wireless Sensor Network Node, 2008 4th International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, Dalian, 2008, pp. 1-4. doi: 10.1109 /WiCom.2008.906
• 8. Maxim Integrated: Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer. Maxim Integrated, 2015

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).