專利名稱：基于fpga的溫度檢測技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能綜合補償中功率器件溫度檢測的方法，尤其是作為功率開關(guān)器件的溫度檢測。廣泛應(yīng)用于可控整流、有源逆變、交流調(diào)壓、變頻器、無觸點功率開關(guān)等領(lǐng)域，具體的說是一種基于FPGA的溫度檢測技術(shù)。
背景技術(shù)：
電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了晶閘管(SCR)、可關(guān)斷晶閘管(GT0)、晶體管(BJT)、絕緣柵晶體管(IGBT)等階段。目前正向著大容量、高頻率、易驅(qū)動、低損耗、模塊化、復(fù)合化方向發(fā)展。電力電子器件主要應(yīng)用在電機、變換器(逆變器)、變頻器、UPS、EPS電源、風(fēng)力發(fā)電、電能質(zhì)量綜合補償設(shè)備等工業(yè)控制領(lǐng)域。但IGBT及晶閘管等大功率器件的缺點在于其允許的最高節(jié)溫(Tj)受限制。過溫引起的大功率器件失效是其失效的主要原因之一。所以準確檢測功率器件內(nèi)部節(jié)溫是保障各種應(yīng)用設(shè)備可靠性的重要措施。目前檢測大功率器件內(nèi)部溫度方法大多采用把集成在大功率器件內(nèi)部的熱敏電阻通過電路轉(zhuǎn)換成模擬電信號量，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，繼而計算出IGBT的內(nèi)部結(jié)溫。但是通過模擬電路檢測的方法存在一些缺點成本高；檢測電路相對復(fù)雜，可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述存在一些電路復(fù)雜，成本聞等缺陷，提供了一種基于FPGA的數(shù)字化溫度檢測技術(shù)，該發(fā)明檢測速度快實效性好，檢測電路相對簡單，可靠性高，成本低。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)該發(fā)明包括轉(zhuǎn)換電路及FPGA算法部分，通過將IGBT內(nèi)部的熱敏電阻連接到轉(zhuǎn)換電路，熱敏電阻隨溫度的阻值不同相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路將阻值的變化轉(zhuǎn)化為三角波信號，把三角波信號輸入到FPGA檢測引腳。利用FPGA的功能，檢測引入三角信號的上升時間，通過FPGA內(nèi)部的IIR數(shù)字濾波器進一步消除干擾，得到穩(wěn)定的三角波上升時間。通過查表獲得熱敏電阻的溫度。有益效果該種基于FPGA的溫度檢測技術(shù)，與已有的檢測方法相比，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，測量準確，使用可靠及抗干擾性強的優(yōu)點。


圖1是基于FPGA溫度檢測的原理框圖。圖2是將溫度檢測電路拓撲圖。圖3 FPGA內(nèi)部軟件計算示意圖。
具體實施例方式見圖1是基于FPGA的溫度檢測技術(shù)原理框圖，其中最關(guān)鍵的是把熱敏電阻(NTC)通過轉(zhuǎn)換電路，把阻值的變化轉(zhuǎn)換為電路電容充電時間的變化，建立阻值和三角波上升沿時間的關(guān)系。
見圖2是溫度檢測電路拓撲圖，由電路拓撲圖可知本拓撲圖的基本元器件有2個MOS管，2個電阻I個電容和FPGA內(nèi)部的邏輯控制組成。電路非常簡單。
電路工作原理是電路通電時SET為高電平，所以RS觸發(fā)器輸出q為低電平，MOS管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，MOS管Q2也處于關(guān)斷狀態(tài)。此時電源2通過NTC (熱敏電阻)給Cl充電，當Cl上電壓高于MOS管Q2導(dǎo)通電壓時，Q2導(dǎo)通，SET變?yōu)榈碗娖?，RS觸發(fā)器輸出q為高電平，MOS管Ql處于開通狀態(tài)，Cl開始放電。當Cl放電完全后，F(xiàn)PGA使RS觸發(fā)器復(fù)位，以此循環(huán)往復(fù)。見圖3 FPGA檢測Cl的充電時間(即上升沿)并濾波，再通過查表獲得對應(yīng)的溫度。該種基于FPGA的溫度檢測技術(shù)，與已有的檢測方法相比，具有電路結(jié)構(gòu)簡單，測量準確，使用可靠及抗干擾性強的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.基于FPGA的溫度檢測技術(shù)，該發(fā)明包括轉(zhuǎn)換電路及FPGA算法部分，其特征是通過 將IGBT內(nèi)部的熱敏電阻連接到轉(zhuǎn)換電路，熱敏電阻隨溫度的不同阻值相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn) 換電路將阻值的變化轉(zhuǎn)化為三角波信號，把三角波信號輸入到FPGA檢測引腳。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于FPGA的溫度檢測技術(shù)。該發(fā)明通過將IGBT內(nèi)部的熱敏電阻連接到轉(zhuǎn)換電路，熱敏電阻隨溫度的不同阻值相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn)換電路將阻值的變化轉(zhuǎn)化為三角波信號，把三角波信號輸入到FPGA檢測引腳。利用FPGA的功能，檢測引入三角信號的上升時間，通過FPGA內(nèi)部的IIR數(shù)字濾波器進一步消除干擾，得到穩(wěn)定的三角波上升時間。該發(fā)明基于FPGA的溫度檢測技術(shù)，與已有的檢測方法相比，電路結(jié)構(gòu)簡單，測量準確，使用可靠及抗干擾性強。
文檔編號G01K7/24GK103063323SQ20111032330
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者史麗萍, 趙井貴, 王華東, 董新偉 申請人:徐州上若伏安電氣有限公司