Power semiconductor devices temperature monitoring system

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.

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.