CN100488018C - 电力转换装置以及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力转换装置以及其控制方法，通过内部的构成，进行温度测定，根据所得到的测定结果进行冷却风扇等的冷却控制。通过这样的冷却风扇的冷却控制，使逆变部、变流部的开关元件的寿命延长。解决有时由在电力转换装置内部处理的不同，而产生发热的不同，在冷却处理中逆变部、变流部的模块的温度变大，在可靠性方面发生的问题。

Description

电力转换装置以及其控制方法

技术领域

本发明涉及提供电力转换装置的技术。

背景技术

在电力转换装置中，当对电力在交流和直流之间进行转换时，利用散热风扇等将由进行该转换的元件所产生的热进行冷却。对此，在专利文献1中有所记载。

专利文献1：日本特开2005—287214号公报

在专利文献1中，使用冷却风扇对所述元件的发热进行冷却。

但是，对于电力在交流和直流之间进行的转换而言，具体地说，从交流转换为直流的被称为变流部(convertor)，而从直流转换为交流的则称为逆变部(inverter)。

在图5中表示的是有关该逆变部和变流部发热的特性。

图5是表示使用电力转换装置以定转矩特性对电动机进行速度控制时的速度与逆变部和变流部的损耗之间的关系。

在图5中，Pi是逆变部等的损耗，Pc是变流部的损耗。如图5所示，即使电动机的速度变化，逆变部的损耗Pi基本是一定的。另一方面，变流部的损耗Pc基本上与电动机的速度变化成正比，损耗是有变化的。从图5的逆变部的损耗Pi和变流部的损耗Pc可知，损耗的大小变化状态是存在较大不同的。

这样，可以预想到逆变部和变流部的损耗变化的不同在进行所述冷却处理时会产生问题。

例如，如果与逆变部的温度变化相对应来进行冷却处理，则由于即使电动机的速度变化，逆变部损耗Pi基本也是一定的，所以在速度快的区域，即使变流部的损耗Pc与速度成正比而变大，其也没有得到处置。在这种情况下，导致变流部的温度上升。

此外，逆变部、变流部具有开关元件，这些开关元件均超过允许温度。此外，如果即使没有达到允许温度，而以接近允许温度的高温来使用，则开关元件的寿命有缩短的倾向。

此外，可知当开关元件的温度变化大时，具有开关元件的寿命缩短的倾向。而且，如果开关元件的温度变化大，则当该开关元件通过焊接等而被固定在基板等上时，由于开关元件和基板等的膨胀率的不同，会发生焊接处产生龟裂等使开关元件在基板上的固定不牢固的现象(这种现象也被为功率循环)。

由这些现象也可以预想到，由于逆变部和变流部的损耗的大小变化的状态变大，所以逆变部或者变流部的某一方会首先达到寿命。

发明内容

本发明的目的在于解决这种所述的冷却处理时的问题。

为了解决所述课题，分别对逆变部与变流部推定温度。

这种温度推定，根据以下的特性，使用输出电流进行推定。

一般，在知道定转矩(torque)特性或者负荷特性时，变流部和逆变部的损耗可以利用下式来表示。

(变流部损耗)＝αc×(输出电流×频率)         (式1)

(逆变部损耗)＝αi×(输出电流)               (式2)

在此，αc、αi为比例常数。

所以，通过检测射出电流，首先可以由输出电流与比例常数αi的乘积而得到逆变部损耗。

接下来，可以由输出电流与频率和比例常数αc的乘积而得到变流部损耗。

由这些逆变部损耗和变流部损耗，可以推定出逆变部、变流部的温度。

输出电流可以通过霍尔元件、分流电阻等的电流检测元件而检测。

其中，频率因为是由控制逆变部的控制部处理的参数，所以容易得到。

这样，通过由输出电流求得逆变部损耗、变流部损耗那样，也可以省略温度检测器。而且，也可以使用温度监测器进行检测。

这种温度测定首先在所述电力转换装置开始运行时进行测定，作为开始运行时的值进行存储。

接下来，求得在运行中的任意时间测定的温度和运行开始时的值之间的差分。

在该差分大于预先求得的规定值时，控制冷却风扇，实现冷却所述变流部或者逆变部的散热风扇的控制，冷却散热风扇，然后降低变流部或者逆变部的温度。

特别是，通过可以对于变流部进行所述温度推定那样作，使变流部的温度变化幅度与现有技术相比而减小。

为使变流部的温度变化幅度与现有技术相比而减小，通过冷却风扇的空冷的作用，单纯地使热量进行散热，可以减小温度升高。换言之，在变流部或者逆变部或者装置内部的发热部中，对于产生的热，如果使通过冷却风扇进行散热的热量与发热的热量相比单纯地不断地加大，则可以减少温度升高。

但是，不仅限于此，例如，当设定的目标温度与检测温度之间的差别大时，按照增大由冷却而造成的温度下降的方式进行控制；另一方面，当设定的目标温度与检测温度之间的差别小时，按照减小由冷却而造成的温度下降的方式进行控制即可。

例如，在图5的变流部损耗Pi中，速度快(频率高)时，如果按照增加由冷却风扇等进行的冷却而引起的温度下降的方式进行控制，则变流部的温度升高被大幅地降低。其结果，在图5中的速度高的区域中的变流部损耗Pi向下降方向变化。

另一方面，在速度慢(频率低)时，如果按照减小由冷却风扇等进行的冷却而引起的温度下降的方式进行控制，则变流部的温度升高被降低的比例变小。在这种情况下，变流部的温度，有时看上去是升高的。其结果是，在图5中的速度慢的区域中的变流部损耗Pi向升高方向变化。

如上述那样进行控制，如果在速度快的区域内，变流部的温度下降，在速度慢的区域内看上去温度升高，则作为整体，在图5中的变流部损耗Pi的温度变化的斜率减小。由此，可以减小变流部温度变化的幅度。

其中，作为所述散热风扇的冷却，可以是由冷却风扇进行空冷，但是，也可以采用水冷和油冷。

此外，所述温度推定既可以测定逆变部和变流部的模块的温度而进行，也可以测定逆变部和变流部搭载的散热风扇的温度而进行。

此外，所述冷却风扇的控制，对于关于该控制预先确定的规定值，由逆变部、变流部的所述温度推定而得到的推定结果，也可以推定为搭载在逆变部、变流部上的元件的结合部而进行处理。

根据所述装置，可以提供比现有技术的可靠性高的电力转换装置。

附图说明

图1是表示根据本发明的实施例而得到的电力转换装置构成的图。

图2是表示根据本发明的实施例而得到的电力转换装置的控制部的冷却控制的流程图。

图3是表示根据本发明的另一个实施例而得到的电力转换装置构成的图。

图4是将根据本发明的实施例而得到的电力转换装置的散热风扇的冷却改为水冷或者油冷时的图。

图5是表示用电力转换装置以定转矩特性进行速度控制时的速度与逆变部、变流部之间的关系的图。

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是说明本发明实施例构成的图。

图1中，从商用电源10利用变流部20将交流电力转换为直流电力后，在平滑部30平滑后，利用逆变部40转换为交流电力，并将其输出至作为负荷的电动机50。控制部110在逆变部40将直流电力转换为交流电力时进行控制。例如，进行PWM控制。

此外，在图1中，变流部20被设置成能够利用散热风扇80进行散热。

而且，逆变部40被设置成可以利用散热风扇85进行散热。

此外，来自电流检测器140的检测信号被输入到控制部110，能够得到输出电流。

根据该被检测到的输出电流值和作为由控制部110处理的参数的频率，控制部110控制冷却风扇120，向散热风扇80、85送风，进行散热。

在此，控制部110由上述式1、式2推定逆变部、变流部的温度。

对利用该控制部110对冷却风扇120的控制进行说明，图2所示的是流程图。

在图2中，若开始进行控制(步骤200)，则首先推定或者测定逆变部或者变流部的温度(步骤210)。然后，若所述推定/测定是在运行开始时(步骤220—YES(是))，则将该推定/测定值作为运行开始时的数据而存储(步骤230)。

另一方面，若所述推定/测定不是在运行开始时，而是在运行开始后(步骤220—NO(否))，则求得该值与先前存储的运行开始时的值之间的差分(步骤240)。

若该差分比预先设定的规定值小(步骤260—NO(否))，则回到运行开始之后(步骤200的下一步)。

另一方面，若该差分比预先设定的规定值大(步骤260—YES(是))，则对冷却风扇进行控制，进行散热风扇的冷却等(步骤270)，返回到运行开始之后(步骤200的下一步)。

图3是替代图1的实施例中根据输出电流值推定逆变部、变流部的温度，而通过温度检测器90、100进行测定，用于控制部110的控制的图。

图4是替代图1实施例中的冷却风扇120，设置水冷或者油冷装置310的图，其他构成与图1相同。这样，图4中的控制顺序，也可以将该图2的流程图中的步骤270的冷却风扇的控制改为水冷装置或者油冷装置。

如上述那样，由于在本实施例的实施例中，特别是对于变流部进行所述温度的推定或者测定，使变流部的温度变化幅度比现有技术减小，所以例如可以通过这种温度变化，解决现有技术的问题。

此外，虽然在所述说明中，作为电动机的速度控制，叙述定转矩控制而进行说明，但是不限于此，也可以进行降低转矩控制和其他的控制。

Claims (12)

1.一种电力转换装置，包括：

将来自商用电源的交流电力转换为直流电力的变流部；

使所述变流部的直流电力平滑的平滑部；

将从所述平滑部的输出转换为交流电力的逆变部；

控制所述逆变部的控制部；和

检测所述逆变部的输出电流的电流检测器，

所述电力转换装置向负荷输出所述逆变部的输出，其特征在于：

设置有冷却所述变流部和所述逆变部的冷却风扇，其中，

将来自所述电流检测器的检测信号输入所述控制部，通过所述控制部，推定所述逆变部或者所述变流部的温度，所述控制部控制所述冷却风扇。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

所述控制部中的所述逆变部或者所述变流部的温度推定，根据以下式子进行计算，

变流部的温度推定＝αc×(输出电流×频率)，

逆变部的温度推定＝αi×输出电流，

其中，αc、αi为比例常数。

3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

使用水冷装置替代所述冷却风扇。

4.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

使用油冷装置替代所述冷却风扇。

5.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

所述电流检测器使用霍尔元件。

6.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：

所述电流检测器使用分流电阻。

7.一种控制电力转换装置的电力转换装置控制方法，其中，所述电力转换装置包括：

将来自商用电源的交流电力转换为直流电力的变流部；

使所述变流部的直流电力平滑的平滑部；

将从所述平滑部的输出转换为交流电力的逆变部；

控制所述逆变部的控制部；和

检测所述逆变部的输出电流的电流检测器，

所述电力转换装置向负荷输出所述逆变部的输出，所述控制方法特征在于：

将来自所述电流检测器的检测信号向所述控制部输入，通过控制部推定所述逆变部或者变流部的温度，

将运行开始时的由所述控制部推定的变流部温度信息或者所述逆变部温度信息作为运行开始时的值而存储，

接下来，求得在运行中的任意时刻推定的温度信息与运行开始时存储的值之间的差分，

在该差分大于预先设定的规定值时，控制冷却风扇，冷却所述变流部或者所述逆变部。

8.如权利要求7所述的电力转换装置控制方法，其特征在于：

冷却使所述变流部或者所述逆变部散热的散热风扇来作为所述变流部或者所述逆变部的冷却。

9.如权利要求7所述的电力转换装置控制方法，其特征在于：

使用水冷装置替代所述冷却风扇。

10.如权利要求7所述的电力转换装置控制方法，其特征在于：

使用油冷装置替代所述冷却风扇。

11.如权利要求7所述的电力转换装置控制方法，其特征在于：

所述电流检测器使用霍尔元件。

12.如权利要求7所述的电力转换装置控制方法，其特征在于：

所述电流检测器使用分流电阻。

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