CN105122632A - 电力转换装置 - Google Patents

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CN105122632A CN201380075309.0A CN201380075309A CN105122632A CN 105122632 A CN105122632 A CN 105122632A CN 201380075309 A CN201380075309 A CN 201380075309A CN 105122632 A CN105122632 A CN 105122632A
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井堀敏
富田浩之
中村敦彦
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Abstract

本发明的电力转换装置，包括：对交流电源的交流电压进行整流而将其转换为直流电压的整流器；直流中间电路，其具有对所述整流器进行转换而得到的直流电压进行平滑的平滑电容器；逆变器，其将所述整流器进行转换而得到的直流电压转换为交流电压，具有在功率半导体元件上形成有温度检测用二极管的半导体芯片；和能够设定多个设定温度的操作部。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置。
背景技术
电力转换装置内的功率半导体具有冷却翅片和冷却风扇作为对产生的损耗导致的发热进行冷却的构造，使来自作为发热体的功率半导体的热传导至冷却翅片，通过冷却风扇将空气送到冷却翅片从而进行热交换，通过空气冷却方式进行散热是常见的。
电力转换装置通过对IGBT等功率半导体元件(电力用半导体元件)进行开关驱动来进行电压和频率的可变控制，为了小型化，多数情况下使用将保护电路等周边电路组装到同一个封装中的半导体组件，即所谓的IPM(intelligentpowermodule，智能功率组件)。
通常，对于这些功率半导体元件规定了工作界限温度，如果超过功率半导体的工作界限温度还依然在发热状态下使用，则存在损坏该功率半导体元件的危险。
因此，为了在工作界限温度以下使用功率半导体元件且可靠性高地进行使用，将检测功率半导体元件的温度的检测元件组装到同一个封装中的半导体组件是常见的。
作为这种情况下的温度检测元件，通常使用具有电阻值随温度变化的特性的热敏电阻或具有正向压降随温度变化的特性的二极管。
但是，为了准确地测定功率半导体元件的温度，需要使用具有正向压降随温度变化的特性的二极管。
例如，专利文献1公开了“包括：半导体电力转换电路，其由具有温度检测单元的第一半导体元件和具有检测流过自身的电流的电流检测单元且与第一半导体元件并联连接的第二半导体元件构成，并且第一半导体元件和第二半导体元件呈交错状地配置于同一个散热板；过热保护电路，其基于从第一半导体元件的温度检测单元获得的温度信息进行第一半导体元件和第二半导体元件的过热保护；过电流保护电路，其基于从第二半导体元件的电流检测单元获得的电流信息进行第一半导体元件和第二半导体元件的过电流保护；检测半导体电力转换电路的输出电流的电流传感器；在过电流保护电路或过热保护电路动作时的电流传感器的检测值在预先规定的设定值以下的情况下抑制半导体电力转换电路的输出电流的单元”(权利要求1)。此外，专利文献2公开了“一种功率半导体器件的温度测定电路，其检测在硅芯片设置有功率半导体元件和温度检测用二极管的功率半导体器件的温度，其在所述功率元件为n沟道类型时，在将温度检测用二极管的阳极和阴极的电位保持在与功率半导体元件的发射极或源极电位相比为负电位的状态下，检测流过所述阳极与阴极间的正向电流”(权利要求1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第24177392号
专利文献2：日本特开2010-199490号
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1第[0012]段公开了，过热保护电路5由以下部件构成：用于使温度检测用二极管3产生正向电压的恒流源5a；将温度检测用二极管3的正向电压和预先规定的基准电压值进行比较的过热判断用比较电路5b；在IGBT1被判断为过热状态的情况下使IGBT1和IGBT2关断的逻辑翻转电路5c；和用于将过热状态传递到上级CPU7的缓冲器5d。
即，公开了在温度检测用二极管3的正向电压达到了预先规定的基准电压值的情况下判断为过热状态且自动关断IGBT1和IGBT2的结构，目的是根据不能超过功率半导体元件IGBT的温度，即与预先规定的一个基准电压值相当的温度进行保护。
此外，第[0016]段公开了，由于具有过热保护电路5和过电流保护电路6，能够防止IGBT的过热损坏和过电流损坏。
但是，不能超过功率半导体元件IGBT的温度，即预先规定的一个基准电压值，不是使用功率半导体元件的用户能够任意设定变更的，归根结底是由功率半导体元件制造商预先确定的温度，不过是为了在该工作界限温度以下使用功率半导体元件而设定的。
此外，专利文献2第[0041]段公开了，在检测在硅芯片上设置有功率半导体元件和温度检测用二极管的功率半导体器件的温度的情况下，在将温度检测用二极管的阳极和阴极的电位保持在与功率半导体元件所具有的多个端子中的低电位侧的端子电位相比为负电位的状态下，由于为了检测流过阳极和阴极间的正向电流，对于功率半导体元件和温度检测用二极管的隔离，不是经由绝缘膜的高成本的结构，而是通过结隔离的低成本的结构，以高精度检测硅芯片的温度。
第[0052]段公开了，判断计算出的硅芯片温度Tc是否超过第一规定温度T1，在Tc≤T1时，判断为正常状态，从而就这样结束计时器中断处理。在Tc＜T1时，转移到步骤S4，判断计算出的硅芯片温度Tc是否超过第二规定温度T2，在Tc≤T2时，转移到步骤S5。在步骤S5中，向栅极驱动器IC7或8输出将现在的供给到IGBT5或6的栅极的栅极信号的开关频率限制为1/2的保护信号Sp1，之后结束计时器中断处理，并且返回到规定的主程序。在步骤S4中，在Tc＞T2时，转移到步骤S6，向栅极驱动器IC7或8输出使供给到IGBT5或6的栅极信号停止的保护信号Sp2，之后结束计时器中断处理，并且返回到规定的主程序。
但是，第一规定温度T1和第二规定温度T2不是用户能够设定变更的，归根结底是装载有功率半导体的功率组件的制造商预先决定的温度，在使用功率半导体元件的用户不能任意地设定变更这一点上，与专利文献1相同。
用于解决问题的技术方案
为了达成上述目的，本发明的电力转换装置包括：对交流电源的交流电压进行整流而将其转换为直流电压的整流器；直流中间电路，其具有对所述整流器进行转换而得到的直流电压进行平滑的平滑电容器；逆变器，其将所述整流器进行转换而得到的直流电压转换为交流电压，具有在功率半导体元件上形成有温度检测用二极管的半导体芯片；和能够设定多个设定温度的操作部。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够提高用户的便利性的电力转换装置。
附图说明
图1是本发明的电力转换装置的结构图。
图2是本发明的电力转换装置的配置图。
图3是本发明的电力转换装置的逆变器内部的一个臂的结构图的一例。
图4是逆变器内部的一个臂的结构图的另一例。
图5是逆变器内部的详细的臂结构图的一例。
图6是复合组件的臂结构图的一例。
图7是整流器部和逆变器部的臂结构图的一例。
图8是表示温度检测用二极管的正向压降与温度的关系的特性图。
图9是预先保存在非易失性存储器中的温度检测用二极管的正向压降和与该电压相当的温度数据的一例。
图10是第一温度设定值和第二温度设定值以及二极管正向压降值的设定的一例。
图11是本发明的显示在数字操作面板中的温度设定功能一览表。
图12是将本发明的电力转换装置收纳在自立柜内的图。
图13是在功率半导体元件的芯片上形成有温度检测用二极管的结构图的一例。
具体实施方式
实施例1
以下使用附图对本发明进行说明。其中，对于各图中共同的结构赋予相同的参考编号。此外，本发明不限于附图所示的例子。
图1是本发明的电力转换装置17的结构图。
图1的电力转换装置17是控制输出到交流电动机4的频率和电压的电力转换装置，其包括整流器1、平滑用电容器2、逆变器3、控制电路5、冷却风扇6、数字操作面板7、电源电路8、温度检测用二极管9、驱动电路10、连接器11、功率半导体组件13、限流电阻RB。
整流器1将交流电力转换为直流电力。
逆变器3将直流电力转换为任意频率的交流电力。
半导体组件13包括整流器1、冲击电流抑制电路12和逆变器3等。
冷却风扇6对功率半导体组件13进行冷却。RB是与冲击电流抑制电路12并联连接的限流电阻。
数字操作面板7设定对电力转换装置17的各种控制数据，并且进行变更和异常显示。设置有能够进行异常显示的显示部，当检测到电力转换装置中的异常时，在该显示部进行显示。
作为本实施例的操作面板7，种类没有特别限制，但是作为数字操作面板，考虑到装置使用者的操作性，以能够边看显示部的显示边进行操作的方式构成。
另外，显示部未必与操作面板7一体地构成，但是优选以数字操作面板7的操作者能够边看显示边进行操作的方式一体构成。
从操作面板7输入的电力转换装置的各种控制数据被保存到未图示的存储部。
在控制电路5装载有微型计算机(控制运算装置)，微型计算机MCU1构成为基于来自保存有各种控制数据的存储部的存储数据的信息进行运算，能够根据从数字操作面板7输入的各种控制数据对装置整体进行必要的控制处理。另外，还构成为在产生异常的情况下，在该数字操作面板7显示该异常或警告。
电源电路8在电路内装载有开关整流器电路(DC/DC转换器)，生成电力转换装置的运转所必需的各直流电压，并且将这些直流电压供给到各结构部分。
驱动电路10驱动逆变器。在驱动电路10内组装有驱动主开关元件的驱动电路16和微型计算机MCU2，微型计算机MCU2基于来自控制电路5的指令，向驱动电路16发送接收驱动逆变器3的开关元件的信号等(MCU1和MCU2通信)。这里，在图1中，虽然微型计算机MCU2内置于逆变器3，但是MCU2也可以配置于逆变器3之外。
连接器11是设置在功率半导体组件13的组件盒上的连接器，与电源电路8连接，与控制电路5进行各种输入输出信号的接收发送。
温度检测用二极管9形成在作为功率半导体元件的一种的开关元件、例如IGBT的芯片上。
例如，如图13(a)所示，在作为功率半导体元件的硅IGBT芯片上形成pn结的温度检测用二极管9即可。
在IGBT芯片上形成有温度检测用二极管9的结构是IBGTD芯片(半导体芯片)。当然，并非仅限于硅芯片(Si)。例如，碳化硅芯片(SiC)或氮化镓芯片(GaN)也是同样的。
从驱动电路16将恒定电流供给到温度检测用二极管9，利用正向压降随温度变化而变化的特性来检测出功率半导体元件芯片的温度。
利用该温度特性，在驱动电路16内检测该二极管的两端电压。
例如，从数字操作面板7能够分别单独地设定作为功率半导体元件芯片的检测温度的第一温度设定值和第二温度设定值。
该设定值从控制电路5内的MCU1被发送到驱动电路10内的MCU2。
W-OH是表示达到了预警温度的输出信号，A-OH是表示达到了警告温度的输出信号。
例如，在达到第一温度设定值并输出了预警温度信号W-OH的情况下，仅输出警告而不切断电力转换装置的输出，在达到第二温度设定值并输出了警告温度信号A-OH的情况下，切断电力转换装置的输出。
图2是本发明的电力转换装置的配置图。
图2所示的电力转换装置是整流器1和逆变器3和驱动电路10被装载于一个组件内的复合组件(IPM)。电力转换装置包括对作为复合组件(IPM)而构成的功率半导体组件13进行冷却的冷却翅片14和冷却风扇6，使来自作为发热体的功率半导体13的热传导到冷却翅片14，通过冷却风扇6将空气送到冷却翅片进行热交换，从而进行散热。
8是电源基板，15是树脂模具盒。
在作为复合组件而构成的功率半导体13中装载有温度检测用二极管，检测功率半导体元件的温度。向该温度检测用二极管供给恒定电流，利用正向压降随温度而变化的特性来检测该二极管的两端电压。
在使恒定电流流过二极管的情况下，该正向压降表现出与温度成比例的线性特性。
图8是示出温度检测用二极管的正向压降VF与温度T的关系的特性图。
图3是本发明的电力转换装置的逆变器内部的一个臂的结构图。
与三相输出端子U相、V相和W相的各个臂对应的主元件，对于U相来说，由上臂UP和下臂UN构成。
此外，设置在U相的功率半导体元件UP芯片上的上臂功率半导体元件芯片的温度检测用二极管是9UP，下臂功率半导体元件UN芯片上的温度检测用二极管是9UN。
分别从驱动电路16的各个恒定电流电路18UP和18UN向该二极管供给恒定电流，检测由于温度变化而导致的正向压降的变化。接着，将在驱动电路16内检测到的作为该二极管的各两端电压的检测电压值VF-UP和VF-UN传送到微型计算机MCU2的A/D转换器，通过微型计算机MCU2计算出与该值对应的功率半导体元件芯片的温度。
在本发明中，特征之一在于，利用正向压降变化的特性来检测功率半导体元件芯片的温度。利用该温度特性，在驱动电路16内检测该二极管的各自的两端电压VF-UP和VF-UN。
该二极管的各个检测电压值VF-UP和VF-UN被传送到微型计算机MCU2的A/D转换器，能够通过微型计算机MCU2计算出与该值对应的功率半导体元件芯片的温度。
根据该二极管的两端电压的检测值，使用图8所示的表示温度检测用二极管的正向压降与温度的关系的特性公式VF＝-A*T+B，计算与该两端电压的检测值相当的功率半导体元件芯片的温度。
将通过预先计算而求出的温度检测用二极管的正向压降和功率半导体元件芯片的温度的关系数据预先存储在非易失性存储器中并且从非易失性存储器逐次读出的构成也无损本发明的意图。
从微型计算机的负荷率进行判断，每次通过根据特性公式VF＝-A*T+B使微型计算机MCU2计算该各个两端电压的检测值，预先将温度检测用二极管的正向压降和功率半导体元件芯片的温度的关系数据存储在非易失性存储器中，对于该各个两端电压的检测值，从非易失性存储器逐次读取与检测电压值对应的温度，这种构成可以说是更现实的系统构成。
图9示出关于温度检测用二极管的正向压降和功率半导体元件芯片的温度的关系数据的非易失性存储器内容的一例。
该存储器内容实际上以二进制数保存，但是为了容易理解，仅以十进制数记载，这无损本发明的意图。
此外，虽然上述实施例示出了通过微型计算机MCU2计算出功率半导体元件芯片的温度的例子，但是也可以通过控制电路5的微型计算机MCU1而不是微型计算机MCU2来进行计算。
此外，所记载的各数值是一个例子，并且不限于该数值。
图10是用户从数字操作面板7设定的功率半导体元件芯片的第一温度设定值和功率半导体元件芯片的第二温度设定值与此时的功率半导体元件芯片中的温度检测用二极管正向压降值的一例。
在用户设定的功率半导体元件芯片的第一温度设定值为80℃的情况下，可知与该设定温度对应的温度检测用二极管的正向压降值为从图9的非易失性存储器读出的值，即VF＝1.769(V)。
此外，在用户设定的功率半导体元件芯片的第二温度设定值为140℃的情况下，可知与该设定温度对应的温度检测用二极管的正向压降值仍然是从图9的非易失性存储器读出的值，即VF＝1.538(V)。
当然，虽然将温度检测用二极管的正向压降值记载到小数点后第3位，但是不限于第3位。
例如，在第一温度设定值为80℃的情况下，在温度检测用二极管的正向压降VF的检测值成为1.769(V)以上的时刻，驱动电路10内的MCU2不切断电力转换装置的输出，将能够识别该温度值和预警温度异常的符号或文字发送到控制电路内的MCU1，从MCU1向数字操作面板7指示在显示部显示的指令，并且从控制电路5输出表示达到了预警温度的输出信号W-OH。
此外，在第二温度设定值为140℃的情况下，在温度检测用二极管的正向压降VF的检测值成为1.538(V)以上的时刻，驱动电路10内的MCU2切断电力转换装置的输出，将能够识别该温度值和警告温度异常的符号或文字发送到控制电路内的MCU1，从MCU1向数字操作面板7指示在显示部显示的指令，并且从控制电路5输出表示达到了警告温度的输出信号A-OH。
当然，在温度检测用二极管的正向压降VF的检测值成为1.769(V)以上的时刻，也可以是驱动电路10内的MCU2不切断电力转换装置的输出，将该温度值发送到控制电路内的MCU1，MCU1向数字操作面板7指示能够识别与该温度值对应的预警温度异常的符号或文字，并显示于显示部，并且从控制电路5输出表示达到了预警温度的输出信号W-OH。
这对于第二温度设定值为140℃的情况下的警告温度异常的处理也是同样的。
即，并不限定MCU1和MCU2的处理内容的分担，通过其系统构成可以自由对应。
例如，作为显示部的显示内容，可以是表示预警温度异常的W-OH(警告过热)。对于该显示内容，只要其显示的意思是装置使用者能够区别的形式即可，不限于显示文字。
通过这样将结果显示于数字操作面板7，能够向操作者通知功率半导体元件芯片的温度状况，因此根据该显示内容能够明确地判断状况。
当然，由于针对功率半导体元件芯片规定了工作界限温度(例如，在Si芯片的情况下为150℃)，因此为了从数字操作面板7不能设定到该温度以上，如果预先限制温度设定范围，则能够避免担心使功率半导体元件芯片热损坏。
用户想要的信息是功率半导体元件芯片在多少度下工作，而不是温度检测用二极管的正向压降VF值。在这个意义下，本发明的特征之一在于，用户能够直接从数字操作面板7直接设定功率半导体元件芯片的温度。
也就是说，重要的是，能够避免过热保护动作且电力转换装置停止这样的现象发生，避免系统整体突然停止，这是特征之一。
实施例2
图4是逆变器内部的一个臂的结构图的另一个实施例。
与图3不同的是，驱动电路10内仅装载有驱动电路16，没有装载微型计算机MCU2。
将温度检测用二极管的正向压降VF的检测值通过连接器11传送到装载于控制电路5的微型计算机MCU1的A/D转换器，从非易失性存储器中分别读取与用户从数字操作面板7设定的功率半导体元件芯片的第一温度设定值和功率半导体元件芯片的第二温度设定值对应的温度检测用二极管的正向压降值VF，能够总是对该正向压降值VF和传送到A/D转换器的检测电压进行比较管理。
通过这样构成，与图3的实施例同样地，在第一温度设定值为80℃的情况下，在温度检测用二极管的正向压降VF的检测值成为1.769(V)以上的时刻，不切断电力转换装置的输出，在显示部显示能够识别该温度值和预警温度异常的符号或文字，并且从控制电路5输出表示达到了预警温度的输出信号W-OH。
此外，在第二温度设定值为140℃的情况下，在温度检测用二极管的正向压降VF的检测值成为1.538(V)以上的时刻，切断电力转换装置的输出，在显示部显示能够识别该温度值和警告温度异常的符号或文字，并且从控制电路5输出表示达到了警告温度的输出信号A-OH。
图5是逆变器内部的详细的臂结构图的一例。
虽然图3和图4针对逆变器内部的一个臂的结构图进行了说明，但是对于三相的情况下的全部臂UP、UN、VP、VN、WP、WN，从驱动电路将恒定电流供给到各温度检测用二极管9UP、9UN、9VP、9VN、9WP、9WN，并且将全部臂的温度检测用二极管的正向压降VF传送到微型计算机MCU2的A/D转换器。
实施例3
图6是涉及复合组件的臂结构图的另一个实施例。
在图5中，对由功率半导体芯片构成的复合组件13内的装载有逆变器部3的温度检测用二极管的功率半导体开关元件进行了详细说明。
图6针对由功率半导体芯片构成的复合组件13内的整流器部1、冲击电流抑制电路12和逆变器部3，表示了装载有温度检测用二极管的整个功率半导体元件。
例如，如图13(b)所示，在作为功率半导体元件的一种的硅整流二极管D芯片上形成pn结的温度检测用二极管9TP即可。
在整流二极管D芯片上形成有温度检测用二极管9TP的结构是DD芯片(半导体芯片)。
从驱动电路10内所装载的未图示的恒定电流电路将电流分别供给到在由全部13个功率半导体元件构成的各自的半导体元件芯片上形成的温度检测用二极管9RP、9RN、9SP、9SN、9TP、9TN、9TH、9UP、9UN、9VP、9VN、9WP、9WN，将该二极管的各检测电压值VF与图5同样地传送到微型计算机MCU2的A/D转换器，计算出与该值对应的功率半导体元件芯片的温度。
当然，也可以如图4所记载的那样，在驱动电路10内仅装载驱动电路16而无需装载微型计算机，通过连接器11将温度检测用二极管的正向压降VF的检测值传送到装载于控制电路5的微型计算机MCU1的A/D转换器，从非易失性存储器分别读取与用户从数字操作面板7设定的、作为功率半导体元件的一种的整流二极管D芯片或晶闸管THY芯片的第一温度设定值和第二温度设定值对应的温度检测用二极管的正向压降值VF，总是对该正向压降值VF与传送到A/D转换器的检测电压进行比较管理。
实施例4
图7是整流器部和逆变器部中的臂结构图的另一个实施例。
其构成为，结构图6的功率半导体13的整流器部1、冲击电流抑制电路12和逆变器部3分开。
构成整流器部1的功率半导体组件21与构成冲击电流抑制电路12和逆变器部3的功率半导体组件20分开，在功率半导体组件21内部的各个功率半导体芯片上形成温度检测用二极管9RP、9RN、9SP、9SN、9TP、9TN，在功率半导体组件20内部的各个功率半导体芯片上形成温度检测用二极管9TH、9UP、9UN、9VP、9VN、9WP、9WN。
从装载于驱动电路19内的未图示的恒定电流电路将电流分别供给到在功率半导体组件21内的半导体芯片上形成的温度检测用二极管9RP、9RN、9SP、9SN、9TP、9TN，将该温度检测用二极管的各自的检测电压值VF与图5同样地传送到微型计算机的A/D转换器，计算出与该值对应的功率半导体元件芯片的温度。
此外，从装载于驱动电路19内的未图示的恒定电流电路将电流分别供给到在功率半导体组件20内的半导体芯片上形成的温度检测用二极管9TH、9UP、9UN、9VP、9VN、9WP、9WN，将该温度检测用二极管的各自的检测电压值VF与图5同样地传送到微型计算机的A/D转换器，计算出与该值对应的功率半导体元件芯片的温度。
当然，也可以如图4所记载的那样，在驱动电路10和19内仅装载驱动电路而无需装载微型计算机，通过连接器11将温度检测用二极管的正向压降VF的检测值传送到装载于控制电路5的微型计算机MCU1的A/D转换器，从非易失性存储器分别读取与用户从数字操作面板7设定的、功率半导体元件芯片的第一温度设定值和功率半导体元件芯片的第二温度设定值对应的温度检测用二极管的正向压降值VF，总是对该正向压降值VF和传送到A/D转换器的检测电压进行比较管理。
此外，虽然在实施例1至实施例3中公开了能够分别单独地设定温度检测用二极管的第一温度设定值和第二温度设定值，但是完全没必要将温度设定值限定于2个。在能够设定n个温度的结构中，也能够实现同样的效果。
即，通过向用户开放温度设定值，能够向用户反馈是否达到了设定温度，用户能够准确地判断电力转换装置的状况，并且实施接下来的措施，而不会发生过热保护动作且电力转换装置突然停止。
实施例5
图11是本发明的在数字操作面板中显示的温度设定功能一览表。
通过使用数字操作面板7，针对(a)所示的第一温度设定栏至第n温度设定栏的各项目，即设定温度、警告处理、控制处理输入数值，或者从事先设定的项目中进行选定，由此能够向用户反馈装载于电力转换装置的功率半导体组件13内的半导体芯片的温度是否达到了设定温度，进一步地，在达到了设定温度时，能够从事先设定的项目中选定电力转换装置的控制处理方法，因此能够最合适地控制电力转换装置，而不会使电力转换装置不经意停止。
本实施例能够从事先设定的项目中选定电力转换装置的控制方法，而不会发生过热保护动作且电力转换装置突然停止，因此对于用户而言，不必担心使电力转换装置不经意停止，引起系统宕机。
例如，构成为能够预先选择第一温度设定值至第n温度设定值中的各个设定温度、彼时的警告信号的处理(选择警告信号或预警信号)和电力转换装置的控制方法(自动继续运转、自动过负荷限制功能动作、用户侧应对、切断输出)等即可。作为这种情况下的设定例，在从数字操作面板7将第一温度设定值设定为80℃、将第二温度设定值设定为100℃、将第3温度设定值设定为120℃、将第4温度设定值设定为140℃的情况下，当达到了第一温度设定值时，向用户告知预警信号，当还达到了第二温度设定值时，输出预警信号并且使过负荷限制功能动作，抑制开关元件的过电流，当还达到了第3温度设定值时，输出预警信号，此时在用户侧实施减少负荷等措施，抑制流过开关元件的电流从而减少开关元件的损耗，能够避免过热保护动作且电力转换装置突然停止这样的现象发生，避免使系统整体停止。
这样，通过在用户侧能够任意设定功率半导体的检测温度，设置在达到了设定的温度的情况下能够进行排除其原因、变更电力转换装置的控制动作或减小负荷等应对的时间富余，因此从用户侧的预防保全方面来说，存在能够消除使设备突然不经意停止的担心的显著效果，这点是本发明的特征。
在警告处理处选择的1.预警、2.警告和在控制处理中选择的1.继续运转、2.过负荷限制功能、3.过电流抑制功能、4.切断输出等是一个实施例，并且不限于这些项目。
此外，图11(b)示出设定了第一温度设定栏中的各项目的输入数值或项目的例子。
将设定温度输入为80.0，作为警告处理，选择2.预警，作为控制处理，选择1.继续运转。作为这种情况下的电力转换装置的动作，在功率半导体组件内的功率半导体芯片的温度成为设定温度80.0℃以上的时刻，输出预警，作为控制处理选择了继续运转，即电力转换装置的动作成为，虽然输出了警告但是不切断电力转换装置的输出而继续驱动电动机。
因此，通过向用户开放温度设定值，能够向用户反馈是否达到了设定温度，用户能够准确地判断电力转换装置的状况，并且实施接下来的措施，而不会发生过热保护动作且电力转换装置突然停止。
最终保护开关元件或其他功率半导体元件免于异常过热的是第4温度设定值，在达到了该温度的情况下，切断电力转换装置自身。
实施例6
图12是将本发明的电力转换装置收纳在自立柜内的图。在自立柜21内收纳有多台电力转换装置17(例如12台)。在该实施例的情况下，设置在柜内的多台电力转换装置和图中没有公开的周边装置等的损耗而导致的发热充满于自立柜内，即使在由电力转换装置驱动的电动机的负荷小(发热少)的情况下，在夏季等外部空气温度高的时候，也存在功率半导体的温度检测器引起的过热保护动作、电力转换装置突然停止的情况。
由于配置于柜内的上部的电力转换装置受到与它相比配置于下部的其他电力转换装置的散热影响，因此对于配置于柜内的上部的电力转换装置，周围温度变高。
电力转换装置由于温度异常而突然停止的原因是柜内的换气不充分。
由于设置于柜内的多台电力转换装置和周边装置等发热，因此为了对柜内进行换气的目的，使用外部空气风扇，但是为了将外部空气吸入到柜内，在柜表面设置带空气用过滤器的吸入空气口。
为了防止将悬浮于外部空气的尘埃和绵尘等吸入柜内，使用眼孔细的空气用过滤器，但是反过来，该尘埃和绵尘堵塞空气用过滤器，妨碍将外部空气吸入柜内，结果是热充满于柜内，柜内的温度异常上升，即使在电力转换装置的负荷小(发热少)的情况下，设置于柜内的电力转换装置的制品周围温度状况也大幅上升。
即，不是由于外部空气风扇的寿命而导致转速下降(风量下降)，而是在包含很多尘埃和绵尘等的设置环境中，尘埃和绵尘等在将外部空气吸入柜内的空气用过滤器的吸入空气口22处堵塞，变得不能充分地排出柜内的热，当热充满于自立柜内时，尽管电力转换装置的负荷低，柜内温度也上升，使电力转换装置的周围温度异常上升，装载于电力转换装置内的功率半导体的温度检测器引起的过热保护动作，发生电力转换装置突然停止。
使用者(用户)预先根据设备的运转条件和多台电力转换装置的负荷率求出产生损耗，设计用于对柜内进行散热的外部空气风扇的风量和个数以及带空气用过滤器的吸入空气口的大小(尺寸)，从而决定柜尺寸。因此，使用者完全不设想电力转换装置的过热保护动作等。可是，在电力转换装置的过热保护动作且突然停止的情况下，由于在设想之外，查明其原因是由什么引起的需要花费时间，成为设备不运转时间的大障碍。
因此，通过收纳标配有图11所示的温度设定功能一览表的电力转换装置17，不用在自立柜内设置监视温度的特别的温度检测器，而有效地利用设置于电力转换装置内的温度设定功能，由此操作者能够在与控制端子台25远离的操作盘侧监视温度异常的过热异常信号，通过远程操作盘所显示的预警温度信号W-OH(没有切断电力转换装置的输出的状态)，能够知道自立柜内的内部温度异常地变高。
考虑该温度异常的信息和电力转换装置的负荷率，立即确认温度异常的原因是由于外部空气风扇的寿命而导致的转速下降(风量下降)还是空气用过滤器的堵塞，由于留有能够排除原因的时间富余，因此从使用者侧的预防保全的方面来说，存在能够消除使设备突然不经意停止的担心这样的显著效果。
本发明的特征之一在于，用户有效地利用设置于电力转换装置内的本功能，从而能够进行检测温度设定、警告处理选择和控制处理选择。
即，在原因是热停滞于自立柜内的情况下，能够提前防止电力转换装置(逆变器)内的主元件的温度检测器检测出发热从而使电力转换装置突然过热保护停止，能够预防保全且能够大幅缩短设备的不运转时间。
此外，作为预警温度显示，也可以将OH-AMB(过热原因：周围温度高的意思)显示于数字操作面板7。
对于该显示内容，只要其显示的意思是作为装置使用者的用户能够区分的形式即可，不限于显示文字。
通过这样将结果显示于数字操作面板7，能够向操作者通知功率半导体元件芯片的温度状况，因此能够从该显示内容准确地判断状况。
此外，通过对温度设定栏中的各项目，即设定温度、警告处理、控制处理输入数值，或者从事先设定的处理项目进行选定，由此在装载于电力转换装置的功率半导体组件21内的半导体芯片的温度达到了第二温度设定时，使电力转换装置继续运转，因此能够选择进行作为电力转换装置执行的控制功能的自动过负荷限制功能动作，还是进行自动过电流抑制功能动作，而不会使电力转换装置不经意停止。
根据本发明，通过使用数字操作面板7，从而对(a)所示的第一温度设定栏至第n温度设定栏的各项目，即设定温度、警告处理、控制处理输入数值，或者从事先设定的处理项目进行选定，由此能够向用户反馈装载于电力转换装置的功率半导体组件21内的半导体芯片的温度是否达到了设定温度，因此无需设置用于检测自立柜内的温度的特别的温度检测器，操作者能够在与控制端子台25远离的操作盘侧监视温度异常的警报警告信号，通过在远程操作盘显示的警告信号，能够知道自立柜内的内部温度异常变高。
因此，在原因是热停滞于自立柜内的情况下，能够提前防止电力转换装置内的主元件的温度检测器检测出温度异常从而使电力转换装置突然过热保护停止，存在能够缩短保全的时间，进而大幅缩短设备的不运转时间这样的效果。
如以上说明的，本发明的特征之一如下所示。
即，例如，分别单独地设定第一温度设定值和第二温度设定值，将第一温度设定值设为预警温度，在达到了该预警温度的情况下，不切断电力转换装置的输出，优先对达到了预警温度这一事件进行信号输出。
接着，通过将第二温度设定值设为警告温度，在达到了警告温度时，切断电力转换装置的输出，由此在工作界限温度以下使用功率半导体元件，实现功率半导体的有效利用，并且能够提高使用者的便利性，即从预防保全的方面来说，能够消除不经意使设备停止的担心。
通过能够分别单独地设定温度检测用二极管的第一温度设定值和第二温度设定值，将第一温度设定值设为预警温度，在达到了预警温度时不切断电力转换装置的输出，将第二温度设定值设为警告温度，在达到了警告温度时切断电力转换装置的输出，由此提供如下一种电力转换装置，其在工作界限温度以下使用功率半导体元件，实现功率半导体的有效利用，并且能够提高用户的便利性。
即，通过向用户开放温度设定值，能够向用户反馈是否达到了设定温度，因此不会发生过热保护动作而使电力转换装置突然停止，用户能够准确地判断电力转换装置的状况，实施接下来的措施。
此外，由于能够选定在达到了设定温度时电力转换装置的控制方法，因此不会使电力转换装置不经意停止，还存在能够最合适地控制电力转换装置这样的效果。
附图标记说明
1…整流器、2…平滑用电解电容器、3…逆变器、4…交流电动机、5…控制电路、6…冷却风扇、7…数字操作面板、8…电源电路、VPN…直流电压、10…驱动电路、11…连接器、12…冲击电流抑制电路、13,20,21…功率半导体、14…冷却翅片、15…模具树脂盒、16…驱动电路、17…电力转换装置、18UP,18UN…恒定电流电路、19…温度检测电路、20…外部空气风扇、21…自立柜、22…带空气用过滤器的吸入空气口、23…排气、24…吸气、25…控制端子台、MCU1,MCU2…微型计算机、RB…限流电阻、A…直线的斜率、B…直线的截距、*…乘法运算符、W-OH…表示达到了预警温度的输出信号、A-OH…表示达到了警告温度的输出信号、UP,UN,VP,VN,WP,WN…主开关元件、9,9UP,9VP,9WP,9UN,9VN,9WN,9RP,9SP,9TP,9RN,9SN,9TN,9TH…温度检测用二极管、VF-UP…U相上臂UP芯片的温度检测用二极管的正向压降、VF-UN…U相下臂UN芯片的温度检测用二极管的正向压降、MCU1,MCU2…微型计算机、RB…限流电阻、A…直线的斜率、B…直线的截距、*…乘法运算符、W-OH…表示达到了预警温度的输出信号、A-OH…表示达到了警告温度的输出信号。

Claims (16)

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
对交流电源的交流电压进行整流而将其转换为直流电压的整流器；
直流中间电路，其具有对所述整流器进行转换而得到的直流电压进行平滑的平滑电容器；
逆变器，其将所述整流器进行转换而得到的直流电压转换为交流电压，具有在功率半导体元件上形成有温度检测用二极管的半导体芯片；和
能够设定多个设定温度的操作部。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部能够设定作为预警温度的第一温度和作为警告温度的第二温度。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部能够设定该第一温度和计算出该第一温度时的处理内容以及该第二温度和计算出该第二温度时的处理内容。
4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
包括微型计算机，其基于所述二极管的检测电压来计算所述半导体芯片的温度。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：
通过将恒定电流供给到所述二极管，检测正向压降随温度变化的变化，来求出所述二极管的检测电压。
6.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：
所述半导体芯片的温度是基于二极管的电压与半导体芯片的温度的关系计算的。
7.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
所述半导体芯片、所述二极管和所述微型计算机内装于一个封装。
8.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：
所述二极管的电压与半导体芯片的温度的关系是二极管的正向压降和温度的关系式。
9.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：
所述二极管的电压与半导体芯片的温度的关系是存储有预先规定的二极管的正向压降与温度的相关数据的非易失性存储器。
10.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
在达到了所述预警温度时不切断该电力转换装置的输出。
11.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
在达到了所述警告温度时切断该电力转换装置的输出。
12.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
能够各自独立地设定所述多个设定温度。
13.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部显示由微型计算机计算出的所述半导体芯片的温度。
14.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部在达到了所述预警温度时显示所述预警温度。
15.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部在达到了所述警告温度时显示所述警告温度。
16.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部在达到了所述预警温度时或达到了所述警告温度时显示信号。
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