CN107810596A - 电力转换装置及其温度降低方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力转换装置、及其温度降低方法，目的在于提供一种能够使电力转换装置的温度降低方法适合用户环境地进行应对的电力转换装置。为了达成上述目的，电力转换装置的温度降低方法构成为：对于多个温度控制要素设定进行减效运转控制的优先度；电力转换装置的温度高于温度异常判定值的情况下，按设定的优先度执行优先度最高的温度控制要素的减效运转控制，优先度最高的温度控制要素的控制量达到了最大值的情况下，将控制要素的控制量保持为最大值，进行优先度次高的温度控制要素的减效运转控制。

Description

电力转换装置及其温度降低方法
技术领域
本发明涉及电力转换装置，特别涉及其温度降低方法。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，有日本特开平9-121595号公报(专利文献1)。专利文献1中，以“即使逆变器主电路的开关元件的温度升高，也不使转矩降低地实现温度保护。”为课题，记载了“用转矩极限值限制转矩指令τ的上限得到极限转矩指令τL，根据极限转矩指令τL得到三相控制电压指令V，用三相控制电压指令V和载波信号CH或CL进行PWM得到调制指令P。用该调制指令P使逆变器主电路4的开关元件导通、断开而得到等价三相电流I，将其对电动机6发送。开关元件的检测温度T上升时，首先从高频的载波CH切换至低频的载波信号CL，即使如此温度仍然上升时，减小转矩极限值而减小极限转矩指令τL。”的解决手段。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9－121595号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献中，记载了在超过基准温度时优先降低载波频率，即使如此温度仍然上升时，减小转矩极限值这样一系列的条件，用于温度降低、保护的控制要素的执行顺序固定。但是，用该方法不能应对不想降低载波频率的情况。降低载波频率会带来降低损失的效果，但另一方面存在增大噪音的问题，这不被重视静音性能的装置和环境允许，不一定是要优先降低的温度控制要素。另外，用于温度保护的一般的控制方法中，使用例如与检测温度相应地控制冷却风扇的风量而散热的方法、和例如通过与检测温度相应地使逆变器的电流限制值降低至大于零的规定值而进行的温度保护的方法等温度控制要素。但是，存在用各个单独的方法电力转换装置的温度降低不充分的情况。另外，同时执行多个方法时，存在功能限制过度的情况，存在阻碍在用户的各系统中优先度高的功能的情况。
于是，本发明中，提供一种用于解决上述课题的、能够使各个方法的温度控制要素适合用户环境地进行应对的电力转换装置。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明例如采用权利要求书中记载的结构。本申请包括解决上述课题的多个构成要素，举其一例，是一种电力转换装置的温度降低方法，其构成为：对于多个温度控制要素设定进行减效运转控制的优先度；电力转换装置的温度高于温度异常判定值的情况下，按设定的优先度执行优先度最高的温度控制要素的减效运转控制，优先度最高的温度控制要素的控制量达到了最大值的情况下，将控制要素的控制量保持为最大值，进行优先度次高的温度控制要素的减效运转控制。
发明效果
根据本发明，能够提供一种通过有效地控制对损失造成影响的温度控制要素，而使用户系统的功能尽可能地持续的方法。
附图说明
图1是实施例1中的电力转换装置和交流电动机的系统结构图。
图2是表示实施例1中的温度控制要素的优先度的设定例的图。
图3是实施例1中的温度异常时的减效运转控制的流程图。
图4是实施例1中的检测出温度异常的情况下的减效运转控制的时序图。
图5是实施例1中的温度异常解除的情况下的减效运转控制的时序图。
图6是实施例2中的电力转换装置的操作部中的、温度控制要素的减效运转控制的优先度的输入设定画面。
图7是实施例2中的电力转换装置的操作部中的、作为温度控制要素的设定的、减效运转控制的控制量最大值设定画面。
图8是实施例3中的电力转换装置的操作部中的、是否进行温度异常时的错误保护的输入设定画面。
具体实施方式
以下用附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
本实施例中，说明安装了电力转换装置100的系统的动作例。
图1是本实施例中的电力转换装置100和交流电动机105的系统结构图。图1中，电力转换装置100具有直流转换部102、直流平滑部103、交流转换部104、电流检测部106、温度检测部107、冷却风扇108、控制部111、减效运转控制部112、和操作部113。另外，各构成部之间的信号线实际上比图示的更复杂，但为了简化仅对于与本实施例相关的部分记载信号线，其他省略。
三相交流电源101例如是从电力公司供给的三相交流电压或从发电机供给的交流电压，对直流转换部102输出。
直流转换部102例如由用二极管构成的直流转换电路或使用了IGBT和续流二极管的直流转换电路构成，将从三相交流电源101输入的交流电压转换为直流电压，对平滑电容器103输出。图1中，示出了用二极管构成的直流转换部。
平滑电容器103使从直流转换部102输入的直流电压平滑化，对交流转换部104输出直流电压。例如发电机的输出是直流电压的情况下，平滑电容器103也可以不经由直流转换部102地直接从发电机输入直流电压。
交流转换部104例如由使用了IGBT和续流二极管的交流转换电路构成，用平滑电容器103的直流电压、和控制部111的PWM指令作为输入，将直流电压转换为交流电压，对交流电动机105输出。
电流检测部106检测交流电动机105中流过的电流，作为检测出的电流信息对控制部111和减效运转控制部112输出。
温度检测部107例如检测IGBT或二极管等半导体元件的温度，作为温度信号对减效运转控制部112输出。
冷却风扇108用来自控制部111的驱动电压作为输入，对减效运转控制部112输出转速信息。
控制部111用来自电流检测部106的电流信息、来自减效运转控制部112的作为减效运转控制对象的温度控制要素、上述温度控制要素的控制量作为输入，对交流转换部104输出PWM指令，对冷却风扇108输出驱动电压。
减效运转控制部112用电流检测部106的电流信息、温度检测部107的温度信号、来自冷却风扇108的转速信息、来自控制部111的载波频率、对交流电动机105的输出频率、操作部113输出的温度控制要素的优先度、控制量的最大值和各温度控制要素的减效控制的选择设定作为输入，对控制部111输出作为减效运转控制对象的温度控制要素、和该温度控制要素的控制量。另外，减效(fall back)运转指的是降低性能而以安全的状态进行运转。另外，对减效运转控制部112的设定例如也可以通过与连接到电力转换装置的PC通信而设定。
操作部113例如是电力转换装置100中装载的操作面板，对减效运转控制部112输出减效运转控制的温度控制要素的优先度、上述温度控制要素的控制量的最大值或选择设定。另外，操作部113也可以是PLC(可编程逻辑控制器)或PC、平板电脑等外部设备。
图2示出了例如存在3个温度控制要素的情况下的优先度的设定例。本实施例中，用户将用户的要求度高、即希望工作至最后的温度控制要素设定为高数值的优先度。另外，优先度的设定方式例如也可以是将用户的要求度低的要素设定为高数值的优先度。另外，也可以通过设定多个优先度相同的要素，而并行地执行多个温度控制要素的减效运转控制。另外，用户在不想进行减效运转控制的情况下，通过不设定优先度，而不使减效运转控制工作。
如图2所示，本实施例中，减效运转控制部112检测到温度异常的情况下，按要素C、要素B、要素A的顺序执行对各温度控制要素的减效运转控制。作为执行顺序，将要素C、B、A分别设为减效运转控制1、2、3。本实施例中，设要素C为载波频率、要素B为冷却风扇转速、要素A为输出频率进行说明。另外，本实施例中，如图2所示，要素D设为不进行减效运转控制的设定，总是按用户设定的动作持续动作。例如，要素D是输出电流值的限制值的情况下，因为不进行减效运转控制，所以总是按用户设定的输出电流值的限制值持续动作。
图3示出了减效运转控制部112用图2中设定的3个温度控制要素进行减效运转控制的情况下，检测出温度异常的情况下的流程图的例子。
减效运转控制部112检测出温度异常之前，不执行任何减效运转控制，检测出温度异常的情况下，因为减效运转控制3即要素A未执行(S301)，并且减效运转控制2也未执行(S302)，所以执行减效运转控制1、即设定为要素C的载波频率控制(S303)。减效运转控制部112例如在载波频率设定为15kHz的情况下，开始降低载波频率。减效运转控制部112在温度异常未解除的情况下，例如使其降低至设定为用户作为听觉频段灵敏度升高的限制值的最大控制量5kHz。
减效运转控制部112对减效运转控制1的载波频率控制量不是最大值进行判断(S304)。减效运转控制部112在载波频率控制量未达到最大值的情况下，结束流程图，再次从最初确认各减效运转控制的状态之后，继续载波频率控制。
减效运转控制部112在载波频率控制量已达到最大值的情况下，作为第2步骤，执行减效运转控制2、即设定为要素B的风扇转速控制(S305)。减效运转控制部112例如在将冷却风扇的转速控制为3000rpm的情况下，开始增大冷却风扇的转速。减效运转控制部112在温度异常未解除的情况下，例如使其增大至对于寿命降低或噪音增大设定为限制值的最大控制量4000rpm。
减效运转控制部112对减效运转控制2的冷却风扇转速控制量不是最大值进行判断(S306)。减效运转控制部112在冷却风扇转速控制量未达到最大值的情况下，结束流程图，再次从最初确认各减效运转控制的状态之后，在S302中对正在进行冷却风扇转速控制进行判断，保持进行载波频率控制地，执行减效运转控制2、即风扇转速控制(S305)。
减效运转控制部112在风扇转速控制量已达到最大值的情况下，作为第3步骤，执行减效运转控制3、即设定为要素A的输出频率控制(S307)。减效运转控制部112例如在将对交流电动机的输出频率控制控制为40Hz的情况下，开始降低输出频率。减效运转控制部112在温度异常未解除的情况下，例如使其降低至设定为允许转速降低的值的限制值即最大控制量10Hz。
另外，图3中示出了控制最大3个温度控制要素的状况，但即使温度控制要素增加也可以通过顺次控制温度控制要素而进一步得到温度降减效果。另外，减效运转控制部112在减效运转控制3已达到最大值的情况下，是电力转换装置100在将全部温度控制要素的控制量保持为最大值的状态下尽可能地继续运转，还是认为温度控制范围异常而为了防止电力转换装置100破损而输出错误并进行保护动作、例如切断运转等处理，由用户预先设定。
另外，减效运转控制部112在减效运转中，例如通过动作部即显示面板和信号输出对用户通知正在减效运转中。
另外，例如在温度控制要素是载波频率的情况下，用于降低温度的控制是降低载波频率，但上述控制量的最大值指的是例如因技术原因而设定的载波频率的下限值这样预先决定的值、或者例如因噪音等原因而由客户从操作部113设定的载波频率的下限值等，作为值是下限，但作为控制量是最大值。另外，控制量的最大值也可以设为控制量变化的范围的最大值。另外，也可以设为控制量的变化范围的设定值。
另外，温度变化异常在温度的绝对值以外，也包括温度的变化幅度和变化周期。另外，温度控制要素的控制也可以是以温度降低的方式、或者以温度的变化幅度减小的方式、或者以温度的变化周期变长的方式进行变化。
图4是用温度检测部107检测出的温度超过温度异常判定值、检测出温度异常的情况下，按图3的流程图进行减效运转的情况下的时序图。图4中，检测到来自温度检测部107的温度异常的情况下，减效运转控制部112对优先度最高的要素C执行减效运转控制1，在减效运转控制1的控制量达到最大值的情况下，在将要素C的控制量保持为最大值的状态下，执行减效运转控制2。另外，减效运转控制部112在减效运转控制2的要素B的控制量达到最大值的情况下，按同样的流程对要素A执行减效运转控制3。
图5是在用温度检测部107检测出的温度超过温度异常判定值，同时执行了减效运转控制1、减效运转控制2、减效运转控制3的状态下，用温度检测部107检测出的温度降至低于异常判定解除值，温度异常解除的情况下的时序图。图5中，减效运转控制部112在温度降至低于异常判定解除值时，在减效运转控制3中使要素A的控制量从最大值起与温度相应地逐渐下降。减效运转控制部112在要素A的控制量回到通常值、减效运转控制3解除的情况下，在减效运转控制2中使要素B的控制量从最大值起与温度相应地下降。减效运转控制部112在要素B的控制量回到通常时的情况下，在减效运转控制1中使要素C的控制量从最大值起与温度相应地下降。
另外，作为温度控制要素的其他例子，例如有对交流电动机105的输出电流的控制和输出电压的控制等。在设定输出电流作为温度控制要素的情况下，减效运转控制部112例如开始降低限制为15A的输出电流值，使其降低至可以限制转矩的最大限制值10A直到温度异常解除。另外，设定输出电压作为温度控制要素的情况下，减效运转控制部112例如开始降低控制为50V的输出电压值，使其降低至可以限制转矩的最大限制值30V直到温度异常解除。
如上所述，本实施例是一种电力转换装置的温度降低方法，其构成为：对于多个温度控制要素设定进行减效运转控制的优先度；电力转换装置的温度高于温度异常判定值的情况下，按设定的优先度执行优先度最高的温度控制要素的减效运转控制，优先度最高的温度控制要素的控制量达到了最大值的情况下，将控制要素的控制量保持为最大值，进行优先度次高的温度控制要素的减效运转控制。
另外，是一种电力转换装置，其构成为，包括：正向转换器，其将交流电源的交流电力转换为直流电力；直流平滑电路，其对直流电力进行平滑化；逆向转换器，其将平滑化后的直流电力逆转换为交流电力；冷却部，其对逆向转换器进行冷却；控制部，其对逆向转换器输出PWM指令并对冷却部输出驱动电压；温度检测部，其检测电力转换装置的温度；减效运转控制部，其对多个温度控制要素进行减效运转控制；和操作部，其设定进行多个温度控制要素的减效运转控制的优先度；减效运转控制部在温度检测部检测出温度异常的情况下，按设定的优先度执行优先度最高的温度控制要素的减效运转控制，优先度最高的温度控制要素的控制量达到了最大值的情况下，将控制要素的控制量保持为最大值，进行优先度次高的温度控制要素的减效运转控制。
由此，能够提供一种通过有效地控制对损失造成影响的温度控制要素，而使用户系统的功能尽可能地持续的方法。
(实施例2)
本实施例中，关于本实施例中的电力转换装置的温度控制要素的设定进行说明。
图6是表示电力转换装置的操作部中的、温度控制要素的减效运转控制的优先度设定画面的图。例如，电力转换装置的操作部是触摸输入式显示面板，能够输入设定对电力转换装置的各种设定。图6示出了显示的功能设定画面。图6中，设定本实施例中检测出温度异常的情况下的、对各种温度控制要素的减效运转控制的优先度。本实施例中，作为温度控制要素，以载波频率、冷却风扇转速、输出频率、输出电流值的限制值为例进行说明。
如图6所示，在减效运转控制的优先度设定画面中，具有温度控制要素的项目输入画面、和减效运转控制的优先度的输入设定画面。然后，通过在这些输入画面中输入项目或设定值，而设定对各种温度控制要素的减效运转控制的优先度。另外，图6所示的输出电流限制值这样不进行减效运转的温度控制要素的情况下，设为无优先度设定，能够设定为不进行减效运转控制。
另外，这些输入也可以用下拉框选择。另外，这些输入由用户设定，但也可以预先缺省地设定。
图7是表示电力转换装置的操作部中的、作为温度控制要素的设定的、减效运转控制的控制量最大值设定画面的图。图7中，设定本实施例中检测出温度异常的情况下的减效运转控制的控制量的最大值。
如图7所示，在减效运转控制的控制量最大值设定画面中，具有温度控制要素的项目输入画面、和控制量最大值的输入设定画面。然后，通过在这些输入画面中输入项目或设定值，而设定对各种温度控制要素的减效运转控制的控制量最大值。另外，对于控制量最大值，可以输入其绝对值，也可以设定控制量的变化范围。
另外，这些输入也可以用下拉框选择。另外，这些输入由用户设定，但也可以预先缺省地设定。
如上所述，本实施例是一种电力转换装置，其构成为，包括：正向转换器，其将交流电源的交流电力转换为直流电力；直流平滑电路，其对直流电力进行平滑化；逆向转换器，其将平滑化后的直流电力逆转换为交流电力；冷却部，其对逆向转换器进行冷却；控制部，其对逆向转换器输出PWM指令并对冷却部输出驱动电压；温度检测部，其检测电力转换装置的温度；和操作部，其能够输入设定对电力转换装置的各种设定；操作部具有温度控制要素的项目输入画面、和温度控制要素的减效运转控制的优先度的输入设定画面。
另外，操作部构成为具有温度控制要素的控制量最大值的输入设定画面。
由此，能够有效地控制对损失造成影响的温度控制要素。
(实施例3)
本实施例中，关于本实施例中的电力转换装置的温度异常时错误保护选择设定画面进行说明。
图8是对于在减效运转控制的控制量已达到最大值的情况下，是电力转换装置在将全部温度控制要素的控制量保持为最大值的状态下尽可能地继续运转，还是认为温度控制范围异常而为了防止电力转换装置破损而输出错误并进行保护动作，由用户进行设定的画面。
如图8所示，温度异常时错误保护选择设定画面中，具有选择进行/不进行错误保护的画面。然后，通过从这些画面中进行选择，能够设定温度异常时的错误保护。另外，图8中示出了选择进行错误保护的情况的状态，改变该选择项目的颜色，但只要能够判别选择设定状态就可以是任意的显示。另外，图8中，在选择进行/不进行错误保护的画面下，也可以显示当前的减效运转控制的温度控制要素和优先度，提示判断温度异常时的错误保护设定时的条件材料。
另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。此外，能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构，此外，还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、替换。
另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过在集成电路中设计等而用硬件实现其一部分或全部。另外，上述各结构、功能等，也可以通过处理器解释、执行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。
另外，控制线和信息线示出了认为说明上必要的，并不一定示出了产品上全部的控制线和信息线。实际上也可以认为几乎全部结构都相互连接。
符号说明
100…电力转换装置
101…三相交流电源
102…直流转换部
103…直流平滑部
104…交流转换部
105…交流电动机
106…电流检测器
107…温度检测部
108…冷却风扇
111…控制部
112…减效运转控制部
113…操作部。

Claims (12)

1.一种电力转换装置的温度降低方法，其特征在于：
对于多个温度控制要素设定进行减效运转控制的优先度，
在所述电力转换装置的温度高于温度异常判定值的情况下，
按所述设定的优先度执行优先度最高的温度控制要素的减效运转控制，在所述优先度最高的温度控制要素的控制量达到了最大值的情况下，将所述控制要素的控制量保持为最大值，进行优先度次高的温度控制要素的减效运转控制。
2.如权利要求1所述的电力转换装置的温度降低方法，其特征在于：
所述多个温度控制要素的控制量的最大值能够由用户设定。
3.如权利要求2所述的电力转换装置的温度降低方法，其特征在于：
所述多个温度控制要素的控制量的最大值，是所述多个温度控制要素的控制量的变化范围的设定值、或者所述多个温度控制要素的控制量的变化范围的最大值。
4.如权利要求1所述的电力转换装置的温度降低方法，其特征在于：
用户能够设定进行所述减效运转控制的温度控制要素的优先度。
5.如权利要求1所述的电力转换装置的温度降低方法，其特征在于：
能够选择设定在对所述多个温度控制要素进行了减效运转控制直到所述最大值之后，是进行错误保护，还是继续运转。
6.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
正向转换器，其将交流电源的交流功率转换为直流功率；
直流平滑电路，其对所述直流电力进行平滑化；
逆向转换器，其将所述平滑化后的直流电力逆向转换为交流电力；
冷却部，其对所述逆向转换器进行冷却；
控制部，其对所述逆向转换器输出PWM指令并对所述冷却部输出驱动电压；
温度检测部，其检测所述电力转换装置的温度；
减效运转控制部，其对多个温度控制要素进行减效运转控制；和
操作部，其设定进行所述多个温度控制要素的减效运转控制的优先度，
所述减效运转控制部在所述温度检测部检测出温度异常的情况下，按所述设定的优先度执行优先度最高的温度控制要素的减效运转控制，在所述优先度最高的温度控制要素的控制量达到了最大值的情况下，将所述控制要素的控制量保持为最大值，进行优先度次高的温度控制要素的减效运转控制。
7.如权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：
所述多个温度控制要素的控制量的最大值能够用所述操作部设定。
8.如权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于：
所述多个温度控制要素的控制量的最大值，是所述多个温度控制要素的控制量的变化范围的设定值、或者所述多个温度控制要素的控制量的变化范围的最大值。
9.如权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于：
能够用所述操作部选择设定在对所述多个温度控制要素进行了减效运转控制直到所述最大值之后，是进行错误保护，还是继续运转。
10.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
正向转换器，其将交流电源的交流功率转换为直流功率；
直流平滑电路，其对所述直流电力进行平滑化；
逆向转换器，其将所述平滑化后的直流电力逆向转换为交流电力；
冷却部，其对所述逆向转换器进行冷却；
控制部，其对所述逆向转换器输出PWM指令并对所述冷却部输出驱动电压；
温度检测部，其检测所述电力转换装置的温度；和
操作部，其能够输入设定对所述电力转换装置的各种设定，
所述操作部具有温度控制要素的项目输入画面、和该温度控制要素的减效运转控制的优先度的输入设定画面。
11.如权利要求10所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部具有所述温度控制要素的控制量最大值的输入设定画面。
12.如权利要求10所述的电力转换装置，其特征在于：
所述操作部具有是否进行温度异常时的错误保护的输入设定画面。
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