CN110392974A - 温度推测装置以及电气装置 - Google Patents

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Abstract

温度推测装置(100)根据被提供第1延迟时间(T1)的基准推测温度(21A)和被提供第2延迟时间(T2)的来自温度变化量计算部(30)的输出(33A)，计算电抗器(3)的第1推测温度(41A)，根据第1推测温度(41A)预测预定期间中的电抗器(3)的第2温度变化量(53A)，预测电抗器(3)的第2推测温度(61A)。

Description

温度推测装置以及电气装置
技术领域
本发明涉及推测设置于电气装置内的感应器部件的温度的温度推测装置以及具备该温度推测装置的电气装置。
背景技术
在电力变换装置等电气装置在与电源之间进行电力交换时，在设置于电气装置内的电抗器等感应器部件中，根据由于感应器部件的绕组电阻和流动电流产生的导通损失而发生温度上升。虽然为了抑制感应器部件的过度的温度上升而有使感应器部件自身大型化的方法，但需要设置大型化的感应器部件的空间。因此，为了避免感应器部件的大型化并且抑制感应器部件的过度的温度上升，采用了一边取得感应器部件的温度一边调节电气装置的动作控制来减少感应器部件的流动电流的控制。
感应器部件的温度这样根据由流动电流引起的导通损失而变化，但此时的温度变化伴有感应器部件固有的延迟时间。即，从流动电流增大起至感应器部件自身的温度上升，产生时间上的延迟。在使用温度测量器实际测量感应器部件的温度并在检测到温度已上升之后调节电气装置的动作控制的控制中，直至感应器部件的温度降低需要时间，有可能超过容许温度。因此，公开了为了不使用测量器而高精度地得到相对流动电流的变动与延迟时间相伴地变化的感应器部件的温度而推测预定的时刻下的感应器部件的温度的如下技术。
电流检测部检测与负载对应地流过的交流电流的电流值。温度预测部根据由电流检测部检测出的电流值以及运转中信息，预测任意的运转继续时间中的预定部位的温度。使用以下的公式计算预定的部位的预定时刻tn下的温度θtn。
θtn＝θt(n-1)+(θsat1-θt(n-1))×[1-EXP(-(tn-t(n-1))/τ1]-(基准温度-周围温度)
其中，
θsat1＝I×I×K1
θtn：时刻tn下的预定部位的温度
θt(n-1)：时刻t(n-1)下的预定部位的温度
θsat1：饱和温度
I：与负载对应地流过的交流电流的电流值
K1：电力变换部运转中的系数
τ1：电力变换部运转中的热时间常数
基准温度：预先进行了电力变换装置的动作试验时的电力变换装置的周围温度
周围温度：产品用的电力变换装置的周围温度
通过向I代入当前的电流值、向t(n-1)代入电力变换部的运转开始时刻、向tn代入当前时刻、向θt(n-1)代入基准温度，能够计算当前的预定部位的温度。
另外，通过向I代入当前的电流值、向t(n-1)代入当前时刻、向tn代入当前以后(将来)的期望的时刻、向θt(n-1)代入当前的预定部位的温度，能够计算期望的时刻下的预定部位的温度。
另外，具备上述温度预测部的电力变换装置根据这样预测出的感应器部件的温度，输出与感应器部件的耐热保护有关的指示(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开号WO2013/140511(摘要、段落[0012]～[0024]、图1、图2)
发明内容
在上述的以往的推测感应器部件的温度的技术中，使用电力变换部运转中的热时间常数(延迟时间)推测与延迟时间相伴地变化的感应器部件的温度。然而，存在在高精度地推测感应器部件的温度时存在界限的问题。
另外，电力变换装置还存在无法可靠地抑制感应器部件的温度上升的问题。
本发明是为了解决如上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种根据装置内温度和电压、电流高精度地推测感应器部件的温度的温度推测装置。
另外，其目的在于提供一种能够根据由该温度推测装置高精度地推测出的感应器部件的温度而可靠地抑制感应器部件的温度上升的电气装置。
本发明的温度推测装置推测与直流电源连接的电气装置内的感应器部件的温度，其中，所述温度推测装置具备：
第1计算部，被输入所述电气装置的装置内温度，对该装置内温度提供第1延迟时间，输出所述感应器部件的基准推测温度；
第2计算部，根据所述直流电源与所述电气装置之间的电压及电流的检测值，计算所述感应器部件的第1温度变化量，对所述第1温度变化量提供第2延迟时间而输出；
第3计算部，对所述基准推测温度加上来自所述第2计算部的输出，计算所述感应器部件的第1推测温度；
第1预测部，根据所述第1推测温度，预测所述感应器部件的从所述第1推测温度起预定期间中的第2温度变化量；以及
第2预测部，对所述第1推测温度加上所述第2温度变化量，预测所述感应器部件的第2推测温度。
另外，本发明的电气装置具备：
如上所述构成的温度推测装置；
上限值计算部，根据所述第2推测温度和所述感应器部件的温度目标值，计算对在所述电气装置与所述直流电源之间交换的电流进行限制的电流上限值；以及
控制部，控制所述电气装置的输出，
所述控制部根据所述电流上限值，调整所述电流。
根据本发明的温度推测装置，将被提供第1延迟时间的基准推测温度和被提供第2延迟时间的第1温度变化量相加来计算感应器部件的第1推测温度。然后，根据该第1推测温度推测第2推测温度。因此，能够高精度地推测感应器部件的温度。
另外，根据本发明的电气装置，根据由上述温度推测装置推测出的感应器部件的温度调整电流，抑制感应器部件的温度上升。因此，能够抑制感应器部件的劣化并且进行电气装置的稳定的运转。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的温度推测装置的结构的图。
图2是示出将本发明的实施方式1的温度推测装置应用于电力变换装置的结构的图。
图3是示出本发明的实施方式1的基准推测温度计算部的结构的图。
图4是示出本发明的实施方式1的温度变化量计算部的结构的图。
图5是示出本发明的实施方式1的温度计算部的结构的图。
图6是示出本发明的实施方式1的温度变化量预测部的结构的图。
图7是示出本发明的实施方式1的温度预测部的结构的图。
图8是示出本发明的实施方式1的上限值计算部的结构的图。
图9是示出本发明的实施方式1的温度变化量变换数据的图。
图10是示出本发明的实施方式1的微分滤波器的特性的例子的图。
图11是示出本发明的实施方式1的微分滤波器的动作的图。
图12是示出本发明的实施方式1的微分滤波器的动作的模拟波形图。
图13是示出具备本发明的实施方式1的温度推测装置的电力变换装置的其他结构例的图。
具体实施方式
实施方式1.
以下，使用附图说明本发明的实施方式1的温度推测装置100。
图1是示出本发明的实施方式1的温度推测装置100的结构的图。
图2是示出将本发明的实施方式1的温度推测装置100应用于电力变换装置1的结构的图。
图3是示出图1所示的基准推测温度计算部20的结构的图。
图4是示出图1所示的温度变化量计算部30的结构的图。
图5是示出图1所示的温度计算部40的结构的图。
图6是示出图1所示的温度变化量预测部50的结构的图。
图7是示出图1所示的温度预测部60的结构的图。
图8是示出图2所示的上限值计算部70的结构的图。
如图2所示，温度推测装置100设置于作为电气装置的电力变换装置1。首先，说明电力变换装置1的结构和动作。
电力变换装置1连接于作为电力源的直流电源8与负载9之间，在直流电源8与负载9之间进行电力交换。
电力变换装置1具备：变换电路2，具有至少1个半导体开关元件10及作为电流限流用的感应器部件的电抗器3；控制部4，控制变换电路2的半导体开关元件10；温度推测装置100，推测电抗器3的温度；上限值计算部70，根据来自温度推测装置100的输出，计算后述电流上限值75A、电流下限值76A并提供给控制部4；检测部5，检测直流电源8与变换电路2之间的电压V及电流I；温度测量部6，测量电力变换装置1内的装置内温度TA(电抗器3的周围温度)；以及风扇7，用于使电力变换装置1内冷却。
检测部5和温度测量部6对温度推测装置100输出电压V以及电流I的检测值及装置内温度TA的测量值。另外，风扇7对温度推测装置100输出表示自身的转速和驱动状态的风扇驱动信号S。
此外，变换电路2的电路结构可以是公知的电路结构，使用包括半导体开关元件10的斩波电路或者包括半导体开关元件10和作为感应器部件的绝缘变压器的全桥电路等。
电力变换装置1与变换电路2之间的电压V、电流I根据直流电源8以及负载9的电气规格而变化。控制部4为了应对这样变化的电压V以及电流I，使半导体开关元件10以在导通状态与截止状态之间来回变换的方式开闭。通过开关的导通状态和截止状态的期间分别被调整，电抗器3的流动电流增加或者减少。电力变换装置1与变换电路2之间的电流I与电抗器3的流动电流成比例地增加或者减少。
作为开关的调整的例子，在增加电流I的情况下延长导通状态的期间，在减少电流I的情况下延长截止状态的期间。另外，可以例举在电压V降低的情况下延长导通状态、在电压V上升的情况下延长截止状态等。通过这样调整开关而使电抗器3的流动电流增加或者减少，能够根据变化的电压V以及电流I控制向负载9传输的电力。
根据电抗器3的流动电流和电抗器3的绕组电阻，电抗器3发生导通损失，电抗器3的温度根据该导通损失而上升。如上所述，电抗器3的流动电流通过与变化的电压V以及电流I对应的开关而被调整。因此，电抗器3的温度根据电压V以及电流I而变化。这样的与电压V以及电流I的变动对应的电抗器3的温度变化伴有电抗器3固有的延迟时间(以后称为第2延迟时间T2)。即，与电压V以及电流I的变动对应的电抗器3的温度变化是延迟与第2延迟时间T2相当的时间而得到的。
另外，电抗器3的温度还根据与电抗器3的周围温度相当的电力变换装置1内的装置内温度TA的变化而变化。这样的与装置内温度TA的变动对应的电抗器3的温度变化伴有电抗器3固有的延迟时间(以后称为第1延迟时间T1)。即，与装置内温度TA的变动对应的电抗器3的温度变化是延迟与第1延迟时间T1相当的时间而得到的。
这样，电抗器3的温度根据直流电源8与变换电路2之间的电压V以及电流I和装置内温度TA而上升或者下降。另外，电抗器3的温度相对装置内温度TA伴有第1延迟时间T1，相对电压V以及电流I伴有第2延迟时间T2。
接下来，说明用于推测电抗器3的温度的温度推测装置100的结构和动作。
如图1所示，温度推测装置100具备作为第1计算部的基准推测温度计算部20、作为第2计算部的温度变化量计算部30、作为第3计算部的温度计算部40、作为第1预测部的温度变化量预测部50以及作为第2预测部的温度预测部60。以下，说明这些各部分的结构。
首先，说明基准推测温度计算部20的结构。
如图3所示，基准推测温度计算部20将由温度测量部6测量出的装置内温度TA作为输入而动作，具备作为第1延迟滤波器的一阶延迟滤波器21。另外，一阶延迟滤波器21对装置内温度TA提供第1延迟时间T1，输出基准推测温度21A。输出的基准推测温度21A表示根据在时间上追溯了第1延迟时间T1的时刻下的装置内温度TA而得到的电抗器3的温度。
此外，将一阶延迟滤波器21具有的第1延迟时间T1的值设为能够通过预先进行试验或验证而得到的、电抗器3的温度变化相对装置内温度TA的温度变化的延迟时间(过渡响应期间)。该第1延迟时间T1依赖于电抗器3的形状和材料等。
接下来，说明温度变化量计算部30的结构。
如图4所示，温度变化量计算部30将由检测部5检测出的直流电源8与电抗器3之间的电压V以及电流I的检测值和从风扇7得到的风扇驱动信号S作为输入而动作。另外，温度变化量计算部30具备变换部31、比较器32以及作为第2延迟滤波器的一阶延迟滤波器33。
变换部31具有将以下图9所示的温度变化量的变换数据表格化而得到的变换表。
在图9中，横轴表示电压[V]，纵轴表示温度变化量[℃]。另外，示出了根据输入的电压V以及电流I而得到的电抗器3的温度变化量相对根据某个预定的基准条件的电压V以及电流I而得到的电抗器3的温度的最终的收敛值。即，纵轴所示的电抗器3的温度变化量根据电压V以及电流I的变动而具有延迟时间地收敛。
例如，可知在将被输入到温度变化量计算部30的电压V设为400V、电流I设为10A时，相对某个预定的基准条件的电压V以及电流I下的电抗器3的温度，有40度的温度上升。
这样，变换部31从变换表得到根据输入的电压V以及电流I而变化的电抗器3的温度变化量。然后，变换部31将得到的温度变化量作为第1温度变化量31A，输出给比较器32和一阶延迟滤波器33。
此外，关于变换表，只要能够得到与输入的电压V以及电流I对应的电抗器3的温度变化量，则可以是任意结构。
一阶延迟滤波器33对输入的第1温度变化量31A提供第2延迟时间T2，计算变化推测温度33A，输出给后级的温度计算部40。输出的变化推测温度33A表示根据在时间上追溯了第2延迟时间T2的时刻下的电压V以及电流I而得到的电抗器3的温度变化量。
此外，将一阶延迟滤波器33具有的第2延迟时间T2的值设为能够通过预先进行试验或验证而得到的、电抗器3的温度变化相对电压V以及电流I的变化的延迟时间(过渡响应期间)。该第2延迟时间T2依赖于电抗器3的形状和材料等。
虽然第2延迟时间T2是这样预先通过试验或验证取得的时间，但该延迟时间根据电抗器3的温度是上升中还是下降中而变化。
以下，说明温度变化量计算部30判别电抗器3的温度是上升中还是下降中并根据其判别结果调整第2延迟时间T2的控制。该判别如以下说明那样能够通过利用比较器32比较第1温度变化量31A和变化推测温度33A的大小关系来进行。
将相对某个运算周期中的电压V以及电流I而变换部31输出的值设为第1温度变化量31A-1。将一阶延迟滤波器33以该第1温度变化量31A-1为输入而输出的值设为变化推测温度33A-1。另外，将相对此后的运算周期中的电压V以及电流I而变换部31输出的值设为第1温度变化量31A-2。
在此，在被输入到一阶延迟滤波器33的第1温度变化量31A-2大于已经由一阶延迟滤波器33输出的变化推测温度33A-1的情况下，电抗器3的温度朝向第1温度变化量31A-2的值上升中。
反过来，在被输入到一阶延迟滤波器33的第1温度变化量31A-2小于已经由一阶延迟滤波器33输出的变化推测温度33A-1的情况下，电抗器3的温度朝向第1温度变化量31A-2的值下降中。
比较器32对一阶延迟滤波器33输出第1温度变化量31A-2和变化推测温度33A-1的大小关系的判别结果32A。
一阶延迟滤波器33根据输入的判别结果32A，调整第2延迟时间T2。然后，一阶延迟滤波器33对第1温度变化量31A-2提供调整后的第2延迟时间T2，输出变化推测温度33A-2。
另外，第2延迟时间T2还受电力变换装置1的冷却用的风扇7的冷却能力的影响而变化。因此，温度变化量计算部30除了能够进行上述基于判别结果32A的第2延迟时间T2的调整以外，还能够进行与表示冷却用的风扇7的工作状态的风扇驱动信号S对应的调整。一阶延迟滤波器33具有对预先通过试验或验证取得的与电压V以及电流I对应的电抗器3的第2延迟时间T2将风扇驱动信号S对应起来而得到的数据。这样，一阶延迟滤波器33能够根据输入的风扇驱动信号S，调整第2延迟时间T2。
此外，即使将第2延迟时间T2设为固定值，也能够取得变化推测温度33A。在该情况下，设为不具备比较器32的结构，能够实现省空间化。
接下来，说明温度计算部40的结构。
如图5所示，温度计算部40具备加法器41。另外，温度计算部40通过加法器41将输入的基准推测温度21A和变化推测温度33A相加，计算第1推测温度41A。然后，温度计算部40对温度变化量预测部50和温度预测部60输出计算出的第1推测温度41A。
如上所述，基准推测温度21A是根据装置内温度TA而得到的电抗器3的温度。另外，变化推测温度33A是根据电压V以及电流I而得到的电抗器3的温度变化量。因此，在该温度计算部40中计算的第1推测温度41A是根据装置内温度TA、电压V以及电流I确定的电抗器3的温度推测值。基准推测温度21A包含第1延迟时间T1，变化推测温度33A包含第2延迟时间T2，所以得到的第1推测温度41A包含第1延迟时间T1以及第2延迟时间T2。
接下来，说明温度变化量预测部50的结构。
温度变化量预测部50预测从计算出第1推测温度41A的时间点起预定期间后的电抗器3的从第1推测温度41A起的温度变化量。后面叙述进行该预测的原因。
如图6所示，温度变化量预测部50具备作为具备微分特性的斜率检测器的微分滤波器51、乘法器52以及一阶延迟滤波器53。
微分滤波器51检测表示输入的第1推测温度41A的相对时间的温度变化的斜率51A。
此外，作为微分滤波器51，使用基于包括运算放大器、电容器以及电阻器等的模拟电路的模拟滤波器、基于微计算机等数字电路的数字滤波器等。
在此，说明微分滤波器51的特性。
图10是示出本发明的实施方式1的微分滤波器51的特性的例子的波特图的例子。
横轴表示输入信号的频率，纵轴表示输入输出的增益以及输出相对输入的相位延迟。具有微分特性的滤波器的特征在于随着输入信号变得高频而增益上升。第1推测温度41A的量纲是温度(℃)，但能够通过经由微分滤波器51而计算温度的斜率51A(℃/时间)。
接下来，乘法器52通过对斜率51A乘以预定期间，预测表示预定期间中的电抗器3的从第1推测温度41A起的温度变化量的温度变化量52A。
接下来，一阶延迟滤波器53通过滤波处理使温度变化量52A均衡化，计算第2温度变化量53A。
在此，示出作为微分滤波器51使用数字滤波器的例子来说明使用一阶延迟滤波器53使温度变化量52A均衡化的原因。
以下，示出作为微分滤波器51使用数字滤波器的情况下的运算。
数字滤波器针对每一定的运算周期执行下述运算式，从而得到斜率51A。
f(t)＝{K0×u(t)+K1×u(t-1)+K2×u(t-2)+u(t-3)-u(t-4)-K2×u(t-5)-K1×u(t-6)-K0×u(t-7)}/K)
f(t)：时刻t下的第1推测温度41A的斜率51A(℃/时间)
K、K0、K1、K2：基于设计的常数
u(t)：时刻t下的运算周期的第1推测温度41A(℃)
u(t-1)：从时刻t起1个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
u(t-2)：从时刻t起2个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
u(t-3)：从时刻t起3个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
u(t-4)：从时刻t起4个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
u(t-5)：从时刻t起5个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
u(t-6)：从时刻t起6个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
u(t-7)：从时刻t起7个运算周期前的第1推测温度41A(℃)
使用如上述那样的从数字滤波器运算出的斜率51A计算出的温度变化量52A会成为以运算周期离散的值。因此，为了高精度地进行电抗器3的温度预测，通过一阶延迟滤波器53使离散的温度变化量52A均衡化，计算第2温度变化量53A。
此外，上述运算式使用了u(t)～u(t-7)这8个第1推测温度41A，但也可以是u(t)～u(t-5)、u(t)～u(t-3)等，能够使用以下的(式1)。
式1
f(t)：时刻t下的第1推测温度41A的斜率51A(℃/时间)
K、K(m)：基于设计的常数，其中K(N)＝1
u(t-m)：从时刻t起m个周期前的运算周期中的第1推测温度41A
上述(式1)是使用多个运算周期中的第1推测温度41A求出斜率51A的公式。使用的第1推测温度41A的数量越多，则斜率51A的检测精度越高，通过减少使用的第1推测温度41A的数量，能够减少运算处理的负荷。
此外，上述运算式为在(式1)中N＝3的情况。
使用附图更详细地说明利用该一阶延迟滤波器53进行的温度变化量52A的均衡化。
图11是示出作为微分滤波器51使用数字滤波器的情况下的温度变化量52A和通过一阶延迟滤波器53使该温度变化量52A均衡化而得到的第2温度变化量53A的概略图。横轴表示时间，纵轴表示温度。此外，图中的黑点表示数字滤波器的运算执行定时。
图12是使用本实施方式的温度推测装置100以及电力变换装置1进行模拟而得到的结果的波形图。与图11同样地，示出作为微分滤波器51使用数字滤波器的情况下的温度变化量52A和通过一阶延迟滤波器53使该温度变化量52A均衡化而得到的第2温度变化量53A。
如图11所示，作为微分滤波器51使用数字滤波器的情况下的温度变化量52A为离散的波形。另外，由一阶延迟滤波器53处理后的第2温度变化量53A为连续的波形。如该波形所示，通过使用一阶延迟滤波器53，能够得到均衡化的第2温度变化量53A。
此外，在用数字滤波器实现一阶延迟滤波器53的情况下，为了得到均衡化的效果，将一阶延迟滤波器53的运算周期设为比用作微分滤波器51的数字滤波器的运算周期充分短的周期。例如，在将数字滤波器的运算周期设为100秒的情况下，一阶延迟滤波器53的运算周期需要以数字滤波器的运算周期的1/10倍为基准而为10秒左右。
这样，温度变化量预测部50以第1推测温度41A作为输入，将预定期间中的电抗器3的从第1推测温度41A起的温度变化量预测为第2温度变化量53A。对后级的温度预测部60输出预测出的第2温度变化量53A。
此外，在作为微分滤波器51不使用数字滤波器的情况下，也可以设为不具备一阶延迟滤波器53的结构。在该情况下，将从乘法器52输出的温度变化量作为第2温度变化量输出给温度预测部60。
接下来，说明温度预测部60的结构。
如图7所示，温度预测部60具备加法器61。另外，温度预测部60通过加法器61将输入的第1推测温度41A和第2温度变化量53A相加，计算第2推测温度61A。这样，通过对第1推测温度41A加上第2温度变化量53A，能够预测预定期间后的电抗器3的温度的预测值即第2推测温度61A。
然后，如图2所示，温度预测部60对电力变换装置1具有的上限值计算部70输出计算出的第2推测温度61A。
接下来，说明上限值计算部70的结构。
如图8所示，上限值计算部70具备减法器71、减法器75、乘法器72、乘法器76、积分器73以及限制器74。
减法器71从输入的第2推测温度61A减去电抗器3的温度目标值TZ，计算温度偏差71A。在第2推测温度61A小于温度目标值TZ的情况下，温度偏差71A成为负的值。
将该温度目标值TZ设为电抗器3的额定温度以下的预定值，设为从额定温度减去适当设定的余量而得到的值。适当设定的余量是能够包含第2推测温度61A的计算处理中估计的误差的值。
乘法器72通过对温度偏差71A乘以积分增益G，输出乘以积分增益G后的温度偏差72A。
积分器73对乘以积分增益G后的温度偏差72A进行积分，输出为电流调整值73A。
限制器74用预先设定的限制值限制电流调整值73A，计算新的电流调整值74A。
减法器75从根据电力变换装置1的额定电流等确定的电流最大值IMAX减去电流调整值74A，计算电流上限值75A。该电流上限值75A表示在变换电路2与直流电源8之间交换的电流I的上限值。
在此，说明电流调整值74A。电流调整值74A是为了电抗器3的温度从可能超过额定温度的电流范围脱离而所需的用于调整电流的值。例如，设为在将电流I保持为额定电流(电流最大值IMAX)的70％以下时电抗器3的温度不可能超过额定温度。在该情况下，所需的电流调整值74A如以下所示。
电流调整值74A＝电流最大值IMAX-电流最大值IMAX×70％＝电流最大值IMAX×30％
另外，在该情况下，在限制器74中预先设定的限制值是以使从限制器74输出的电流调整值74A成为电流最大值IMAX×30％的方式限制电流调整值73A的值。通过这样设置限制器74，能够避免过度的电流调整。
此外，在能够高精度地进行第2推测温度61A的计算的情况等发生过度的电流调整的可能性低的情况下，也可以设为不具备限制器74的结构。
乘法器76对这样得到的电流上限值75A乘以-1而计算电流下限值76A。说明这样乘以-1的原因。
在电力变换装置1对直流电源8不仅能够进行放电而且还能够进行充电的情况下需要电流下限值76A。即，如果电流上限值75A是从直流电源8放电的情况下的限制值，则电流下限值76A为从直流电源8充电的情况下的限制值。因此，将对电流上限值75A进行-1倍而得到的值设为电流下限值76A。这是设想了在充电和放电中电抗器3的温度上升相对电流是同一特性的情况。此外，将预先设定的下限值设为0A(A：电流的单位，安培)。
如图2所示，对电力变换装置1的控制部4输出这样得到的电流上限值75A和电流下限值76A。
在作为电流I的上限值的电流上限值75A被输入到电力变换装置1的控制部4时，如开头叙述的那样，控制部4通过公知技术的脉冲宽度调制方式等，以使电流I不超过电流上限值75A的方式调整半导体开关元件10的开闭。由此，电力变换装置1与直流电源8之间的电流I被调整。
此外，在第2推测温度61A大于温度目标值TZ的情况下，控制部4以限制电流I而使其减少的方式进行调整。这样，电抗器3的流动电流减少而导通损失降低，电抗器3的温度上升被抑制。另一方面，在第2推测温度61A小于温度目标值TZ的情况下，控制部4以在电抗器3的温度不超过目标温度值TZ的范围放宽电流I的限制的方式进行调整。
这样，电力变换装置1一边根据由温度推测装置100推测出的电抗器3的第2推测温度61A将电抗器3的温度保持于不超过温度目标值TZ的范围，一边进行变换电路2的运转。
另外，如上所述，关于温度目标值TZ，设定估计了第2推测温度61A的计算处理中的误差的余量，所以能够更稳定地将电抗器3的温度保持为温度目标值TZ以下。
以后，说明上述温度变化量预测部50以及温度预测部60预测从计算出第1推测温度41A的时间点起预定期间后的电抗器3的从第1推测温度41A起的温度变化量的原因。
如上所述，在基准推测温度计算部20中计算出的基准推测温度21A包含第1延迟时间T1。另外，在温度变化量计算部30中计算出的变化推测温度33A包含第2延迟时间T2。因此，在温度计算部40中计算出的表示电抗器3的推测温度的第1推测温度41A包含第1延迟时间T1以及第2延迟时间T2。
在此，设为根据时刻t1下的第1推测温度41A以在时刻t2下使与直流电源8之间的电流I减少的方式控制电力变换装置1的变换电路2。但是，第1推测温度41A是与比时刻t1往前第1延迟时间T1的装置内温度TA和比时刻t1往前第2延迟时间T2的电压V以及电流I对应的温度。因此，即使在时刻t2下开始了电流I的调整，在从时刻t2起至经过与第1延迟时间T1以及第2延迟时间T2相当的时间以前，也得不到相对调整后的电流I的电抗器3的温度降低。因此，电抗器3的温度有可能从时刻t1下的第1推测温度41A起继续上升。
为了应对这样的电力变换装置1的动作控制的调整，温度推测装置100需要进行时刻t1以后的预先估计了第1延迟时间T1以及第2延迟时间T2的预定期间后的电抗器3的温度预测。因此，通过温度变化量预测部50以及温度预测部60进行预定期间后的电抗器3的温度预测。
此外，作为预定期间能够设定任意的值，但在作为预定期间使用电抗器3的温度变化的延迟时间时，能够预测估计了与电压V以及电流I的调整有关的延迟时间的预定时间后的电抗器3的第2推测温度61A。另外，在该情况下，第2延迟时间T2所引起的影响大，所以作为上述预定期间使用第2延迟时间T2即可。
根据如上所述构成的本实施方式的温度推测装置100，即使在针对装置内温度TA的第1延迟时间T1和针对电压V以及电流I的第2延迟时间T2不同的情况下，通过将被提供第1延迟时间T1的基准推测温度21A和被提供第2延迟时间T2的变化推测温度33A相加，也能够高精度地推测电抗器3的第1推测温度41A。另外，根据这样包含第1延迟时间T1和第2延迟时间T2的第1推测温度41A的斜率51A，计算从计算出第1推测温度41A的时刻起预定期间后的电抗器3的第2推测温度61A。因此，能够高精度地预测第2推测温度61A。
进而，第1延迟时间T1是根据电抗器3相对装置内温度TA的过渡响应期间而设定的，第2延迟时间T2是根据相对电压V、电流I的电抗器3的过渡响应期间而设定的。由于将这样根据实际的电抗器3的形状、材料而得到的值用于第1延迟时间T1和第2延迟时间T2，所以能够更高精度地计算电抗器3的温度。
进而，基准推测温度计算部20以及温度变化量计算部30通过分别使用延迟滤波器，对装置内温度TA、第1温度变化量31A提供第1延迟时间T1、第2延迟时间T2。这样，通过使用延迟滤波器，能够高效地提供延迟时间。
进而，作为这些延迟滤波器，使用一阶的延迟滤波器。这样，通过使用一阶的延迟滤波器，能够得到依照电抗器3的过渡响应特性的基准推测温度21A和变化推测温度33A。
另外，温度变化量预测部50通过微分滤波器51等斜率检测器，求出第1推测温度41A的斜率51A。因此，能够高效地取得第1推测温度41A的斜率。
另外，温度变化量预测部50还能够使用数字滤波器作为微分滤波器51，通过式(1)计算第1推测温度41A的斜率51A。因此，能够使用期望的数量的各运算周期中的第1推测温度41A来高精度地计算斜率51A。
另外，能够根据电抗器3的温度是上升中还是下降中而调整第2延迟时间T2的值。这样，通过适当地调整第2延迟时间T2，能够适当地应对电抗器3的温度状态所引起的第2延迟时间T2的变化。由此，能够更高精度地推测电抗器3的温度。
另外，还能够根据风扇7的风扇驱动信号S调整第2延迟时间T2。由此，能够根据电力变换装置1内的电抗器3的冷却状态，更高精度地推测电抗器3的温度。
另外，通过作为在温度变化量预测部50中使用的预定期间使用第2延迟时间T2，能够计算估计了与电压V以及电流I对应的电抗器3的温度变化的延迟时间的电流上限值75A、电流下限值76A。
另外，根据如上所述构成的本实施方式的电力变换装置1，一边通过温度推测装置100高精度地预测预定期间后的电抗器3的第2推测温度61A，一边根据基于该第2推测温度61A和电抗器3的温度目标值TZ计算出的电流上限值75A、电流下限值76A来调整电流I。这样，能够在预定期间后也使电抗器3的温度收敛于不超过温度目标值TZ的范围。因此，能够抑制电抗器3的温度超过额定温度所引起的电力变换装置1的停止。另外，也会抑制电力变换装置1的风扇7的工作持续必要程度以上的期间、使电流I过度地降低。这样，能够实现电力变换装置1的稳定的持续运转。另外，只要以不超过由上限值计算部70计算出的电流上限值75A的方式对变换电路2进行输出控制即可，所以控制变得容易。
另外，通过电抗器3的温度被保持为温度目标值TZ以下，还能够得到避免电抗器3的大型化的效果。
进而，上限值计算部70使用对第2推测温度61A和温度目标值TZ的温度偏差71A进行积分而得到的电流调整值73A，计算上述电流上限值75A。这样，通过使用在时间上累积温度偏差71A而得到的电流调整值74A，能够高精度地使电抗器3的温度接近温度目标值TZ。
另外，通过限制器74限制电流调整值73A而计算电流调整值74A，所以能够避免过度的电流调整。
图13是示出具备本发明的实施方式1的温度推测装置100的其他结构的电力变换装置1A的图。
如图所示，电力变换装置1A为不具备上限值计算部70的结构。在这样的结构的电力变换装置1A中，也能够与上述电力变换装置1同样地，进行使用由温度推测装置100推测出的第2推测温度61A的电流I的调整。例如，通过温度推测装置100将第2推测温度61A输出到电力变换装置1A的外部，能够对电力变换装置1A的操作者提醒变换电路2的控制中的变更或者调整。
这样，电力变换装置1A起到与上述电力变换装置1同样的效果，能够根据高精度地推测出的第2推测温度61A抑制电抗器3的温度上升。另外，能够抑制电抗器3的温度超过额定温度所引起的电力变换装置1A的停止。另外，也会抑制电力变换装置1A的风扇7的工作持续必要程度以上的期间、使电流I过度地降低。这样，能够实现电力变换装置1A的稳定的持续运转。另外，由于是不具备上限值计算部70的结构，所以能够实现省空间化、低成本化。
此外，本发明能够在本发明的范围内对实施方式进行适当地变形、省略。

Claims (14)

1.一种温度推测装置，推测与直流电源连接的电气装置内的感应器部件的温度，其中，所述温度推测装置具备：
第1计算部，被输入所述电气装置的装置内温度，对该装置内温度提供第1延迟时间，输出所述感应器部件的基准推测温度；
第2计算部，根据所述直流电源与所述电气装置之间的电压及电流的检测值，计算所述感应器部件的第1温度变化量，对所述第1温度变化量提供第2延迟时间而输出；
第3计算部，对所述基准推测温度加上来自所述第2计算部的输出，计算所述感应器部件的第1推测温度；
第1预测部，根据所述第1推测温度，预测所述感应器部件的从所述第1推测温度起预定期间中的第2温度变化量；以及
第2预测部，对所述第1推测温度加上所述第2温度变化量，预测所述感应器部件的第2推测温度。
2.根据权利要求1所述的温度推测装置，其中，
所述第1计算部的所述第1延迟时间是根据相对所述装置内温度的所述感应器部件的过渡响应期间而设定的，
所述第2计算部的所述第2延迟时间是根据相对所述电压以及电流的所述感应器部件的过渡响应期间而设定的。
3.根据权利要求1或者2所述的温度推测装置，其中，
所述第1计算部具备第1延迟滤波器，通过该第1延迟滤波器提供所述第1延迟时间，
所述第2计算部具备第2延迟滤波器，通过该第2延迟滤波器提供所述第2延迟时间。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的温度推测装置，其中，
所述第1预测部具备斜率检测器，通过该斜率检测器检测所述第1推测温度的斜率，根据所述斜率计算所述第2温度变化量。
5.根据权利要求4所述的温度推测装置，其中，
所述斜率检测器根据下述式1检测所述斜率，
式1
f(t)：时刻t下的第1推测温度的斜率(℃/时间)
K、K(m)：基于设计的常数，其中K(N)＝1
u(t-m)：从时刻t起m个周期前的运算周期中的第1推测温度。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的温度推测装置，其中，
所述第2计算部的所述第2延迟时间是根据所述第1温度变化量和所述第2计算部的输出的大小关系而被调整的。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的温度推测装置，其中，
所述第2计算部的所述第2延迟时间是根据来自设置于所述电气装置内的冷却部的信号而被调整的。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的温度推测装置，其中，
所述第1预测部中的所述预定期间被设定为与所述第2计算部的所述第2延迟时间相同。
9.根据权利要求3所述的温度推测装置，其中，
所述第1延迟滤波器以及所述第2延迟滤波器是一阶延迟滤波器。
10.一种电气装置，具备：
权利要求1至9中的任意一项所述的温度推测装置；
上限值计算部，根据所述第2推测温度和所述感应器部件的温度目标值，计算对在所述电气装置与所述直流电源之间交换的电流进行限制的电流上限值；以及
控制部，控制所述电气装置的输出，
所述控制部根据所述电流上限值调整所述电流。
11.根据权利要求10所述的电气装置，其中，
所述上限值计算部根据所述第2推测温度和所述温度目标值的温度偏差，生成电流调整值，从基于所述电气装置的额定电流的最大电流值减去所述电流调整值而计算所述电流上限值。
12.根据权利要求11所述的电气装置，其中，
所述上限值计算部根据对所述温度偏差进行积分而得到的值，生成所述电流调整值。
13.根据权利要求11或者12所述的电气装置，其中，
所述上限值计算部具备限制器，通过该限制器限制所述电流调整值。
14.根据权利要求10至13中的任意一项所述的电气装置，其中，
所述电气装置是电力变换装置，该电力变换装置具备具有至少一个半导体开关元件的变换电路，通过所述控制部将来自所述直流电源的电压通过所述半导体开关元件的开闭动作变换为期望的电压并从所述变换电路输出。
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