CN111034000B - 功率转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的功率转换装置包括交流转换部和控制所述交流转换部的控制部，其包括：温度检测部，其输出所述功率转换装置的温度数据；电流检测部，其输出所述交流转换部的输出的电流数据；存储部，其存储表示额定电流与温度规格的关系的规格数据和所述温度检测部输出的温度数据；过载保护部，其基于额定电流和所述电流检测部输出的电流数据，对所述控制部输出切断指令；和额定值判断部，其从所述存储部取得规格数据和温度数据，基于取得的规格数据，决定与取得的温度数据对应的额定电流，将所决定的额定电流输出至所述过载保护部。

Description

功率转换装置
技术领域
本发明涉及功率转换装置。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，可列举专利文献1。该专利文献1记载了“从设定、显示电路24对控制电路25设定交流电动机3的一次电流的额定值、该额定值乘以规定值而得到的电流值、以及该电流值下的可持续运转时间，基于由这些设定值导出的反时限特性，逆变器2在监视电流运算器23的输出即交流电动机3的一次电流的有效值的同时进行运转”(参见摘要)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-308761号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
使用专利文献1中记载的技术能够对交流电动机的过载进行保护。但是，专利文献1中记载的技术必然地需要连接额定电流比逆变器的额定电流低的交流电动机。然而，可能连接的交流电动机并不一定具有与逆变器相同或更低的额定电流。
例如，高效化的符合IE3能效的交流电动机与现有的符合IE1能效的交流电动机相比，具有额定电流更高的趋势。因此存在这样的问题，即，出于高效化之目的更换了交流电动机，可能由此引起过载保护，导致电动机停止。
于是，本发明目的在于，扩大能够与功率转换装置(逆变器)连接的交流电动机的范围。
解决问题的技术手段
为了解决上述问题，例如采用本发明的技术方案。
本发明包括解决上述问题的多个方案，举其一例，提供一种功率转换装置，包括交流转换部和控制所述交流转换部的控制部，其包括：温度检测部，其输出所述功率转换装置的温度数据；电流检测部，其输出所述交流转换部的输出的电流数据；存储部，其存储表示额定电流与温度规格的关系的规格数据和所述温度检测部输出的温度数据；过载保护部，其基于额定电流和所述电流检测部输出的电流数据，对所述控制部输出切断指令；和额定值判断部，其从所述存储部取得规格数据和温度数据，基于取得的规格数据，决定与取得的温度数据对应的额定电流，将所决定的额定电流输出至所述过载保护部。
发明效果
依照本发明，能够扩大可与功率转换装置连接的交流电动机的范围。另外，上述以外的技术问题、技术特征和技术效果将通过以下实施方式的说明而明确。
附图说明
图1是表示功率转换装置的结构的例子的图。
图2A是表示规定了额定电流与温度规格的关系的数据的例子的图。
图2B是表示规定了额定电流比与耐久时间的关系的数据的例子的图。
图3是表示实施例1中的额定值判断部的流程的例子的图。
图4是表示实施例2中的额定值判断部的流程的例子的图。
具体实施方式
下面使用附图说明本发明的优选实施例。
实施例1
本实施例中，说明在用户决定了温度规格的情况下，由功率转换装置(逆变器)改变额定电流，使电流的驱动动作范围扩大的动作例。
图1是表示功率转换装置10的结构的例子的图。图1的例子中，功率转换装置10与三相交流电源101和交流电动机105连接，包括直流转换部102、平滑电容器103、交流转换部104、电流检测器106、控制部111、电流检测部112、过载保护部113、外部通信部114、温度检测部115、信息积累部116、额定值判断部117、存储部118、和显示/操作部119。
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，将这些交流电压输出至直流转换部102。
直流转换部102例如由使用二极管构成的直流转换电路构成，或由使用了IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)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输出至平滑电容器103。图1中作为示例表示了由二极管构成的直流转换部102。
平滑电容器103使从直流转换部102输入的直流电压变得平滑，对交流转换部104输出直流电压。例如，在代替三相交流电源101连接了发电机，且发电机的输出是直流电压的情况下，平滑电容器103也可以不经直流转换部102而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，以平滑电容器103的直流电压和控制部111的输出指令作为输入，将直流电压转换为交流电压输出至交流电动机105。
另外，在交流转换部104由进行交流-交流转换的交流转换电路——不经由直流转换部102和平滑电容器103——构成的情况下，可以将交流电压转换为交流电压输出至交流电动机105。
电流检测器106例如由霍尔CT(Current Transformer，变流器)或分流电阻构成，将其配置在功率转换装置10的输出部分来检测交流电动机105中流动的电流，作为电流检测值输出至电流检测部112。
电流检测器106只要配置在能够推测或直接检测交流转换部104中流动的输出电流的位置即可，例如可以配置在元件的前后或直流部的上侧107或下侧108这样的位置。图1表示了检测交流电动机105中流动的电流的例子。
根据为了驱动交流电动机105而提供的指令运算得到输出指令，控制部111按照该输出指令对交流转换部104发出PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)输出指令。
电流检测部112例如将从电流检测器106输入的电流检测值变换为例如以额定电流可取的最大值为100％的内部数据(电流数据)，并将其输出至过载保护部113和信息积累部116。另外，电流检测部112也可以将内部数据输出至存储部118积累起来。
过载保护部113将经电流检测部112变换后的电流数据和由温度检测部115检测出的温度数据作为输入，并且使用存储部118中存储的耐过载量和与从额定值判断部117输入的额定电流对应的电流量，计算能够流通该电流量的时间，在电流量超过计算出的时间地过大的情况下，判断为超过耐过载量，对控制部111输出切断指令。
外部通信部114例如通过有线通信或无线通信与LAN(Local Area Network，局域网)或WAN(Wide Area Network，广域网)连接，可以经由LAN取得由外部设备检测出的设有功率转换装置10的室内的温度信息，也可以经由WAN取得天气预报等外部信息，将取得的温度的信息输出至温度检测部115。
温度检测部115将从外部通信部114输入的温度信息变换为例如0.1℃单位的温度数据，将其输出至过载保护部113和信息积累部116。另外，温度检测部115也可以将温度数据输出至存储部118积累(保存)起来。
信息积累部116将从电流检测部112和温度检测部115输入的环境温度数据或输出电流数据积累在存储部中。为了能够在之后将这些数据与时间的关系关联起来，可以与数据一同保存时刻信息。
另外，信息积累部116也可以在判断为从电流检测部112、温度检测部115和存储部118输入的环境温度数据或输出电流数据持续规定期间低于从存储部118输入的温度规格或额定电流时，改变额定电流或温度规格并将其输出至存储部118。
额定值判断部117在预先决定的温度规格范围内，按照存储部118中存储的电流与温度的关系，根据温度设定值判断功率转换装置10的额定电流规格，或者根据额定电流设定值判断功率转换装置10的温度规格，对过载保护部113输出过载保护水平(额定电流)。
存储部118由暂时性地存储数据的元件例如RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)等、或即使切断电源也保持存储的EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)或数据闪存ROM构成，其中也可以存储过载保护部113和额定值判断部117的动作流程。
存储部118预先存储功率转换装置10固有的温度规格与额定电流规格的关系，表示与额定电流相应的电流量跟能够流过该电流量的时间的关系的功率转换装置10固有的耐过载量，以及与多个温度分别对应的耐过载量的设定值或计算式，并存储从显示/操作部119输入的温度规格设定值或额定电流设定值。
另外，存储部118可以从电流检测部112、温度检测部115或信息积累部116输入电流数据或温度数据，与这些数据的时刻一同存储。
显示/操作部119例如是操作面板或输入输出端子、智能手机、智能手表、平板终端或者个人计算机等用户接口，例如将用户操作的信息或者从外部设备得到的数据输出至存储部118。显示/操作部119为了从外部设备等得到数据，也可以是从外部设备等得到的数据的输入部。
尤其是，显示/操作部119将用户设定的额定电流规格或温度规格的数据输出至存储部118。另外，显示/操作部119以存储部118中存储的额定电流规格或温度规格为输入，向用户显示当前设定的值。显示/操作部119也可以位于功率转换装置10之外，也可以是与其他终端等连接用的通信部。
图2A是表示存储部118中存储的规定了功率转换装置10固有的额定电流与温度规格的关系的数据的例子的图。此处，“功率转换装置10固有”可以指“为功率转换装置10的机型所固有”，也可以指“为功率转换装置10的制造批次等所固有”。
温度规格例如是构成直流转换部102的二极管、平滑电容器103、构成交流转换部104的IGBT、电流检测器106或者构成功率转换装置10的省略了图示的MCU、晶闸管、电容器或者逻辑元件等温度规格受到规定的元件(或者部件)的规格范围。
根据该温度的规格范围和功率转换装置10的温度上升试验等的结果，将各温度与功率转换装置10能够连续输出的电流值即额定电流的关系表示为曲线201。与曲线201相比电流或温度更高的范围表示的是作为保护对象的状态。
另外，各温度与额定电流的关系，例如可以是按照发热量尤其多的模块(或元件)、电源电路或模块部的发热曲线，使温度规格范围、载波输出控制范围连续地增减的曲线。也可以以构成功率转换装置10的元件中额定电流和温度规格最低的元件为基准进行设定。
图2B是表示存储部118中存储的规定了功率转换装置10固有的额定电流比与耐久时间的关系的数据的例子的图。
根据图2A中作为对象的部件的温度规格范围和功率转换装置的温度上升试验等的结果，将电流超过额定电流的情况下实施保护的额定电流比与耐久时间的关系表示为曲线202。
曲线202表示了这样的特性，即，与图2A所示的额定电流的曲线201相比电流越高即额定电流比越高，则耐久时间越短。额定电流比100％是曲线201，不需要保护，耐久时间是无限的。
额定值判断部117基于图2A所示的曲线201的数据设定额定电流，过载保护部113以该额定电流为基准，按照图2B所示的曲线202的额定电流比的数据，在电流检测器106中流动的电流超过额定电流，是应当施加保护的电流的情况下，在经过与额定电流比对应的耐久时间后，对控制部111输出切断PWM输出的指令。
现有的功率转换装置中，在交流电动机的额定电流比功率转换装置的额定电流低的情况下，即功率转换装置的额定电流具有余量的情况下，按照交流电动机的额定电流相应地进行过载保护。
对此，在本实施例中，在交流电动机的额定电流比功率转换装置的额定电流高的情况下，对于以往过多考虑余量而实施了保护的部分，通过判断温度条件，而能够超过功率转换装置的额定电流，使交流电动机的可动范围扩大。
图3是表示额定值判断部117根据温度规格决定额定电流的流程的例子的图。首先，额定值判断部117从存储部118读取温度规格信息(步骤S301)。作为温度规格信息，额定值判断部117例如可以选择性地取得用户通过显示/操作部119在存储部118中预先设定的规格值，或者如果用户未进行设定则取得生产时预先决定的代表值。
额定值判断部117按照图2A所示的曲线201的数据，例如在预先设定的温度规格值是“60℃”的情况下，作为额定电流设定为“32.0A”以上，将其输出至过载保护部113(步骤S302)。
额定值判断部117从存储部118取得温度规格积累值信息(步骤S303)，对于取得的温度规格积累值信息，例如预先设定60秒作为一定区间，判断该一定区间的最大工作温度是否比已设定的“60℃”低(步骤S304)。
额定值判断部117在判断为一定区间的最大工作温度较低的情况下，如果该最大工作温度是例如40℃，则将能够连续工作的额定电流变更为曲线201中与“40℃”对应的“57.5A”，使保护的开始电流上升(步骤S305)。
另外，额定值判断部117判断过载保护部113在与例如40℃对应的额定电流57.5A下工作，步骤S303中取得的温度规格积累值信息的最大工作温度是否比40℃高(步骤S306)。
额定值判断部117在判断为处于最大工作温度较高的状态的情况下，如果该最大工作温度上升至例如60℃，则使能够连续工作的额定电流降低至曲线201中与“60℃”对应的“32.0A”(步骤S307)。
额定电流的变更不限定于特定值(整值(round number))，只要符合图2A所示的曲线201即可，可以连续地变化。额定值判断部117将变更后的额定电流的数据输出到存储部118作为要显示的信息(S308)。
如以上所说明，即使交流电动机105的电流增大，在最大工作温度较低的情况下也能够提高功率转换装置10的额定电流的设定，所以能够确保驱动范围。另外，因为能够提高功率转换装置10的额定电流的设定，所以能够与各种额定电流的交流电动机连接。
实施例2
本实施例说明实施例1的变形例，其中，在用户决定了额定电流的规格的情况下，除了改变额定电流之外，还设定或解除温度降低动作，来扩大驱动动作范围。除了使用图3说明的额定值判断部117的流程以外与实施例1相同，所以省略与图3对应的图4以外的说明。
图4是表示额定值判断部117根据温度规格决定额定电流的流程的例子的图。首先，额定值判断部117从存储部118读取额定电流信息(步骤S401)。作为额定电流信息，额定值判断部117例如可以选择性地取得用户通过显示/操作部119在存储部118中预先设定的规格值，或者如果用户未进行设定则取得生产时预先决定的代表值。
额定值判断部117例如在预先设定的额定电流值是32.0A的情况下，设定额定电流为32.0A以下，并将其输出至过载保护部113(步骤S402)，按照图2A所示的曲线201的数据，得到与“32.0A”对应的“60℃”。
额定值判断部117从存储部118取得温度规格积累值信息(步骤S403)，判断取得的温度规格积累值信息的最大工作温度是否比“60℃”高(步骤S404)。
额定值判断部117在判断为最大工作温度较高的情况下，例如如果最大工作温度上升至80℃，则将能够连续工作的额定电流变更为曲线201中与“80℃”对应的“15.0A”，使保护的开始电流下降，设定温度降低动作(步骤S405)。
此处，作为温度降低动作的设定，例如经由过载保护部113对控制部111发出降低IGBT的开关频率即载波频率的指令，或者发出切断显示/操作部119的电源的指令等。
额定值判断部117判断过载保护部113在与例如80℃对应的额定电流15.0A下工作，步骤S403中取得的温度规格积累值信息中一定区间的最大工作温度是否降低至60℃(步骤S406)。
额定值判断部117在判断为一定区间的最大工作温度仅上升至60℃的情况下，使能够连续工作的额定电流升高至曲线201中与“60℃”对应的“32.0A”，解除温度降低动作(步骤S407)。
额定电流的变更不限定于特定值(整值(round number))，只要符合图2A所示的曲线201即可，可以连续地变化。额定值判断部117输出存储部118中确定的额定电流的数据作为要显示的信息(步骤S408)。
如以上所说明，即使在最大工作温度较低的情况下提高功率转换装置10的额定电流的设定来确保驱动范围，因为在最大工作温度上升时降低额定电流的设定并同时执行温度降低动作，所以不会导致保护，能够确保驱动范围。另外，因为能够提高功率转换装置10的额定电流的设定，所以能够与各种额定电流的交流电动机连接。
本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例为了易于理解地说明本发明而详细进行了说明，但并不限定于必须具备所说明的全部结构。
另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。
另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过集成电路设计等而用硬件实现其一部分或全部。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由软件实现。
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 StateDrive)等记录装置或者SD(Secure Digital)卡、DVD(Digital Versatile Disc)等记录介质中。
另外，控制线和信息线表示了说明上必要的部分，并不一定表示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。
工业利用性
能够应用于输出交流电压的功率转换装置，尤其能够应用于驱动交流电动机的功率转换装置。
附图标记说明
101……三相交流电源，102……直流转换部，103……平滑电容器，104……交流转换部，105……交流电动机，106……电流检测器，111……控制部，112……电流检测部，113……过载保护部，114……外部通信部，115……温度检测部，116……信息积累部，117……额定值判断部，118……存储部，119……显示/操作部。

Claims (10)

1.一种功率转换装置，包括交流转换部和控制所述交流转换部的控制部，其特征在于，包括：
温度检测部，其输出所述功率转换装置的温度数据；
电流检测部，其输出所述交流转换部的输出的电流数据；
存储部，其存储表示额定电流与温度规格的关系的规格数据和所述温度检测部输出的温度数据；
过载保护部，其基于额定电流和所述电流检测部输出的电流数据，对所述控制部输出切断指令；和
额定值判断部，其从所述存储部取得规格数据和温度数据，基于取得的规格数据，决定与取得的温度数据对应的额定电流，将所决定的额定电流输出至所述过载保护部，
其中，所述额定值判断部在取得温度数据、决定额定电流以及输出额定电流时，
从所述存储部取得所述存储部中积累的温度数据作为积累温度数据，
在判断为取得的积累温度数据的时间上的一定区间内的最大温度与预先设定的温度相比较低时，基于取得的规格数据决定与判断为较低的最大温度对应的额定电流，
将所决定的额定电流输出至所述过载保护部。
2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：
还包括输入部，其预先将表示额定电流与温度规格的关系的规格数据输出至所述存储部。
3.如权利要求2所述的功率转换装置，其特征在于：
所述输入部将表示额定电流与温度规格的关系的规格数据作为计算式输出至所述存储部。
4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于：
所述额定值判断部在进而判断为取得的积累温度数据的最大温度与判断为较低的最大温度相比较高时，基于取得的规格数据决定与判断为较高的最大温度对应的额定电流，
将所决定的额定电流输出至所述过载保护部。
5.如权利要求3所述的功率转换装置，其特征在于：
所述输入部还预先将表示额定电流比与耐久时间的关系的过载数据输出至所述存储部，
所述存储部还存储过载数据，
所述过载保护部在对所述控制部进行输出时，
从所述存储部取得过载数据，
根据所述额定值判断部输出的额定电流和所述电流检测部输出的电流数据计算额定电流比，
基于取得的过载数据决定与计算出的额定电流比对应的耐久时间，经过所决定的耐久时间后，对所述控制部输出切断指令。
6.一种功率转换装置，包括交流转换部和控制所述交流转换部的控制部，其特征在于，包括：
温度检测部，其输出所述功率转换装置的温度数据；
电流检测部，其输出所述交流转换部的输出的电流数据；
存储部，其存储表示额定电流与温度规格的关系的规格数据和所述温度检测部输出的温度数据；
过载保护部，其基于额定电流和所述电流检测部输出的电流数据，对所述控制部输出切断指令；和
额定值判断部，其从所述存储部取得规格数据和温度数据，基于取得的规格数据，决定与取得的温度数据对应的额定电流，将所决定的额定电流输出至所述过载保护部，
其中，所述额定值判断部在取得温度数据、决定额定电流以及输出额定电流时，
从所述存储部取得所述存储部中积累的温度数据作为积累温度数据，
基于取得的规格数据，预先设定与预先设定的电流对应的温度，
在判断为取得的积累温度数据的最大温度相比预先设定的温度较高时，基于取得的规格数据决定与判断为较高的最大温度对应的额定电流，
将所决定的额定电流和温度降低动作的设定输出至所述过载保护部。
7.如权利要求6所述的功率转换装置，其特征在于：
还包括输入部，其预先将表示额定电流与温度规格的关系的规格数据输出至所述存储部。
8.如权利要求7所述的功率转换装置，其特征在于：
所述过载保护部在从所述额定值判断部输入了温度降低动作的设定时，对所述控制部输出降低载波频率的指令。
9.如权利要求8所述的功率转换装置，其特征在于：
所述额定值判断部在进而判断为取得的积累温度数据的时间上的一定区间内的最大温度与判断为较高的最大温度相比较低时，基于取得的规格数据决定与判断为较低的最大温度对应的额定电流，
将所决定的额定电流和温度降低动作的解除输出至所述过载保护部。
10.如权利要求9所述的功率转换装置，其特征在于：
所述输入部还预先将表示额定电流比与耐久时间的关系的过载数据输出至所述存储部，
所述存储部还存储过载数据，
所述过载保护部在对所述控制部进行输出时，
从所述存储部取得过载数据，
根据所述额定值判断部输出的额定电流和所述电流检测部输出的电流数据计算额定电流比，
基于取得的过载数据决定与计算出的额定电流比对应的耐久时间，
经过所决定的耐久时间后，对所述控制部输出切断指令。
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