JP2003324967A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機駆動用
などのインバータ装置にかかわり、特に雰囲気温度が高
い環境下や、発熱部品が密集した制御盤内等において、
インバータ装置内部の雰囲気温度が高くなることが想定
される場合のインバータ装置の状態管理に関する発明で
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for driving an induction motor, etc., particularly in an environment where the ambient temperature is high or in a control panel where heat-generating parts are densely packed.
The present invention relates to state management of an inverter device when the atmospheric temperature inside the inverter device is expected to rise.
【０００２】[0002]
【従来の技術】誘導電動機は動作原理が明快で、しか
も、特にかご型回転子の場合は構造も単純で頑丈な上、
メンテナンスも容易であり、従って、汎用モータとして
長い歴史をもっている。2. Description of the Related Art Induction motors have a clear operating principle, and particularly in the case of a squirrel cage rotor, the structure is simple and sturdy.
It is easy to maintain and has a long history as a general-purpose motor.
【０００３】また、この誘導電動機は、当初可変速運転
に対応するのが困難であったが、インバータ装置の出現
により、近年は可変速運転にも容易に、しかも効率よく
対応できるようになり、その利便性は増すばかりで使用
範囲も広がる一方である。Although it was difficult for this induction motor to cope with variable speed operation at first, the advent of an inverter device has made it possible to cope with variable speed operation easily and efficiently in recent years. Its convenience is increasing and its range of use is expanding.
【０００４】そして、この結果、インバータ装置の性能
向上も目覚しく、近年、小形で高性能のインバータ装置
が比較的ローコストで、多機種にわたって市場に提供さ
れるようになり、多くのユーザのもとで多面的に使用さ
れるようになっている。As a result, the performance of the inverter device has been remarkably improved, and in recent years, a small and high-performance inverter device has come to be provided to the market over a wide variety of models at a relatively low cost, and has become popular with many users. It is used in many ways.
【０００５】ここで、一般的なインバータ装置は、主回
路として順変換部(コンバータ部)と逆変換部(インバー
タ部)を備え、逆変換部を制御する制御部と、この制御
部に動作用の電力を供給するための電源部により構成さ
れるが、このとき、最も大きな損失を発生するのは順変
換部と逆変換部である。Here, a general inverter device is provided with a forward conversion section (converter section) and an inverse conversion section (inverter section) as main circuits, a control section for controlling the inverse conversion section, and an operation section for this control section. The power conversion section for supplying the electric power of 1), but at this time, the largest loss occurs in the forward conversion section and the inverse conversion section.
【０００６】そこで、従来技術では、これら順変換部と
逆変換部の近傍に温度検出器を取付け、温度の検出結果
に基づいて異常を判定し、異常時に運転停止による保護
動作が得られるようになっている。Therefore, in the prior art, a temperature detector is attached in the vicinity of the forward conversion unit and the inverse conversion unit, an abnormality is determined based on the temperature detection result, and a protection operation by an operation stop is obtained when the abnormality occurs. Has become.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、イン
バータ装置を構成する電子部品、基板等の温度に対する
保護について配慮がされておらず、部品の保護管理に問
題があった。However, the above-mentioned prior art does not take into consideration the protection of electronic components, boards, etc. constituting the inverter device against the temperature, and there is a problem in the protection management of the components.
【０００８】上述したように、近年は、インバータ装置
の汎用化が著しく、ユーザも多様化しているので、柔軟
で的確な維持管理が要求されるようになっているが、こ
のとき欠かせないのがインバータ装置を構成する電子部
品、基板等の寿命管理や温度保護である。As described above, in recent years, inverter devices have been remarkably generalized and users have been diversified, so that flexible and accurate maintenance is required, but at this time, it is indispensable. Is the life management and temperature protection of the electronic parts, boards, etc. that make up the inverter device.
【０００９】一般的に電子部品は、仕様で決められた最
高温度以上で使用すると、寿命が短くなったり、部品に
よっては、異常な動作や故障となることがある。Generally, when an electronic component is used at a temperature higher than the maximum temperature determined by the specifications, the life of the electronic component may be shortened, or some components may cause abnormal operation or failure.
【００１０】また、近年は、インバータ装置の小形化が
著しく、インバータ装置の内部に部品冷却のための空間
を確保することが難しくなり、制御装置内部の雰囲気温
度が高くなることが予測される。Further, in recent years, the size of the inverter device has been remarkably miniaturized, it is difficult to secure a space for cooling components inside the inverter device, and it is predicted that the atmospheric temperature inside the control device will increase.
【００１１】しかし、従来技術では、一般に部品が使用
される場所での部品の周囲温度が規定されているにもか
かわらず、インバータ装置内部の雰囲気温度を検出する
機能は搭載されていない。However, in the prior art, although the ambient temperature of the component is generally specified at the place where the component is used, the function of detecting the ambient temperature inside the inverter device is not mounted.
【００１２】ここで、従来技術では、上記したように、
順変換部や逆変換部の近傍に温度検出器が取付けられて
はいるが、目的が順変換部と逆変換部の主素子の温度保
護であり、装置内の雰囲気温度とは温度勾配が大きく、
この結果として、装置内の電子部品、基板等の寿命管理
や温度保護ができなかった。In the prior art, as described above,
Although a temperature detector is installed near the forward conversion unit and the reverse conversion unit, the purpose is to protect the temperature of the main elements of the forward conversion unit and the reverse conversion unit, and there is a large temperature gradient with the ambient temperature inside the device. ,
As a result, it has been impossible to manage the life of the electronic parts, boards, etc. in the device and protect the temperature.
【００１３】本発明の目的は、的確な維持管理が容易に
得られるようにしたインバータ装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide an inverter device in which proper maintenance can be easily obtained.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的は、筐体の中に
制御基板を備えたインバータ装置において、前記制御基
板に温度検出手段を設け、筐体内の雰囲気温度を検出し
て動作状況が把握できるようにして達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The above object is to provide an inverter device having a control board in a housing, wherein the control board is provided with a temperature detecting means to detect the ambient temperature in the housing to grasp the operating condition. Achieved to be possible.
【００１５】このとき、前記雰囲気温度がモニタに表示
されるようにしてもよく、或いは、前記雰囲気温度の状
況に応じて警告信号を表示し、出力することにより、当
該インバータ装置の動作状態が制御できるようにしても
よい。At this time, the ambient temperature may be displayed on a monitor, or a warning signal may be displayed and output depending on the ambient temperature condition to control the operating state of the inverter device. You may allow it.
【００１６】更には、前記検出した雰囲気温度の状況に
応じて、当該検出した雰囲気温度や時間を積算し、イン
バータ装置内の電子部品、基板等の寿命予測ができるよ
うに、それらの情報を記憶し、モニタに表示し、信号を
出力することができるようにしてもよい。Further, according to the situation of the detected ambient temperature, the detected ambient temperature and time are integrated, and the information is stored so that the life of electronic parts, substrates, etc. in the inverter device can be predicted. Alternatively, the signal may be displayed on the monitor and the signal may be output.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータ装
置について、図示の実施形態により詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an inverter device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
【００１８】図１は、本発明を汎用のインバータ装置に
適用した場合の一実施形態で、この場合、まず商用電源
など所定の交流電源１から供給されてくる電力は、入力
端子Ｒ、Ｓ、Ｔを介してインバータ装置２に入力され、
ここで、指令されている所定の電圧と所定の周波数の交
流電力に変換され、誘導電動機などの負荷６に供給され
る。FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a general-purpose inverter device. In this case, first, electric power supplied from a predetermined AC power supply 1 such as a commercial power supply is input terminals R, S, Is input to the inverter device 2 via T,
Here, the commanded voltage is converted into AC power having a predetermined voltage and a predetermined frequency and supplied to a load 6 such as an induction motor.
【００１９】インバータ装置２は、交流電力を直流電力
に変換する主回路順変換部３と、この主回路順変換部３
から出力された直流電力を平滑化する平滑用コンデンサ
４、この平滑用コンデンサ４により平滑化された直流電
力を指令されている所定の周波数の交流電力に変換する
主回路逆変換部５、それに、この主回路逆変換部５の動
作を制御する制御基板７で構成され、所定の筐体に納め
られている。The inverter device 2 includes a main circuit sequence conversion unit 3 for converting AC power into DC power and the main circuit sequence conversion unit 3.
A smoothing capacitor 4 for smoothing the DC power output from the main circuit, a main circuit inverse conversion unit 5 for converting the DC power smoothed by the smoothing capacitor 4 into an AC power of a specified predetermined frequency, and It is composed of a control board 7 that controls the operation of the main circuit inverse conversion unit 5, and is housed in a predetermined housing.
【００２０】そして、この制御基板７には、制御回路用
の電源を作り出す電源回路８と、ＰＷＭ制御部や電流検
出制御部などの制御回路９が搭載される。ここで、電源
回路８は、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバータで構成される
のが一般的であるが、この図では、変圧器を表わすシン
ボルで描いてある。The control board 7 is equipped with a power supply circuit 8 for producing a power supply for the control circuit and a control circuit 9 such as a PWM control section and a current detection control section. Here, the power supply circuit 8 is generally composed of a so-called DC-DC converter, but in this figure, it is drawn with a symbol representing a transformer.
【００２１】次に、この実施形態では、その制御基板７
に、更に温度検出器１０と温度検出回路１１が設けてあ
る、そして、この温度検出器１０により検出された温度
が温度検出回路１１に入力され、ここで判定された結果
が制御回路９に入力されるようになっている。Next, in this embodiment, the control board 7 is
Further, a temperature detector 10 and a temperature detection circuit 11 are further provided, and the temperature detected by the temperature detector 10 is input to the temperature detection circuit 11, and the result determined here is input to the control circuit 9. It is supposed to be done.
【００２２】このとき、温度検出回路１１により判定さ
れるのは、温度検出器１０で検出された温度と継続時間
である。そして、これにより、例えば温度が予め設定し
てある最大値(温度基準値の１種)を越えたときは、制御
回路９は主回路順変換部３のスイッチング動作を停止さ
せ、それ以下の温度範囲内でも、或る温度(温度基準値
の他の１種)を越えて最大値に近づいた場合には、その
大きさに従って出力電流を抑制してゆくなどの制御を行
なう。At this time, what is determined by the temperature detection circuit 11 is the temperature detected by the temperature detector 10 and the duration. As a result, for example, when the temperature exceeds a preset maximum value (one type of temperature reference value), the control circuit 9 stops the switching operation of the main circuit forward conversion unit 3, and the temperature below Even within the range, when the temperature exceeds a certain temperature (another type of temperature reference value) and approaches the maximum value, control is performed such that the output current is suppressed according to the magnitude.
【００２３】また、これと並行して、或る温度以上にあ
るときの継続時間を計測し、それを積算し、それが所定
値(積算時間の基準値)を越えたか否かを判定する処理も
行なう。そして、この判定結果も制御回路９に入力さ
れ、後述する管理処理に使用される。In parallel with this, a process of measuring the duration when the temperature is higher than a certain temperature, integrating it, and determining whether it exceeds a predetermined value (reference value of integration time) Also do. Then, this determination result is also input to the control circuit 9 and used for the management process described later.
【００２４】ここで、この管理処理について説明する
と、温度検出器１０は、上記したように、制御基板７に
設けてあり、従って、これにより検出されてくる温度は
制御基板７の温度となる。一方、この制御基板７につい
てみると、これには各種の部品(電子回路部品)が搭載さ
れた上で、インバータ装置２の筐体の中に取付けられて
おり、従って、この制御基板７の温度は内部の平均的な
温度、つまり装置内の雰囲気温度に平衡している。The management process will be described below. The temperature detector 10 is provided on the control board 7 as described above, and therefore the temperature detected by this is the temperature of the control board 7. On the other hand, regarding the control board 7, various components (electronic circuit parts) are mounted on the control board 7 and then mounted in the housing of the inverter device 2. Is in equilibrium with the average internal temperature, that is, the ambient temperature in the device.
【００２５】そうすると、インバータ装置内の各種の部
品は、装置内の雰囲気温度に曝されていることになり、
従って、温度検出回路１１の判定結果により、インバー
タ装置筐体内にある部品の温度による劣化や寿命の状
況、特性や性能の変化状況と、それによる誤動作の影響
などが予測でき、それらの部品に対して温度保護や寿命
管理が行なえることになる。Then, various parts in the inverter device are exposed to the ambient temperature in the device,
Therefore, the judgment result of the temperature detection circuit 11 makes it possible to predict the deterioration of the components in the inverter housing due to the temperature, the life, the change in the characteristics and performance, and the influence of the malfunction due to them. Therefore, temperature protection and life management can be performed.
【００２６】このため、温度検出回路１１の出力は、図
示してないモニタ(表示装置)に供給され、必要に応じて
雰囲気温度や警告が表示されるように構成され、インバ
ータ装置の状況が常時把握でき、且つ、保護動作に必要
な処理が行なえるようになっている。Therefore, the output of the temperature detection circuit 11 is supplied to a monitor (display device) (not shown) so that the ambient temperature and warnings are displayed as necessary, and the status of the inverter device is constantly maintained. It can be grasped and the processing required for the protection operation can be performed.
【００２７】また、このとき、温度検出回路１０から出
力される各種の情報は、図示してない記憶装置に記憶さ
れ、必要に応じて任意に取り出すことができるようにな
っている。At this time, various information output from the temperature detection circuit 10 is stored in a storage device (not shown) so that it can be arbitrarily retrieved as needed.
【００２８】従って、この実施形態によれば、インバー
タ装置内にある各種電子部品の温度による劣化、寿命、
誤動作に影響がある部品に対する温度保護や寿命管理が
得られ、この結果、高い信頼性を容易に維持することが
できる。Therefore, according to this embodiment, deterioration of the various electronic components in the inverter device due to temperature, life,
It is possible to obtain temperature protection and life management for components that affect malfunction, and as a result, it is possible to easily maintain high reliability.
【００２９】ところで、図１は制御基板７が１枚の場合
の一実施形態であるが、回路基板の枚数は１枚に限ら
ず、２枚以上の基板が用いられることも多い。そこで、
以下、制御基板７が２枚の場合について説明する。Although FIG. 1 shows an embodiment in which the number of control boards 7 is one, the number of circuit boards is not limited to one, and two or more boards are often used. Therefore,
Hereinafter, the case where the number of the control boards 7 is two will be described.
【００３０】まず、図２は、インバータ装置２に２枚の
制御基板７Ａ、７Ｂを取付け、制御基板７Ａに電源回路
８を搭載し、制御基板７Ｂには制御回路９と温度制御回
路１１を搭載した上で、制御基板７Ａ、７Ｂの双方に温
度検出器１０Ａ、１０Ｂを搭載した場合の本発明の実施
形態である。First, in FIG. 2, two control boards 7A and 7B are attached to the inverter device 2, a power supply circuit 8 is mounted on the control board 7A, and a control circuit 9 and a temperature control circuit 11 are mounted on the control board 7B. Further, it is an embodiment of the present invention in which the temperature detectors 10A and 10B are mounted on both the control boards 7A and 7B.
【００３１】次に、図３は、インバータ装置２に２枚の
制御基板７Ａ、７Ｂを取付け、制御基板７Ａに電源回路
８を搭載し、制御基板７Ｂには制御回路９と温度制御回
路１１を搭載した点では、図２の実施形態と同じである
が、ここでは、制御基板７Ｂにだけ温度検出器１０を搭
載した場合の本発明の実施形態である。Next, in FIG. 3, two control boards 7A and 7B are attached to the inverter device 2, a power supply circuit 8 is mounted on the control board 7A, and a control circuit 9 and a temperature control circuit 11 are mounted on the control board 7B. The mounting is the same as the embodiment of FIG. 2, but here is the embodiment of the present invention in which the temperature detector 10 is mounted only on the control board 7B.
【００３２】更に、図４は、インバータ装置２に２枚の
制御基板７Ａ、７Ｂを取付け、制御基板７Ａに電源回路
８を搭載し、制御基板７Ｂには制御回路９を搭載したも
のであるが、このとき、温度検出器１０と温度制御回路
１１も制御基板７Ａに搭載した場合の本発明の実施形態
である。Further, in FIG. 4, two control boards 7A and 7B are attached to the inverter device 2, the power supply circuit 8 is mounted on the control board 7A, and the control circuit 9 is mounted on the control board 7B. At this time, this is an embodiment of the present invention in which the temperature detector 10 and the temperature control circuit 11 are also mounted on the control board 7A.
【００３３】従って、これら図２〜図４の実施形態によ
っても、インバータ装置内にある各種電子部品の温度に
よる劣化、寿命、誤動作に影響がある部品に対する温度
保護や寿命管理が得られ、この結果、高い信頼性を容易
に維持することができる。Therefore, according to the embodiments of FIGS. 2 to 4 as well, temperature protection and life management of the parts that affect deterioration, life and malfunction of various electronic parts in the inverter device due to temperature can be obtained. , High reliability can be easily maintained.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、インバータ装置内の雰
囲気温度が管理できるので、ユーザが使用条件を超過し
ているかどうかも容易に確認することができる。また、
適切な使用環境のもとでのインバータ装置の使用を促す
ことができるため、稼働率の向上や保守、管理が容易と
なる。According to the present invention, since the ambient temperature in the inverter device can be controlled, it is possible for the user to easily confirm whether or not the usage condition is exceeded. Also,
Since it is possible to encourage the use of the inverter device under an appropriate usage environment, it is possible to improve the operation rate, facilitate maintenance and management.
【図１】本発明によるインバータ装置の第１の実施形態
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an inverter device according to the present invention.
【図２】本発明によるインバータ装置の第２の実施形態
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of an inverter device according to the present invention.
【図３】本発明によるインバータ装置の第３の実施形態
を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of an inverter device according to the present invention.
【図４】本発明によるインバータ装置の第４の実施形態
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of an inverter device according to the present invention.
１ 電源(３相交流による商用電源) ２ インバータ装置(全体) ３ 主回路順変換部(コンバータ部) ４ 直流平滑用コンデンサ ５ 主回路逆変換部(インバータ部) ６ 誘導電動機(Ｍ：モータ) ７ 制御基板 ８ 電源回路 ９ 制御回路 １０ 温度検出器 １１ 温度検出回路 1 power supply (commercial power supply with 3-phase AC) 2 Inverter device (whole) 3 Main circuit sequence converter (converter) 4 DC smoothing capacitors 5 Main circuit inverse converter (inverter) 6 induction motor (M: motor) 7 control board 8 power supply circuit 9 Control circuit 10 Temperature detector 11 Temperature detection circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井堀 敏 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立産機システム内 (72)発明者 平賀 正宏 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立ケーイーシステムズ内 (72)発明者 広田 雅之 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立ケーイーシステムズ内 (72)発明者 長瀬 兼一 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立産機システム内 Ｆターム(参考） 5H007 AA06 AA12 BB06 CA01 CB02 CB05 CC03 DB02 DC02 DC08 EA02 FA13 5H740 AA09 BA11 BB05 BB09 BB10 HH03 MM08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Satoshi Ibori Chiba Prefecture Narashino City Higashi Narashino 7-1-1 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Hiraga Chiba Prefecture Narashino City Higashi Narashino 7-1-1 Within Hitachi KEE Systems Inc. (72) Inventor Masayuki Hirota Chiba Prefecture Narashino City Higashi Narashino 7-1-1 Within Hitachi KEE Systems Inc. (72) Inventor Kenichi Nagase Chiba Prefecture Narashino City Higashi Narashino 7-1-1 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. F-term (reference) 5H007 AA06 AA12 BB06 CA01 CB02 CB05 CC03 DB02 DC02 DC08 EA02 FA13 5H740 AA09 BA11 BB05 BB09 BB10 HH03 MM08
Claims (4)
装置において、 前記制御基板に温度検出手段を設け、 筐体内の雰囲気温度を検出して動作状況が把握できるよ
うに構成したことを特徴とするインバータ装置。1. An inverter device having a control board in a housing, wherein the control board is provided with a temperature detecting means so that an operating temperature can be grasped by detecting an ambient temperature in the housing. And inverter device.
とを特徴とするインバータ装置。2. The inverter device according to claim 1, wherein the ambient temperature is displayed on a monitor.
することにより、当該インバータ装置の動作状態が制御
できるように構成したことを特徴とするインバータ装
置。3. The invention according to claim 1, wherein the operating state of the inverter device is controlled by displaying and outputting a warning signal according to the condition of the ambient temperature. Inverter device.
雰囲気温度や時間を積算し、インバータ装置内の電子部
品、基板等の寿命予測ができるように、それらの情報を
記憶し、モニタに表示し、信号を出力することができる
ように構成したことを特徴とするインバータ装置。4. The invention according to claim 3, wherein the detected ambient temperature and time are integrated according to the situation of the detected ambient temperature to predict the life of electronic components, boards, etc. in the inverter device. In this way, the inverter device is characterized in that it can store such information, display it on a monitor, and output a signal.
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