JP2007049837A - Controller for power converter - Google Patents

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JP2007049837A JP2005232376A JP2005232376A JP2007049837A JP 2007049837 A JP2007049837 A JP 2007049837A JP 2005232376 A JP2005232376 A JP 2005232376A JP 2005232376 A JP2005232376 A JP 2005232376A JP 2007049837 A JP2007049837 A JP 2007049837A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter that seldom produces trouble in a main circuit, wherein deterioration in a main circuit element, a smoothing capacitor, and a smoothing reactor due to thermal stress is determined from accumulated information on the state of inverter operation. <P>SOLUTION: A device is for controlling the power converter 1 that drives an induction motor by an inverter having a main circuit element. This device includes means 14 for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter; means 20 for computing a first coefficient normalized from a switching frequency; means 21 for computing a second coefficient normalized from an output voltage command; means 22 for multiplying the first coefficient, second coefficient, and detected temperature to compute an amount of thermal stress; means 23 for determining the states of gate start and stop of the inverter; means 25 for adding and storing the amounts of thermal stress during the operating time of the inverter; means 26 for accumulating added values to compute an accumulated value; and means 27 that, when the computed accumulated value becomes equal to or higher than a predetermined value, determines that the main circuit element has been deteriorated. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置に係り、特にインバータ主回路の劣化保護を考慮した電力変換器の制御装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling a power converter that drives an induction motor using a variable voltage and variable frequency inverter, and more particularly to a control apparatus for a power converter that takes into account deterioration protection of an inverter main circuit.

直流を交流に変換して誘導電動機を駆動するインバータ、特に主回路に高速で高耐圧のスイッチング素子を用いたインバータは、電気車においても数多く実用化されている。これらのインバータとしては、交流端子に2レベルの電位を出力する2レベルインバータと、直流電源の高電位点と低電位点の間に中間電位点を設け、スイッチング素子の選択的なオン・オフ制御で高電位点、低電位点、中間電位点の3レベルの電位を交流端子に出力する3レベルインバータがある。主回路のスイッチング素子としては高周波スイッチングの可能な絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ(以下、「IGBT」と称する)を適用して、電流リップルを少なくし電動機の磁気騒音の低減を可能にしている。   Many inverters that drive induction motors by converting direct current to alternating current, particularly inverters that use high-speed, high-voltage switching elements in the main circuit, have been put to practical use in electric vehicles. As these inverters, a two-level inverter that outputs a two-level potential to an AC terminal, and an intermediate potential point between a high potential point and a low potential point of a DC power source, and selective ON / OFF control of a switching element There is a three-level inverter that outputs three-level potentials of a high potential point, a low potential point, and an intermediate potential point to an AC terminal. As a switching element of the main circuit, an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as “IGBT”) capable of high-frequency switching is applied to reduce current ripple and reduce magnetic noise of the motor.

しかしながら、高周波スイッチングによりスイッチング素子の熱損失が増加し、長期間の熱損失のストレスでスイッチング素子劣化の発生が問題になっている。また、平滑用コンデンサや平滑用リアクトルについても、同様の劣化の問題が発生している。   However, the high-frequency switching increases the heat loss of the switching element, and the deterioration of the switching element is a problem due to the long-term heat loss stress. Further, the same deterioration problem occurs in the smoothing capacitor and the smoothing reactor.

従来は、主回路素子にサーミスタ等を接続して温度を測定し、予め用意した主回路素子の損失データと組合せて、主回路素子のチップ温度を推定し、チップ推定温度が予め設定した温度範囲以上に上昇した場合、主回路を開放させたり、インバータの動作を停止させたりしているが、あくまでインバータ運転中の温度上昇による保護動作であり、主回路への継続した熱ストレスによる影響を考慮していない。   Conventionally, a thermistor or the like is connected to the main circuit element to measure the temperature, and in combination with the loss data of the main circuit element prepared in advance, the chip temperature of the main circuit element is estimated. If it rises above, the main circuit is opened or the inverter operation is stopped, but this is only a protective operation due to the temperature rise during inverter operation, and the effect of continuous thermal stress on the main circuit is considered. Not done.

本発明の課題は、上記事情に鑑み、インバータの運転状態の累積から、主回路素子や平滑用コンデンサ、平滑用リアクトルの熱的ストレスによる劣化を判断し、主回路故障の少ない電力変換器を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to determine deterioration due to thermal stress of a main circuit element, a smoothing capacitor, and a smoothing reactor from accumulation of operating states of an inverter, and provide a power converter with less main circuit failure There is to do.

上記課題は、インバータの主回路素子、平滑用コンデンサ、平滑用リアクトルのそれぞれの温度を検出し、これら検出温度とインバータのスイッチング周波数及び出力電圧指令から算出する正規化ストレス係数とから熱的ストレス量を演算し、この熱的ストレス量をゲートスタートからゲートストップまでのインバータ通電時間中に乗算を行い、その演算結果を累積しておき、インバータが繰り返し動作される使用状態で、その累積値が所定値以上になった時に、主回路の劣化と判断することで達成される。   The above problem is to detect the temperature of the main circuit element of the inverter, the smoothing capacitor, and the smoothing reactor, and determine the amount of thermal stress from the detected temperature and the normalized stress coefficient calculated from the inverter switching frequency and output voltage command. This thermal stress amount is multiplied during the inverter energization time from gate start to gate stop, and the calculation result is accumulated. This is achieved by determining that the main circuit has deteriorated when the value exceeds the value.

すなわち、本発明は、主回路素子を有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記検出温度とを乗算して熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した積算値を累積し累積値を算出する手段と、該算出した累積値が所定値以上になった時点で前記主回路素子の劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   That is, the present invention relates to a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element, and means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter, and switching of the inverter Means for calculating a first coefficient normalized from the frequency; means for calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter; the calculated first coefficient and second coefficient; and the detection. Means for multiplying the temperature to calculate the amount of thermal stress; means for determining the gate start and stop states of the inverter; and the inverter operating time from the gate start to stop of the inverter. Means for accumulating and storing the accumulated value, means for accumulating the stored accumulated value and calculating the accumulated value, and the calculated accumulated value is predetermined. A control device for a power converter and a means for determining the deterioration of the main circuit element when it becomes higher.

また、本発明は、平滑用コンデンサを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記検出温度とを乗算して熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した積算値を累積し累積値を算出する手段と、該算出した累積値が所定値以上になった時点で前記平滑用コンデンサの劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a device for controlling a power converter for driving an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a smoothing capacitor, a means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter, Means for calculating a first coefficient normalized from the frequency; means for calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter; the calculated first coefficient and second coefficient; and the detection. Means for multiplying the temperature to calculate the amount of thermal stress; means for determining the gate start and stop states of the inverter; and the inverter operating time from the gate start to stop of the inverter. Means for accumulating and storing the data, means for accumulating the stored accumulated value and calculating a cumulative value, and the calculated cumulative There is a controller of a power converter and a means for determining the deterioration of the smoothing capacitor when it becomes more than a predetermined value.

そして、本発明は、平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記検出温度とを乗算して熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した積算値を累積し累積値を算出する手段と、該算出した累積値が所定値以上になった時点で前記平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a smoothing reactor, and means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter, and switching of the inverter Means for calculating a first coefficient normalized from the frequency; means for calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter; the calculated first coefficient and second coefficient; and the detection. Means for multiplying the temperature to calculate the amount of thermal stress; means for determining the gate start and stop states of the inverter; and the inverter operating time from the gate start to stop of the inverter. Means for accumulating and storing the accumulated value, means for accumulating the stored accumulated value and calculating the accumulated value, and the calculated accumulated value Value is the controller of a power converter and a means for determining the deterioration of the smoothing reactor when it becomes more than a predetermined value.

更に、本発明は、主回路素子及び平滑用コンデンサを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記主回路素子の検出温度とを乗算して該主回路素子の熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用コンデンサの検出温度とを乗算して該平滑用コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した主回路素子の熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用コンデンサの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該主回路素子の劣化と判断する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用コンデンサの劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   Furthermore, the present invention provides a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element and a smoothing capacitor, and means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter; Means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter; means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter; and calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter. Means for calculating the thermal stress amount of the main circuit element by multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature of the main circuit element; and the calculated first coefficient And means for multiplying the second coefficient by the detected temperature of the smoothing capacitor to calculate the amount of thermal stress of the smoothing capacitor, and the gates of the inverter Means for determining a start and stop state, means for accumulating and storing the calculated thermal stress amount of the main circuit element during an inverter operation time from gate start to stop of the inverter, and the stored main circuit element Means for accumulating the accumulated value of the thermal stress amount and calculating the accumulated value, means for accumulating and storing the calculated thermal stress amount of the smoothing capacitor during the inverter operating time, and the stored smoothing capacitor A means for accumulating the integrated value of the thermal stress amount and calculating the accumulated value, and deterioration of the main circuit element when the accumulated value of the calculated thermal stress amount integrated value of the main circuit element exceeds a predetermined value. And means for determining deterioration of the smoothing capacitor when the cumulative value of the calculated integrated value of the thermal stress of the smoothing capacitor becomes equal to or greater than a predetermined value. A converter control apparatus.

また、本発明は、主回路素子及び平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記主回路素子の検出温度とを乗算して該主回路素子の熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用リアクトルの検出温度とを乗算して該平滑用リアクトルの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した主回路素子の熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用リアクトルの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用リアクトルの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該主回路素子の劣化と判断する手段と、前記平滑用リアクトルの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   Further, the present invention provides a device for controlling a power converter for driving an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element and a smoothing reactor, and means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter; Means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter, means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter, and calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter Means for calculating the thermal stress amount of the main circuit element by multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature of the main circuit element; and the calculated first coefficient And means for multiplying the second coefficient by the detected temperature of the smoothing reactor to calculate a thermal stress amount of the smoothing reactor, Means for determining a start and stop state, means for accumulating and storing the calculated thermal stress amount of the main circuit element during an inverter operation time from gate start to stop of the inverter, and the stored main circuit element Means for accumulating the integrated value of the thermal stress amount and calculating the accumulated value; means for integrating and storing the calculated thermal stress amount of the smoothing reactor during the inverter operating time; and the stored smoothing reactor Means for accumulating the integrated value of the thermal stress amount and calculating the accumulated value, and determining that the main circuit element has deteriorated when the accumulated value of the integrated value of the thermal stress amount of the main circuit element exceeds a predetermined value. And a means for determining that the smoothing reactor has deteriorated when the cumulative value of the integrated thermal stress amount of the smoothing reactor becomes equal to or greater than a predetermined value. It is a device.

そして、本発明は、平滑用コンデンサ及び平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用コンデンサの検出温度とを乗算して該平滑用コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用リアクトルの検出温度とを乗算して該平滑用リアクトルの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用コンデンサの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記インバータ動作時間中に算出した平滑用リアクトルの熱的ストレス量を積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用リアクトルの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記平滑用コンデンサの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用コンデンサの劣化と判断する手段と、前記平滑用リアクトルの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   And, in the apparatus for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a smoothing capacitor and a smoothing reactor, the present invention detects a temperature of the smoothing capacitor of the inverter; Means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter, means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter, and calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter Means for multiplying the calculated first and second coefficients by the detected temperature of the smoothing capacitor to calculate the amount of thermal stress of the smoothing capacitor; and the calculated first coefficient And means for multiplying the second coefficient by the detected temperature of the smoothing reactor to calculate the amount of thermal stress of the smoothing reactor; Means for determining a gate start and stop state of the inverter, means for integrating and storing the calculated thermal stress amount of the smoothing capacitor during an inverter operation time from the gate start to the stop of the inverter; Means for accumulating the cumulative value of the thermal stress amount of the smoothing capacitor and calculating the cumulative value; means for accumulating and storing the thermal stress amount of the smoothing reactor calculated during the inverter operating time; and Means for accumulating the integrated value of the thermal stress amount of the reactor for calculating the accumulated value, and deterioration of the smoothing capacitor when the accumulated value of the integrated value of the thermal stress of the smoothing capacitor exceeds a predetermined value And the smoothing reactor when the cumulative value of the integrated thermal stress amount of the smoothing reactor becomes equal to or greater than a predetermined value. A control device for a power converter and a means for determining the deterioration.

更に、本発明は、主回路素子、平滑用コンデンサ及び平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記主回路素子の検出温度とを乗算して該主回路素子の熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用コンデンサの検出温度とを乗算して該平滑用コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用リアクトルの検出温度とを乗算して該平滑用リアクトルの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量を前記インバータのスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用コンデンサの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用リアクトルの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶したインバータの平滑用リアクトルの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該主回路素子の劣化と判断する手段と、前記平滑用コンデンサの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用コンデンサの劣化と判断する手段と、前記平滑用リアクトルの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えた電力変換器の制御装置である。   Furthermore, the present invention is a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element, a smoothing capacitor and a smoothing reactor, and detects the temperature of the main circuit element of the inverter. Means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter, means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter, and means for calculating the normalized first coefficient from the switching frequency of the inverter; Means for calculating a normalized second coefficient from the output voltage command of the inverter, and multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature of the main circuit element. The means for calculating the amount of thermal stress, the calculated first coefficient and the second coefficient, and the detected temperature of the smoothing capacitor. The thermal stress amount of the smoothing reactor is calculated by multiplying the means for calculating the thermal stress amount of the condenser, the calculated first coefficient and second coefficient, and the detected temperature of the smoothing reactor. Means for determining the gate start and stop states of the inverter, means for accumulating and storing the calculated thermal stress amount of the main circuit element during the inverter operation time from the start to the stop of the inverter, Means for calculating a stored cumulative value of the accumulated thermal stress amount of the main circuit element; means for integrating and storing the calculated thermal stress amount of the smoothing capacitor during the inverter operation time; Means for accumulating the integrated value of the thermal stress amount of the condenser for calculating the cumulative value and the calculated thermal stress amount of the smoothing reactor Means for accumulating and storing data during the operation time of the data, means for accumulating the accumulated value of the stored thermal stress of the smoothing reactor of the inverter, and calculating the accumulated value, and integrating the thermal stress of the main circuit element Means for determining that the main circuit element has deteriorated when the accumulated value of the smoothing capacitor exceeds a predetermined value; and when the accumulated value of the thermal stress integrated value of the smoothing capacitor exceeds the predetermined value, A power converter comprising: means for determining deterioration of a capacitor for use; and means for determining deterioration of the smoothing reactor when a cumulative value of integrated thermal stress values of the smoothing reactor becomes equal to or greater than a predetermined value. It is a control device.

本発明によれば、電力変換器の主回路素子や平滑用コンデンサ、平滑用リアクトルの温度の検出値と、電力変換器へのスイッチング周波数や出力電圧指令から正規化した係数とから、電力変換器の熱的ストレス量を演算し、電力変換器の運転時間も加味することで、主回路素子や平滑用コンデンサ、平滑用リアクトルの劣化を予測することが可能となり、主回路故障の少ない電力変換器の制御装置を提供できる。   According to the present invention, from the detected value of the temperature of the main circuit element of the power converter, the smoothing capacitor, and the smoothing reactor, and the coefficient normalized from the switching frequency to the power converter and the output voltage command, the power converter is obtained. It is possible to predict the deterioration of the main circuit element, smoothing capacitor, and smoothing reactor by calculating the amount of thermal stress of the power converter and taking into account the operating time of the power converter, and the power converter with less main circuit failure Can be provided.

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の電力変換器の制御装置の実施例として、本発明をインバータ駆動車両に適用した場合について説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described.
Hereinafter, a case where the present invention is applied to an inverter-driven vehicle will be described as an embodiment of a control device for a power converter of the present invention.

実施例1を説明する。図1において、直流電力が架線5から平滑用リアクトル(FL)3、平滑用コンデンサ(FC)2を介して電力変換器1に供給され、電力変換器1は可変電圧、可変周波数制御された交流出力を誘導電動機(IM)4に供給する。誘導電動機4は図示しない電気車の車輪と機械的に連結されており、電力変換器1の出力に応じて電気車は制御される。   Example 1 will be described. In FIG. 1, DC power is supplied from an overhead wire 5 to a power converter 1 via a smoothing reactor (FL) 3 and a smoothing capacitor (FC) 2, and the power converter 1 is controlled by a variable voltage and a variable frequency. The output is supplied to an induction motor (IM) 4. The induction motor 4 is mechanically connected to a wheel of an electric vehicle (not shown), and the electric vehicle is controlled according to the output of the power converter 1.

スイッチング(キャリア)周波数10は電力変換器1の主回路素子のスイッチング周波数を設定する手段であり、出力電圧指令11は電力変換器1に所定の出力を得るため指令を発生する手段である。通常、スイッチング周波数設定値や出力電圧指令値、さらに誘導電動機4の電流フィードバック、平滑用コンデンサ2の両端電圧等を瞬時出力電圧指令12に入力して瞬時に出力すべき電圧指令値を作成し、PWM信号作成13でパルス幅変調されたPWMパルスに変換を行い、ゲート信号として電力変換器1に送り、可変電圧、可変周波数制御を行う。   The switching (carrier) frequency 10 is a means for setting the switching frequency of the main circuit element of the power converter 1, and the output voltage command 11 is a means for generating a command for obtaining a predetermined output from the power converter 1. Normally, the switching frequency setting value, the output voltage command value, the current feedback of the induction motor 4, the voltage across the smoothing capacitor 2, etc. are input to the instantaneous output voltage command 12, and the voltage command value to be output instantaneously is created. The PWM signal creation 13 converts the pulse width-modulated PWM pulse, sends it to the power converter 1 as a gate signal, and performs variable voltage and variable frequency control.

上記のように電力変換器1はゲート信号によって高速でスイッチングされるため、熱損失を発生する。この熱損失の経年によるストレスによって主回路素子の劣化が進む。さらに、このスイッチングにより、平滑用コンデンサや平滑用リアクトルへも影響を及ぼしている。   As described above, since the power converter 1 is switched at a high speed by the gate signal, heat loss occurs. Deterioration of the main circuit element proceeds due to stress due to the heat loss over time. Further, this switching also affects the smoothing capacitor and the smoothing reactor.

そこで、電力変換器1の主回路素子等に与えている熱的なストレス量を、設定したスイッチング周波数や出力している電圧状態、及び素子等の温度状態から推定することで、熱による劣化状態を判定し、主回路の故障を未然に防ぐことが可能となる。   Therefore, the thermal stress applied to the main circuit element of the power converter 1 is estimated from the set switching frequency, the output voltage state, and the temperature state of the element, etc. Therefore, it is possible to prevent a failure of the main circuit.

図1において、電力変換器1の主回路素子の温度を温度検出部14で検出する。また、スイッチング周波数10の大きさに対応した正規化係数1(第1の係数)を正規化係数1算出部20で算出する。正規化係数1は、例えば図2に示すように、使用するスイッチング周波数に比例した値を選択する。インバータ駆動車両の場合、スイッチング周波数が500Hz〜3kHz程度であるから、正規化係数1として、F2=500HzではK11を、F2=3kHzではK10を、所要の値に選択すればよい。図2の特性曲線やK10、K11などの具体的な値は、使用した主回路素子の種類などに応じ、事前に実験などで求めることができる。   In FIG. 1, the temperature detector 14 detects the temperature of the main circuit element of the power converter 1. Further, the normalization coefficient 1 calculation unit 20 calculates a normalization coefficient 1 (first coefficient) corresponding to the magnitude of the switching frequency 10. As the normalization coefficient 1, for example, as shown in FIG. 2, a value proportional to the switching frequency to be used is selected. In the case of an inverter-driven vehicle, since the switching frequency is about 500 Hz to 3 kHz, the normalization factor 1 may be set to a required value of K11 at F2 = 500 Hz and K10 at F2 = 3 kHz. Specific values such as the characteristic curve of FIG. 2 and K10 and K11 can be obtained in advance by experiments or the like according to the type of the main circuit element used.

一方、出力電圧指令11の大きさに対応した正規化係数2(第2の係数)を、正規化係数2算出部21で算出する。出力電圧はPWM信号生成部13の出力であるゲート信号に比例しており、出力電圧の低い領域では交流電圧1周期間のパルス数が多く、出力電圧の上昇につれてパルス数を少なくする制御を行っており、PWM信号のキャリア周波数は、図4に示すような特性となる。出力電圧指令値が指令値P5より左側(低出力電圧領域)では、いわゆる非同期パルス状態で出力電圧が増大し、インバータ周波数の増加とともにキャリア周波数は比例して増加する。しかし非同期パルスでは出力電圧が高くなると、相電圧にアンバランスが発生するため、インバータ出力電圧に同期したパルスを発生させる必要が出てくる。図4では、同期5パルスを導入した例で、指令値P5の時点で非同期モードから同期5パルスに切替えているのを示している。同期パルスではパルス数の発生できる電圧領域には制限があり、出力電圧を連続に制御するためにはさらに他の同期パルスに切替える必要がある。図4では、同期3パルスを導入した例で、P3の時点で同期5パルスから同期3パルスに切替えているのを示している。同期3パルスでは出力電圧を98%程度出力できるので、その後P1で全電圧を出力するいわゆる1パルスモードに切替えている。図4に示すように、同期パルスを切替える毎にキャリア周波数は大きく変化することになる。このキャリア周波数は主回路素子のスイッチング回数にほぼ等しいと考えてよいので、図3での正規化係数2は、図4のパルスモードに応じたキャリア周波数の変化を加味した特性を選択し、K20〜K23とする。図3の特性曲線やK20〜K23などの具体的な値は、使用した主回路素子の種類などに応じ、事前に実験などで求めることができる。   On the other hand, the normalization coefficient 2 (second coefficient) corresponding to the magnitude of the output voltage command 11 is calculated by the normalization coefficient 2 calculation unit 21. The output voltage is proportional to the gate signal that is the output of the PWM signal generation unit 13, and in the region where the output voltage is low, the number of pulses during one cycle of the AC voltage is large, and the number of pulses is controlled to decrease as the output voltage increases. The carrier frequency of the PWM signal has characteristics as shown in FIG. When the output voltage command value is to the left of the command value P5 (low output voltage region), the output voltage increases in a so-called asynchronous pulse state, and the carrier frequency increases proportionally with the increase in inverter frequency. However, in the asynchronous pulse, when the output voltage becomes high, an imbalance occurs in the phase voltage, and it becomes necessary to generate a pulse synchronized with the inverter output voltage. FIG. 4 shows an example in which five synchronous pulses are introduced, and switching from the asynchronous mode to the synchronous five pulses at the time of the command value P5. In the synchronization pulse, the voltage region where the number of pulses can be generated is limited, and it is necessary to switch to another synchronization pulse in order to continuously control the output voltage. FIG. 4 shows an example in which three synchronous pulses are introduced, and switching from synchronous five pulses to synchronous three pulses at time P3. Since an output voltage of about 98% can be output with three synchronous pulses, the mode is switched to a so-called one-pulse mode in which all voltages are output at P1. As shown in FIG. 4, the carrier frequency changes greatly every time the synchronization pulse is switched. Since this carrier frequency may be considered to be substantially equal to the number of times of switching of the main circuit element, the normalization coefficient 2 in FIG. 3 selects a characteristic that takes into account the change in the carrier frequency according to the pulse mode in FIG. ~ K23. Specific values such as the characteristic curve of FIG. 3 and K20 to K23 can be obtained in advance by experiments or the like according to the type of the main circuit element used.

これら正規化係数1と正規化係数2、及び温度検出部14で検出した電力変換器1の素子温度をストレス量演算部22に入力し、瞬時の熱的なストレス量を演算する。電力変換器1の素子がスイッチングを行うのは、ゲート信号が印加されている期間のため、ゲートスタート23でゲートスタートとストップ状態を判定し、通電時間測定部24でゲート信号が印加されている時間(インバータ動作時間)を測定し、ゲート信号が印加されている期間だけ、演算した熱的なストレス量の積算を積算回路25で行う。積算結果は逐次記憶しておき、累積値加算部26で熱的ストレス量積算値を加算して累積値を得る。   The normalization coefficient 1 and normalization coefficient 2 and the element temperature of the power converter 1 detected by the temperature detection unit 14 are input to the stress amount calculation unit 22 to calculate an instantaneous thermal stress amount. The element of the power converter 1 performs switching because the gate signal is applied. Therefore, the gate start 23 determines the gate start and stop states, and the energization time measurement unit 24 applies the gate signal. The time (inverter operating time) is measured, and the calculated thermal stress amount is integrated by the integrating circuit 25 only during the period when the gate signal is applied. Accumulation results are sequentially stored, and the cumulative value adding unit 26 adds the thermal stress amount integrated value to obtain the cumulative value.

累積値加算結果は劣化判定値28に設定した所定値と劣化判定回路27で比較判定を行い、累積値が所定値を上回った場合に劣化判断信号30を出力する。また劣化判定回路27にはタイマ28から日時データを入力し、劣化判断信号30を出力した日時を記憶させるようにしている。所定値の具体的な値は、使用した主回路素子の種類などに応じ、事前に実験などで求めることができる。   The accumulated value addition result is compared and determined by the deterioration determination circuit 27 with the predetermined value set as the deterioration determination value 28, and a deterioration determination signal 30 is output when the accumulated value exceeds the predetermined value. Further, the date and time data is input from the timer 28 to the deterioration determination circuit 27, and the date and time when the deterioration determination signal 30 is output is stored. The specific value of the predetermined value can be obtained by an experiment or the like in advance according to the type of the main circuit element used.

このように本実施例では、電力変換器の運転状態から熱的なストレス量を推定して主回路素子の劣化を判断することが可能になり、素子の故障を未然に防ぐことができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to estimate the amount of thermal stress from the operating state of the power converter and determine the deterioration of the main circuit element, thereby preventing the failure of the element.

実施例2を説明する。本発明の他の実施例を図5に示す。図5は、平滑用コンデンサFC2の温度を温度検出部15で検出する以外の構成は図1と同様である。温度検出部15の出力をストレス量演算部22に入力し、平滑用コンデンサFC2の熱的ストレス量を演算する。従って図1と同様の処理により、平滑用コンデンサFC2の劣化を判断することが可能となる。   A second embodiment will be described. Another embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 5 is the same as FIG. 1 except that the temperature detecting unit 15 detects the temperature of the smoothing capacitor FC2. The output of the temperature detection unit 15 is input to the stress amount calculation unit 22, and the thermal stress amount of the smoothing capacitor FC2 is calculated. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the smoothing capacitor FC2 by the same processing as in FIG.

実施例3を説明する。本発明のさらに他の実施例を図6に示す。図6は、平滑用リアクトルFL3の温度を温度検出部16で検出する以外の構成は図1と同様である。温度検出部16の出力をストレス量演算部22に入力し、平滑用リアクトルFL3の熱的ストレス量を演算する。従って図1と同様の処理により平滑用リアクトルFL3の劣化を判断することが可能となる。   A third embodiment will be described. Yet another embodiment of the present invention is shown in FIG. 6 is the same as FIG. 1 except that the temperature detecting unit 16 detects the temperature of the smoothing reactor FL3. The output of the temperature detection unit 16 is input to the stress amount calculation unit 22, and the thermal stress amount of the smoothing reactor FL3 is calculated. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the smoothing reactor FL3 by the same processing as in FIG.

実施例4を説明する。本発明のさらに他の実施例として図7、図8、図9を示す。すなわち、図1から図6の実施例では主回路素子、平滑用コンデンサ、平滑用リアクトルをそれぞれ単独で劣化状態を判断しているが、これらを組合せて構成することもできる。図7は、主回路素子と平滑用コンデンサの劣化判断を行うことができる実施例である。前述のように正規化係数1は使用するスイッチング周波数から、また正規化係数2は出力電圧指令の大きさから算出するため、正規化係数1及び正規化係数2の算出回路はそれぞれ一つでよく、主回路素子検出温度、平滑用コンデンサ検出温度と各々組合せて、それぞれのストレス量演算を22及び42で演算し、積算回路25及び積算回路(2)45でそれぞれの熱的ストレス量を積算し、累積値加算部26及び累積値加算部(2)46でそれぞれ累積値を加算する。主回路素子の劣化は劣化判定回路27で、平滑用コンデンサの劣化は劣化判定部(2)47でそれぞれ判定し、劣化判断信号30及び50を出力することができる。   Example 4 will be described. FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 show still other embodiments of the present invention. That is, in the embodiments shown in FIGS. 1 to 6, the main circuit element, the smoothing capacitor, and the smoothing reactor are individually determined for deterioration, but may be configured by combining them. FIG. 7 shows an embodiment in which the deterioration of the main circuit element and the smoothing capacitor can be determined. As described above, the normalization coefficient 1 is calculated from the switching frequency to be used, and the normalization coefficient 2 is calculated from the magnitude of the output voltage command. Therefore, only one calculation circuit for the normalization coefficient 1 and the normalization coefficient 2 is required. In combination with the main circuit element detection temperature and the smoothing capacitor detection temperature, the respective stress amounts are calculated by 22 and 42, and the respective thermal stress amounts are integrated by the integration circuit 25 and the integration circuit (2) 45. The accumulated value is added by the accumulated value adding unit 26 and the accumulated value adding unit (2) 46, respectively. Deterioration of the main circuit element can be determined by the deterioration determination circuit 27, and deterioration of the smoothing capacitor can be determined by the deterioration determination unit (2) 47, and deterioration determination signals 30 and 50 can be output.

図8は主回路素子と平滑用リアクトルの劣化判断を行うことができる変形例、図9は平滑用コンデンサと平滑用リアクトルの劣化判断を行うことができる他の変形例を示す。その動作は図7と同様の動作となる。   FIG. 8 shows a modified example in which the deterioration judgment of the main circuit element and the smoothing reactor can be performed, and FIG. 9 shows another modified example in which the deterioration judgment of the smoothing capacitor and the smoothing reactor can be performed. The operation is the same as that shown in FIG.

実施例5を説明する。図10は本発明のさらに他の実施例を示す。図10では主回路素子、平滑用コンデンサ、及び平滑用リアクトルの劣化判断を行うことができる。図10においても正規化係数1及び正規化係数2の算出回路はそれぞれ一つでよく、主回路素子検出温度、平滑用コンデンサ検出温度、平滑用リアクトル検出温度と、正規化係数1及び正規化係数2を各々組合せて、主回路素子、平滑用コンデンサ、平滑用リアクトルの劣化状態を劣化判定回路27、47、67でそれぞれ判断することができる。それぞれの動作は図7の場合と同様となる。   Example 5 will be described. FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention. In FIG. 10, it is possible to determine the deterioration of the main circuit element, the smoothing capacitor, and the smoothing reactor. Also in FIG. 10, the calculation circuit of the normalization coefficient 1 and the normalization coefficient 2 may be one each, the main circuit element detection temperature, the smoothing capacitor detection temperature, the smoothing reactor detection temperature, the normalization coefficient 1 and the normalization coefficient The deterioration determination circuits 27, 47, and 67 can determine the deterioration states of the main circuit element, the smoothing capacitor, and the smoothing reactor by combining 2 respectively. Each operation is the same as in FIG.

実施例1のインバータ装置のブロック図。1 is a block diagram of an inverter device according to a first embodiment. 実施例1における正規化係数1の算出を説明する図。FIG. 5 is a diagram for explaining calculation of a normalization coefficient 1 in the first embodiment. 実施例1における正規化係数2の算出を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining calculation of a normalization coefficient 2 in the first embodiment. 実施例1における正規化係数2の算出を補足する図。FIG. 6 is a diagram supplementing the calculation of the normalization coefficient 2 in the first embodiment. 実施例2のインバータ装置のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of an inverter device according to a second embodiment. 実施例3のインバータ装置のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of an inverter device according to a third embodiment. 実施例4のインバータ装置のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of an inverter device according to a fourth embodiment. 実施例4のインバータ装置の変形例のブロック図。FIG. 9 is a block diagram of a modification of the inverter device according to the fourth embodiment. 実施例4のインバータ装置の別の変形例のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of another modification of the inverter device according to the fourth embodiment. 実施例5のインバータ装置のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of an inverter device according to a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…電力変換器、2…平滑用コンデンサ、3…平滑用リアクトル、4…誘導電動機、10…スイッチング周波数、11…出力電圧指令、12…瞬時出力電圧指令、13…PWM信号生成、14…主回路素子温度検出部、15…平滑用コンデンサ温度検出部、16…平滑用リアクトル温度検出部、20…正規化係数1算出部、21…正規化係数2算出部、22…ストレス量演算部、23…ゲートスタート、24…通電時間測定部、25…積算回路、26…累積値加算部、27…劣化検出回路、28…劣化判定値、29…タイマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power converter, 2 ... Smoothing capacitor, 3 ... Smoothing reactor, 4 ... Induction motor, 10 ... Switching frequency, 11 ... Output voltage command, 12 ... Instantaneous output voltage command, 13 ... PWM signal generation, 14 ... Main Circuit element temperature detection unit, 15 ... smoothing capacitor temperature detection unit, 16 ... smoothing reactor temperature detection unit, 20 ... normalization coefficient 1 calculation unit, 21 ... normalization coefficient 2 calculation unit, 22 ... stress amount calculation unit, 23 ... Gate start, 24 ... Energizing time measurement unit, 25 ... Integration circuit, 26 ... Cumulative value addition unit, 27 ... Deterioration detection circuit, 28 ... Deterioration determination value, 29 ... Timer

Claims (7)

主回路素子を有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記検出温度とを乗算して熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した積算値を累積し累積値を算出する手段と、該算出した累積値が所定値以上になった時点で前記主回路素子の劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element,
Means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter; means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter; and calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter. Means for multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature to calculate a thermal stress amount; means for determining a gate start and stop state of the inverter; and the calculation Means for accumulating and storing the thermal stress amount during the inverter operation time from the gate start to the stop of the inverter, means for accumulating the accumulated value and calculating the accumulated value, and the calculated accumulated value is predetermined. And a means for determining that the main circuit element has deteriorated when the value exceeds the value.
平滑用コンデンサを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記検出温度とを乗算して熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した積算値を累積し累積値を算出する手段と、該算出した累積値が所定値以上になった時点で前記平滑用コンデンサの劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a smoothing capacitor,
Means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter; means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter; and calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter. Means for multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature to calculate a thermal stress amount; means for determining a gate start and stop state of the inverter; and the calculation Means for accumulating and storing the thermal stress amount during the inverter operation time from the gate start to the stop of the inverter, means for accumulating the accumulated value and calculating the accumulated value, and the calculated accumulated value is predetermined. And a means for judging that the smoothing capacitor has deteriorated when the value becomes equal to or greater than the value.
平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記検出温度とを乗算して熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した積算値を累積し累積値を算出する手段と、該算出した累積値が所定値以上になった時点で前記平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a smoothing reactor,
Means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter, means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter, and calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter Means for multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature to calculate a thermal stress amount; means for determining a gate start and stop state of the inverter; and the calculation Means for accumulating and storing the thermal stress amount during the inverter operation time from the gate start to the stop of the inverter, means for accumulating the accumulated value and calculating the accumulated value, and the calculated accumulated value is predetermined. And a means for determining that the smoothing reactor has deteriorated when the value becomes equal to or greater than the value.
主回路素子及び平滑用コンデンサを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記主回路素子の検出温度とを乗算して該主回路素子の熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用コンデンサの検出温度とを乗算して該平滑用コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した主回路素子の熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用コンデンサの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該主回路素子の劣化と判断する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用コンデンサの劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element and a smoothing capacitor,
Means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter; means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter; means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter; Means for calculating a second coefficient normalized from the output voltage command, and multiplying the calculated first coefficient and the second coefficient by the detected temperature of the main circuit element to cause thermal stress of the main circuit element; Means for calculating an amount; means for multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature of the smoothing capacitor; and calculating a thermal stress amount of the smoothing capacitor; Means for determining the gate start and stop states, and the calculated thermal stress amount of the main circuit element based on the inverter operation time from the gate start to the stop of the inverter Means for accumulating and storing the accumulated time, means for accumulating the accumulated value of the stored thermal stress amount of the main circuit element, and calculating the accumulated value, and calculating the calculated thermal stress amount of the smoothing capacitor as the inverter operating time. Means for accumulating and storing the accumulated value, means for accumulating the accumulated value of the stored thermal stress amount of the smoothing capacitor, and calculating the accumulated value, and the calculated accumulated value of the accumulated thermal stress value of the main circuit element. Means for determining that the main circuit element has deteriorated when the value becomes equal to or greater than a predetermined value, and when the cumulative value of the calculated thermal stress integrated value of the smoothing capacitor becomes equal to or greater than a predetermined value, A power converter control device comprising: means for determining deterioration.
主回路素子及び平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記主回路素子の検出温度とを乗算して該主回路素子の熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用リアクトルの検出温度とを乗算して該平滑用リアクトルの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した主回路素子の熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用リアクトルの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用リアクトルの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該主回路素子の劣化と判断する手段と、前記平滑用リアクトルの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In an apparatus for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element and a smoothing reactor,
Means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter; means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter; means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter; Means for calculating a second coefficient normalized from the output voltage command, and multiplying the calculated first coefficient and the second coefficient by the detected temperature of the main circuit element to cause thermal stress of the main circuit element; Means for calculating an amount; means for multiplying the calculated first and second coefficients by the detected temperature of the smoothing reactor; and calculating a thermal stress amount of the smoothing reactor; and Means for determining the gate start and stop states, and the calculated thermal stress amount of the main circuit element based on the inverter operation time from the gate start to the stop of the inverter Means for accumulating and storing the accumulated time, means for accumulating the stored accumulated value of the thermal stress amount of the main circuit element, and calculating the accumulated value, and calculating the calculated thermal stress amount of the smoothing reactor as the inverter operating time. Means for accumulating and storing the accumulated time, means for accumulating the accumulated value of the stored thermal stress amount of the smoothing reactor and calculating the accumulated value, and the accumulated value of the accumulated thermal stress amount of the main circuit element is a predetermined value. Means for determining that the main circuit element is deteriorated at the time when the above is reached, and determining that the smoothing reactor is deteriorated when the cumulative value of the integrated thermal stress amount of the smoothing reactor becomes equal to or greater than a predetermined value. And a control device for the power converter.
平滑用コンデンサ及び平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用コンデンサの検出温度とを乗算して該平滑用コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用リアクトルの検出温度とを乗算して該平滑用リアクトルの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量を前記インバータのゲートスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用コンデンサの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記インバータ動作時間中に算出した平滑用リアクトルの熱的ストレス量を積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用リアクトルの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記平滑用コンデンサの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用コンデンサの劣化と判断する手段と、前記平滑用リアクトルの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In a device for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a smoothing capacitor and a smoothing reactor,
Means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter; means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter; means for calculating a first coefficient normalized from the switching frequency of the inverter; Thermal stress of the smoothing capacitor obtained by multiplying the calculated first coefficient and the second coefficient by the detected temperature of the smoothing capacitor by means for calculating the normalized second coefficient from the output voltage command Means for calculating an amount; means for multiplying the calculated first and second coefficients by the detected temperature of the smoothing reactor; and calculating a thermal stress amount of the smoothing reactor; and Means for determining a gate start and stop state, and the calculated thermal stress of the smoothing capacitor is stopped from the gate start of the inverter. Means for accumulating and storing the inverter during the operating time of the inverter, means for accumulating the stored integrated value of the thermal stress amount of the smoothing capacitor and calculating the accumulated value, and the smoothing reactor calculated during the inverter operating time Means for accumulating and storing the thermal stress amount, means for accumulating the stored thermal stress amount of the smoothing reactor and calculating the accumulated value, and the thermal stress amount integrated value of the smoothing capacitor. Means for determining that the smoothing capacitor has deteriorated when the accumulated value exceeds a predetermined value; and the smoothing reactor when the accumulated value of the integrated thermal stress amount of the smoothing reactor exceeds a predetermined value. And a power converter control device.
主回路素子、平滑用コンデンサ及び平滑用リアクトルを有する可変電圧、可変周波数インバータにより誘導電動機を駆動する電力変換器を制御する装置において、
前記インバータの主回路素子の温度を検出する手段と、該インバータの平滑用コンデンサの温度を検出する手段と、該インバータの平滑用リアクトルの温度を検出する手段と、該インバータのスイッチング周波数から正規化した第1の係数を算出する手段と、該インバータの出力電圧指令から正規化した第2の係数を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記主回路素子の検出温度とを乗算して該主回路素子の熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用コンデンサの検出温度とを乗算して該平滑用コンデンサの熱的ストレス量を算出する手段と、前記算出した第1の係数及び第2の係数と前記平滑用リアクトルの検出温度とを乗算して該平滑用リアクトルの熱的ストレス量を算出する手段と、前記インバータのゲートスタートとストップ状態を判定する手段と、前記算出した主回路素子の熱的ストレス量を前記インバータのスタートからストップまでのインバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用コンデンサの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶した平滑用コンデンサの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記算出した平滑用リアクトルの熱的ストレス量を前記インバータ動作時間の間積算し記憶する手段と、該記憶したインバータの平滑用リアクトルの熱的ストレス量の積算値を累積し累積値を算出する手段と、前記主回路素子の熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該主回路素子の劣化と判断する手段と、前記平滑用コンデンサの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用コンデンサの劣化と判断する手段と、前記平滑用リアクトルの熱的ストレス量積算値の累積値が所定値以上になった時点で該平滑用リアクトルの劣化と判断する手段とを備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
In an apparatus for controlling a power converter that drives an induction motor by a variable voltage, variable frequency inverter having a main circuit element, a smoothing capacitor and a smoothing reactor,
Means for detecting the temperature of the main circuit element of the inverter, means for detecting the temperature of the smoothing capacitor of the inverter, means for detecting the temperature of the smoothing reactor of the inverter, and normalization from the switching frequency of the inverter Means for calculating the first coefficient, means for calculating a second coefficient normalized from the output voltage command of the inverter, detection of the calculated first coefficient, the second coefficient, and the main circuit element Means for calculating the amount of thermal stress of the main circuit element by multiplying by the temperature, and multiplying the calculated first coefficient and second coefficient by the detected temperature of the smoothing capacitor. The thermal stress amount of the smoothing reactor by multiplying the calculated first coefficient and the second coefficient by the detected temperature of the smoothing reactor. Means for calculating, means for determining the gate start and stop states of the inverter, means for integrating and storing the calculated thermal stress amount of the main circuit element during the inverter operation time from start to stop of the inverter; Means for calculating a cumulative value of the stored thermal stress amount integrated value of the main circuit element; means for integrating and storing the calculated thermal stress amount of the smoothing capacitor during the inverter operating time; Means for accumulating the accumulated value of the thermal stress amount of the smoothing capacitor and calculating the accumulated value; means for accumulating and storing the calculated thermal stress amount of the smoothing reactor during the inverter operating time; Means for accumulating the integrated value of the thermal stress amount of the smoothing reactor of the inverter and calculating the accumulated value, and the thermal stress of the main circuit element Means for determining that the main circuit element has deteriorated when the cumulative value of the integrated value exceeds a predetermined value; and when the cumulative value of the integrated value of the thermal stress of the smoothing capacitor exceeds the predetermined value, Means for determining that the smoothing capacitor has deteriorated, and means for determining that the smoothing reactor has deteriorated when the cumulative value of the integrated thermal stress amount of the smoothing reactor becomes equal to or greater than a predetermined value. A power converter control device.
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