JP2007259643A - 周波数変換器用ファン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者に簡単で容易な、安価で、小型でそして設置が容易な周波数変換器用ファン制御装置を提供する。
【解決手段】熱放散要求に従いファンを設置する大電力周波数変換システム及びそれらの切り替え操作、故障検出及び制御に適用される周波数変換用ファン制御装置は、周波数変換器１及び周波数変換システムへ接続された多くの直流電流ファン２，３，４からなり、そして各ファンは周波数変換器ケース１１の中の熱を放散するため、ロック、スライド溝、引き出し又は掛け金により所望の位置に設置され、そして各ファンはファン制御装置１へ接続され、そしてファン制御装置１のセンサは、設置されるファンの数、位置、操作性及びファンが休止状態にある時の電力消費を削減するように、ファンの切換え、ファンの作動数及び速度の制御のため、各設定された温度点の温度を検出する。
【選択図】図２

Description

この発明は周波数変換器に関し、特に周波数変換器の内部の機械的設計及び熱放散要求により熱放散用ファンを設置し、周波数変換器のファンの速度を制御するために内部温度変化を用いる周波数変換器用ファン制御装置に関する。

一般に周波数変換システムで使用される現在の熱放散設計は、熱放散機能を達成するため熱放散ファンを採用し、そして熱放散ファンの設置位置及びファンの作動制御が熱放散効果を決定する。このように良い配置設計及び操作制御は周波数変換器の作動性能を向上させる。

大電力周波数変換システム（２００ＨＰ以上）に適用される従来技術の熱放散装置はＡＣファンを設置する。
ＡＣファンを使用することは容易であるが、しかしＡＣファンは特別な方向にのみ設置及び固定されるため、これは周波数変換システムの機械的設計に対する制限となる。即ちＡＣファン設置の方向や位置は機械的設計や熱放散要求に応じて柔軟に変更できない。
更にＡＣファンの作動には決められた電圧供給を必要とするが、しかし一定の作動速度が通常は要求される。ＡＣファンは実際の温度変化により異なる速度で作動させることは出来ないため、これらのＡＣファンの速度制御能力は乏しい。ＡＣファンの速度制御が必要な場合は、複雑な駆動回路が必要となる。その結果、製造コストは増加する。更にＡＣファンは、周波数変換器が休止状態にある場合でさえ、その作動の一定速度を維持するため、決められた電圧により駆動され、そして休止状態で不要な電力消費を引き起こし、更に騒音問題を発生させる。

従来技術の先に述べた欠点に関して、この発明の発明者は関係する業界での長年の経験に基づき実験及び改良を行い、そしてついに従来技術構造の欠点に打ち勝つため、周波数変換器用ファン制御装置を設計した。

この発明は、機械的設計および熱放散のための必要数及び設置位置によるＤＣファンモジュールの設置、及び各ＤＣファンを制御又はそれぞれのＤＣファンの切り替えのための内部温度の検出、及びＤＣファンの故障の監視、及び簡単かつ容易な方法での故障したＤＣファンの交換、により従来技術の欠点に打ち勝つこと及び現在の欠点を回避することである。本発明はファン設置を向上させそして機械的設計の限界に打ち勝つため、周波数変換システムのＡＣファンを設置しそして制御する。本発明の周波数変換器用ファン制御装置はファンの速度制御能力を有し、休止状態で電力を節約し、そして使用者に簡単で容易な、安価で、小型でそして設置が容易な周波数変換器用ファン制御装置を提供する。

先に述べた目的を達成するため、この発明による周波数変換器用ファン制御装置は以下のものからなる：

ＡＣをＤＣ出力へ変換するため、外部ＡＣ電力供給へ電気的に接続された整流回路；

ＤＣ作動電圧出力を変換するため、整流回路へ電気的に接続されたＤＣ／ＤＣ変換回路；

ＤＣ／ＤＣ変換回路へ電気的に接続されそして周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする設置領域に配置されるファンモジュール；

ファンモジュールの作動又は停止を受信しそして制御するため、ＤＣ／ＤＣ変換回路へ電気的に接続されたファン制御回路；および

ファン制御回路へ電気的に接続され、そして周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする位置に配置されるセンサ；

ここでファン制御回路は周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする各位置に対する温度パラメータを有し、そして周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする各位置のセンサにより検出される温度変化によりファンの速度、数、始動又は停止を制御するための制御信号を出力する。

新規性があると信じられる本発明の特徴は付属の特許請求項の範囲での特徴で説明される。
しかし本発明それ自身は付属の図面と共に本発明のいくつかの典型的実施例を記述する本発明の以下の詳細説明を参照することにより最もよく理解される。

この発明の技術的特徴、特性及び利点は付属図面に関する好適な実施例の以下の詳細記述で明らかになろう。

それぞれこの発明による周波数変換器用ファン制御装置の斜視図、部分展開図、展開図及び様々な概略図の図１から図６に関して本発明の好適な実施例による周波数変換器用ファン制御装置は以下からなる：周波数変換器１及び第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４、及び周波数変換器１の各機械的構造の温度は周波数変換器１が休止状態のとき最適速度制御効果及び電力節約効果を達成するように第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４、の作動速度を決定する。
本発明の速度制御装置は大電力周波数変換システム（２００ＨＰ以上）に適用される。

周波数変換器１はケース１１及びケース１１に配置される周波数変換回路１２からなる。ケース１１は更にケース１１の上部に配置される第一ケース１３及びケース１１の下部に配置される第二ケース１４からなり、そしてケース１３の両側は第一設置領域１５からなり、そして第二ケース１４の前端部は第二設置領域１６からなり、そして第二ケース１４の両側は第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４を接続するための第三設置領域１７からなる。

第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４は第一設置領域１５へ接続された第一ファンモジュール２、第二設置領域１６へ接続された第二ファンモジュール３及び第三設置領域１７へ接続された第三ファンモジュール４からなる。第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４は別々に同じ仕様又は異なる仕様での少なくとも１つのＤＣファン２１、３１、４１からなリ、そして第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４は、ロック法、スライド溝法、取り外し法又は掛け金法から選択された結合方法により第一及び第二ケース１３、１４の既定の位置で設置領域１５、１６、１７へ結合される。

ロック法の図３及び図４に関し、第一ケース１３の第一設置領域１５が説明に使用される。支持スタンド１８は第一設置領域１５の内側に配置され、そして支持スタンド１８は支持スタンド18上にファン２１を直接搭載するためのネジのようなロック要素１８２と結合する多くのネジ穴１８１からなる。支持スタンド１８は更にファン２１が設置された場合、内部端部に阻止位置を形成し、そしてケース１４が変位し又は落下することを防ぐための阻止部１８３からなる。

スライド溝法の図３及び図５に関して、第二ケース１４の第三設置領域１７は説明用に使用される。スライド溝法は溝１９及び溝１９へスライド可能な枠１９１からなり、ここで溝１９は第三設置領域１７へ固定され、そして枠１９１は枠本体１９２及び枠パネル１９３からなり、そして枠本体１９２は中空でそして第三ファンモジュール４のＤＣファン４１を枠本体１９２へ固定し、そして枠１９１により枠本体１８２を溝１９へ結合するためロック要素と結合し、そして枠パネル１９３は対応する第三設置領域１７の入り口を閉鎖し、又は対応する第三設置領域１７の側壁上にロック孔１７１を位置決めしそして固定するためのロック要素と結合する。

取り外し法の図３及び図６に関し、ケース１４の第二設置領域１６が説明用に使用される。
取り外し法は保護カバー１０及びＤＣファン３１を保護カバー１０へ引っ掛けられるブラケット１０１からなリ、ここでブラケット１０１は第二ファンモジュール３の多くのＤＣファン３１の両側面上に固定され、そしてＤＣファン３１は取り外し可能で保護カバー１０へ引っ掛けられ、そして保護カバー１０は第二設置領域１６に対応し、そしてロック要素によりロックされかつ位置決めされる。

第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４は大電力周波数変換器１（２００ＨＰ以上）に適用されるようにＤＣファンを設置するので、ＡＣファンの設置方向及び位置は改善され、そして構造設計の制限、大容量、大占有空間の問題は解決される。

更にＤＣファンの容量は小さく、このためＤＣファンは第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の設計について機械的設計及び熱放散の要求に合致させることが出来る。ＤＣファンの設置位置及び数は設計を簡素化できる。

周波数変換器１に設置された第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の作動制御に関して、制御装置５３が制御用に使用される。図７に関し、制御装置５３は第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の各々へ電気的に接続されそして第一及び第二ケース１３、１４の内部温度変化は第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の作動モードの制御を決定する。図７で制御装置５３は、第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４のＤＣ／ＤＣ変換回路５２へ電気的に接続された整流回路５３１からなり、ＤＣ／ＤＣ変換回路へ電気的に接続されたファン制御回路５３、及び制御回路の制御パラメータとして常に各設定温度点で温度変化を検出するためのファン制御回路５３へ電気的に接続された多くの温度センサ５４、からなる。

整流回路５３１は電力をＤＣ電力出力へ変換するため接続ライン５１１を通して外部電力供給（表示無し）へ電気的に接続される。

ＤＣ／ＤＣ変換回路５２は高電圧ＤＣ電力を得るため及び該電力を第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４に必要な作動電圧出力へ変換するための整流回路５３１へ接続され、そしてＤＣ／ＤＣ変換回路５２は別々に電力回路５２１、ファン停止ライン５２２及び第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４へ接続され、ここで各電力回路５２１は第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４のための作動電力を供給するために接続され、そしてファン停止ライン５２２は第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の故障信号をフィードバックする。

センサ５４は、各要素の温度変化を検出し、そしてファン制御回路５３へ検出された温度信号を送るため周波数変換器１のキャパシタ（ＯＨ１）、ＳＣＲ制御装置（ＯＨ２）、ケース（ＯＨ３）、右ゲートバイポーラトランジスタ（１ＧＢＴ）（ＯＨ４）及び左ゲートバイポーラトランジスタ（１ＧＢＴ）（ＯＨ５）のような各要素上に設置される。

ファン制御回路５３は様々な要素のファン制御ライン５３１及びファン停止ライン５３２を通して制御信号を伝送するためＤＣ／ＤＣ変換回路５２を通して第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４へ電気的に接続される。
ファン制御回路５３は図８に示すように各温度点の温度変化に対応して第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の数、始動及び停止のための多くのパラメータを設定する。、

温度変化の温度点は検出の数及び検出位置を設定するため機械的設計及び熱放散要求により使用者により設定される。この好適な実施例で、検出の温度点はキャパシタ（ＯＨ１）温度、ＳＣＲ制御装置（ＯＨ２）温度、ケース（ＯＨ３）の内部温度、右ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）（ＯＨ４）温度、及び左ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）（ＯＨ５）温度からなる。言い換えれば、各センサ５４は各設定温度点の様々な温度変化を検出し、そして検出された信号をファン制御回路５３へ伝送し、これによりファン制御回路５３は、ファンの速度制御効果を最大化するように、各温度点で第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４の始動又は停止を制御し又はファン制御回路５３は様々な作動速度を制御する。周波数変換器が休止状態にある場合、第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４は電力消費を節約するため部分的に作動される。

この発明による周波数変換器用ファン制御装置の制御回路により周波数変換器の作動および熱放散を制御する概略図の図９及び１０に関し、もしセンサが、始動の制御設定パラメータに合致する第一ケース１３のキャパシタ（ＯＨ１）温度、ＳＣＲ制御装置（ＯＨ２）温度、およびケース（ＯＨ３）の内部温度、を検出すれば、次にファン制御回路５３は、第一ファンモジュール２の作動を開始するように、ファンの作動を開始し、作動ファンの数及び速度を制御するため、制御信号を第一ファンモジュール２へ出力し、そして熱放散空気流は図９に示すように導入されそして放出される。

センサ５４が、第二ケース１４のキャパシタ（ＯＨ１）温度、ＳＣＲ制御装置（ＯＨ２）温度、ケース（ＯＨ３）の内部温度、右ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）（ＯＨ４）温度、及び左ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）（ＯＨ５）温度を検出し、そして温度変化が始動の制御設定パラメータに合致すれば、次に第二及び第三ファンモジュール３、４の作動を開始するように、ファン制御回路５３はファンの作動を開始しそして作動ファンの数及び速度を制御するために制御信号を第二及び第三ファンモジュール３、４へ出力し、そして熱放散空気流が図１０に示すように導入されそして放出される。

第一、第二及び第三ファンモジュール２、３、４のファンの一つが故障すれば、次に故障信号はファン停止ライン５３２を通してファン制御回路５３へフィードバックされ、そしてファン制御回路５３は、故障ファンの作動を停止するため、ファン停止信号を送り出す。残りのファンは作動を維持し、そして我々は故障したファンだけを取りかえるだけでよい。全てのファンの作動を停止する必要はなく、こうして周波数変換器１の連続作動を維持できることは明らかである。

この発明は好適な実施例に関し説明し、そしてこの発明の特許範囲を限定するものではない。様々な置換および変更は先の記述で示唆し、そしてこの普通技術に精通する人には他にも考えられるであろう。従ってのこのような置換及び変更は、全て付属の特許請求の範囲で規定されるように本発明の範囲内に包含されるものであると考えられる。

本発明の好適な実施例によるファン制御装置の斜視図である。 本発明の好適な実施例の部分展開図である。 本発明の好適な実施例によるファン制御装置の各ファンモジュールを設置した展開図である。 本発明の好適な実施例によるファン制御装置のファンモジュールを搭載した概略図である。 本発明の好適な実施例によるファン制御装置のスライド溝上にファンモジュールを設置する概略図である。 本発明の好適な実施例による周波数変換器のファンモジュールを取り外す概略図である。 本発明の好適な実施例によるファン制御装置の概略回路ブロック図である。 本発明の好適な実施例による各ファンモジュールがオン又はオフの場合の温度表を示す。 本発明の好適な実施例による熱放散の概略図を示す。 本発明の好適な実施例による熱放散の別の概略図である。

符号の説明

１：周波数変換器
２：第一ファンモジュール
３：第二ファンモジュール
４：第三ファンモジュール
１０：保護カバー
１１：ケース
１２：周波数変換回路
１３：第一ケース
１４：第二ケース
１５：第一設置領域
１６：第二設置領域
１７：第三設置領域
１８：支持スタンド
１９：溝
２１、３１、４１：ＤＣファン
５１：整流回路
５２：ＤＣ／ＤＣ変換回路
５３：ファン制御回路
５４：温度センサ
１０１：ブラケット
１７１：ロック孔
１８１：ネジ孔
１８２：ロック要素
１８３：阻止部
１９１：枠
１９２：枠本体
１９３：枠パネル
５１１：接続ライン
５２１：電力回路
５２２、５３２：ファン停止ライン
５３１：ファン制御ライン

Claims (10)

1. 大電力周波数変換器へ適用される周波数変換器用ファン制御装置であって、
   ＡＣをＤＣ出力へ変換するため外部ＡＣ電力供給へ電気的に接続された整流回路；
   ＤＣ作動電圧出力を変換するため整流回路へ電気的に接続されたＤＣ／ＤＣ変換回路；
   ＤＣ／ＤＣ変換回路へ電気的に接続されそして周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする設置領域へ配置されたファンモジュール；
   ファンモジュールの作動又は停止を受信し、そして制御するためＤＣ／ＤＣ変換回路へ電気的に接続されたファン制御回路；及び
   ファン制御回路へ電気的に接続され、そして周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする位置へ配置されたセンサ；
   からなる制御装置で、
   ファン制御回路は周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする各位置のための温度パラメータを有し、そして周波数変換器の各機械的構造及び熱放散を必要とする各位置のセンサにより検出された温度変化によりファンの速度、数、始動又は停止を制御するため制御信号を出力する制御装置。
2. ファンモジュールは同じ仕様を持った少なくとも一つのＤＣファンからなる、請求項１の周波数変換器用ファン制御装置。
3. ファンモジュールは異なる仕様を持った少なくとも一つのＤＣファンからなる、請求項１の周波数変換器用ファン制御装置。
4. ファンモジュールは、ロック法、スライド溝法、取り外し法又は掛け金法から選択された結合法によりケースの既定位置に配置された設置領域に設置される、請求項１の周波数変換器用ファン制御装置。
5. ロック法は設置領域の内側上に配置された支持スタンドからなりそして、支持スタンドはファンを支持スタンド上に直接搭載するためのネジのようなロック要素と結合するための多くのネジ孔からなり、そして支持スタンドは更にファンモジュールが設置される場合、阻止位置を形成するための阻止部からなる、請求項４の周波数変換器用ファン制御装置。
6. スライド溝法は溝及び溝に滑り込むことが出来る枠からなり、そして溝は設置領域へ固定され、そして枠は枠本体及び枠パネルからなり、そして枠本体はファンモジュールを枠本体へ固定し、そしてファンモジュールを枠により溝に結合するためロック要素と結合するように中空で、次に枠パネルは対応する設置領域の入り口を閉鎖し又は対応する第三設置領域のロック穴へしっかりと固定するロック要素と結合する、請求項４の周波数変換器用ファン制御装置。
7. 取り外し法は保護カバー及びファンモジュールを保護カバーへ引っ掛けることが出来るブラケットからなり、そしてブラケットは保護カバーへファンモジュールを取り外し可能で引っ掛けるためファンモジュールの両側に固定され、そして保護カバーはロック要素により保護カバーを対応する設置領域へしっかりと固定するためのロック要素と結合する、請求項４の周波数変換器用ファン制御装置。
8. ファンモジュールへ電気的に接続されたＤＣ／ＤＣ変換回路は電力回路及びファン停止ラインからなり、そして電力回路は作動電力を供給するために備えられ、そしてファン停止ラインは故障信号を伝送するために備えられる、請求項1の周波数変換器用ファン制御装置。
9. ＤＣ／ＤＣ変換回路を通してファンモジュールへ電気的に接続されたファン制御回路はファンモジュール制御信号を出力するためのファン制御ライン及びファンモジュールの故障信号を伝送するためのファン停止ラインからなる、請求項１の周波数変換器用ファン制御装置。
10. その数及び設定位置は機械的設計又は熱放散要求により使用者により設定される、検出される温度変化を持った温度点はキャパシタ温度、ＳＣＲ制御装置温度、ケースの内部温度、右絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）温度、及び左絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）温度からなる、請求項１の周波数変換器用ファン制御装置。