JP2010268614A - 過熱保護装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の半導体スイッチング素子で構成された電力変換器と、電力変換器の動作を制御する制御部1とを備えた電力変換装置に適用され、電力変換器を停止させる過負荷保護信号12を制御部1に出力する過熱保護装置において、電力変換器から負荷4に供給される電流を検出し負荷電流検出値10として出力する負荷電流検出部14と、半導体スイッチング素子の周囲温度を検出し周囲温度検出値Taとして出力する温度検出部5と、負荷電流検出値10と周囲温度検出値Taと基づいてインバータ主回路素子のジャンクション温度推定値11を演算し、ジャンクション温度推定値11と過負荷保護設定値7とに応じて過負荷保護信号12を出力する過負荷保護部20とを備える。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかる過熱保護装置の構成を示す図である。図1に示される電力変換器は、主たる構成としてコンバータ3およびインバータ2を有して構成されている。制御部1は電流指令値9を生成し、インバータ2はモータなどの負荷4に対して、当該電流指令値9に応じた負荷電流を供給する。
以下、過負荷保護部20の動作の概要を説明すると、まず温度推定部6は、負荷電流検出部14にて検出された負荷電流検出値10と温度検出部5からの周囲温度検出値Taとに基づいて、インバータ主回路素子のジャンクション温度推定値(以下単に「推定値」と称する)11を算出する。次に、コンパレータ8は、推定値11と予め設定された過負荷保護設定値(以下単に「設定値」と称する)7を比較し、インバータ主回路素子のチップ温度Tcが設定値7よりも大きい場合、過負荷保護信号12を出力する。制御部1は、過負荷保護部20から出力された過負荷保護信号12に応じてインバータ2を停止し、電力変換器の過負荷保護を行う。
Tc:インバータ主回路素子のチップ温度
Tf:放熱フィン温度
Ta:周囲温度検出値
W:単位時間当たりのチップ発熱量
Qcf:半導体チップから放熱フィンへ移動した熱量
Qfa:放熱フィンから周囲に放熱された熱量
Cc:半導体チップの熱容量
Cf:放熱フィンの熱容量
Kcf:半導体チップと放熱フィン間の熱抵抗の逆数に比例する定数
Kfa:放熱フィンと空気間の熱抵抗の逆数に比例する定数
図5は、本発明の実施の形態2にかかる過熱保護装置の構成を示す図である。以下、実施の形態1と同様の部分については、同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。本実施の形態2にかかる過熱保護装置は、コンバータ主回路素子を保護するために、コンバータ主回路素子の周囲温度を検出するとともに、母線電流値検出値13を使用して過負荷保護信号12を出力するように構成されている。
2 インバータ
3 コンバータ
4 負荷
5 温度検出部
6 温度推定部
7 過負荷保護設定値
8 コンパレータ(比較部)
9 電流指令値
10 負荷電流検出値
11 ジャンクション温度推定値
12 過負荷保護信号
13 母線電流値検出値
14 負荷電流検出部
15 母線電流検出部
20 過負荷保護部
31 半導体チップ
32 放熱フィン
40 損失計算部
41 第1の制御系
42 第2の制御系
Tc インバータ主回路素子のチップ温度
Tf 放熱フィン温度
Ta 周囲温度検出値
W 単位時間当たりのチップ発熱量
Qcf 半導体チップから放熱フィンへ移動した熱量
Qfa 放熱フィンから周囲に放熱された熱量
Claims (7)
- 複数の半導体スイッチング素子で構成された電力変換器と、前記電力変換器の動作を制御する制御部とを備えた電力変換装置に適用され、前記電力変換器を停止させる過負荷保護信号を前記制御部に出力する過熱保護装置において、
前記電力変換器から負荷に供給される電流を検出し負荷電流検出値として出力する電流検出部と、
インバータ主回路素子の周囲温度を検出し周囲温度検出値として出力する温度検出部と、
前記負荷電流検出値と前記周囲温度検出値とに基づいて、前記インバータ主回路素子のジャンクション温度推定値を演算し、前記ジャンクション温度推定値の高低に応じて前記過負荷保護信号を出力する過負荷保護部と、
を備えたことを特徴とする過熱保護装置。 - 複数の半導体スイッチング素子で構成された電力変換器と、前記電力変換器の動作を制御する制御部とを備えた電力変換装置に適用され、前記電力変換器を停止させる過負荷保護信号を前記制御部に出力する過熱保護装置において、
インバータ主回路素子の周囲温度を検出し周囲温度検出値として出力する温度検出部と、
前記制御部から出力され前記電力変換器の動作を制御する電流指令値と前記周囲温度検出値とに基づいて、前記インバータ主回路素子のジャンクション温度推定値を演算し、前記ジャンクション温度推定値の高低に応じて前記過負荷保護信号を出力する過負荷保護部と、
を備えたことを特徴とする過熱保護装置。 - 前記過負荷保護部は、
前記負荷電流検出値または前記電流指令値と前記周囲温度検出値と基づいて、前記ジャンクション温度推定値を演算する温度推定部と、
前記ジャンクション温度推定値と前記所定の閾値とを比較し、前記ジャンクション温度推定値が前記所定の閾値を越えた場合、前記過負荷保護信号を出力する比較部と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載の過熱保護装置。 - 前記温度推定部は、
前記負荷電流検出値または前記電流指令値に基づいて熱損失を演算する損失計算部と、
前記熱損失に基づいて前記インバータ主回路素子のフィン温度を推定する第1の制御系と、
前記第1の制御系と同等の制御系を有して前記インバータ主回路素子のフィン温度を推定し、前記第1の制御系が推定したフィン温度と自己が推定したフィン温度との差分値にオブザーバゲインを乗じてフィードバックするフィードバック系が組み込まれたオブザーバとしての第2の制御系と、
を備え、
前記ジャンクション温度推定値は、
前記第2の制御系の内部から引き出された値を使用することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の過熱保護装置。 - 複数の半導体スイッチング素子で構成された電力変換器と、前記電力変換器を制御する制御部とを備えた電力変換装置に適用され、前記電力変換器を停止させる過負荷保護信号を前記制御部に出力する過熱保護装置において、
母線電流を検出し母線電流値検出値として出力する電流検出部と、
コンバータ主回路素子の周囲温度を検出し周囲温度検出値として出力する温度検出部と、
前記母線電流値検出値と前記周囲温度検出値とに基づいて、前記コンバータ主回路素子のジャンクション温度推定値を演算し、前記ジャンクション温度推定値の高低に応じて前記過負荷保護信号を出力する過負荷保護部と、
を備えたことを特徴とする過熱保護装置。 - 前記過負荷保護部は、
前記母線電流値検出値と前記周囲温度検出値と基づいて、前記ジャンクション温度推定値を演算する温度推定部と、
前記ジャンクション温度推定値と前記所定の閾値とを比較し、前記ジャンクション温度推定値が前記所定の閾値を越えた場合、前記過負荷保護信号を出力する比較部と、
を有することを特徴とする請求項5に記載の過熱保護装置。 - 前記温度推定部は、
前記母線電流値検出値に基づいて熱損失を演算する損失計算部と、
前記熱損失に基づいて前記コンバータ主回路素子のフィン温度を推定する第1の制御系と、
前記第1の制御系と同等の制御系を有して前記コンバータ主回路素子のフィン温度を推定し、前記第1の制御系が推定したフィン温度と自己が推定したフィン温度との差分値にオブザーバゲインを乗じてフィードバックするフィードバック系が組み込まれたオブザーバとしての第2の制御系と、
を備え、
前記ジャンクション温度推定値は、
前記第2の制御系の内部から引き出された値を使用することを特徴とする請求項5または6に記載の過熱保護装置。
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