JP2013131763A - Internal air temperature estimation method of closed type electric power conversion unit and cooling system of electric power conversion apparatus - Google Patents

Internal air temperature estimation method of closed type electric power conversion unit and cooling system of electric power conversion apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2013131763A
JP2013131763A JP2013008513A JP2013008513A JP2013131763A JP 2013131763 A JP2013131763 A JP 2013131763A JP 2013008513 A JP2013008513 A JP 2013008513A JP 2013008513 A JP2013008513 A JP 2013008513A JP 2013131763 A JP2013131763 A JP 2013131763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power conversion
cooling body
temperature
heat
conversion unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013008513A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5556913B2 (en
Inventor
Naoto Yoshinori
直人 義則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2013008513A priority Critical patent/JP5556913B2/en
Publication of JP2013131763A publication Critical patent/JP2013131763A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5556913B2 publication Critical patent/JP5556913B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal air temperature estimation method and a cooling system which properly obtain an internal air temperature of a closed type electric power conversion unit.SOLUTION: A coolant temperature Tf is calculated by adding a temperature difference ΔT between a coolant 20 and a refrigerant to a temperature Tw of the refrigerant cooling the coolant 20. A temperature difference between the coolant 20 and air is calculated from a heating value radiated in a closed type electric power conversion unit 10 and heat resistance of a passage where heat is transmitted from the internal air to the coolant 20 through an endotherm fin 21. An internal air temperature of the closed type electric power conversion unit 10 is estimated by adding the temperature difference to the coolant temperature Tf, and a refrigerant amount is adjusted so that the estimated internal air temperature becomes a predetermined value.

Description

本発明は閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法および電力変換装置の冷却システムに関し、特に電力変換回路の電力半導体を冷却するとともに内部の空気を冷却する構成を有する閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法およびこのような内部空気温度推定方法を適用する閉鎖型電力変換ユニットを備えた電力変換装置の冷却システムに関する。   The present invention relates to a method for estimating an internal air temperature of a closed type power conversion unit and a cooling system for a power conversion device, and more particularly to the inside of a closed type power conversion unit having a configuration for cooling a power semiconductor of a power conversion circuit and cooling the internal air. The present invention relates to an air temperature estimation method and a cooling system for a power conversion device including a closed power conversion unit to which the internal air temperature estimation method is applied.

電力変換装置は、その電力変換ユニットにて電力半導体を備え、この電力半導体をスイッチング動作させることにより、交流を直流若しくは交流に、または直流を直流若しくは交流に変換している。電力半導体は、そのスイッチング動作の際に大量の発熱をするので、そのような熱を放熱して電力半導体を冷却する必要がある。   The power conversion device includes a power semiconductor in the power conversion unit, and converts the alternating current into direct current or alternating current, or converts direct current into direct current or alternating current by switching the power semiconductor. Since power semiconductors generate a large amount of heat during the switching operation, it is necessary to dissipate such heat and cool the power semiconductor.

特に密閉された筐体構造を有する閉鎖型電力変換ユニットでは、電力半導体が発熱した熱を装置外部に導いて放散させることにより電力半導体を冷却し、電力変換ユニット内の空気に放熱された熱については、これを吸熱フィンで吸熱することにより電力変換ユニット内の空気を冷却するものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Especially in a closed type power conversion unit having a sealed housing structure, the heat generated by the power semiconductor is guided to the outside of the device and dissipated to cool the power semiconductor, and the heat radiated to the air in the power conversion unit. Is known to cool the air in the power conversion unit by absorbing heat with an endothermic fin (see, for example, Patent Document 1).

このような閉鎖型電力変換ユニットでは、装置外部に設置された放熱器との間で液体の冷媒を通流させるようにした冷却体を備え、その冷却体に電力半導体を搭載している。電力半導体が発熱した熱は、冷却体を通流する冷媒によって装置外部へ導出され、外部に設置された放熱器により放散され、これによって、電力半導体が冷却されている。   Such a closed type power conversion unit includes a cooling body that allows a liquid refrigerant to flow between the radiator and the radiator installed outside the apparatus, and a power semiconductor is mounted on the cooling body. The heat generated by the power semiconductor is led out of the apparatus by the refrigerant flowing through the cooling body and is dissipated by the radiator installed outside, thereby cooling the power semiconductor.

また、電力半導体の発熱量は、電力変換装置の出力に応じて変化するので、電力変換装置の出力電力が低いときには、電力半導体が過剰に冷却されることになる。これに対し、電力半導体を過剰に冷却することのない冷却システムが知られている(たとえば、特許文献2参照)。この冷却システムによれば、電力半導体の発熱量に応じ、冷媒を循環させているポンプの回転数を制御するようにして、電力半導体の冷却を適正に行うようにしている。   Moreover, since the calorific value of the power semiconductor changes according to the output of the power converter, the power semiconductor is excessively cooled when the output power of the power converter is low. On the other hand, a cooling system that does not excessively cool the power semiconductor is known (see, for example, Patent Document 2). According to this cooling system, the number of revolutions of the pump circulating the refrigerant is controlled according to the amount of heat generated by the power semiconductor, so that the power semiconductor is properly cooled.

閉鎖型電力変換ユニットにおいては、その内部の空気の温度が外部の空気温度より高くなると、内部の熱が筐体を貫通して外部へ伝わる熱通過現象によって自然に放熱され、冷却される。しかし、その熱通過による放熱量は、一般に少なく、また、ファンにより内部の空気を強制対流させても筐体への熱伝達率を大幅に向上させることも困難である。これに対し、特許文献1の関連技術では、電力変換装置の内部にて空気を強制対流させているファンは、強制対流の空気を、冷却体に熱的に接続した冷却フィンに当てる構成にしている。これにより、発熱電子部品が空気中に放熱した熱は、一度、冷却フィンによってより効率よく集熱され、その熱は、電力半導体の冷却体に移動され、さらにその冷却体から電力変換装置の外部に移送されて放熱されることになる。   In the closed type power conversion unit, when the temperature of the air inside becomes higher than the temperature of the outside air, the internal heat is naturally radiated and cooled by the heat passing phenomenon that is transmitted through the housing to the outside. However, the amount of heat released by the heat passage is generally small, and it is difficult to greatly improve the heat transfer rate to the housing even if the air is forced to convection by a fan. On the other hand, in the related art of Patent Document 1, the fan in which air is forcibly convected inside the power converter is configured to apply the forced convection air to the cooling fins that are thermally connected to the cooling body. Yes. As a result, the heat dissipated in the air by the heat generating electronic component is once more efficiently collected by the cooling fins, and the heat is transferred to the cooling body of the power semiconductor and further from the cooling body to the outside of the power converter. It is transferred to the heat and is radiated.

特開2008−60515号公報JP 2008-60515 A 特開2008−130791号公報JP 2008-130791 A

しかしながら、閉鎖型電力変換ユニットでは、内部の空気温度が電子部品の推奨周囲温度以上にならないように空気温度を温度センサで検出しようとする場合、発熱電子部品の空気中への放熱が局所的に行われていることで平均温度より高温になっている部位と、閉鎖型電力変換ユニットの筐体のように熱通過による自然放熱および強制対流による熱伝達で平均温度より低温になっている部位とがあるので、閉鎖型電力変換ユニットの空気温度を1つの温度センサで適切に検出することが難しく、また、複数の温度センサで検出する場合には、コストの面で不利であるという問題点があった。   However, in a closed-type power conversion unit, when the air temperature is detected by a temperature sensor so that the internal air temperature does not exceed the recommended ambient temperature of the electronic component, heat dissipation from the heat generating electronic component to the air is locally performed. The part that is higher than the average temperature due to being performed, and the part that is lower than the average temperature due to natural heat dissipation by heat passage and heat transfer by forced convection like the case of a closed type power conversion unit Therefore, it is difficult to properly detect the air temperature of the closed type power conversion unit with one temperature sensor, and it is disadvantageous in terms of cost when detecting with a plurality of temperature sensors. there were.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、閉鎖型電力変換ユニットの内部の空気温度を適切に求めることができる閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法およびそのような内部空気温度推定方法を適用した電力変換装置の冷却システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and an internal air temperature estimation method for a closed power conversion unit that can appropriately determine the air temperature inside the closed power conversion unit, and such an interior. An object of the present invention is to provide a cooling system for a power conversion device to which an air temperature estimation method is applied.

本発明では上記の課題を解決するために、電力半導体を有する電力変換器と、前記電力変換器の出力を所望の値に制御する制御回路と、前記電力半導体を搭載した冷却体と、前記冷却体に熱的に接続されて内部の空気の熱を吸熱する吸熱器と、内部の空気を循環させるファンと、を備えた閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法において、
前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の温度に、前記冷却体から前記冷媒に伝熱される熱量とこの熱量が前記冷媒に伝熱される経路の熱抵抗とから算出して得られる前記冷却体内の温度差を加算して前記冷却体の温度を算出し、
前記閉鎖型電力変換ユニットの内部に放熱される熱量と内部の空気から前記吸熱器を通して前記冷却体に伝熱される経路の熱抵抗とから前記冷却体と空気との間の温度差を演算し、
前記算出した冷却体の温度に、前記演算した前記冷却体と空気との間の温度差を加算して前記閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度を推定することを特徴とする閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法が提供される。
In the present invention, in order to solve the above problems, a power converter having a power semiconductor, a control circuit for controlling the output of the power converter to a desired value, a cooling body mounted with the power semiconductor, and the cooling In a method for estimating the internal air temperature of a closed type power conversion unit, comprising: a heat absorber that is thermally connected to the body and absorbs heat of the internal air; and a fan that circulates the internal air.
Obtained by calculating the temperature of the refrigerant flowing through the flow path provided inside the cooling body from the amount of heat transferred from the cooling body to the refrigerant and the thermal resistance of the path through which the amount of heat is transferred to the refrigerant Add the temperature difference in the cooling body to calculate the temperature of the cooling body,
Calculate the temperature difference between the cooling body and air from the amount of heat radiated to the inside of the closed type power conversion unit and the thermal resistance of the path transferred from the internal air to the cooling body through the heat absorber,
A closed type power conversion unit for estimating an internal air temperature of the closed type power conversion unit by adding a temperature difference between the calculated cooling body and air to the calculated temperature of the cooling body An internal air temperature estimation method is provided.

また、本発明では、電力半導体を有する電力変換器と、前記電力変換器の出力を所望の値に制御する制御回路と、前記電力半導体を搭載した冷却体と、前記冷却体に熱的に接続されて内部の空気の熱を吸熱する吸熱器と、内部の空気を循環させるファンと、を有する閉鎖型電力変換ユニットを備えた電力変換装置の冷却システムにおいて、
前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の温度に、前記冷却体から前記冷媒に伝熱される熱量とこの熱量が前記冷媒に伝熱される経路の熱抵抗とから算出して得られる前記冷却体内の温度差を加算して前記冷却体の温度を算出し、前記閉鎖型電力変換ユニットの内部に放熱される熱量と内部の空気から前記吸熱器を通して前記冷却体に伝熱される経路の熱抵抗とから前記冷却体と空気との間の温度差を演算して、前記算出した冷却体の温度に、前記演算した前記冷却体と空気との間の温度差を加算して得られる前記閉鎖型電力変換ユニットの推定内部空気温度が所定の値になるように、前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の量を調節することを特徴とする電力変換装置の冷却システムが提供される。
In the present invention, a power converter having a power semiconductor, a control circuit for controlling the output of the power converter to a desired value, a cooling body on which the power semiconductor is mounted, and a thermal connection to the cooling body In the cooling system of the power conversion device including the closed type power conversion unit having the heat absorber that absorbs the heat of the internal air and the fan that circulates the internal air,
Obtained by calculating the temperature of the refrigerant flowing through the flow path provided inside the cooling body from the amount of heat transferred from the cooling body to the refrigerant and the thermal resistance of the path through which the amount of heat is transferred to the refrigerant The temperature difference of the cooling body is added to calculate the temperature of the cooling body, and the amount of heat dissipated inside the closed type power conversion unit and the path of heat transferred from the internal air to the cooling body through the heat absorber The temperature difference between the cooling body and air is calculated from the thermal resistance, and the temperature difference between the calculated cooling body and air is added to the calculated temperature of the cooling body. What is claimed is: 1. A cooling system for a power conversion device, comprising: adjusting an amount of refrigerant flowing through a flow path provided in the cooling body so that an estimated internal air temperature of the closed power conversion unit becomes a predetermined value. Provided.

このような閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法および電力変換装置の冷却システムによれば、冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の温度を基に、閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度を推定するようにしている。これは、電力変換器の出力に応じた発熱部品の損失熱量が既知であり、吸熱器から冷却体への伝熱経路の熱抵抗および冷却体から冷媒への伝熱経路の熱抵抗も既知であることに基づいている。   According to such an internal air temperature estimation method for a closed type power conversion unit and a cooling system for a power conversion device, based on the temperature of the refrigerant flowing in the flow path provided inside the cooling body, The internal air temperature is estimated. This is because the heat loss of the heat generating component according to the output of the power converter is known, and the heat resistance of the heat transfer path from the heat absorber to the cooling body and the heat resistance of the heat transfer path from the cooling body to the refrigerant are also known. Is based on something.

上記の閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法および電力変換装置の冷却システムは、冷媒の温度から閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度を推定するようにしたので、適切に閉鎖型電力変換ユニットの内部の温度を知ることができるという利点がある。   Since the internal air temperature estimation method of the closed type power conversion unit and the cooling system of the power conversion apparatus estimate the internal air temperature of the closed type power conversion unit from the temperature of the refrigerant, the closed type power conversion unit appropriately There is an advantage that the temperature inside can be known.

閉鎖型電力変換ユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a closed type power conversion unit. 閉鎖型電力変換ユニット内の熱回路を示す図である。It is a figure which shows the thermal circuit in a closed type power conversion unit. 吸熱フィンの吸熱特性を示す図である。It is a figure which shows the endothermic characteristic of an endothermic fin. 閉鎖型電力変換ユニットの別の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structural example of a closed type power conversion unit. 閉鎖型電力変換ユニットおよびその冷却システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a closed type power conversion unit and its cooling system. 回転数指令回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a rotation speed command circuit. 多相電動機用の電力変換装置の冷却システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the cooling system of the power converter device for multiphase motors. 電動機制御回路の第1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 1st structural example of an electric motor control circuit. 電動機制御回路の第2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd structural example of an electric motor control circuit.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は閉鎖型電力変換ユニットの構成を示すブロック図、図2は閉鎖型電力変換ユニット内の熱回路を示す図、図3は吸熱フィンの吸熱特性を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a closed type power conversion unit, FIG. 2 is a view showing a thermal circuit in the closed type power conversion unit, and FIG. 3 is a view showing an endothermic characteristic of the endothermic fin.

電力変換装置を構成する閉鎖型電力変換ユニット10は、電力半導体11および制御回路12を備えている。電力半導体11は、これをスイッチング動作させることにより電力の変換が行われる電力変換器を構成するもので、電流を通電したときの電力損失により大量の熱を発生する。制御回路12は、そのような電力半導体11を含む電力変換器を制御して直流の電力または交流の電力を、直流の電力または交流の電力に変換するもので、マイクロコンピュータを有し、電力変換器の出力を所望の値に制御する電子部品によって構成されている。   The closed power conversion unit 10 constituting the power conversion device includes a power semiconductor 11 and a control circuit 12. The power semiconductor 11 constitutes a power converter that performs power conversion by switching the power semiconductor 11 and generates a large amount of heat due to power loss when a current is passed. The control circuit 12 controls a power converter including such a power semiconductor 11 to convert DC power or AC power into DC power or AC power. The control circuit 12 includes a microcomputer, and converts power. It is comprised by the electronic component which controls the output of a container to a desired value.

電力半導体11は、冷却体20に搭載されている。冷却体20は、閉鎖型電力変換ユニット10の外部に設置した放熱器との間で冷媒を循環させて電力半導体11から移動された熱を閉鎖型電力変換ユニット10の外部に移送して外部に放熱する。これにより、電力半導体11は、冷却体20によって冷却される。冷却体20には、吸熱フィン(吸熱器)21がたとえばヒートパイプによって熱的に接続され、その吸熱フィン21に隣接して閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気を循環送風するファン22が設置されている。   The power semiconductor 11 is mounted on the cooling body 20. The cooling body 20 circulates a refrigerant with a radiator installed outside the closed power conversion unit 10 and transfers heat transferred from the power semiconductor 11 to the outside of the closed power conversion unit 10 to the outside. Dissipate heat. Thereby, the power semiconductor 11 is cooled by the cooling body 20. An endothermic fin (heat absorber) 21 is thermally connected to the cooling body 20 by, for example, a heat pipe, and a fan 22 that circulates and blows air inside the closed type power conversion unit 10 is installed adjacent to the endothermic fin 21. Has been.

閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気は、ファン22により循環され、その循環通路に配置された吸熱フィン21に当てられることで空気の熱量が吸熱されて、閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気は、冷却される。吸熱フィン21で吸熱した熱は、冷却体20に移動し、さらに冷媒に移動して外部の放熱器で放熱される。   The air inside the closed type power conversion unit 10 is circulated by the fan 22, and the heat quantity of the air is absorbed by being applied to the heat absorption fins 21 arranged in the circulation passage, so that the air inside the closed type power conversion unit 10 is absorbed. The air is cooled. The heat absorbed by the heat-absorbing fins 21 moves to the cooling body 20, further moves to the refrigerant, and is radiated by an external radiator.

閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気温度は、空気温度推定回路30によって推定される。この空気温度推定回路30は、冷却体20の温度を検出する温度センサ31の出力と、制御回路12から出力される伝熱回路に関するデータとに基づいて空気温度を推定する。   The air temperature inside the closed power conversion unit 10 is estimated by the air temperature estimation circuit 30. The air temperature estimation circuit 30 estimates the air temperature based on the output of the temperature sensor 31 that detects the temperature of the cooling body 20 and the data related to the heat transfer circuit output from the control circuit 12.

ここで、閉鎖型電力変換ユニット10の内部における伝熱回路について説明する。ここでは、電力半導体11の例として、たとえばインバータ回路のパワースイッチング素子であるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)およびそのスイッチング時に発生
する逆起電力を消費させるフリーホイーリングダイオード(FWD)を収容したパワーモジュールの場合について説明する。
Here, the heat transfer circuit in the closed type power conversion unit 10 will be described. Here, as an example of the power semiconductor 11, for example, a power module containing an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) which is a power switching element of an inverter circuit and a freewheeling diode (FWD) which consumes a counter electromotive force generated at the time of switching. The case will be described.

パワーモジュール11aでは、図2に示したように、IGBTの接合部が発熱源であり、その温度は、Tj(IGBT)で、発熱量は、PIGBTである。フリーホイーリングダイオードの温度は、Tj(FWD)で、発熱量は、PFWDである。IGBTおよびフリーホ
イーリングダイオードの接合部とケースとの間の熱抵抗は、Rth(j−c)で、ケース温度は、Tcで示している。このパワーモジュール11aで発生した熱量P(=PIGBT+PFWD)は、パワーモジュール11aのケースから冷却体20へ移動するが、そのときの
熱抵抗は、Rth(c−f)である。
In the power module 11a, as shown in FIG. 2, the junction of the IGBT is a heat generation source, the temperature is Tj (IGBT), and the heat generation amount is P IGBT . The temperature of the free wheeling diode is Tj (FWD), and the heat generation amount is P FWD . The thermal resistance between the junction of the IGBT and the freewheeling diode and the case is represented by Rth (j−c), and the case temperature is represented by Tc. The amount of heat P (= P IGBT + P FWD ) generated in the power module 11a moves from the case of the power module 11a to the cooling body 20, and the thermal resistance at that time is Rth (cf).

冷却体20に熱的に接続された吸熱フィン21は、空気温度Taの空気から熱量Qを吸熱し、そのときの熱抵抗は、Rth(a−fa)で、温度は、Tfaである。また、吸熱フィン21と冷却体20との間の熱抵抗は、Rth(fa−f)である。   The endothermic fin 21 thermally connected to the cooling body 20 absorbs the amount of heat Q from the air having the air temperature Ta, the thermal resistance at that time is Rth (a−fa), and the temperature is Tfa. Further, the thermal resistance between the endothermic fins 21 and the cooling body 20 is Rth (fa−f).

冷却体20は、パワーモジュール11aで発生した熱量Pおよび吸熱フィン21が吸熱した熱量Qの移動により、温度がTfとなる。パワーモジュール11aおよび吸熱フィン21から冷却体20に移動された熱量(P+Q)は、冷却体20と冷媒との間の熱抵抗であるRth(f−w)を介して循環する冷媒に移動され、そのときの冷媒の温度は、Twである。   The temperature of the cooling body 20 becomes Tf due to the movement of the amount of heat P generated by the power module 11a and the amount of heat Q absorbed by the endothermic fins 21. The amount of heat (P + Q) transferred from the power module 11a and the heat sink 21 to the cooling body 20 is transferred to the circulating refrigerant via Rth (fw), which is the thermal resistance between the cooling body 20 and the refrigerant. The temperature of the refrigerant at that time is Tw.

冷却体20の温度Tfは、冷媒温度Twに、パワーモジュール11aの発生熱量Pに冷却体20と冷媒との間の熱抵抗Rth(f−w)を乗じて得た温度を加えた温度で表される。この冷却体20の温度Tfは、温度センサ31によって検出される。   The temperature Tf of the cooling body 20 is expressed as a temperature obtained by multiplying the refrigerant temperature Tw by the temperature obtained by multiplying the heat generation amount P of the power module 11a by the thermal resistance Rth (fw) between the cooling body 20 and the refrigerant. Is done. The temperature Tf of the cooling body 20 is detected by the temperature sensor 31.

閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気温度Taは、冷却体20の温度Tfに、発熱部品の放熱量Qと空気から吸熱フィン21を通して冷却体20に伝熱する経路の熱抵抗Rthとを掛けて得た温度差を加えた温度で表される。なお、吸熱フィン21は、図3に示した吸熱特性を有している。すなわち、空気と吸熱フィン21との間の熱伝達率は、吸熱フィン21に当たる循環風の風速の影響を受ける。このため、風速が速いほど熱伝達率が良く、空気と冷却体20との間の温度差が小さくなる。   The air temperature Ta inside the closed type power conversion unit 10 is multiplied by the temperature Tf of the cooling body 20 by the heat dissipation amount Q of the heat generating component and the thermal resistance Rth of the path for transferring heat from the air to the cooling body 20 through the heat absorption fins 21. It is represented by the temperature obtained by adding the temperature difference. The endothermic fins 21 have the endothermic characteristics shown in FIG. That is, the heat transfer coefficient between the air and the endothermic fins 21 is affected by the wind speed of the circulating wind hitting the endothermic fins 21. For this reason, the higher the wind speed, the better the heat transfer coefficient and the smaller the temperature difference between the air and the cooling body 20.

閉鎖型電力変換ユニット10の内部における空気温度Taは、回路部品・回路導体から内部に放熱された熱量が、吸熱フィン21により吸熱される熱量Qと閉鎖型電力変換ユニット10の筐体表面から外部に自然放熱される熱量の合計が一致したときに熱的に飽和する。   The air temperature Ta inside the closed type power conversion unit 10 is the amount of heat Q radiated from the circuit components and circuit conductors to the heat quantity Q absorbed by the heat sink fins 21 and the outside surface of the closed type power conversion unit 10 from the outside. Thermally saturates when the total amount of heat released naturally matches.

閉鎖型電力変換ユニット10の内部に放熱される熱としては、電子部品で構成した制御回路12の動作により消費した電力により発生する熱、電力変換器の電流通電により発生するパワーモジュール11aの周辺部品(たとえばスナバ回路等)や導体での損失により発生する熱、およびパワーモジュール11a自身の温度上昇により表面から放熱される熱等がある。これらの熱は、閉鎖型電力変換ユニット10の動作状態に応じて各部で発生する量をあらかじめ算出しておくことができ、制御回路12において、冷却体20と空気との間の温度差を演算するのに使用される。   The heat dissipated inside the closed type power conversion unit 10 includes heat generated by the power consumed by the operation of the control circuit 12 composed of electronic components, and peripheral components of the power module 11a generated by energizing the power converter. (For example, a snubber circuit) and heat generated by loss in the conductor, heat radiated from the surface due to the temperature rise of the power module 11a itself, and the like. The amount of heat generated in each part can be calculated in advance according to the operating state of the closed power conversion unit 10, and the control circuit 12 calculates the temperature difference between the cooling body 20 and air. Used to do.

パワーモジュール11aの内部で発生する損失による熱の大部分は、パワーモジュール11aを取り付けた冷却体20により閉鎖型電力変換ユニット10の外部に熱移送されて放熱されるが、そのような場合、パワーモジュール11aによる閉鎖型電力変換ユニット10の内部空気の温度上昇に対する影響は小さい。   Most of the heat due to the loss generated inside the power module 11a is transferred to the outside of the closed power conversion unit 10 by the cooling body 20 to which the power module 11a is attached, and dissipated. The influence of the module 11a on the temperature rise of the internal air of the closed power conversion unit 10 is small.

閉鎖型電力変換ユニット10の表面から外部への放熱量が小さい場合、閉鎖型電力変換ユニット10の内部における空気温度Taが飽和したとき、内部に放熱された熱はすべて吸熱フィン21により吸熱され、冷却体20に移送されたことになる。よって、内部放熱量Qに空気と冷却体20との間の熱抵抗Rthを乗じて算出した温度が、内部空気と冷却体20との間の温度差となり、冷却体20の温度Tfに、この吸熱フィン21を含む空気と冷却体20との間の温度差を加えた温度が、ほぼ空気温度Taと推定できる。すなわち、閉鎖型電力変換ユニット10の内部の推定空気温度Taeは、冷却体20の温度をTf、空気と冷却体20との間の熱抵抗をRth=Rth(a−fa)+Rth(fa−f)、パワーモジュール11aを除く発熱部品の総放熱量をQとすると、
Tae=Tf+Rth×Q・・・(1)
で表すことができる。この推定空気温度Taeの算出において、空気と冷却体20との間の熱抵抗Rthおよび発熱部品の放熱量Qは、装置の運転状態によって定まり、一定である。
When the amount of heat released from the surface of the closed type power conversion unit 10 to the outside is small, when the air temperature Ta inside the closed type power conversion unit 10 is saturated, all the heat radiated inside is absorbed by the heat absorbing fins 21. It has been transferred to the cooling body 20. Therefore, the temperature calculated by multiplying the internal heat radiation amount Q by the thermal resistance Rth between the air and the cooling body 20 becomes a temperature difference between the internal air and the cooling body 20, and the temperature Tf of the cooling body 20 is A temperature obtained by adding a temperature difference between the air including the heat absorbing fins 21 and the cooling body 20 can be estimated as an air temperature Ta. That is, the estimated air temperature Tae inside the closed power conversion unit 10 is Tf as the temperature of the cooling body 20, and Rth = Rth (a−fa) + Rth (fa−f) as the thermal resistance between the air and the cooling body 20. ), Where Q is the total heat dissipation amount of the heat generating parts excluding the power module 11a,
Tae = Tf + Rth × Q (1)
Can be expressed as In the calculation of the estimated air temperature Tae, the thermal resistance Rth between the air and the cooling body 20 and the heat radiation amount Q of the heat-generating component are determined by the operating state of the apparatus and are constant.

したがって、冷却体20の温度Tfを温度センサ31で検出し、制御回路12が閉鎖型電力変換ユニット10内に放熱される熱量Qと、空気から吸熱フィン21を通して冷却体20に熱が流れる経路の熱抵抗Rthとを基にして閉鎖型電力変換ユニット10内の冷却体20と空気との間の温度差を演算し、空気温度推定回路30が検出した冷却体20の温度Tfに演算した温度差を加算することにより、推定空気温度Taeを求めることができるのである。   Therefore, the temperature Tf of the cooling body 20 is detected by the temperature sensor 31, and the amount of heat Q radiated into the closed type power conversion unit 10 by the control circuit 12 and the path through which heat flows from the air to the cooling body 20 through the heat absorption fins 21. Based on the thermal resistance Rth, the temperature difference between the cooling body 20 and the air in the closed power conversion unit 10 is calculated, and the temperature difference calculated to the temperature Tf of the cooling body 20 detected by the air temperature estimation circuit 30 is calculated. The estimated air temperature Tae can be obtained by adding.

図4は閉鎖型電力変換ユニットの別の構成例を示すブロック図である。なお、この図4において、図1に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。   FIG. 4 is a block diagram showing another configuration example of the closed power conversion unit. In FIG. 4, the same or equivalent components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この図4に示す閉鎖型電力変換ユニット10は、冷却体20に熱的に接続した放熱フィン23を外部に設置している。放熱フィン23、必要に応じてファンを並設することができる。これにより、冷却体20に集熱された熱は、閉鎖型電力変換ユニット10の外部にて自然対流により外部空気に直接放熱され、または、ファンによる強制対流により外部に直接放熱される。   In the closed type power conversion unit 10 shown in FIG. 4, the radiation fins 23 thermally connected to the cooling body 20 are installed outside. The heat dissipating fins 23 and fans can be juxtaposed if necessary. Thereby, the heat collected by the cooling body 20 is directly radiated to the outside air by natural convection outside the closed type power conversion unit 10 or directly radiated to the outside by forced convection by the fan.

このような冷却システムを有する閉鎖型電力変換ユニット10においても、閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気から吸熱フィン21を通して冷却体20に伝熱される経路の温度差を制御回路12が演算し、冷却体20の温度を温度センサ31が検出することにより、空気温度推定回路30によって閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気温度を推定することができる。   Even in the closed type power conversion unit 10 having such a cooling system, the control circuit 12 calculates the temperature difference of the path that is transferred from the air inside the closed type power conversion unit 10 to the cooling body 20 through the heat absorbing fins 21. When the temperature sensor 31 detects the temperature of the cooling body 20, the air temperature inside the closed type power conversion unit 10 can be estimated by the air temperature estimation circuit 30.

以上のようにして推定された閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気温度は、これを所定値に保つように制御する冷却システムに適用することができる。すなわち、推定空気温度Taeの式(1)からは、閉鎖型電力変換ユニット10の出力が一定であれば、閉鎖型電力変換ユニット10内に放熱される熱量Qも一定であるので、冷却体20の温度Tfを調節することにより空気温度Taを所定値に保つように制御できることがわかる。ここで、冷却体20の温度Tfは、冷媒温度Twに冷媒と冷却体20との間の温度差△Tを加えたもので、
Tf=Tw+△T・・・(2)
で表される。冷媒と冷却体20との間の温度差△Tは、冷却体20から冷媒に伝熱される熱量(P+Q)に冷却体20と冷媒との間の熱抵抗Rth(f−w)を乗じて得られる温度である。この熱抵抗Rth(f−w)は、単位時間に冷却体20に流れる冷媒量と伝熱面積Sとで定まる。冷媒と冷却体20との間の熱伝達率をhとすると、温度差△Tは、
△T=(P+Q)/(h・S)・・・・(3)
で表される。閉鎖型電力変換ユニット10の出力が一定であれば、冷却体20から冷媒に伝熱される熱量(P+Q)は一定である。したがって、内部の空気温度Ta、さらには、冷却体20の温度Tfを調節するためには、冷媒と冷却体20との間の熱伝達率hを調節すればよい。この熱伝達率hは、冷却体20に流す冷媒量に依存するので、結局は、冷却体20に流す冷媒量を調節することにより、閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気温度Taを所定値に保つように制御することができるのである。
The air temperature inside the closed power conversion unit 10 estimated as described above can be applied to a cooling system that controls the air temperature so as to keep it at a predetermined value. That is, from the formula (1) of the estimated air temperature Tae, if the output of the closed type power conversion unit 10 is constant, the amount of heat Q radiated into the closed type power conversion unit 10 is also constant. It can be seen that the air temperature Ta can be controlled to be kept at a predetermined value by adjusting the temperature Tf. Here, the temperature Tf of the cooling body 20 is obtained by adding a temperature difference ΔT between the refrigerant and the cooling body 20 to the refrigerant temperature Tw.
Tf = Tw + ΔT (2)
It is represented by The temperature difference ΔT between the refrigerant and the cooling body 20 is obtained by multiplying the amount of heat (P + Q) transferred from the cooling body 20 to the refrigerant by the thermal resistance Rth (f−w) between the cooling body 20 and the refrigerant. Temperature. This thermal resistance Rth (fw) is determined by the amount of refrigerant flowing through the cooling body 20 per unit time and the heat transfer area S. If the heat transfer coefficient between the refrigerant and the cooling body 20 is h, the temperature difference ΔT is
ΔT = (P + Q) / (h · S) (3)
It is represented by If the output of the closed type power conversion unit 10 is constant, the amount of heat (P + Q) transferred from the cooling body 20 to the refrigerant is constant. Therefore, in order to adjust the internal air temperature Ta and further the temperature Tf of the cooling body 20, the heat transfer coefficient h between the refrigerant and the cooling body 20 may be adjusted. Since this heat transfer coefficient h depends on the amount of refrigerant flowing to the cooling body 20, eventually, the air temperature Ta inside the closed type power conversion unit 10 is set to a predetermined value by adjusting the amount of refrigerant flowing to the cooling body 20. It can be controlled to keep the

次に、以上のような内部空気温度推定方法を適用した閉鎖型電力変換ユニット10の冷却システムについて説明する。
図5は閉鎖型電力変換ユニットおよびその冷却システムを示すブロック図、図6は回転数指令回路の構成例を示す図である。なお、この図5および図6において、図1に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
Next, a cooling system for the closed power conversion unit 10 to which the above-described internal air temperature estimation method is applied will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a closed type power conversion unit and its cooling system, and FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a rotation speed command circuit. 5 and 6, the same or equivalent components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この閉鎖型電力変換ユニット10は、その外部に放熱器24が備えられ、放熱器24と電力半導体11を搭載する冷却体20との間で冷媒が循環するように配管25および電動機付きポンプ26が設けられて、冷却システムを構成している。この冷却システムは、また、冷却体20の温度を検出するように冷却体20に取り付けられた温度センサ31を備え、この温度センサ31の出力は、回転数指令回路32の入力に接続されている。その回転数指令回路32の出力は、電動機制御回路33の入力に接続され、その出力は、電動機付きポンプ26を駆動制御するように接続されている。   The closed type power conversion unit 10 is provided with a radiator 24 on the outside, and a pipe 25 and a motor-equipped pump 26 are provided so that the refrigerant circulates between the radiator 24 and the cooling body 20 on which the power semiconductor 11 is mounted. A cooling system is provided. The cooling system also includes a temperature sensor 31 attached to the cooling body 20 so as to detect the temperature of the cooling body 20, and the output of the temperature sensor 31 is connected to the input of the rotation speed command circuit 32. . The output of the rotational speed command circuit 32 is connected to the input of the electric motor control circuit 33, and the output is connected so as to drive and control the pump 26 with electric motor.

回転数指令回路32は、図6に示したように、回転数調節回路34と、空気温度推定回路30と、温度設定部35とを有し、空気温度推定回路30は、温度センサ31の出力および制御回路12が有する温度差演算回路12aの出力を受けて空気温度を推定し、回転数調節回路34に出力している。回転数調節回路34は、空気温度推定回路30が推定した空気温度と温度設定部35の温度設定値とを入力し、推定された空気温度が温度設定部35によって設定された空気温度になるような回転数指令を電動機制御回路33に出力する。電動機制御回路33は、たとえば比例積分調節器を有し、回転数指令回路32の回転数調節回路34より与えられた回転数指令値と実際の回転数検出値との偏差をゼロにするような比例積分動作の信号を発生し、電動機付きポンプ26を駆動制御する。つまり、この閉鎖型電力変換ユニット10の冷却システムでは、閉鎖型電力変換ユニット10の内部における空気温度を推定し、その推定した空気温度が設定した空気温度に一致するように、閉鎖型電力変換ユニット10に内蔵する冷却体20に循環させる冷媒の量を制御している。   As shown in FIG. 6, the rotation speed command circuit 32 includes a rotation speed adjustment circuit 34, an air temperature estimation circuit 30, and a temperature setting unit 35, and the air temperature estimation circuit 30 outputs the output of the temperature sensor 31. The air temperature is estimated by receiving the output of the temperature difference calculation circuit 12 a included in the control circuit 12 and output to the rotation speed adjustment circuit 34. The rotation speed adjustment circuit 34 inputs the air temperature estimated by the air temperature estimation circuit 30 and the temperature setting value of the temperature setting unit 35 so that the estimated air temperature becomes the air temperature set by the temperature setting unit 35. A rotational speed command is output to the motor control circuit 33. The motor control circuit 33 has, for example, a proportional-plus-integral controller, and makes the deviation between the rotational speed command value given from the rotational speed adjustment circuit 34 of the rotational speed command circuit 32 and the actual rotational speed detected value zero. Proportional integral operation signal is generated to drive and control the motor-equipped pump 26. That is, in the cooling system of the closed type power conversion unit 10, the air temperature inside the closed type power conversion unit 10 is estimated, and the closed type power conversion unit is set so that the estimated air temperature matches the set air temperature. The amount of the refrigerant circulated through the cooling body 20 built in 10 is controlled.

温度設定部35の設定値としては、たとえば、制御回路12に搭載されている電子部品等に許容されている周囲温度に余裕を持たせた温度を設定する。具体的には、電子回路の動作保証周囲温度は、40℃〜60℃程度が一般的であるので、それ以下の温度に設定するのがよい。これにより、閉鎖型電力変換ユニット10の内部の空気温度は、所定の設定値を超えることがないように制御することができる。   As a set value of the temperature setting unit 35, for example, a temperature with a margin is set for the ambient temperature allowed for an electronic component or the like mounted on the control circuit 12. Specifically, the operation-guaranteed ambient temperature of the electronic circuit is generally about 40 ° C. to 60 ° C., and therefore should be set to a temperature lower than that. Thereby, the air temperature inside the closed type power conversion unit 10 can be controlled so as not to exceed a predetermined set value.

次に、この閉鎖型電力変換ユニット10の冷却システムを多相電動機用の電力変換装置に適用した実施の形態について説明する。
図7は多相電動機用の電力変換装置の冷却システムを示すブロック図、図8は電動機制御回路の第1の構成例を示す図、図9は電動機制御回路の第2の構成例を示す図である。なお、この図7において、図5に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
Next, an embodiment in which the cooling system of the closed type power conversion unit 10 is applied to a power conversion device for a multiphase motor will be described.
7 is a block diagram showing a cooling system for a power converter for a multiphase motor, FIG. 8 is a diagram showing a first configuration example of the motor control circuit, and FIG. 9 is a diagram showing a second configuration example of the motor control circuit. It is. In FIG. 7, the same or equivalent components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7に示す電力変換装置1は、互いに独立した複数の単相巻線を有する多相電動機40を駆動するためのもので、各相を個別に制御するために、複数の閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nを備えている。それぞれの閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nは、図5に示した閉鎖型電力変換ユニット10と同じ構成を有している。   The power converter 1 shown in FIG. 7 is for driving a multi-phase motor 40 having a plurality of independent single-phase windings, and a plurality of closed-type power conversion units for individually controlling each phase. 10a, 10b,..., 10n. Each of the closed type power conversion units 10a, 10b,..., 10n has the same configuration as the closed type power conversion unit 10 shown in FIG.

この電力変換装置1の冷却システムは、すべての閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nの冷却体20から出ている冷媒導出側の配管および冷媒導入側の配管がそれぞれ纏められて放熱器24の冷媒入口および電動機付きポンプ26の冷媒出口に接続されている。   In this cooling system for the power conversion device 1, the piping on the refrigerant outlet side and the piping on the refrigerant introduction side that come out of the cooling bodies 20 of all the closed power conversion units 10a, 10b,. The refrigerant is connected to the refrigerant inlet of the radiator 24 and the refrigerant outlet of the pump 26 with electric motor.

電動機付きポンプ26を制御する電動機制御回路33は、図8に示したように、平均回転数指令演算回路36と、電動機駆動回路37とを有している。平均回転数指令演算回路36は、それぞれの閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nの回転数指令回路32から出力された回転数指令a,b,・・・,nを入力し、これら回転数指令a,b,・・・,nの平均値を演算し、指令値として出力する。電動機駆動回路37は、平均回転数指令演算回路36から出力された指令値に基づいて、電動機付きポンプ26を駆動制御することになる。これにより、この電力変換装置1の冷却システムは、それぞれの閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nの内部の空気温度が所定値に保つように電動機付きポンプ26の回転数を制御することになる。   As shown in FIG. 8, the motor control circuit 33 that controls the motor-equipped pump 26 includes an average rotation speed command calculation circuit 36 and a motor drive circuit 37. The average rotational speed command calculation circuit 36 inputs the rotational speed commands a, b,..., N output from the rotational speed command circuits 32 of the respective closed type power conversion units 10a, 10b,. The average values of these rotational speed commands a, b,..., N are calculated and output as command values. The electric motor drive circuit 37 controls the drive of the motor-equipped pump 26 based on the command value output from the average rotation speed command calculation circuit 36. Thereby, the cooling system of this power converter 1 controls the rotation speed of pump 26 with an electric motor so that the air temperature inside each closed type power converter unit 10a, 10b, ..., 10n may be kept at a predetermined value. Will do.

また、図9に示す電動機制御回路33は、最高回転数指令選択回路38と、電動機駆動回路37とを有している。最高回転数指令選択回路38は、それぞれの閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nの回転数指令回路32から出力された回転数指令a,b,・・・,nを入力し、これら回転数指令a,b,・・・,nの最大値を指令値として選択する。電動機駆動回路37は、最高回転数指令選択回路38から出力された指令値に基づいて、電動機付きポンプ26を駆動制御することになる。これにより、この電力変換装置1の冷却システムは、それぞれの閉鎖型電力変換ユニット10a,10b,・・・,10nの内部の空気温度が所定値を保つように電動機付きポンプ26の回転数を制御することになる。   Further, the motor control circuit 33 shown in FIG. 9 has a maximum rotation speed command selection circuit 38 and a motor drive circuit 37. The maximum rotational speed command selection circuit 38 inputs the rotational speed commands a, b,..., N output from the rotational speed command circuits 32 of the respective closed type power conversion units 10a, 10b,. The maximum value of these rotational speed commands a, b,..., N is selected as the command value. The electric motor drive circuit 37 controls the drive of the motor-equipped pump 26 based on the command value output from the maximum rotation speed command selection circuit 38. Thereby, the cooling system of this power converter 1 controls the rotation speed of pump 26 with an electric motor so that the air temperature inside each closed type power converter unit 10a, 10b, ..., 10n maintains a predetermined value. Will do.

1 電力変換装置
10 閉鎖型電力変換ユニット
10a,10b,・・・,10n 閉鎖型電力変換ユニット
11 電力半導体
11a パワーモジュール
12 制御回路
12a 温度差演算回路
20 冷却体
21 吸熱フィン
22 ファン
23 放熱フィン
24 放熱器
25 配管
26 電動機付きポンプ
30 空気温度推定回路
31 温度センサ
32 回転数指令回路
33 電動機制御回路
34 回転数調節回路
35 温度設定部
36 平均回転数指令演算回路
37 電動機駆動回路
38 最高回転数指令選択回路
40 多相電動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 10 Closed type power conversion unit 10a, 10b, ..., 10n Closed type power conversion unit 11 Power semiconductor 11a Power module 12 Control circuit 12a Temperature difference calculation circuit 20 Cooling body 21 Heat absorption fin 22 Fan 23 Radiation fin 24 Radiator 25 Piping 26 Motor-equipped pump 30 Air temperature estimation circuit 31 Temperature sensor 32 Speed command circuit 33 Motor control circuit 34 Speed control circuit 35 Temperature setting unit 36 Average speed command calculation circuit 37 Motor drive circuit 38 Maximum speed command Selection circuit 40 Multiphase motor

Claims (5)

電力半導体を有する電力変換器と、前記電力変換器の出力を所望の値に制御する制御回路と、前記電力半導体を搭載した冷却体と、前記冷却体に熱的に接続されて内部の空気の熱を吸熱する吸熱器と、内部の空気を循環させるファンと、を備えた閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法において、
前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の温度に、前記冷却体から前記冷媒に伝熱される熱量とこの熱量が前記冷媒に伝熱される経路の熱抵抗とから算出して得られる前記冷却体内の温度差を加算して前記冷却体の温度を算出し、
前記閉鎖型電力変換ユニットの内部に放熱される熱量と内部の空気から前記吸熱器を通して前記冷却体に伝熱される経路の熱抵抗とから前記冷却体と空気との間の温度差を演算し、
前記算出した冷却体の温度に、前記演算した前記冷却体と空気との間の温度差を加算して前記閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度を推定することを特徴とする閉鎖型電力変換ユニットの内部空気温度推定方法。
A power converter having a power semiconductor; a control circuit for controlling the output of the power converter to a desired value; a cooling body on which the power semiconductor is mounted; and an internal air that is thermally connected to the cooling body. In the internal air temperature estimation method of a closed type power conversion unit comprising a heat absorber that absorbs heat and a fan that circulates internal air,
Obtained by calculating the temperature of the refrigerant flowing through the flow path provided inside the cooling body from the amount of heat transferred from the cooling body to the refrigerant and the thermal resistance of the path through which the amount of heat is transferred to the refrigerant Add the temperature difference in the cooling body to calculate the temperature of the cooling body,
Calculate the temperature difference between the cooling body and air from the amount of heat radiated to the inside of the closed type power conversion unit and the thermal resistance of the path transferred from the internal air to the cooling body through the heat absorber,
A closed type power conversion unit for estimating an internal air temperature of the closed type power conversion unit by adding a temperature difference between the calculated cooling body and air to the calculated temperature of the cooling body Internal air temperature estimation method.
電力半導体を有する電力変換器と、前記電力変換器の出力を所望の値に制御する制御回路と、前記電力半導体を搭載した冷却体と、前記冷却体に熱的に接続されて内部の空気の熱を吸熱する吸熱器と、内部の空気を循環させるファンと、を有する閉鎖型電力変換ユニットを備えた電力変換装置の冷却システムにおいて、
前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の温度に、前記冷却体から前記冷媒に伝熱される熱量とこの熱量が前記冷媒に伝熱される経路の熱抵抗とから算出して得られる前記冷却体内の温度差を加算して前記冷却体の温度を算出し、前記閉鎖型電力変換ユニットの内部に放熱される熱量と内部の空気から前記吸熱器を通して前記冷却体に伝熱される経路の熱抵抗とから前記冷却体と空気との間の温度差を演算して、前記算出した冷却体の温度に、前記演算した前記冷却体と空気との間の温度差を加算して得られる前記閉鎖型電力変換ユニットの推定内部空気温度が所定の値になるように、前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の量を調節することを特徴とする電力変換装置の冷却システム。
A power converter having a power semiconductor; a control circuit for controlling the output of the power converter to a desired value; a cooling body on which the power semiconductor is mounted; and an internal air that is thermally connected to the cooling body. In a cooling system for a power conversion device including a closed power conversion unit having a heat absorber that absorbs heat and a fan that circulates internal air,
Obtained by calculating the temperature of the refrigerant flowing through the flow path provided inside the cooling body from the amount of heat transferred from the cooling body to the refrigerant and the thermal resistance of the path through which the amount of heat is transferred to the refrigerant The temperature difference of the cooling body is added to calculate the temperature of the cooling body, and the amount of heat dissipated inside the closed type power conversion unit and the path of heat transferred from the internal air to the cooling body through the heat absorber The temperature difference between the cooling body and air is calculated from the thermal resistance, and the temperature difference between the calculated cooling body and air is added to the calculated temperature of the cooling body. A cooling system for a power converter, wherein the amount of refrigerant flowing in a flow path provided in the cooling body is adjusted so that the estimated internal air temperature of the closed type power conversion unit becomes a predetermined value.
請求項2に記載の電力変換装置の冷却システムは、さらに、
外部に設置された放熱器と、
前記冷却体と前記放熱器との間で冷媒を循環させる電動機付きポンプと、
前記推定内部空気温度と設定温度とから回転数指令値を演算する回転数指令回路と、
前記回転数指令回路の出力を指令値として前記電動機付きポンプの回転数を駆動制御する電動機制御回路と、を備え、
前記冷却体の内部に設けられた流路を流れる冷媒の量の調節は、前記電動機付きポンプの回転数を制御することによって行われることを特徴とする電力変換装置の冷却システム。
The cooling system for a power conversion device according to claim 2, further comprising:
A radiator installed outside,
A pump with an electric motor for circulating a refrigerant between the cooling body and the radiator;
A rotation speed command circuit for calculating a rotation speed command value from the estimated internal air temperature and the set temperature;
An electric motor control circuit for driving and controlling the rotational speed of the pump with the motor using the output of the rotational speed command circuit as a command value;
The cooling system for a power conversion device according to claim 1, wherein the adjustment of the amount of the refrigerant flowing through the flow path provided in the cooling body is performed by controlling the number of rotations of the pump with an electric motor.
前記閉鎖型電力変換ユニットの内部の前記吸熱器は、前記ファンによって循環される空気の循環経路に設置されている請求項2に記載の電力変換装置の冷却システム。   The cooling system for a power conversion device according to claim 2, wherein the heat absorber inside the closed power conversion unit is installed in a circulation path of air circulated by the fan. 前記電力変換装置の冷却システムは、複数の前記閉鎖型電力変換ユニットを備えており、
すべての前記閉鎖型電力変換ユニット内の前記冷却体は、冷媒が循環するように前記放熱器に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置の冷却システム。
The cooling system of the power conversion device includes a plurality of the closed power conversion units,
4. The cooling system for a power conversion device according to claim 3, wherein the cooling bodies in all the closed power conversion units are connected to the radiator so that the refrigerant circulates.
JP2013008513A 2013-01-21 2013-01-21 Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device Active JP5556913B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013008513A JP5556913B2 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013008513A JP5556913B2 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009040472A Division JP5195507B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013131763A true JP2013131763A (en) 2013-07-04
JP5556913B2 JP5556913B2 (en) 2014-07-23

Family

ID=48909048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013008513A Active JP5556913B2 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5556913B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020061889A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 北京千驷驭电气有限公司 Method and device for determining degree of blockage of radiator of converter device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08186388A (en) * 1994-12-28 1996-07-16 Fuji Electric Co Ltd Cooling device of electronic equipment
WO2006134659A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Fujitsu Limited Liquid-type cooling method and cooling device using latent heat material
JP2008060515A (en) * 2006-09-04 2008-03-13 Fuji Electric Systems Co Ltd Cooling device for electronic control device
JP2008130791A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Fuji Electric Systems Co Ltd Cooling system of power conversion device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08186388A (en) * 1994-12-28 1996-07-16 Fuji Electric Co Ltd Cooling device of electronic equipment
WO2006134659A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Fujitsu Limited Liquid-type cooling method and cooling device using latent heat material
JP2008060515A (en) * 2006-09-04 2008-03-13 Fuji Electric Systems Co Ltd Cooling device for electronic control device
JP2008130791A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Fuji Electric Systems Co Ltd Cooling system of power conversion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020061889A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 北京千驷驭电气有限公司 Method and device for determining degree of blockage of radiator of converter device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5556913B2 (en) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5206483B2 (en) Power converter cooling system
JP6072985B1 (en) Electronics
CN104736981B (en) Semiconductor chip temperature estimating device and overtemperature protection system
US20110049976A1 (en) Electric Power Converter
JP5528679B2 (en) Temperature management method and system for variable speed drive
US9240777B2 (en) Switching control device
JP2008193017A (en) Structure for cooling semiconductor element
Blinov et al. Cooling Methods for High-Power Electronic Systems.
JP5195507B2 (en) Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device
JP5287365B2 (en) Power conversion device and fan failure detection method thereof
JP6299368B2 (en) Semiconductor device temperature estimation device
JP5473399B2 (en) Overheat protection device
JP6277114B2 (en) Power converter
JP5245903B2 (en) Power converter cooling system
JP6653609B2 (en) Water leakage detection device for inverter cooling device
JP5556913B2 (en) Internal air temperature estimation method for closed type power conversion unit and cooling system for power conversion device
JP2008130791A (en) Cooling system of power conversion device
WO2016170584A1 (en) Power conversion device
JP5673699B2 (en) Power converter cooling system
KR20130017239A (en) Fan control apparatus for thermoelectric module
JP4503045B2 (en) Storage and refrigerated storage
JP2011083135A (en) Cooling system for power converter
JP2005218226A (en) Method and apparatus for controlling motor
JP2013208002A (en) Power generation system with heat storage section
JP2013143792A (en) Electric power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140520

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5556913

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250