JP2018026903A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下において、コンデンサに高電圧がかかるのを抑制することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００は、平滑用のコンデンサ１と、コンデンサ１に並列に接続されている、直流電流を交流電流に変換する半導体素子部２と、半導体素子部２から負荷に流れる電流値が過電流検出値以上になったか否かを検出する過電流検出部６と、を備え、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１よりも低い場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値を小さくするように構成されている。【選択図】図３

Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、コンデンサを備える電力変換装置に関する。

従来、コンデンサを備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の電力変換装置は、コンデンサ（電解コンデンサ）と、負荷（モータ）を駆動する半導体素子部（インバータ回路）と、半導体素子部に含まれる半導体素子の駆動を制御する制御手段と、コンデンサの温度を検出する温度センサ（温度検出手段）と、を備える。ここで、コンデンサは、低温環境下において、抵抗値（等価直列抵抗値）が上昇する傾向がある。このため、コンデンサの温度が低いとコンデンサに高電圧がかかりやすくなり、コンデンサ自身や並列に接続されている半導体素子の破壊につながるおそれが生じる。そこで、制御手段は、温度センサによって検出されたコンデンサの温度が予め定められた目標温度よりも低い場合に、負荷の通常駆動開始前に、リップル電圧が許容値内となるように制限された電流を負荷に流すように制御を行う。制限された電流を負荷に流している間に、コンデンサの温度は目標温度まで上昇する。

特開２０１２−２２２９２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の電力変換装置では、負荷（モータ）に流れる電流値が制限されている場合でも、短絡などの要因で制御された電流値以上の電流が負荷に流れた場合においては、コンデンサ（電解コンデンサ）に高電圧がかかるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、低温環境下において、コンデンサに高電圧がかかるのを抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。

この発明の一の局面による電力変換装置は、平滑用のコンデンサと、コンデンサに並列に接続されている、直流電流を交流電流に変換する半導体素子部と、半導体素子部から負荷に流れる電流値が過電流検出値以上になったか否かを検出する過電流検出部と、を備え、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が第１の温度よりも低い場合において、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が低くなるほど、過電流検出値を小さくするように構成されている。

この発明の一の局面による電力変換装置では、コンデンサの抵抗値（等価直列抵抗値）が大きくなる低温環境下において過電流検出値が小さくなるので、過大な電流が流れることを抑制することができるとともに、コンデンサに高電圧がかかるのを抑制することができる。また、低温環境下において、特許文献１のように負荷に流れる電流値を一定以下に制限する場合や、過電流検出値をコンデンサの最低動作保証温度における過電流検出値に固定する（過電流検出値を最小値に固定する）場合に比べて、より大きい電流を流すことができる。その結果、負荷の動作開始直後においてもスムーズに負荷を駆動させることができ、さらに、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度をより速やかに上昇させることができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、半導体素子部から負荷に流れる電流値が過電流検出値以上になった場合、半導体素子部の運転を停止するように構成されている。このように構成すれば、半導体素子部から負荷に流れる電流値が過電流検出値以上になることに起因してコンデンサに高電圧がかかることを、確実に防止することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が第１の温度以上の場合には、過電流検出値を略一定にするように構成されている。コンデンサの温度が比較的高い場合には、コンデンサの抵抗値は比較的安定しているので、過電流検出値を略一定にすることによって、過電流検出値の制御を簡略化することができる。

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が第１の温度よりも低い場合において、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が低くなるほど、過電流検出値を、指数関数的、線形関数的、または、階段状に小さくするように構成されている。このように構成すれば、比較的単純な関数に基づいて過電流検出値を小さくすることができるので、過電流検出値を容易に小さくすることができる。

この場合、好ましくは、過電流検出値を、線形関数的または階段状に小さくする場合において、過電流検出値の変化率を略一定にするように構成されている。このように構成すれば、温度に基づいて過電流検出値の変化率を調整する場合に比べて、過電流検出値を容易に変化させることができる。

上記過電流検出値を、指数関数的、線形関数的、または、階段状に小さくする電力変換装置において、好ましくは、過電流検出値を、指数関数的または階段状に小さくする場合において、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が低くなるほど、過電流検出値の変化率を大きくするように構成されている。このように構成すれば、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度に対して過電流検出値は、上に凸の関数に沿って変化するので、過電流検出値の変化率が略一定である場合に比べて、過電流検出値を大きくすることができる。

上記過電流検出値を、指数関数的、線形関数的、または、階段状に小さくする電力変換装置において、好ましくは、過電流検出値を、線形関数的に小さくする場合において、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が、第１の温度よりも低い第２の温度未満の場合には、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度に対する過電流検出値の変化率を第１の変化率にするとともに、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が、第２の温度以上でかつ第１の温度よりも低い場合には、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度に対する過電流検出値の変化率を、第１の変化率よりも小さい第２の変化率にするように構成されている。このように構成すれば、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度に対して過電流検出値は、上に凸の関数に沿って変化するので、過電流検出値の変化率を略一定にする場合に比べて、過電流検出値を大きくすることができる。

上記過電流検出値の変化率を変化させる電力変換装置において、好ましくは、過電流検出値の温度依存性の関数と、コンデンサの抵抗値の温度依存性の関数との積値が略一定になる過電流検出値の温度依存性の関数の特性に沿うように、過電流検出値を小さくするように構成されている。このように構成すれば、コンデンサに流れる電流値は過電流検出値よりも小さいので、コンデンサの抵抗値とコンデンサに流れる電流値との積である、コンデンサにかかる電圧値は、コンデンサの抵抗値と過電流検出値との積値である上記略一定の値よりも小さくなる。

上記過電流検出値以上の電流が検出された場合に半導体素子部を停止させる電力変換装置において、好ましくは、半導体素子部から負荷に流れる電流値が過電流検出値以上になることによって半導体素子部の運転が停止した場合において、半導体素子部から負荷に流れる電流値が、コンデンサの温度またはコンデンサの近傍の温度が第１の温度以上の場合の過電流検出値よりも小さい場合には、所定時間後に半導体素子部の運転を再開させるように構成されている。このように構成すれば、コンデンサの温度が低いことが原因で半導体素子部の運転が停止した場合には、コンデンサの温度が上昇するのを待って運転を再開させることができる。

本発明によれば、上記のように、低温環境下において、コンデンサに高電圧がかかるのを抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による電力変換装置の回路構成を示した図である。 本発明の第１〜第３実施形態による電力変換装置のコンデンサの等価直列抵抗値の温度特性を示した図である。 本発明の第１実施形態による過電流検出値の温度依存性を示した図である。 本発明の第１〜第３実施形態による電力変換装置の運転制御のフローを説明するための図である。 本発明の第２実施形態による過電流検出値の温度依存性を示した図である。 本発明の第３実施形態による過電流検出値の温度依存性を示した図である。 本発明の第１実施形態の変形例による過電流検出値の温度依存性を示した図である。 本発明の第２実施形態の変形例による過電流検出値の温度依存性を示した図である。 本発明の第１〜第３実施形態の変形例による電力変換装置の回路構成を示した図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図４を参照して、第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。

（電力変換装置の構造）
図１に示すように、電力変換装置１００は、平滑用のコンデンサ１と、直流電流を交流電流に変換する半導体素子部２とを備えている。コンデンサ１と半導体素子部２とは並列に接続されている。

半導体素子部２は、３つの半導体素子２０からなる上アームを構成する半導体素子部２ａと、３つの半導体素子２０からなる下アームを構成する半導体素子部２ｂとを含む。６つの各半導体素子２０の各々のゲート電極には、ゲート駆動回路１０１が接続されている。

また、電力変換装置１００には、直流電源３が設けられている。コンデンサ１および半導体素子部２には、直流電源３から電力が供給されている。

半導体素子部２からは、３相の交流電流がモータ１０２に出力されている。具体的には、上アームを構成する半導体素子部２ａの各相の半導体素子２０は、下アームを構成する半導体素子部２ｂのうちの対応する相の半導体素子２０と接続されている。モータ１０２は特許請求の範囲の「負荷」の一例であり、例えばＰＭモータ（永久磁石式モータ）である。

半導体素子部２から出力される３相の交流電流の各々の電流値は、各相用の電流検出器４によって検出される。また、電流検出器４によって検出された検出値に基づいて、電流検出回路５によって各相の電流の補正が行われる。具体的には、電流検出回路５は、各相の電流検出器４ごとに生じる誤差の補正、および、３相の交流電流の相対的なずれ等を補正する。

電流検出回路５からの出力は、過電流検出部６に入力される。過電流検出部６は、電流検出回路５からの出力値に基づき、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が過電流検出値以上になったか否かを検出する。また、過電流検出部６の過電流検出値は、後述する温度センサ８の検出結果（コンデンサ１の温度）に基づいて設定される。

また、電力変換装置１００には、電流制御部７が設けられている。電流制御部７は、外部からモータ１０２のトルク指令の信号または回転数指令の信号を受信する。電流制御部７は、外部から受信した上記信号に基づいて、ゲート駆動回路１０１を介して半導体素子部２のオンオフを制御し、半導体素子部２からモータ１０２へ出力される電流を制御する。なお、図１では、電流制御部７から１つのゲート駆動回路１０１に信号が送られているが、実際は、電流制御部７から６つ全てのゲート駆動回路１０１に信号が送られている。

電力変換装置１００は、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が過電流検出値以上になった場合、半導体素子部２の運転を停止するように構成されている。具体的には、過電流検出部６は、半導体素子部２からモータ１０２に流れる各相の電流値のうちの少なくとも１つが過電流検出値以上であると判定した場合、半導体素子部２を全オフする信号をゲート駆動回路１０１に送り、過電流検出部６から上記判定結果を受けた電流制御部７は半導体素子部２のオンオフ制御を停止するように構成されている。なお、図１では、過電流検出部６から１つのゲート駆動回路１０１に信号が送られているが、実際は、過電流検出部６から６つ全てのゲート駆動回路１０１に信号が送られている。

コンデンサ１の近傍には、コンデンサ１の温度を検出する温度センサ８が設けられている。温度センサ８はコンデンサ１の表面に接触している。

図２に示すように、コンデンサ１（図１参照）の抵抗値（等価直列抵抗値）は、コンデンサ１の温度が低くなるほど大きくなる。典型的には、コンデンサ１の温度が−３０℃から−４０℃における抵抗値は、コンデンサ１が一般的に使用される温度である２０℃から１００℃における抵抗値の１０倍以上である。

図３に示すように、電力変換装置１００（図１参照）は、コンデンサ１の温度が、コンデンサ１の最低動作温度保証値Ｔ２（たとえば−４０℃）以上でかつ温度Ｔ１（たとえば０℃）未満である場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値を小さくするように構成されている。コンデンサ１の温度が温度Ｔ１よりも低い場合の過電流検出値は、電流制御部７内において、データベースからの参照または内部演算によって算出される。なお、温度Ｔ１は、特許請求の範囲の「第１の温度」の一例である。

詳細には、コンデンサ１の温度が最低動作温度保証値Ｔ２の場合の過電流検出値、および、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１の場合の過電流検出値の各々を、ＯＣ０およびＯＣ１としたとき、コンデンサ１の温度が最低動作温度保証値Ｔ２以上でかつ温度Ｔ１未満である場合の過電流検出値の変化率は、（ＯＣ１−ＯＣ０）／（Ｔ１−Ｔ２）に設定される。なお、コンデンサ１の最低動作温度保証値とは、コンデンサ１が動作可能な温度範囲のうち、最も低い温度のことである。

また、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上である場合には、過電流検出値はＯＣ１に設定される。

半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が過電流検出値以上になることによって半導体素子部２の運転が停止した場合において、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上の場合の過電流検出値（ＯＣ１）よりも小さい場合には、半導体素子部２の運転が停止してから所定時間後（具体的には数ミリ秒、たとえば５ミリ秒）に半導体素子部２の運転が自動的に再開される。

半導体素子部２の運転が停止してもモータ１０２の動作は急には停止しないので、コンデンサ１に回生電流が流入する。また、半導体素子部２の停止前に流れていた電流による熱が、時間差でコンデンサ１に伝わる。これらにより、半導体素子部２が停止した所定時間後には、半導体素子部２の停止前よりも、コンデンサ１の温度は上昇しているとともに、過電流検出値は大きくなっている。

（電力変換装置の運転制御フロー）
次に、図４を参照して、第１実施形態の電力変換装置１００（図１参照）の運転制御フローについて説明する。

まず、ステップＳ１において、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１未満か否かが判定される。コンデンサ１の温度が温度Ｔ１未満である場合はステップＳ２に進む。コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上である場合はステップＳ３に進む。

ステップＳ２において、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の関数（図３参照）に基づいて、過電流検出値がコンデンサ１の温度に応じた値に設定される。設定後はステップＳ４に進む。ステップＳ４において、電力変換装置１００（半導体素子部２）（図１参照）の運転が実行される。この間にコンデンサ１の温度はある程度上昇する。次にステップＳ５に進む。ステップＳ５において、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の関数（図３参照）に基づいて、過電流検出値がコンデンサ１の温度に応じた値に設定される。すなわち、コンデンサ１の温度上昇に応じて、その都度、過電流検出値が大きくされる。設定後はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１未満か否かが判定される。コンデンサ１の温度が温度Ｔ１未満である場合はステップＳ７に進む。コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上である場合はステップＳ３に進む。

ステップＳ７において、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流が、現時点での過電流検出値以上か否かが判定される。過電流の検出があると判定された場合はステップＳ８に進む。過電流の検出がないと判定された場合はステップＳ５に戻る。

ステップＳ８において、電力変換装置１００（半導体素子部２）の運転が停止される。停止後はステップＳ９に進む。ステップＳ９において、電力変換装置１００の運転停止時の過電流検出値が、ＯＣ１未満か否かが判定される。ＯＣ１未満であると判定された場合はステップＳ１０に進む。ＯＣ１以上であると判定された場合は電力変換装置１００の運転は停止状態のままである。

次に、ステップＳ１０において、電力変換装置１００（半導体素子部２）の停止から所定時間後に電力変換装置１００の運転が再開され、ステップＳ５に戻る。

ステップＳ３においては、過電流検出値がＯＣ１に設定される。設定後はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、電力変換装置１００（半導体素子部２）の（通常）運転が実行される。運転が開始されたらステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、外部から、電力変換装置１００の停止指令があるか否かが判定される。停止指令がないと判定された場合にはステップＳ１１に戻って運転を継続する。すなわち、電力変換装置１００の停止指令がない限り、過電流検出値はＯＣ１に固定される。ステップＳ１１において、停止指令があると判定された場合には電力変換装置１００は停止される。なお、ステップＳ３において、過電流検出値がＯＣ１に設定された場合、電力変換装置１００の運転中は、過電流検出値が変更されることはない。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、コンデンサ１の抵抗値（等価直列抵抗値）が大きくなる低温環境下において過電流検出値が小さくなるので、低温環境下において過大な電流が流れることを抑制することができるとともに、コンデンサ１に高電圧がかかるのを抑制することができる。また、低温環境下において、モータ１０２に流れる電流値を一定以下に制限する場合、または、過電流検出値をコンデンサ１の最低動作保証温度における過電流検出値に固定する（過電流検出値を最小値に固定する）場合に比べて、より大きい電流を流すことができる。その結果、モータ１０２の動作開始直後においてもスムーズにモータ１０２を駆動させることができるとともに、コンデンサ１の温度をより速やかに上昇させることができる。

また、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が過電流検出値以上になった場合、半導体素子部２の運転を停止するので、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が過電流検出値以上になることに起因してコンデンサ１に高電圧がかかることを確実に防止することができる。

また、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上の場合には過電流検出値を略一定にすると、コンデンサ１の温度が比較的高い場合コンデンサ１の抵抗値は比較的安定しているので、過電流検出値の制御を簡略化することができる。

また、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１よりも低い場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値を、線形関数的に小さくすると、比較的単純な関数に基づいて過電流検出値を小さくすることができるので、過電流検出値を容易に小さくすることができる。

また、上記のように過電流検出値を線形関数的に小さくする場合において、過電流検出値の変化率を略一定にすると、温度に基づいて過電流検出値の変化率を調整する場合に比べて、過電流検出値を容易に変化させることができる。

また、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が過電流検出値以上になることによって半導体素子部２の運転が停止した場合において、半導体素子部２からモータ１０２に流れる電流値が、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上の場合の過電流検出値よりも小さい場合には、所定時間後に半導体素子部２の運転を再開させるようにすると、コンデンサ１の温度が低いことが原因で半導体素子部２の運転が停止した場合には、コンデンサ１の温度が上昇するのを待って半導体素子部２の運転を再開させることができる。

［第２実施形態］
次に、図１、図２、および、図５を参照して、第２実施形態による電力変換装置２００の構成について説明する。図中において上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

（電力変換装置の構造）
図５に示すように、電力変換装置２００（図１参照）は、コンデンサ１（図１参照）の温度が温度Ｔ１よりも低い場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値を指数関数的に小さくするように構成されている。具体的には、電力変換装置２００は、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値の変化率を大きくするように構成されている。

電力変換装置２００は、コンデンサ１の抵抗値の温度依存性の関数（図２参照）と過電流検出値の温度依存性の関数（図５参照）との積値が全温度領域において略一定になるように構成されている。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

コンデンサ１の温度が低くなるほど過電流検出値の変化率を大きくすると、コンデンサ１の温度に対して過電流検出値は上に凸の関数に沿って変化するので、過電流検出値の変化率が略一定である場合に比べて、過電流検出値を大きくすることができる。

コンデンサ１の抵抗値の温度依存性の関数と過電流検出値の温度依存性の関数との積値を全温度領域で略一定にすると、コンデンサ１に流れる電流値は過電流検出値よりも小さいので、コンデンサ１の抵抗値とコンデンサ１に流れる電流値との積である、コンデンサ１にかかる電圧値を、コンデンサ１の抵抗値と過電流検出値との積値である上記略一定の値よりも小さくすることができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
次に、図１および図６を参照して、第３実施形態による電力変換装置３００の構成について説明する。なお、図中において上記第２実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

（電力変換装置の構造）
図６に示すように、電力変換装置３００（図１参照）は、コンデンサ１（図１参照）の温度が温度Ｔ１よりも低い場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値を、線形関数的（折れ線的）に小さくするように構成されている。

具体的には、コンデンサ１の温度が、温度Ｔ１よりも小さい温度Ｔ３以上でかつ温度Ｔ１未満の場合には、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の変化率は変化率δ１に設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ３よりも小さい温度Ｔ４以上でかつ温度Ｔ３未満の場合には、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の変化率は、変化率δ１よりも大きい変化率δ２に設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ４よりも小さい温度Ｔ５以上でかつ温度Ｔ４未満の場合には、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の変化率は、変化率δ２よりも大きい変化率δ３に設定される。コンデンサ１の温度が、最低動作温度保証値Ｔ２以上でかつ温度Ｔ５未満の場合には、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の変化率は、変化率δ３よりも大きい変化率δ４に設定される。なお、変化率δ１、変化率δ２、変化率δ３、および、変化率δ４は、正の値である。なお、温度Ｔ３、温度Ｔ４、および、温度Ｔ５は、それぞれ、特許請求の範囲の「第２の温度」の一例である。また、変化率δ１は、特許請求の範囲の「第２の変化率」の一例である。また、変化率δ２、変化率δ３、および、変化率δ４は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１の変化率」の一例である。

第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、コンデンサ１の温度が、温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ３（Ｔ４、Ｔ５）未満の場合には、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の変化率を変化率δ２（δ３、δ４）にするとともに、コンデンサ１の温度が、温度Ｔ３（Ｔ４、Ｔ５）以上でかつ温度Ｔ１よりも低い場合には、コンデンサ１の温度に対する過電流検出値の変化率を、変化率δ２（δ３、δ４）よりも小さい変化率δ１にするように、電力変換装置３００を構成する。これにより、コンデンサ１の温度に対して過電流検出値は、上に凸の関数に沿って変化するので、上記第２実施形態と同様に、過電流検出値の変化率を略一定にする場合に比べて、過電流検出値を大きくすることができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１よりも低い場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど、過電流検出値を線形関数的に小さくする場合において、過電流検出値の変化率を略一定にする構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図７に示すように、過電流検出値を階段状に小さくする場合において、過電流検出値の変化量（変化率）を略一定にする構成であってもよい。具体的には、過電流検出値は、（ＯＣ１−ＯＣ０）／５ずつ階段状に小さくなる。

また、上記第２実施形態では、過電流検出値を指数関数的に小さくする場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど過電流検出値の変化率を大きくする構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図８に示すように、過電流検出値を階段状に小さくする場合において、コンデンサ１の温度が低くなるほど過電流検出値の変化量（変化率）を大きくする構成であってもよい。

具体的には、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１である場合には、過電流検出値は、ＯＣ１よりもΔ１だけ小さく設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ１よりも小さい温度Ｔ６の場合には、過電流検出値は、ＯＣ１よりもΔ１＋Δ２だけ小さく設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ６よりも小さい温度Ｔ７の場合には、過電流検出値は、ＯＣ１よりもΔ１＋Δ２＋Δ３だけ小さく設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ７よりも小さい温度Ｔ８の場合には、過電流検出値は、ＯＣ１よりもΔ１＋Δ２＋Δ３＋Δ４だけ小さく設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ８よりも小さい温度Ｔ９の場合には、過電流検出値は、ＯＣ１よりもΔ１＋Δ２＋Δ３＋Δ４＋Δ５だけ小さく設定される。コンデンサ１の温度が、温度Ｔ９よりも小さい温度Ｔ１０の場合には、過電流検出値は、ＯＣ１よりもΔ１＋Δ２＋Δ３＋Δ４＋Δ５＋Δ６だけ小さく設定される。なお、Δ１〜Δ６の大小関係はΔ１＜Δ２＜Δ３＜Δ４＜Δ５＜Δ６である。

また、上記第１〜第３実施形態では、コンデンサの温度が温度Ｔ１以上である場合と、コンデンサの温度が温度Ｔ１未満である場合との両方において、共通の回路（過電流検出部６）によって過電流を検出する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図９に示すように、コンデンサの温度が温度Ｔ１以上である場合と、コンデンサの温度が温度Ｔ１未満である場合とにおいて、互いに別個の回路によって過電流を検出する構成であってもよい。

具体的には、過電流検出部６（１６、２６）は、過電流検出回路６ａ（１６ａ、２６ａ）と過電流検出回路６ｂ（１６ｂ、２６ｂ）とを含む。電流制御部７（１７、２７）は、電流制御回路７ａ（１７ａ、２７ａ）と電流制御回路７ｂ（１７ｂ、２７ｂ）とを含む。電力変換装置１００（２００、３００）には、過電流検出部６（１６、２６）と電流検出回路５との間に、スイッチ１０３が設けられている。スイッチ１０３は、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１以上である場合は、過電流検出回路６ａ（１６ａ、２６ａ）側にスイッチされ、コンデンサ１の温度が温度Ｔ１未満である場合は、過電流検出回路６ｂ（１６ｂ、２６ｂ）側にスイッチされる。

また、過電流検出回路６ａ（１６ａ、２６ａ）の過電流検出値は、ＯＣ１に固定されている。すなわち、過電流検出回路６ａ（１６ａ、２６ａ）は、温度に依存しない過電流検出値に基づいて過電流発生の有無を判定する、通常広く用いられている過電流検出回路である。また、過電流検出回路６ｂ（１６ｂ、２６ｂ）の過電流検出値は、コンデンサ１の温度が低くなるほど小さくなる。また、過電流検出回路６ｂ（１６ｂ、２６ｂ）の過電流検出値は、温度センサ８の検出結果（コンデンサ１の温度）に基づいて設定される。また、過電流検出回路６ｂ（１６ｂ、２６ｂ）の過電流検出値は、電流制御回路７ｂ（１７ｂ、２７ｂ）内において、データベースからの参照または内部演算によって算出される。

また、上記第１〜第３実施形態では、温度センサ８は、コンデンサ１の表面に接触している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、温度センサ８は、コンデンサ１に内蔵されていてもよい。また、温度センサ８は、コンデンサ１の近傍の温度を検出する構成であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、電流制御部７（１７、２７）は、外部からの、モータ１０２のトルク指令の信号または回転数指令の信号に基づいて、半導体素子部２のオンオフを制御する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電流制御部７（１７、２７）は、外部からの、モータ１０２の周波数指令に基づいて、半導体素子部２のオンオフを制御する構成であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、電力変換装置１００（２００、３００）に、直流電源３が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置１００（２００、３００）に、交流電源が設けられている構成であってもよい。この場合、交流電源からの交流電流を直流電流に変換する整流器が交流電源とコンデンサ１との間に設けられる。

また、上記第１〜第３実施形態では、モータ１０２が、ＰＭモータである構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ１０２が、ＰＭモータ以外のモータであってもよい。

また、上記第３実施形態では、過電流検出値の変化率を４段階で変化させている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、過電流検出値の変化率を４段階以外で変化させてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

１ コンデンサ
２ 半導体素子部
６、１６、２６ 過電流検出部
１００、２００、３００ 電力変換装置
１０２ モータ（負荷）
Ｔ１ 温度（第１の温度）
Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５ 温度（第２の温度）
δ１ 変化率（第２の変化率）
δ２、δ３、δ４ 変化率（第１の変化率）

Claims (9)

1. 平滑用のコンデンサと、
   前記コンデンサに並列に接続されている、直流電流を交流電流に変換する半導体素子部と、
   前記半導体素子部から負荷に流れる電流値が過電流検出値以上になったか否かを検出する過電流検出部と、を備え、
   前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が第１の温度よりも低い場合において、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が低くなるほど、前記過電流検出値を小さくするように構成されている、電力変換装置。
2. 前記半導体素子部から前記負荷に流れる電流値が前記過電流検出値以上になった場合、前記半導体素子部の運転を停止するように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が前記第１の温度以上の場合には、前記過電流検出値を略一定にするように構成されている、請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が前記第１の温度よりも低い場合において、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が低くなるほど、前記過電流検出値を、線形関数的、指数関数的、または、階段状に小さくするように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記過電流検出値を、線形関数的または階段状に小さくする場合において、前記過電流検出値の変化率を略一定にするように構成されている、請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記過電流検出値を、指数関数的または階段状に小さくする場合において、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が低くなるほど、前記過電流検出値の変化率を大きくするように構成されている、請求項４に記載の電力変換装置。
7. 前記過電流検出値を、線形関数的に小さくする場合において、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が、前記第１の温度よりも低い第２の温度未満の場合には、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度に対する前記過電流検出値の変化率を第１の変化率にするとともに、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が、前記第２の温度以上でかつ前記第１の温度よりも低い場合には、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度に対する前記過電流検出値の変化率を、前記第１の変化率よりも小さい第２の変化率にするように構成されている、請求項４に記載の電力変換装置。
8. 前記過電流検出値の温度依存性の関数と、前記コンデンサの抵抗値の温度依存性の関数との積値が略一定になる前記過電流検出値の温度依存性の関数の特性に沿うように、前記過電流検出値を小さくするように構成されている、請求項６または７に記載の電力変換装置。
9. 前記半導体素子部から前記負荷に流れる電流値が前記過電流検出値以上になることによって前記半導体素子部の運転が停止した場合において、前記半導体素子部から前記負荷に流れる電流値が、前記コンデンサの温度または前記コンデンサの近傍の温度が前記第１の温度以上の場合の前記過電流検出値よりも小さい場合には、所定時間後に前記半導体素子部の運転を再開させるように構成されている、請求項２〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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