JP2024039777A

JP2024039777A - 電力変換器の過熱保護制御装置

Info

Publication number: JP2024039777A
Application number: JP2022144381A
Authority: JP
Inventors: 皓揮天野; Koki Amano; 健岡部; Takeshi Okabe; 信一朗四元; Shinichiro Yotsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-09-12
Filing date: 2022-09-12
Publication date: 2024-03-25

Abstract

【課題】電力変換器に対する過剰な保護を抑制し、電力変換器の運転効率の低下を抑制することができる電力変換器の過熱保護制御装置を得ることを目的とする。【解決手段】ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値に基づいて、インバータ２０の電力を制御する。ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値以上になると、ＤＣ電力制限値を下げる。ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値以下になると、ＤＣ電力制限値を上げる。【選択図】図１

Description

本開示は、電力変換器の過熱保護制御装置に関するものである。

従来の電力変換装置では、制御部は、交流電動機の過負荷運転時に、内蔵の電子カウンタの積算値を、電流検出器の検出電流に応じた重み値で電子的に加算する。また、制御部は、交流電動機が過負荷運転でないときに、電子カウンタの積算値を、過負荷時の電流検出器における検出電流の２乗時間積値に見合った重み値で減算する。

また、制御部は、電子カウンタの積算値が熱時限特性上の設定値に達したとき、ドライブ回路にインバータの停止信号を送り、交流電動機を停止させる（例えば、特許文献１参照）。

特許第５５２０６３９号公報

上記のような従来の電力変換装置では、過熱保護時にインバータの動作が停止されるため、インバータへの出力が過保護に制限され、インバータの運転効率が低下する恐れがある。

本開示は、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、電力変換器に対する過剰な保護を抑制し、電力変換器の運転効率の低下を抑制することができる電力変換器の過熱保護制御装置を得ることを目的とする。

本開示に係る電力変換器の過熱保護制御装置は、直流電源と交流回転電機との間に設けられている電力変換器における電力を算出する電力演算部、電力演算部によって算出された電力と、電力の閾値である第１判定出力値とに基づいて、熱量相当値を算出する熱量演算部、及び熱量演算部によって算出された熱量相当値に基づいて、電力変換器における電力を制御する電力指令部を備え、熱量演算部は、電力が第１判定出力値以上である場合、直流電源と電力変換器との間に流れる電流の２乗に時間を掛けた値である電流２乗時間積値を、前回の熱量相当値に加算し、電力が第１判定出力値未満である場合、前回の熱量相当値から減算値を減算し、電力指令部は、熱量演算部によって算出された熱量相当値が、第１判定熱量相当値以上になると、電力変換器における電力を制限し、熱量演算部によって算出された熱量相当値が、第１判定熱量相当値よりも小さい第２判定熱量相当値以下になると、電力変換器における電力の制限を解除し、第２判定熱量相当値は、熱量相当値が第１判定熱量相当値以上になったときから、熱量相当値が第２判定熱量相当値以下になるまで固定される。

本開示の電力変換器の過熱保護制御装置によれば、電力変換器に対する過剰な保護を抑制し、電力変換器の運転効率の低下を抑制することができる。

実施の形態１による車両駆動システムを示す構成図である。図１の第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタを用いない場合における第１判定熱量相当値設定部への入力信号と、第１判定熱量相当値設定部からの出力信号とを示すグラフである。図１の第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタへの入力信号と、第１判定熱量相当値設定部からの出力信号とを示すグラフである。熱量相当値と温度との関係の一例を示すグラフである。図１のＤＣ電力指令部によるＤＣ電力制限値の切り替え時におけるＤＣ電力制限値の変化を、漸増処理を行う場合と行わない場合とで比較して示すグラフである。図１のＤＣ電力指令部によるＤＣ電力制限値の切り替え時におけるＤＣ電力制限値の変化を、漸減処理を行う場合と行わない場合とで比較して示すグラフである。図１の過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。図７の最大電流調整部の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図７の最大電流調整部における入力と出力との関係の第１例を示すグラフである。図７の最大電流調整部における入力と出力との関係の第２例を示すグラフである。図７の許容トルク演算部において、許容トルクの上限値を求める方法の一例を示すテーブルである。図７の許容トルク演算部において、許容トルクの下限値を求める方法の一例を示すテーブルである。図１の過熱保護制御装置の動作における前半部分を示すフローチャートである。図１の過熱保護制御装置の動作における後半部分を示すフローチャートである。水温と、ＤＣ電力と、第１判定熱量相当値との関係の一例を示す表である。図１５に対応する水温と、ＤＣ電力と、第１判定熱量相当値との関係を示すグラフである。水温と、ＤＣ電力と、減算値との関係の一例を示す表である。図１７に対応する水温と、ＤＣ電力と、減算値との関係を示すグラフである。図１のインバータに接続されている導体の温度の時間変化を、高水温時と低水温時とのそれぞれにおいて測定した結果を示すグラフである。水温と制限時ＤＣ電力制限値との関係の一例を示す表である。図２０に対応する水温と制限時ＤＣ電力制限値との関係を示すグラフである。実施の形態１の過熱保護動作を示すタイミングチャートである。実施の形態２による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。回転数とＡＣ電流との関係の一例を示すグラフである。回転数と、第１判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。実施の形態３による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。ＡＣ電流とＤＣ電流との関係の一例を示すグラフである。ＡＣ電流と、第１判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。実施の形態４による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。実施の形態５による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。実施の形態６による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。実施の形態７による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。水温と、ＤＣ電力と、第２判定熱量相当値との関係の一例を示す表である。図３３に対応する水温と、ＤＣ電力と、第２判定熱量相当値との関係を示すグラフである。実施の形態８による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。回転数と、第１判定熱量相当値及び第２判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。実施の形態９による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。ＡＣ電流と、第１判定熱量相当値及び第２判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。実施の形態１～９のインバータ制御装置及び過熱保護制御装置の各機能を実現する処理回路の第１例を示す構成図である。実施の形態１～９のインバータ制御装置及び過熱保護制御装置の各機能を実現する処理回路の第２例を示す構成図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
＜車両駆動システム＞
図１は、実施の形態１による車両駆動システムを示す構成図である。図において、車両駆動システムは、直流電源１０、電圧検出器１１、電流検出器１２、平滑コンデンサ１３、電力変換器としてのインバータ２０、交流回転電機３０、磁極位置検出器３１、第１電流センサ３３ａ、第２電流センサ３３ｂ、第３電流センサ３３ｃ、インバータ制御装置４０、電気角速度演算部５０、過熱保護制御装置７０、及び水温検出器８０を有している。

直流電源１０は、充放電可能な電源である。また、直流電源１０は、インバータ２０を介して、交流回転電機３０と電力のやり取りを行う。また、直流電源１０は、高電圧側ノードＰと、低電圧側ノードＮとを有している。

平滑コンデンサ１３は、高電圧側接続点Ｐｃａｐと低電圧側接続点Ｎｃａｐとにおいて、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間に接続されている。なお、高電圧側ノードＰとインバータ２０との間に、図示しない昇圧コンバータが設けられてもよい。この場合、直流電源１０から供給されるＤＣ電圧が、ＤＣ／ＤＣ変換により昇圧される。

電圧検出器１１は、直流電源１０のＤＣ電圧Ｖｄｃを検出する。具体的には、電圧検出器１１は、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間の端子間電圧を、ＤＣ電圧Ｖｄｃとして出力する。なお、電圧検出器１１は、ＤＣ電圧Ｖｄｃとして、高電圧側接続点Ｐｃａｐと低電圧側接続点Ｎｃａｐとの間の電圧を出力してもよい。

電流検出器１２は、直流電源１０とインバータ２０との間に流れるＤＣ電流Ｉｄｃを検出する。具体的には、電流検出器１２は、高電圧側ノードＰと、複数の端子Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗとの間の電流を、ＤＣ電流Ｉｄｃとして出力する。又は、電流検出器１２は、低電圧側ノードＮと、複数の端子Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗとの間の電流を、ＤＣ電流Ｉｄｃとして出力する。

なお、ＤＣ電力（Ｖｄｃ×Ｉｄｃ）とＡＣ電力（Ｖａｃ×Ｉａｃ）とが等しいとして、ＤＣ電流Ｉｄｃは、次式により推定されてもよい。

Ｉｄｃ＝（Ｖａｃ×Ｉａｃ）／Ｖｄｃ・・・（１）

この場合、ＡＣ電流Ｉａｃは、次式により、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑから推定されてもよい。

ＡＣ電圧Ｖａｃは、例えばＵ－Ｖ間の線間電圧であれば、Ｖｕ－Ｖｖにより算出することができる。また、ＡＣ電圧Ｖａｃは、Ｖ－Ｗ間の線間電圧であれば、Ｖｖ－Ｖｗにより算出することができる。また、ＡＣ電圧Ｖａｃは、Ｗ－Ｕ間の線間電圧であれば、Ｖｗ－Ｖｕにより算出することができる。また、ＡＣ電圧Ｖａｃは、複数の線間電圧の平均から求められてもよい。

水温検出器８０は、インバータ２０の冷却水の温度、即ち水温を検出する。

＜インバータ＞
インバータ２０は、複数のスイッチング素子を有している。また、インバータ２０は、複数のスイッチング素子のスイッチング動作により、直流電源１０からのＤＣ電圧を、ＤＣ／ＡＣ変換する。ＤＣ／ＡＣ変換により得られたＡＣ電圧は、交流回転電機３０に印加される。

複数のスイッチング素子には、上アーム側の複数のスイッチング素子と、下アーム側の複数のスイッチング素子とが含まれている。上アーム側の複数のスイッチング素子としては、第１上アームスイッチング素子２１ａ、第２上アームスイッチング素子２１ｂ、及び第３上アームスイッチング素子２１ｃが用いられている。下アーム側のスイッチング素子としては、第１下アームスイッチング素子２２ａ、第２下アームスイッチング素子２２ｂ、及び第３下アームスイッチング素子２２ｃが用いられている。

＜交流回転電機＞
交流回転電機３０は、インバータ２０からのＡＣ電圧が印加されることにより、車両の駆動力及び制動力を制御する。車両は、電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動化車両である。また、交流回転電機３０は、例えば永久磁石同期電動機である。実施の形態１では、交流回転電機３０として、３相の電機子巻線を備えた交流回転電機が用いられている。しかし、交流回転電機３０の相数は、３相に限定されず、任意の相数としてもよい。

磁極位置検出器３１は、交流回転電機３０の磁極位置を検出する。また、磁極位置検出器３１は、例えば、ホール素子、レゾルバ、又はエンコーダを有している。また、磁極位置検出器３１は、交流回転電機３０の回転子の基準回転位置に対する磁極の回転角度を検出し、検出した回転角度の検出値を示す信号を磁極位置θとして出力する。なお、磁極位置θは、ｑ軸の回転角度を示す。また、回転子の基準回転位置は、任意の位置に予め設定されている。

電気角速度演算部５０は、磁極位置検出器３１から出力される磁極位置θを用いて、電気角速度ωを算出する。なお、電気角速度演算部５０は、ホール素子、エンコーダ等により、交流回転電機３０の電気角速度ωを直接検出してもよい。

第１電流センサ３３ａは、交流回転電機３０のＵ相を流れる電流量ｉＵを検出する。第２電流センサ３３ｂは、交流回転電機３０のＶ相を流れる電流量ｉＶを検出する。第３電流センサ３３ｃは、交流回転電機３０のＷ相を流れる電流量ｉＷを検出する。

なお、電流センサの数は、２つにしてもよい。その場合、２相の電流量のみが検出され、残りの１相の電流量は、検出された２相の電流量から演算により求められる。

＜インバータ制御装置＞
インバータ制御装置４０は、インバータ２０に含まれる複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。これにより、インバータ制御装置４０は、インバータ２０と交流回転電機３０との接続ノードの電位Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを調整し、交流回転電機３０に流れる電流量を制御する。

インバータ制御装置４０は、機能ブロックとして、電流指令演算部４１、ｄ軸電流制御器４２、ｑ軸電流制御器４３、二相－三相電圧変換部４４、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路４５、ゲートドライバ４６、及び三相－二相電流変換部４７を有している。また、インバータ制御装置４０は、ｄｑベクトル制御によりインバータ２０を制御することによって、交流回転電機３０の回転制御を行う。

電流指令演算部４１には、過熱保護制御装置７０からトルク指令が入力される。トルク指令は、交流回転電機３０に発生させるトルクに関する指令である。電流指令演算部４１は、トルク指令に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｃｉｑを算出する。また、電流指令演算部４１は、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄをｄ軸電流制御器４２に出力する。また、電流指令演算部４１は、ｑ軸電流指令値Ｃｉｑをｑ軸電流制御器４３に出力する。

三相－二相電流変換部４７には、第１電流センサ３３ａ、第２電流センサ３３ｂ、及び第３電流センサ３３ｃから、それぞれ電流量ｉＵ，ｉＶ，ｉＷが入力される。三相－二相電流変換部４７は、磁極位置検出器３１からの磁極位置θに基づいて、３相の電流量ｉＵ，ｉＶ，ｉＷを、２相の電流量、即ちｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。

また、三相－二相電流変換部４７は、ｄ軸電流ｉｄをｄ軸電流制御器４２に出力するとともに、ｑ軸電流ｉｑをｑ軸電流制御器４３に出力する。

ｄ軸電流制御器４２は、電流指令演算部４１からのｄ軸電流指令値Ｃｉｄと三相－二相電流変換部４７からのｄ軸電流ｉｄとの偏差が「０」となるように、直流のｄ軸電圧指令値Ｃｖｄを算出し、二相－三相電圧変換部４４に出力する。

ｑ軸電流制御器４３は、電流指令演算部４１からのｑ軸電流指令値Ｃｉｑと三相－二相電流変換部４７からのｑ軸電流ｉｑとの偏差が「０」となるように、直流のｑ軸電圧指令値Ｃｖｑを算出し、二相－三相電圧変換部４４に出力する。

二相－三相電圧変換部４４は、磁極位置検出器３１からの磁極位置θに基づいて、２相直流のｄ軸電圧指令値Ｃｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｃｖｑを、３相交流の電圧指令値Ｃｖｕ，Ｃｖｖ，Ｃｖｗに変換し、ＰＷＭ回路４５に出力する。

ＰＷＭ回路４５は、複数のスイッチ制御信号をゲートドライバ４６に出力する。各スイッチ制御信号は、インバータ２０に含まれる複数のスイッチング素子のうち、対応するスイッチング素子を制御する信号である。

ゲートドライバ４６は、ＰＷＭ回路４５からの各スイッチ制御信号に基づいて、対応するスイッチング素子にスイッチング動作をさせる。

＜過熱保護制御装置＞
過熱保護制御装置７０は、機能ブロックとして、ＤＣ電力演算部７１、第１判定出力値設定部７２、熱量演算部７５、第１判定熱量相当値設定部７６、第２判定熱量相当値設定部７７、ＤＣ電力指令部７８、最大電流調整部８１、許容トルク演算部８２、トルク指令演算部８３、放熱量設定部８４、第１ローパスフィルタ８５、及び第２ローパスフィルタ８６を有している。

また、過熱保護制御装置７０は、監視対象部品の過熱保護を行う。即ち、過熱保護制御装置７０は、監視対象部品が過熱状態とならないように、監視対象部品を保護する。監視対象部品は、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間の部品、及び高電圧側接続点Ｐｃａｐと低電圧側接続点Ｎｃａｐとの間の部品、又はそれらの周囲の部品である。また、過熱保護制御装置７０は、電流指令演算部４１にトルク指令を出力する。

ＤＣ電力演算部７１は、インバータ２０における電力を算出する。具体的には、ＤＣ電力演算部７１は、ＤＣ電圧ＶｄｃとＤＣ電流Ｉｄｃとに基づいて、インバータ２０に供給されているＤＣ電力を算出する。ＤＣ電力は、ＤＣ電圧ＶｄｃとＤＣ電流Ｉｄｃとの積を絶対値処理した値である。ＤＣ電力は、絶対値処理が施されているため、力行動作と回生動作とのどちらにも対応できる値である。

ＤＣ電力演算部７１は、ＤＣ電力を、熱量演算部７５、第１判定熱量相当値設定部７６、及び最大電流調整部８１に出力する。

なお、ＤＣ電力は、ＤＣ電圧とＤＣ電流との積を絶対値処理する演算処理に限らず、他の演算処理によって算出されてもよい。例えば、ＤＣ電力は、交流回転電機３０の力行動作では、トルクと回転数との積を、モータ効率とインバータ効率とにより除した値を絶対値処理する演算処理によって算出されてもよいし、ＡＣ電力をインバータ効率により除した値から算出されてもよい。また、ＤＣ電力は、交流回転電機３０の回生動作では、トルクと、回転数と、モータ効率と、インバータ効率との積を絶対値処理する演算処理によって算出されてもよいし、ＡＣ電力とインバータ効率との積によって算出されてもよい。これらの算出方法を用いた場合も、力行動作と回生動作とのどちらにも対応できる。

第１判定出力値設定部７２は、第１判定出力値を記憶している。第１判定出力値は、予め設定されているＤＣ電力の閾値である。また、第１判定出力値は、連続で出力されると、監視対象部品の温度が限界温度を超えて、監視対象部品が破損する最小値に設定されている。限界温度は、監視対象部品に固有の温度である。第１判定出力値設定部７２からの第１判定出力値は、熱量演算部７５に入力される。

熱量演算部７５には、ＤＣ電力演算部７１により算出されたＤＣ電力と、第１判定出力値設定部７２からの第１判定出力値と、水温検出器８０により検出された水温とが入力される。また、熱量演算部７５は、電流２乗時間積演算部７３と、減算値取得部７４とを有している。

電流２乗時間積演算部７３は、電流２乗時間積値を算出する。電流２乗時間積値は、直流電源１０とインバータ２０との間に流れるＤＣ電流Ｉｄｃの２乗に時間を掛けた値である。減算値取得部７４は、減算値を取得する。減算値は、ＤＣ電力と、水温検出器８０により検出される水温とに基づいて設定される値である。また、減算値を設定するときのＤＣ電力と水温とは、それぞれローパスフィルタ処理を施した値であってもよい。

熱量演算部７５は、ＤＣ電力演算部７１により算出されたＤＣ電力と、第１判定出力値設定部７２からの第１判定出力値とを比較し、比較結果に基づいて、熱量相当値を算出する。

ＤＣ電力の値が第１判定出力値以上である場合、熱量演算部７５は、電流２乗時間積演算部７３により算出された電流２乗時間積値を、前回の熱量相当値に加算することにより、今回の熱量相当値を算出する。

ＤＣ電力の値が第１判定出力値未満である場合、熱量演算部７５は、前回熱量相当値から、減算値取得部７４により取得した減算値を減算することにより、今回の熱量相当値を算出する。

熱量演算部７５は、熱量相当値をＤＣ電力指令部７８と第２判定熱量相当値設定部７７とに出力する。このとき、熱量演算部７５により算出される熱量相当値の最小値は、０とする。熱量相当値が負の値まで下がると、過熱保護温度相当の熱量相当値になるまでに加算される電流２乗時間積値が増えることになり、設定した過熱保護温度以上の温度になる。

放熱量設定部８４には、放熱量設定値が予め設定されている。放熱量設定値は、監視対象部品の放熱量に相当する値である。熱量演算部７５により算出された熱量相当値から放熱量設定値が減算されることで、監視対象部品が過熱保護温度以下となる。

ＤＣ電力演算部７１からの出力は、第１ローパスフィルタ８５を介して、第１判定熱量相当値設定部７６に入力される。水温検出器８０からの出力は、第２ローパスフィルタ８６を介して、第１判定熱量相当値設定部７６に入力される。第１ローパスフィルタ８５及び第２ローパスフィルタ８６のそれぞれには、予め設定されている周波数ｆｃ以上の周波数帯域の信号振幅を低下させるゲインが設定されている。

ここで、図２は、図１の第１ローパスフィルタ８５及び第２ローパスフィルタ８６を用いない場合における第１判定熱量相当値設定部７６への入力信号と、第１判定熱量相当値設定部７６からの出力信号とを示すグラフである。また、図３は、図１の第１ローパスフィルタ８５及び第２ローパスフィルタ８６への入力信号と、第１判定熱量相当値設定部７６からの出力信号とを示すグラフである。図２及び図３において、横軸は時間を示している。

図２に示すように、第１ローパスフィルタ８５及び第２ローパスフィルタ８６を用いない場合、即ちローパスフィルタ処理を施さない場合、第１判定熱量相当値設定部７６への入力信号がノイズ成分を含むため、入力信号の振幅が大きい。これにより、ノイズ成分を含んだ入力信号に対応した出力信号が、第１判定熱量相当値設定部７６から出力される。

これに対して、第１ローパスフィルタ８５及び第２ローパスフィルタ８６を用いた場合、ローパスフィルタ処理を施された入力信号が第１判定熱量相当値設定部７６に入力される。これにより、図３に示すように、ノイズ成分が抑制された入力信号に対応した出力信号が、第１判定熱量相当値設定部７６から出力される。

また、図４は、熱量相当値と温度との関係の一例を示すグラフである。熱量相当値、即ち発熱量は、ＤＣ電流Ｉｄｃの２乗に時間を掛けた値により表される。当然、発熱量が大きいと、監視対象部品の温度も高くなる。

図１に戻って、第１判定熱量相当値設定部７６は、第１判定熱量相当値を設定する。第１判定熱量相当値は、水温、ＤＣ電力、回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に対してローパスフィルタ処理を施した値に応じて変化する熱量相当値である。実施の形態１では、水温及びＤＣ電力に対してローパスフィルタ処理が施されている。また、第１判定熱量相当値は、監視対象部品が過熱保護温度相当となる熱量相当値である。第１判定熱量相当値設定部７６からの第１判定熱量相当値は、ＤＣ電力指令部７８に入力される。第１判定熱量相当値の設定方法は、後述する。

第２判定熱量相当値設定部７７は、第２判定熱量相当値を設定する。第２判定熱量相当値は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値以上になったときの熱量相当値から事前に取得した放熱量設定値を減算した熱量相当値である。また、第２判定熱量相当値は、監視対象部品が過熱保護温度相当以下となる熱量相当値である。

また、第２判定熱量相当値は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値以上になったときから、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値以下になるまで固定される。第２判定熱量相当値設定部７７からの第２判定熱量相当値は、ＤＣ電力指令部７８に入力される。第２判定熱量相当値は、第１判定熱量相当値よりも小さい値である。第２判定熱量相当値の具体的な設定方法は、後述する。

ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値に基づいて、インバータ２０の電力を制御する。より詳細には、ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値と、第１判定熱量相当値及び第２判定熱量相当値とをそれぞれ比較し、比較結果に基づいて、ＤＣ電力制限値を設定する。

ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値以上になると、ＤＣ電力制限値を下げる。これにより、インバータ２０におけるＤＣ電力がＤＣ電力制限値に制限され、監視対象部品が過熱状態から保護される。

ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値以下になると、ＤＣ電力制限値を上げる。これにより、インバータ２０におけるＤＣ電力の制限が解除され、ＤＣ電力制限値がＤＣ電力以上となり、監視対象部品に対する保護が解除される。

ＤＣ電力指令部７８は、ＤＣ電力制限値を切り替える際、予め設定された傾きでＤＣ電力制限値を漸減又は漸増させる。

図５は、図１のＤＣ電力指令部７８によるＤＣ電力制限値の切り替え時におけるＤＣ電力制限値の変化を、漸増処理を行う場合と行わない場合とで比較して示すグラフである。図５の横軸は、時間を示している。図５の縦軸は、ＤＣ電力制限値を示している。

図５の上段は、漸増処理を行わない場合のＤＣ電力制限値の状態であり、例えば、時間ｔａにおいてＤＣ電力制限値は、ＰａからＰｂとなる。図５の下段は、漸増処理後を行う場合のＤＣ電力制限値の状態であり、漸増する傾きが例えば（Ｐｂ－Ｐａ）／（ｔｂ－ｔａ）である場合、ＤＣ電力制限値をＰａからＰｂに切り替える際、ＤＣ電力制限値は、時間（ｔｂ－ｔａ）をかけてＰａからＰｂとなる。

図６は、図１のＤＣ電力指令部７８によるＤＣ電力制限値の切り替え時におけるＤＣ電力制限値の変化を、漸減処理を行う場合と行わない場合とで比較して示すグラフである。図６の横軸は、時間を示している。図６の縦軸は、ＤＣ電力制限値を示している。

図６の上段は、漸減処理を行わない場合のＤＣ電力制限値の状態であり、例えば、時間ｔａにおいてＤＣ電力制限値は、ＰｂからＰａとなる。図６の下段は、漸減処理を行う場合のＤＣ電力制限値の状態であり、漸減する傾きが例えば（Ｐａ－Ｐｂ）／（ｔｂ－ｔａ）である場合、ＤＣ電力制限値をＰｂからＰａに切り替える際、ＤＣ電力制限値は、時間（ｔｂ－ｔａ）をかけてＰｂからＰａとなる。

図１に戻って、最大電流調整部８１は、交流回転電機３０の最大電流を調整し、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを許容トルク演算部８２に出力する。

最大電流調整部８１は、ＤＣ電力演算部７１により得られたＤＣ電力が、ＤＣ電力指令部７８により設定されたＤＣ電力制限値を超えないように、交流回転電機３０の最大電流を制限する。これにより、監視対象部品の温度が、予め設定された制限温度を超過することが抑制され、監視対象部品の過熱による破損が防止される。

最大電流調整部８１の具体的な構成及び動作については、後述する。また、制御を実施する調整部は、温度を抑制することができるパラメータの調整部であれば、電流の調整部でなくてもよい。

許容トルク演算部８２は、最大電流調整部８１から出力される調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊに基づいて、許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗを算出する。許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗの具体的な算出方法については、後述する。

トルク指令演算部８３は、許容トルク演算部８２から出力される許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗの範囲内になるように、トルク指令値Ｃｔｒｑを算出し電流指令演算部４１に出力する。

＜最大電流調整部＞
図７は、図１の過熱保護制御装置７０の要部を示すブロック図である。最大電流調整部８１は、ＤＣ電力と、ＤＣ電力指令部７８により設定されたＤＣ電力制限値の電力偏差ΔＰｄｃとに基づいて、最大電流Ｉｍａｘを調整し、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを出力する。調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊは、許容される最大の電流値である。

また、最大電流調整部８１は、ＤＣ電力指令部７８により設定されるＤＣ電力制限値が、予め設定された監視対象部品の温度を超えないように、最大電流Ｉｍａｘの値を調整する。これにより、監視対象部品の温度が、予め設定された制限温度に対して超過することが抑制され、監視対象部品の過熱による破損が防止される。

図８は、図７の最大電流調整部８１の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図８の例において、最大電流調整部８１は、比例調整器６０、積分調整器６１、及び上下限制限部６２を有している。

最大電流調整部８１には、ＤＣ電力と、ＤＣ電力指令部７８により設定されたＤＣ電力制限値との電力偏差ΔＰｄｃが入力される。電力偏差ΔＰｄｃは、ＤＣ電力指令部７８により設定されたＤＣ電力制限値から、ＤＣ電力を減算した値である。従って、ＤＣ電力の値がＤＣ電力制限値を超えている場合、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃは負の値となる。この場合、ＤＣ電力の値が大きくなるほど、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃの値は小さくなる。

比例調整器６０は、入力された偏差に、比例ゲインＫｐａを乗算した値を出力する。この例では、比例調整器６０における比例ゲインＫｐａは、正の値であるとする。

積分調整器６１は、初期値を「最大電流Ｉｍａｘの上限値」として、比例調整器６０の出力を積分する。「最大電流Ｉｍａｘの上限値」とは、上記の式（２）によって示された「相電流絶対値」が、設計上最大のｄ軸電流と設計上最大のｑ軸電流とを用いて計算された場合の値である。

即ち、いかなる条件でも、意図的に、「最大電流Ｉｍａｘの上限値」よりも大きい「相電流絶対値」の電流を流すことはない。一方、最大電流Ｉｍａｘは、変化する値であり、「ゼロ」と「最大電流Ｉｍａｘの上限値」との間で調整される。

ＤＣ電力の値が、ＤＣ電力指令部７８により設定されたＤＣ電力制限値よりも大きくなると、比例調整器６０の出力は負の値となり、これに伴い、積分調整器６１の出力は減少する。

比例調整器６０は、偏差に比例ゲインＫｐａを乗算した値を出力する。このため、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃが負の値の場合には、比例調整器６０の出力は負の値となる。この場合、積分調整器６１は負の値を積分するため、積分調整器６１の出力は、初期値から徐々に減少する。

一方、ＤＣ電力が、ＤＣ電力指令部７８により設定されたＤＣ電力制限値以下の場合には、比例調整器６０の出力は正の値となり、これに伴い、積分調整器６１の出力は増加する。

このように、比例調整器６０及び積分調整器６１により、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃに対する比例調整及び積分調整が行われる。そして、比例調整器６０の出力と、積分調整器６１の出力とは、加算器に入力される。加算器は、比例調整器６０の出力と、積分調整器６１の出力とを加算した値を、比例調整及び積分調整後の出力値として出力する。

上下限制限部６２は、加算器からの出力値に対して、上限制限及び下限制限を行う。上下限制限部６２において、上限値は「最大電流Ｉｍａｘの上限値」であり、下限値は「０」である。

上下限制限部６２は、上限値及び下限値を用いて上限制限及び下限制限を行うことにより、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを算出する。

具体的には、加算器からの出力値が、上限値以下であり、かつ下限値以上である場合、上下限制限部６２は、加算器からの出力値をそのまま調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして出力する。

一方、加算器からの出力値が、上限値よりも大きい場合、上下限制限部６２は、上限値を調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして出力する。また、加算器からの出力値が、下限値よりも小さい場合、上下限制限部６２は、下限値を調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして出力する。

図９は、図７の最大電流調整部８１における入力と出力との関係の第１例を示すグラフであり、図９の上段は入力の状態を示し、図９の下段は出力の状態を示している。また、図９は、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃが正の場合を示している。図１０は、図７の最大電流調整部８１における入力と出力との関係の第２例を示すグラフであり、図１０の上段は入力の状態を示し、図１０の下段は出力の状態を示している。また、図１０は、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃが負の場合を示している。

出力である最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊの初期値は、最大電流Ｉｍａｘの上限値であり、例えば１０００Ａである。

まず、図９に示すＤＣ電力偏差ΔＰｄｃが正の場合を考える。ＤＣ電力の値がＤＣ電力制限値よりも小さいので、比例調整器６０の出力は正となり、積分調整器６１の出力も正となり、上下限制限部６２の出力は増加していく。これにより、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊは加算され続け、上下限制限部６２から、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして、上限値である１０００Ａが出力される。

次に、図１０に示すＤＣ電力偏差ΔＰｄｃが負の場合を考える。ＤＣ電力の値がＤＣ電力制限値よりも大きいので、比例調整器６０の出力は負となり、積分調整器６１の出力も負となり、上下限制限部６２の出力は減少していく。これにより、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊは減算され続け、上下限制限部６２の出力は、上限値１０００Ａから減少した値となる。

このとき、ＤＣ電力の値がＤＣ電力制限値となるときの電流が５００Ａであるとすると、最大電流Ｉｍａｘが５００Ａとなるまで、上下限制限部６２に入力する値は減少する。電流が５００Ａに落ち着くと、ＤＣ電力の値とＤＣ電力制限値との均衡が保たれるので、ＤＣ電力偏差ΔＰｄｃが０になる。これにより、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊは、ＤＣ電力制限値の電流になるようにフィードバック制御され続け、上下限制限部６２から、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして、５００Ａが出力される。

図８の例では、上限値が「最大電流Ｉｍａｘの上限値」に設定されているため、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊが、「最大電流Ｉｍａｘの上限値」を超えることはない。また、下限値が「０」に設定されているため、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊが、負の値となることが抑制されている。

なお、最大電流調整部８１の構成は、図８の例に限らず、交流回転電機３０に通電する最大電流Ｉｍａｘは、他の方法により調整されてもよい。

＜許容トルク演算部＞
次に、図７における許容トルク演算部８２について説明する。許容トルク演算部８２は、まず、電圧検出器１１により検出されたＤＣ電圧Ｖｄｃと、予め設定された最大変調率ＭＦｍａｘとを用い、以下の演算式により、最大電圧Ｖｍａｘを算出する。

次に、許容トルク演算部８２は、最大電圧Ｖｍａｘと、電気角速度演算部５０により検出された電気角速度ωとを用いて、以下の演算式により、最大鎖交磁束ＦＬｍａｘを算出する。

ＦＬｍａｘ＝Ｖｍａｘ÷ω

また、許容トルク演算部８２は、最大鎖交磁束ＦＬｍａｘと、最大電流調整部８１から入力された調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとに基づいて、許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとを求める。

図１１は、図７の許容トルク演算部８２において、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒを求める方法の一例を示すテーブルである。図１２は、図７の許容トルク演算部８２において、許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒを求める方法の一例を示すテーブルである。

図１１及び図１２において、横軸は最大鎖交磁束ＦＬｍａｘ、縦軸は調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを示している。許容トルク演算部８２は、例えば、図１１及び図１２に示すテーブルを用いて、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとをそれぞれ求める。

許容トルク演算部８２により求められた、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとは、トルク指令演算部８３に入力され、トルク指令演算部８３によりトルク指令値Ｃｔｒｑが設定される。

＜トルク指令演算部＞
トルク指令演算部８３は、以下の（１）～（３）に示すように、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑの値を設定する。

（１）トルク指令値＞許容トルクの上限値の場合：
→Ｃｔｒｑ＝Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒ
（２）許容トルクの上限値≧トルク指令値≧許容トルクの下限値の場合：
→Ｃｔｒｑ＝Ｃｔｒｑ
（３）トルク指令値＜許容トルクの下限値の場合：
→Ｃｔｒｑ＝Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒ

このようにして、トルク指令演算部８３により、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑが設定される。この後、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑは、トルク指令演算部８３から、インバータ制御装置４０の電流指令演算部４１に受け渡される。

＜過熱保護制御装置の動作＞
次に、過熱保護制御装置７０における動作の流れについて、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、図１の過熱保護制御装置７０の動作における前半部分を示すフローチャートである。図１４は、図１の過熱保護制御装置７０の動作における後半部分を示すフローチャートである。

図１３の動作は、ステップＳ１００において、一定時間ごとにコールされる。図１３の動作が開始されると、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０１において、第１判定出力値設定部７２において設定された第１判定出力値Ｐｄｃ＿１を取得する。続いて、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０２において、非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅを取得する。非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅは、インバータ２０において許容できる最大ＤＣ電力である。さらに、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０３において、水温検出器８０から水温情報を取得する。

この後、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０４において、取得した水温情報に基づいて、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅを取得する。続いて、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０５において、ＤＣ電流Ｉｄｃを取得する。さらに、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０６において、ＤＣ電圧Ｖｄｃを取得する。

この後、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０７において、ＤＣ電力Ｐｄｃを算出する。そして、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０８において、取得した水温情報と算出したＤＣ電力Ｐｄｃとに対して、ローパスフィルタ処理を施す。さらに、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１０９において、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を算出する。

次に、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１０７の処理により取得したＤＣ電力Ｐｄｃと、ステップＳ１０１の処理により取得した第１判定出力値Ｐｄｃ＿１とを比較する。

ＤＣ電力Ｐｄｃが第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以上の場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１１において、電流２乗時間積値Ｎを算出する。電流２乗時間積値Ｎは、ステップＳ１０５の処理により取得したＤＣ電流Ｉｄｃの２乗に時間を掛け算した値である。

電流２乗時間積値Ｎを算出した後、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１２において、前回熱量相当値に、ステップＳ１１１の処理により算出した電流２乗時間積値Ｎを加算する。

一方、ＤＣ電力Ｐｄｃが第１判定出力値Ｐｄｃ＿１未満の場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１３において、ステップＳ１０３の処理により取得した水温と、ステップＳ１０７の処理により算出したＤＣ電力Ｐｄｃとに基づいて、減算値Ｎ＿ｄｅｃを算出する。

減算値Ｎ＿ｄｅｃを算出した後、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１４において、前回熱量相当値から、ステップＳ１１３の処理により算出した減算値Ｎ＿ｄｅｃを減算する。

続いて、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１５において、放熱量設定値を取得する。さらに、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１６において、ステップＳ１１２の処理又はステップＳＳ１１４の処理により取得した熱量相当値から、ステップＳ１１５の処理により取得した放熱量設定値を減算し、第２判定熱量相当値Ｎ＿２を算出する。その後、過熱保護制御装置７０は、図１４のステップＳ１１７の処理に進む。

次に、過熱保護制御装置７０は、図１４のステップＳ１１７において、ステップＳ１１２の処理又はステップＳ１１４の処理により算出した熱量相当値と、ステップＳ１０９の処理により取得した第１判定熱量相当値Ｎ＿１とを比較する。

熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上の場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１８において、保護フラグが“１”であるか否かを判定する。保護フラグが“１”である場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２５の処理に進む。

保護フラグが“０”である場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１１９において、保護フラグを“１”にセットする。さらに、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２０において、第２判定熱量相当値Ｎ＿２を固定し、ステップＳ１２５の処理に進む。

一方、熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１よりも小さい場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２１において、ステップＳ１１２の処理又はステップＳ１１４の処理により算出した熱量相当値と、ステップＳ１１６の処理により取得した第２判定熱量相当値Ｎ＿２とを比較する。

熱量相当値が第２判定熱量相当値Ｎ＿２以下の場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２２において、保護フラグを“０”にセットする。さらに、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２３において、第２判定熱量相当値Ｎ＿２の固定を解除し、ステップＳ１２５の処理に進む。

一方、熱量相当値が第２判定熱量相当値Ｎ＿２よりも大きい場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２４において、前回の保護フラグを保持し、ステップＳ１２５の処理に進む。

次に、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２５において、保護フラグが“１”であるか否かを判定する。

保護フラグが“１”である場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２６において、ＤＣ電力制限値を、ステップＳ１０４の処理により取得した制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅに設定し、出力を制限する。

保護フラグが“０”である場合、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２７において、ＤＣ電力制限値を、ステップＳ１０２の処理により取得した非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅに設定し、出力を制限しない。

この後、過熱保護制御装置７０は、ステップＳ１２８において、前回熱量相当値に今回の熱量相当値を代入し、熱量相当値情報を最新値に更新する。

このような動作により、監視対象部品の過熱保護機能を備えた、インバータ２０の制御が実施される。なお、図１３及び図１４の処理は、一定時間Δｔごとに繰り返し実行される。Δｔは、例えばマイクロコンピューターの演算処理周期であってもよい。演算処理周期Δｔが短いほど、熱量相当値を更新する頻度が高くなり、温度を精度良く推定することができる。

次に、過熱保護制御装置７０におけるデータ取得方法について説明する。

＜電流２乗時間積値Ｎ＞
電流２乗時間積値Ｎは発熱量に相当し、ＤＣ電流Ｉｄｃの２乗に比例する値が、電流検出する時間Δｔごとに算出される。一般的に知られているジュール熱の考え方と同様に、発熱量は、当然、電流が大きいほど大きくなり、電流が流れる時間が長いほど大きくなる。また、発熱量は、電流が小さいほど小さくなり、電流が流れる時間が短いほど小さくなる。

＜第１判定熱量相当値Ｎ＿１＞
第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、過熱保護する温度に相当し、水温、ＤＣ電力、回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に対してローパスフィルタ処理を施した値に応じて基づいて決まる値である。

図１５は、水温と、ＤＣ電力と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１との関係の一例を示す表である。図１６は、図１５に対応する水温と、ＤＣ電力と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１との関係を示すグラフである。

図１５及び図１６に示す値は、それぞれ事前に取得したデータをもとに決められた値であって、製品、使用環境等により異なる値となる。即ち、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、図１５及び図１６に示した値に限定されない。

まず、水温が変化する場合を考える。例えば、水温が２５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、１５,０００,０００である。また、水温が６５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、４,０００,０００である。さらに、水温が８５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、０である。

このように、水温が高いほど、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は小さく設定される。水温が高いほど、同じ発熱量でも監視対象部品の温度は高くなるため、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を小さくすることで、過熱保護温度を一定値に調整することができる。また、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が０の場合、第１判定出力値以上の出力は制限される。

水温が、予め設定された温度以外である場合、予め設定された２点の水温から線形補間して、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が算出される。例えば水温が７５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、水温６５℃、ＤＣ電力１５ｋＷにおける値と、水温８５℃、ＤＣ電力１５ｋＷにおける値とを線形補間して、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、２,０００,０００となる。

次に、ＤＣ電力が変化する場合を考える。例えば、水温が２５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、１５,０００,０００である。また、水温が２５℃、ＤＣ電力が１９ｋＷの場合、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、７,５００,０００である。さらに、水温が２５℃、ＤＣ電力が２０ｋＷの場合、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、６,１００,０００である。

このように、ＤＣ電力が高いほど、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は小さく設定される。ＤＣ電力が高いほど、同じ水温でも監視対象部品の温度は高くなるため、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を小さくすることで、過熱保護温度を一定値に調整することができる。

ＤＣ電力の値が、予め設定された値以外である場合、予め設定された２点のＤＣ電力から線形補間して、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が算出される。例えば水温が２５℃、ＤＣ電力が１９.５ｋＷの場合、水温２５℃、ＤＣ電力１９ｋＷにおける値と、水温２５℃、ＤＣ電力２０ｋＷにおける値とを線形補間して、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、６,８００,０００となる。

＜第２判定熱量相当値Ｎ＿２＞
第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、過熱保護を解除する温度に相当し、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上になったときの熱量相当値から、事前に取得した放熱量設定値を減算した熱量相当値である。

第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上になったときから、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値Ｎ＿２以下になるまで固定される。

熱量演算部７５により算出された熱量相当値から、放熱量設定値、即ち放熱量相当値分が減算されることにより、監視対象部品の温度が過熱保護温度相当以下に抑えられる。

＜減算値Ｎ＿ｄｅｃ＞
減算値Ｎ＿ｄｅｃは、温度低下分に相当し、水温とＤＣ電力とによって決まる値である。水温及びＤＣ電力のそれぞれは、ローパスフィルタ処理を施した値であってもよい。

図１７は、水温と、ＤＣ電力と、減算値Ｎ＿ｄｅｃとの関係の一例を示す表である。図１８は、図１７に対応する水温と、ＤＣ電力と、減算値Ｎ＿ｄｅｃとの関係を示すグラフである。

図１７及び図１８に示す値は、それぞれ事前に取得したデータをもとに決められた値であって、製品、使用環境等により異なる値となる。即ち、減算値Ｎ＿ｄｅｃは、図１７及び図１８に示した値に限定されない。

また、図１７及び図１８に示す減算値Ｎ＿ｄｅｃは、例えば１０ｍｓごとに処理されることを想定した値であるとする。この場合、実際の処理周期が１ｍｓであれば、減算値Ｎ＿ｄｅｃとしては、図１７及び図１８に示す値の１０分の１倍の値が用いられる。

図１７及び図１８に示すデータを取得する際には、第１温度から、第１温度よりも低い第２温度まで低下するのにかかる時間を測定するとともに、第１温度及び第２温度を熱量相当値に換算することにより、時間当たりの減算値Ｎ＿ｄｅｃが算出される。

図１９は、図１のインバータ２０に接続されている導体の温度の時間変化を、高水温時と低水温時とのそれぞれにおいて測定した結果を示すグラフである。

水温が低い場合、導体の温度が第１温度ＴＡから第２温度ＴＢになるまでに必要な時間は、ｔＢ－ｔＡとなる。一方、水温が高い場合、温度が下がりにくくなるため、第１温度ＴＡから第２温度ＴＢになるまでに必要な時間は、ｔＣ－ｔＡとなり、水温が低い場合よりも長くなる。

図４に示した関係から温度を熱量相当値に換算すれば、時間当たりの減算値Ｎ＿ｄｅｃを算出することができる。算出される減算値Ｎ＿ｄｅｃは、水温が低い場合よりも、水温が高い場合に小さくなる。

まず、水温が変化する場合を考える。例えば、水温が２５℃、ＤＣ電力が０ｋＷの場合、減算値Ｎ＿ｄｅｃは１２０である。また、水温が６５℃、ＤＣ電力が０ｋＷの場合、減算値Ｎ＿ｄｅｃは７５である。さらに、水温が８５℃以上、ＤＣ電力が０ｋＷの場合、減算値Ｎ＿ｄｅｃは０である。

このように、水温が高いほど、減算値Ｎ＿ｄｅｃは小さくなる。水温が高いほど、同じ発熱量でも監視対象部品の温度は下がりにくいため、減算値Ｎ＿ｄｅｃを小さくすることで、時系列変化に対応した温度推移を模擬することができる。反対に、水温が低いほど、同じ発熱量でも監視対象部品の温度は下がりやすいため、減算値Ｎ＿ｄｅｃを大きくすることで、時系列変化に対応した温度推移を模擬することができる。

水温が、予め設定された温度以外である場合、２点の水温から線形補間して、減算値Ｎ＿ｄｅｃが算出される。例えば水温７５℃、ＤＣ電力０ｋＷの場合、水温６５℃、ＤＣ電力０ｋＷにおける値と、水温８５℃、ＤＣ電力０ｋＷにおける値とを線形補間して、減算値Ｎ＿ｄｅｃは３７．５となる。

次に、ＤＣ電力が変化する場合を考える。例えば、水温が２５℃、ＤＣ電力が０ｋＷの場合、減算値Ｎ＿ｄｅｃは１２０である。また、水温が２５℃、ＤＣ電力が１０ｋＷの場合、減算値Ｎ＿ｄｅｃは７０である。さらに、水温が２５℃、ＤＣ電力が１３ｋＷの場合、減算値Ｎ＿ｄｅｃは０となる。

このように、ＤＣ電力が高いほど減算値Ｎ＿ｄｅｃは小さく設定される。ＤＣ電力が高いほど、発熱量が大きく、監視対象部品の温度は下がりにくいため、減算値を小さくすることで、時系列変化に対応した温度推移を模擬することができる。反対に、ＤＣ電力が低いほど、発熱量が小さく、監視対象部品の温度は下がりやすいため、減算値を大きくすることで、時系列変化に対応した温度推移を模擬することができる。

ＤＣ電力の値が、予め設定された値以外である場合、予め設定された２点のＤＣ電力から線形補間して、減算値Ｎ＿ｄｅｃが算出される。例えば水温が２５℃、ＤＣ電力が１１．５ｋＷの場合、水温２５℃、ＤＣ電力１０ｋＷにおける値と、水温２５℃、ＤＣ電力１３ｋＷにおける値とを線形補間して、減算値Ｎ＿ｄｅｃは３５となる。

＜制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅ＞
制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、最大出力に相当し、水温によって決まる値である。

図２０は、水温と制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅとの関係の一例を示す表である。図２１は、図２０に対応する水温と制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅとの関係を示すグラフである。

図２０及び図２１に示す値は、それぞれ事前に取得したデータをもとに決められた値であって、製品、使用環境等により異なる値となる。即ち、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、図２０及び図２１に示した値に限定されない。

例えば水温が２５℃の場合、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、１２ｋＷである。また、水温が６５℃の場合、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、８ｋＷである。さらに、水温が８５℃の場合、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、０ｋＷである。

このように、水温が高いほど、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは小さく設定される。水温が高いほど、同じ発熱量でも監視対象部品の温度は高いため、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅを小さくすることで、監視対象部品の温度を過熱保護温度内とすることができる。また、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅが０ｋＷの場合、これ以上発熱量を増やすことができないため、出力が０ｋＷに制限される。

水温が、予め設定された温度以外の場合、予め設定された２点の水温から線形補間して、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅが算出される。例えば水温が７５℃の場合、水温６５℃における値と、水温８５℃における値とを線形補間して、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、４ｋＷとなる。

＜タイミングチャート＞
次に、図２２は、実施の形態１の過熱保護動作を示すタイミングチャートである。以下、図２２を用いて、過熱保護動作及び過熱保護解除動作について説明する。

図２２（ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸はＤＣ電力指令値を示している。また、図２２（ａ）では、第１判定出力値Ｐｄｃ＿１と制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅとを併記している。

図２２（ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸はＤＣ電力を示している。また、図２２（ｂ）では、第１判定出力値Ｐｄｃ＿１と制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅとを併記している。

図２２（ｃ）において、横軸は時間を示し、縦軸はＤＣ電流を示している。また、図２２（ｃ）では、ＤＣ電圧がＶｄｃの場合、第１判定出力値Ｐｄｃ＿１時の電流Ｐｄｃ＿１／Ｖｄｃと、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅ時の電流Ｐｄｃ＿Ｒｅ／Ｖｄｃとを併記している。

図２２（ｄ）において、横軸は時間を示し、縦軸は熱量相当値を示している。また、図２２（ｄ）では、熱量相当値と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１と、第２判定熱量相当値Ｎ＿２とを併記している。

図２２（ｅ）において、横軸は時間を示し、縦軸はＤＣ電力制限値を示している。また、図２２（ｅ）では、非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅと制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅとを併記している。

図２２（ｆ）において、横軸は時間を示し、縦軸は過熱保護フラグを示している。

例えば、初期の熱量相当値が０の場合、区間ｔ０～ｔ１では、ＤＣ電力が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以下であるため、熱量相当値は加算されず、ｔ１時点における熱量相当値は０となる。

区間ｔ１～ｔ２では、ＤＣ電力が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以上であるため、熱量相当値が加算される。このときの加算値である電流２乗時間積値Ｎは、Ｎ＝Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）となり、ｔ２時点における熱量相当値はＩｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）となる。

区間ｔ２～ｔ３では、ＤＣ電力が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以下であるため、熱量相当値が減算される。このとき、減算値は、図１７を参照して、Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}となる。そして、ｔ３時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）となる。

区間ｔ３～ｔ４では、ＤＣ電力が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以上であるため、熱量相当値が加算される。このときの加算値である電流２乗時間積値Ｎは、Ｎ＝Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）となる。そして、ｔ４時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）となる。

熱量相当値の加算条件が続くことにより、ｔ４時点における熱量相当値は、第１判定熱量相当値Ｎ＿１に達するため、過熱保護フラグが“０”から“１”に切り替わる。また、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、過熱保護フラグが“1”に切り替わったタイミングで、固定される。過熱保護フラグが“１”になると、ＤＣ電力指令部７８によって、ＤＣ電力制限値が、非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅから制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅに抑制される。

このとき、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅは、図２０を参照して設定される。但し、ＤＣ電力制限値は、図６に示すように、非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅから制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅとなるまで一定時間で漸減される。これにより、ＤＣ電力指令値及びＤＣ電力も、ＤＣ電力制限値に沿って漸減する。

しかし、出力制限後も、区間ｔ４～ｔ５では、ＤＣ電力が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以上であるため、熱量相当値が加算される。このときのＤＣ電力は変化しており、ＤＣ電圧Ｖｄｃが一定の場合、Ｉｄｃ_{ｔ５－ｔ４}は変化する。

簡易的に説明するため、区間ｔ４～ｔ５のＤＣ電流を平均化した値をＩｄｃ_{ｔ５－ｔ４}とすると、このときの加算値は、Ｎ＝Ｉｄｃ^２ _{ｔ５－ｔ４}×（ｔ５－ｔ４）となる。そして、ｔ５時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ５－ｔ４}×（ｔ５－ｔ４）となる。

区間ｔ５～ｔ６では、出力が制限されており、ＤＣ電力は、引き続きＤＣ電力制限値に沿って漸減し続け、第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以下になる。このため、熱量相当値が減算される。このとき、減算値Ｎ＿ｄｅｃは、図１７を参照してＮ＿ｄｅｃ_{ｔ５－ｔ６}となる。

区間ｔ６～ｔ７では、ＤＣ電力は、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅに制限されており、第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以下である。このため、熱量相当値は、減算される。このときの減算値Ｎ＿ｄｅｃは、図１７を参照してＮ＿ｄｅｃ_{ｔ６－ｔ７}となる。そして、ｔ７時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ５－ｔ４}×（ｔ５－ｔ４）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ５－ｔ６}×（ｔ６－ｔ５）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ６－ｔ７}×（ｔ７－ｔ６）となる。

区間ｔ７～ｔ８では、ＤＣ電力指令値が制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅよりも小さい値となっており、ＤＣ電力の値も制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅよりも小さい値となっている。ＤＣ電力が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以下であるため、熱量相当値が減算される。このときの減算値Ｎ＿ｄｅｃは、図１７を参照してＮ＿ｄｅｃ_{ｔ７－ｔ８}となる。区間ｔ７～ｔ８では、区間ｔ６～ｔ７に比べ、ＤＣ電力が小さいため、減算値が小さくなっている。

そして、ｔ８時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ５－ｔ４}×（ｔ５－ｔ４）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ５－ｔ６}×（ｔ６－ｔ５）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ６－ｔ７}×（ｔ７－ｔ６）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ７－ｔ８}×（ｔ８－ｔ７）となる。

熱量相当値の減算条件が続くことにより、ｔ８時点における熱量相当値は、第２判定熱量相当値Ｎ＿２に達するため、過熱保護フラグが“１”から“０”に切り替わる。また、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、過熱保護フラグが“０”に切り替わったタイミングで、固定された状態から解除される。過熱保護フラグが“０”になると、ＤＣ電力指令部７８によって、ＤＣ電力制限値が、制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｒｅから非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅに解除される。

このとき、ＤＣ電力制限値は、非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅ_ｔ８となる。ＤＣ電力制限値の切り替えによって、ＤＣ電力制限値は、非制限時ＤＣ電力制限値Ｐｄｃ＿Ｎ＿Ｒｅ_ｔ８となるまで、図５のように一定時間で漸増される。これにより、ＤＣ電力指令値及びＤＣ電力もＤＣ電力制限値に沿って漸増する。

区間ｔ８～ｔ９では、出力制限が解除され、ＤＣ電力は、ＤＣ電力制限値に沿って漸増するが、第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以下であるため、熱量相当値が減算される。このときの減算値Ｎ＿ｄｅｃは、図１７を参照してＮ＿ｄｅｃ_{ｔ８－ｔ９}となる。

そして、ｔ９時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ５－ｔ４}×（ｔ５－ｔ４）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ５－ｔ６}×（ｔ６－ｔ５）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ６－ｔ７}×（ｔ７－ｔ６）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ７－ｔ８}×（ｔ８－ｔ７）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ８－ｔ９}×（ｔ９－ｔ８）となる。

区間ｔ９～ｔ１０では、ＤＣ電力が再び第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以上になるため、熱量相当値が加算される。このときの加算値である電流２乗時間積値Ｎは、区間ｔ９～ｔ１０におけるＤＣ電流を平均化した値をＩｄｃ_{ｔ１０－ｔ９}とすると、Ｎ＝Ｉｄｃ^２ _{ｔ１０－ｔ９}×（ｔ１０－ｔ９）となる。

そして、ｔ１０時点における熱量相当値は、Ｉｄｃ^２ _{ｔ２－ｔ１}×（ｔ２－ｔ１）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ２－ｔ３}×（ｔ３－ｔ２）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ４－ｔ３}×（ｔ４－ｔ３）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ５－ｔ４}×（ｔ５－ｔ４）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ５－ｔ６}×（ｔ６－ｔ５）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ６－ｔ７}×（ｔ７－ｔ６）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ７－ｔ８}×（ｔ８－ｔ７）－Ｎ＿ｄｅｃ_{ｔ８－ｔ９}×（ｔ９－ｔ８）＋Ｉｄｃ^２ _{ｔ１０－ｔ９}×（ｔ１０－ｔ９）となる。

このような過熱保護制御装置７０において、熱量演算部７５は、ＤＣ電力の値が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１以上である場合、電流２乗時間積演算部７３によって算出された電流２乗時間積値Ｎを、前回の熱量相当値に加算する。また、熱量演算部７５は、ＤＣ電力の値が第１判定出力値Ｐｄｃ＿１未満である場合、前回熱量相当値から、減算値取得部７４により取得した減算値Ｎ＿ｄｅｃを減算することにより、今回の熱量相当値を算出する。

また、ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５によって算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上になると、インバータ２０におけるＤＣ電力を制限する。また、ＤＣ電力指令部７８は、熱量演算部７５によって算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値Ｎ＿２以下になると、インバータ２０におけるＤＣ電力の制限を解除する。

このため、監視対象部品に対する過熱保護を実施する際にも、インバータ２０の動作が停止されることがない。これにより、インバータ２０に対する過剰な保護を抑制することができ、インバータ２０の運転効率の低下を抑制することができる。

また、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、電力制限開始時の熱量相当値から放熱量設定値を減算した熱量相当値である。また、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上になったときから、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値Ｎ＿２以下になるまで固定される。即ち、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、電力の制限開始時から制限解除時まで固定される。

このため、電力制限開始により電力が低下しても、期待するタイミングで電力制限を解除することができ、監視対象部品が過熱保護温度相当以下になるまで制限が維持され、監視対象部品の故障をより確実に抑制することができる。

また、第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、水温及びＤＣ電力のそれぞれに対してローパスフィルタ処理を施した値に応じて変化する熱量相当値である。このため、水温、及びＤＣ電力にノイズ成分が含まれても、監視対象部品の温度が過熱保護温度相当により制限され、監視対象部品の故障をより確実に抑制することができる。

また、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、電力の制限開始時の熱量相当値から放熱量設定値を減算した値に設定される。これにより、監視対象部品の温度を、より確実に過熱保護温度相当以下とすることができる。

実施の形態２．
次に、図２３は、実施の形態２による過熱保護制御装置７０の要部を示すブロック図である。実施の形態２では、実施の形態１に対して、第１判定熱量相当値設定部７６による第１判定熱量相当値Ｎ＿１の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態１と同様であるため、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態２における第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、水温及びＤＣ電力のそれぞれに対してローパスフィルタ処理を施した値と、交流回転電機３０の回転数とに応じて変化する熱量相当値である。

図２３に示すように、実施の形態２では、第１判定熱量相当値設定部７６に回転数ωが入力されている。回転数ωとして、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

図２４は、回転数とＡＣ電流との関係の一例を示すグラフである。図２５は、回転数と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１との関係の一例を示すグラフである。

例えば、Ｔ－Ｎ特性の肩口までの回転数では、ＤＣ電力、ＤＣ電圧、ＤＣ電流、及び水温がそれぞれ一定の場合、回転数が増加するとＡＣ電流は減少する。ＡＣ電流が減少すると、ＡＣ側の発熱量が減少する。ＡＣ側の発熱量がＤＣ側に影響を与える場合、回転数が増加すると、ＤＣ側の温度が低くなる。よって、回転数が高いほど、同じ水温、同じ電力でも監視対象部品の温度が低くなるため、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を大きくすることで、過熱保護温度を一定値に調整することができる。

このように、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が、回転数ωに応じて変化する熱量相当値である場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図２６は、実施の形態３による過熱保護制御装置７０の要部を示すブロック図である。実施の形態３では、実施の形態１に対して、第１判定熱量相当値設定部７６による第１判定熱量相当値Ｎ＿１の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態１と同様であるため、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態３における第１判定熱量相当値Ｎ＿１は、水温及びＤＣ電力のそれぞれに対してローパスフィルタ処理を施した値と、ＡＣ電流とに応じて変化する熱量相当値である。

図２６に示すように、実施の形態３では、実施の形態１における第１判定熱量相当値設定部７６にＡＣ電流、即ち相電流実効値が入力されている。相電流実効値として、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

図２７は、ＡＣ電流とＤＣ電流との関係の一例を示すグラフである。図２８は、ＡＣ電流と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１との関係の一例を示すグラフである。

ＤＣ電圧、水温、及び回転数が一定の場合、ＡＣ電流が増加するとＤＣ電流も増加し、発熱量が増加する。よって、ＡＣ電流が高いほど、同じ水温、同じ回転数でも監視対象部品の温度が高くなるため、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を小さくすることで、過熱保護温度を一定値に調整することができる。

このように、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が、ＡＣ電流に応じて変化する熱量相当値である場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
次に、図２９は、実施の形態４による過熱保護制御装置７０の要素を示すブロック図である。実施の形態４では、実施の形態１に対して、第２判定熱量相当値設定部７７による第２判定熱量相当値Ｎ＿２の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態１と同様であるため、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態４では、第２判定熱量相当値Ｎ＿２が、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を用いて算出される場合について説明する。

図２９に示すように、実施の形態４では、実施の形態１における第２判定熱量相当値設定部７７に第１判定熱量相当値Ｎ＿１が入力されている。

第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上になったときの第１判定熱量相当値Ｎ＿１から放熱量設定値を減算した熱量相当値に設定される。即ち、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、電流の制限開始時における第１判定熱量相当値Ｎ＿１から放熱量設定値を減算した熱量相当値に設定される。

このように、第２判定熱量相当値Ｎ＿２が、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を用いて算出される場合にも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
次に、図３０は、実施の形態５による過熱保護制御装置７０の要素を示すブロック図である。実施の形態５では、実施の形態４に対して、第１判定熱量相当値設定部７６による第１判定熱量相当値Ｎ＿１の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態４と同様であるため、実施の形態４と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態５では、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が、交流回転電機３０の回転数ωによって変化する場合について説明する。

図３０に示すように、実施の形態５では、実施の形態４における第１判定熱量相当値設定部７６に回転数ωが入力されている。回転数ωとして、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

実施の形態２と同様、Ｔ－Ｎ特性の肩口までの回転数では、ＤＣ電力、ＤＣ電圧、ＤＣ電流、及び水温がそれぞれ一定の場合、回転数が増加するとＡＣ電流は減少する。ＡＣ電流が減少すると、ＡＣ側の発熱量が減少する。ＡＣ側の発熱量がＤＣ側に影響を与える場合、回転数が増加すると、ＤＣ側の温度が低くなる。よって、回転数が高いほど、同じ水温、同じ電力でも監視対象部品の温度が低くなるため、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を大きくすることで、過熱保護温度を一定値に調整することができる。

実施の形態６．
次に、図３１は、実施の形態６による過熱保護制御装置７０の要部を示すブロック図である。実施の形態６では、実施の形態４に対して、第１判定熱量相当値設定部７６による第１判定熱量相当値Ｎ＿１の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態４と同様であるため、実施の形態４と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態６では、第１判定熱量相当値Ｎ＿１が、ＡＣ電流によって変化する場合について説明する。

図３１に示すように、実施の形態６では、実施の形態４における第１判定熱量相当値設定部７６にＡＣ電流、即ち相電流実効値が入力されている。相電流実効値として、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

実施の形態３と同様、ＤＣ電圧、水温、及び回転数が一定の場合、ＡＣ電流が増加するとＤＣ電流も増加し、発熱量が増加する。よって、ＡＣ電流が高いほど、同じ水温、同じ回転数でも監視対象部品の温度が高くなるため、第１判定熱量相当値Ｎ＿１を小さくすることで、過熱保護温度を一定値に調整することができる。

実施の形態７．
次に、図３２は、実施の形態７による過熱保護制御装置７０の要素を示すブロック図である。実施の形態７では、実施の形態１に対して、第２判定熱量相当値設定部７７による第２判定熱量相当値Ｎ＿２の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態１と同様であるため、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態７における第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、水温、ＤＣ電力、回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に応じて変化する熱量相当値に設定される。水温、ＤＣ電力、回転数、及びＡＣ電流として、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

図３２に示すように、実施の形態７では、実施の形態１における第２判定熱量相当値設定部７７に水温とＤＣ電力が入力されている。第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第１判定熱量相当値Ｎ＿１以上になったときから、熱量演算部７５により算出された熱量相当値が第２判定熱量相当値Ｎ＿２以下になるまで固定される。

図３３は、水温と、ＤＣ電力と、第２判定熱量相当値Ｎ＿２との関係の一例を示す表である。図３４は、図３３に対応する水温と、ＤＣ電力と、第２判定熱量相当値Ｎ＿２との関係を示すグラフである。

図３３及び図３４に示す値は、それぞれ事前に取得したデータをもとに決められた値であって、製品、使用環境等によって異なる値となる。即ち、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、図３３及び図３４に示した値に限定されない。

まず、水温が変化する場合を考える。例えば、水温が２５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、１３,３００,０００である。また、水温が６５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、２,３００,０００である。さらに、水温が８５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、０である。

このように、水温が高いほど、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は小さく設定される。水温が高いほど、同じ発熱量でも監視対象部品の温度は高くなるため、第２判定熱量相当値Ｎ＿２を小さくすることで、過熱保護を解除する温度を一定値に調整することができる。なお、使用状況によっては、過熱保護を解除する温度を調整することも可能である。

水温が、予め設定された温度以外である場合、予め設定された２点の水温から線形補間して、第２判定熱量相当値Ｎ＿２が算出される。例えば水温が７５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、水温６５℃、ＤＣ電力１５ｋＷにおける値と、水温８５℃、ＤＣ電力１５ｋＷにおける値とを線形補間して、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、１,１５０,０００となる。

次に、ＤＣ電力が変化する場合を考える。例えば、水温が２５℃、ＤＣ電力が１５ｋＷの場合、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、１３,３００,０００である。また、水温が２５℃、出力が１９ｋＷの場合、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、５,８００,０００である。さらに、水温が２５℃、出力が２０ｋＷの場合、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、４,４００,０００である。

このように、ＤＣ電力が高いほど、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は小さく設定される。ＤＣ電力が高いほど、同じ水温でも監視対象部品の温度は高くなるため、第２判定熱量相当値Ｎ＿２を小さくすることで、過熱保護を解除する温度を一定値に調整することができる。

ＤＣ電力の値が、予め設定された値以外である場合、予め設定された２点のＤＣ電力から線形補間して、第２判定熱量相当値Ｎ＿２が算出される。例えば水温が２５℃、ＤＣ電力が１９.５ｋＷの場合、水温２５℃、ＤＣ電力１９ｋＷにおける値と、水温２５℃、ＤＣ電力２０ｋＷにおける値とを線形補間して、第２判定熱量相当値Ｎ＿２は、５,１００,０００となる。

このように、第２判定熱量相当値Ｎ＿２が、水温、ＤＣ電力、回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に応じて変化する熱量相当値に設定される場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、第２判定熱量相当値Ｎ＿２が、水温、ＤＣ電力、回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上にローパスフィルタ処理を施した値に基づいて算出される場合、ノイズ成分を除去することができ、より適正なタイミングにおいて、過熱保護の解除を行うことができる。

実施の形態８．
次に、図３５は、実施の形態８による過熱保護制御装置７０の要部を示すブロック図である。実施の形態８では、実施の形態７に対して、第１判定熱量相当値設定部７６による第１判定熱量相当値Ｎ＿１の設定方法、及び第２判定熱量相当値設定部７７による第２判定熱量相当値Ｎ＿２の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態７と同様であるため、実施の形態７と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態８では、第１判定熱量相当値Ｎ＿１及び第２判定熱量相当値Ｎ＿２が、交流回転電機３０の回転数ωによって変化する。回転数ωとして、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

図３５に示すように、実施の形態８では、第１判定熱量相当値設定部７６及び第２判定熱量相当値設定部７７にそれぞれ回転数ωが入力されている。

図３６は、回転数と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１及び第２判定熱量相当値Ｎ＿２との関係の一例を示すグラフである。

第２判定熱量相当値Ｎ＿２についても、同様のことが言える。回転数が高いほど、同じ水温、同じ電力でも、監視対象部品の温度が低くなるため、第２判定熱量相当値Ｎ＿２を大きくすることで、過熱保護を解除する温度を一定値に調整することができる。なお、使用状況によっては、過熱保護を解除する温度を調整することも可能である。

実施の形態９．
次に、図３７は、実施の形態９による過熱保護制御装置７０の要部を示すブロック図である。実施の形態９では、実施の形態７に対して、第１判定熱量相当値設定部７６による第１判定熱量相当値Ｎ＿１の設定方法、及び第２判定熱量相当値設定部７７による第２判定熱量相当値Ｎ＿２の設定方法が変更されている。その他に関しては実施の形態７と同様であるため、実施の形態７と異なる部分についてのみ説明する。

実施の形態９では、第１判定熱量相当値Ｎ＿１及び第２判定熱量相当値Ｎ＿２が、ＡＣ電流によって変化する場合について説明する。

図３７に示すように、実施の形態９では、実施の形態７における第１判定熱量相当値設定部７６及び第２判定熱量相当値設定部７７にＡＣ電流、即ち相電流実効値がそれぞれ入力されている。相電流実効値として、ローパスフィルタ処理が施された値が用いられてもよい。

図３８は、ＡＣ電流と、第１判定熱量相当値Ｎ＿１及び第２判定熱量相当値Ｎ＿２との関係の一例を示すグラフである。

第２判定熱量相当値Ｎ＿２についても、同様のことが言える。ＡＣ電流が高いほど、同じ水温、同じ回転数でも監視対象部品の温度が高くなるため、第２判定熱量相当値Ｎ＿２を小さくすることで、過熱保護を解除する温度を一定値に調整することができる。なお、使用状況によっては、過熱保護を解除する温度を調整することも可能である。

なお、実施の形態１～９は、インバータ２０における直流電源１０側の部品、即ちＤＣ側の部品を監視対象部品とした。しかし、監視対象部品は、ＡＣ側の部品であってもよい。

また、実施の形態１～９のインバータ制御装置４０及び過熱保護制御装置７０の各機能は、処理回路によって実現される。図３９は、実施の形態１～９のインバータ制御装置４０及び過熱保護制御装置７０の各機能を実現する処理回路の第１例を示す構成図である。
第１例の処理回路１００は、専用のハードウェアである。

また、処理回路１００は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。また、インバータ制御装置４０及び過熱保護制御装置７０の各機能それぞれを個別の処理回路１００で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路１００で実現してもよい。

また、図４０は、実施の形態１～９のインバータ制御装置４０及び過熱保護制御装置７０の各機能を実現する処理回路の第２例を示す構成図である。第２例の処理回路２００は、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備えている。

処理回路２００では、インバータ制御装置４０及び過熱保護制御装置７０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２０２に格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。

メモリ２０２に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２０２に該当する。

なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。

１０直流電源、２０インバータ（電力変換器）、３０交流回転電機、７０過熱保護制御装置、７１ＤＣ電力演算部、７５熱量演算部、７７第２判定熱量相当値設定部、７８ＤＣ電力指令部。

Claims

直流電源と交流回転電機との間に設けられている電力変換器における電力を算出する電力演算部、
前記電力演算部によって算出された前記電力と、前記電力の閾値である第１判定出力値とに基づいて、熱量相当値を算出する熱量演算部、及び
前記熱量演算部によって算出された前記熱量相当値に基づいて、前記電力変換器における電力を制御する電力指令部
を備え、
前記熱量演算部は、
前記電力が前記第１判定出力値以上である場合、前記直流電源と前記電力変換器との間に流れる電流の２乗に時間を掛けた値である電流２乗時間積値を、前回の前記熱量相当値に加算し、
前記電力が前記第１判定出力値未満である場合、前回の前記熱量相当値から減算値を減算し、
前記電力指令部は、
前記熱量演算部によって算出された前記熱量相当値が、第１判定熱量相当値以上になると、前記電力変換器における前記電力を制限し、
前記熱量演算部によって算出された前記熱量相当値が、前記第１判定熱量相当値よりも小さい第２判定熱量相当値以下になると、前記電力変換器における前記電力の制限を解除し、
前記第２判定熱量相当値は、前記熱量相当値が前記第１判定熱量相当値以上になったときから、前記熱量相当値が前記第２判定熱量相当値以下になるまで固定される
電力変換器の過熱保護制御装置。
前記第１判定熱量相当値は、前記電力変換器の冷却水の水温、前記電力演算部によって算出された前記電力、前記交流回転電機の回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に対してローパスフィルタ処理を施した値に応じて変化する熱量相当値である請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
前記第２判定熱量相当値は、前記電力の制限開始時の前記熱量相当値から、監視対象部品の放熱量に相当する値である放熱量設定値を減算した値に設定される請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
前記第２判定熱量相当値は、前記電力の制限開始時における前記第１判定熱量相当値から、監視対象部品の放熱量に相当する値である放熱量設定値を減算した値に設定される請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
前記第２判定熱量相当値は、前記電力の制限開始時における、前記電力変換器の冷却水の水温、前記電力演算部によって算出された前記電力、前記交流回転電機の回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に基づいて算出される請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
前記第２判定熱量相当値は、前記水温、前記電力、前記回転数、及び前記ＡＣ電流のいずれか１つ以上にローパスフィルタ処理を施した値に基づいて算出される請求項５記載の電力変換器の過熱保護制御装置。