JP5260090B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
特許文献1の段落(0007)には、「前記平滑用コンデンサの両端に接続される制動抵抗とスイッチの直列回路と、前記平滑用コンデンサの両端の電圧が所定の値を超えたときに前記スイッチを閉路させる電圧検出回路と、外部からの開始指令に基づいて、所定期間(T)内の前記スイッチが閉路している時間を集計し、この集計時間(Σt)を出力する集計回路と、前記期間(T)と集計時間(Σt)とから前記制動抵抗の使用率(X%:X=(Σt/T)*100)を演算する使用率演算回路と、前記使用率(X%)を前記期間(T)が終了時に外部へ表示する表示回路とを備える。」と記載されている。
本発明の目的は、電力変換装置内部に設けられた回生制動回路内のパワー半導体の許容負荷時間率%EDについても管理し、パワー半導体の有効利用を図りつつ電力変換装置の性能を向上させることにある。
(1)前記制動抵抗器の%EDRと制動抵抗器の抵抗値Rを設定する操作パネルを備え、表示部がこの操作パネルに設けられていること。
(2) 予め演算で求めた制動抵抗器の抵抗値Rに対応した前記回生制動回路内のパワー半導体の%EDPM の相関一覧データとして記憶した不揮発性のメモリを有すること。
(3) 前記設定された制動抵抗器の抵抗値Rに対応した前記回生制動回路内のパワー半導体の%EDPMを前記不揮発性のメモリから読み出せる構成にしてあること。
(4) 前記検出回路によって検出した電圧が規定の電圧以上になったときに、前記回生制動回路を動作させる駆動回路を有すること。
(5) 前記回生制動回路が動作した時間(t)を積算(Σt)するタイマを有すること。
(6) 前記タイマで積算した累積時間百分率(Σt/T*100)が、前記回生制動抵抗器の%EDRと前記回生制動回路内のパワー半導体の%EDPMのどちらか小さい方に達した場合に、前記電力変換装置の出力は遮断されず、前記回生制動回路のみが遮断されること。
(7) 前記タイマで積算した累積時間は、予め規定された時間T経過後に自動クリア(積算時間を零にする)されること。
(8) 前記回生制動回路のみが遮断されたとき、前記操作パネルの表示部にその異常を表示すること。
ここで、VPNDは、前記直流中間回路の電圧VPNの検出値で、前記回生制動回路9内のスイッチング素子を駆動する予め定められた規定の電圧(VPND=VPND1)である。
上記計算式の電流Iを制御回路5に搭載されたマイコン(制御演算装置)が実行し、この演算電流から回生制動回路9内に搭載されているIGBTの発生損失を計算、IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)を求める。
ここで、Ponはパワー半導体であるIGBTがオフ状態からオン状態に移行する際のオン損失、Poff はパワー半導体であるIGBTがオン状態からオフ状態に移行する際のオフ損失、Psatは定常損失である。
とその抵抗値Rの一例である。ユーザにて設定された制動抵抗器が、%EDR=20.0/抵抗値R=3.6(Ω)仕様の物であるが、この抵抗値に対応した回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)は、図4の不揮発性メモリから読み出された値、すなわち%EDPM=3.3であることになる。
(%EDPM)相関図の一例である。この相関図のデータ曲線値が、前記不揮発性メモリに格納されている。
率(%EDPM)相関図の関係は、一次曲線に近似してあるが厳密なn次曲線であっても本発明の意図を損なうものではない。
Claims (8)
- 交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
前記直流中間回路の電圧を検出する検出回路と、
前記直流中間回路に設けた回生制動回路と、
前記検出回路が規定の電圧を検出したとき、前記回生制動回路を駆動するドライブ回路と、
前記回生制動回路の動作累積時間を積算するタイマと、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
を備える可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置において、
前記直流中間回路に備えた回生制動回路に接続される回生制動抵抗器の許容負荷時間率%EDと回生制動抵抗器の抵抗値Rをそれぞれ個別に設定でき、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値から前記回生制動回路内のスイッチング素子であるパワー半導体に流れる電流を演算し、演算した電流値からパワー半導体の発生損失を求め、求めた発生損失から該パワー半導体の許容負荷時間率を演算することを特徴とする電力変換装置。 - 交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
前記直流中間回路の電圧を検出する検出回路と、
前記直流中間回路に設けた回生制動回路と、
前記検出回路が規定の電圧を検出したとき、前記回生制動回路を駆動するドライブ回路と、
前記回生制動回路の動作累積時間を積算するタイマと、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
を備える可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置において、
前記直流中間回路に備えた回生制動回路に接続される回生制動抵抗器の許容負荷時間率%EDと回生制動抵抗器の抵抗値Rをそれぞれ個別に設定でき、
前記回生制動回路内のパワー半導体の発生損失とパワー半導体の許容負荷時間率の相関データを予め格納した不揮発性のメモリを備え、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値に対応したパワー半導体の許容負荷時間率データを該不揮発性のメモリから読み出すことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
さらに、前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された抵抗値以下の場合に異常を表示し、前記パワー半導体の許容負荷時間率が100%以上となる場合に前記パワー半導体が連続使用可能状態であることを表示する表示部を備え、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された許容最低抵抗値以下の場合には、前記パワー半導体の前記ドライブ回路の動作を禁止し、
前記パワー半導体の許容負荷時間率が100%以上となる場合には、前記パワー半導体の前記ドライブ回路を連続動作可能とすることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の許容負荷時間率と前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値から求めたパワー半導体の許容負荷時間率を比較し、前記タイマ積算時間が前記回生制動抵抗器の許容負荷時間率と前記パワー半導体の許容負荷時間率の小さい方の値に達したとき、前記電力変換装置の出力は遮断されず、前記回生制動回路内のパワー半導体のみを自動的に遮断することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記演算あるいは前記不揮発性のメモリから読み出したパワー半導体の許容負荷時間率を表示する表示部を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された許容最低抵抗値以下の場合、パワー半導体の許容負荷時間率を0%EDと前記表示部に表示することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された許容最低抵抗値以下の場合、設定抵抗値異常と識別できる記号あるいは文字を前記表示部に表示することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項5に記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の許容負荷時間率と前記回生制動抵抗器の抵抗値をそれぞれ個別に設定できる操作パネルを備え、
前記表示部はこの操作パネルに設けられていることを特徴とする電力変換装置。
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