JP5482484B2 - 電力変換機の制御装置 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係わる電力変換機及びその制御装置を含む電力変換システムの全体構成を説明する。電力変換システムは、例えば、電池101の直流電力を、例えば三相交流モータ105等の三相誘導電動機を駆動するための交流電力に変換するインバータ装置を構成する半導体モジュール104と、その電力の大きさを制御する制御装置106とを備える。
m)に応じて、第1組部分温度変化推定部2041、第2組部分温度変化推定部2042、第3組部分温度変化推定部2043、・・・、及び第m組部分温度変化推定部204mから構成される。
、即ち損失脈動周波数が高い場合を示している。損失脈動周波数が高い場合、一次ローパスフィルタ207の時定数を熱時定数205に近く設定することにより、脈動する瞬時温度RAT2、RBT2の極大値を包絡するように推移する推定素子温度EDT2を算出することができる。
図12(a)及び図12(b)は、第1の比較例に係わる推定素子温度の一例を示すグラフである。第1の比較例は、特許文献1に開示された技術である。横軸に時間をとり、図12(a)の縦軸に半導体素子に発生している損失を示し、図12(b)の縦軸に半導体素子の温度を示す。図12(a)は、半導体素子A、Bに発生する損失の時間変化RAL、RBL及びその平均値AVLを示し、図12(b)は推定素子温度edt、半導体素子A、Bの平均温度AVT、半導体素子A、Bの瞬時温度RDAT、RDBTを示す。
第2の比較例は、特開平9−233832号公報に開示された技術である。第2の比較例では、インバータの出力電流の変化を検出できるほど十分に短い周期において、半導体素子の損失から半導体素子の温度を逐次演算している。モータの回転数が高いほど出力電流の変化率が大きくなり、演算周期を短くする必要がある。また、半導体素子の通電電流
パターン及びスイッチングパターンが異なる数だけ、個別に温度を推定する必要がある。即ち、相数に比例して演算量が増加する。よって、制御装置内のCPUの演算負荷が増大してしまう。
図5を参照して、第2の実施の形態に係わる電力変換機の制御装置により行われる、半導体素子の温度を推定する演算処理について説明する。図2に示した演算処理と異なる点は、ゲイン506は、組毎の熱抵抗205ではなく、損失脈動周波数により定まる点であり、その他の構成は、図2に示した演算処理と同じであり、説明を省略する。
上記のように、本発明は、6つの実施形態及びその変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
202 平均損失算出部
204 部分温度変化推定部
2041〜204m 第1組〜第m組部分温度変化推定部
205 熱抵抗と熱時定数の組
206、506 ゲイン
207 ローパスフィルタ
208 素子温度変化推定部
Claims (6)
- 半導体素子の温度の推定演算を行う周期において、前記半導体素子の平均損失を算出する平均損失算出部と、
前記半導体素子を1つの熱抵抗と熱時定数の組を少なくとも1組有する熱回路網としてとらえて、前記半導体素子の損失及び前記熱抵抗と熱時定数の組から、当該組の部分温度の変化を推定する部分温度変化推定部と、を備え、
前記部分温度変化推定部は、前記平均損失から前記損失の脈動周波数に応じて脈動する部分温度を推定するゲイン及び一次ローパスフィルタを有し、
前記一次ローパスフィルタの時定数は、前記脈動周波数が高いほど前記熱時定数に近く設定し、前記脈動周波数が低いほど前記熱時定数よりも小さく設定する
ことを特徴とする電力変換機の制御装置。 - 前記部分温度変化推定部は、前記半導体素子を1つの熱抵抗と熱時定数の組を2組以上有する熱回路網としてとらえて、前記損失及び前記熱抵抗と熱時定数の組から、当該組毎の部分温度の変化を推定し、
前記組毎に推定された部分温度の変化を合成して、前記半導体素子の温度変化を推定する素子温度変化推定部を更に有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換機の制御装置。 - 前記ゲインは、前記脈動周波数が高いほど熱抵抗に近く設定し、前記脈動周波数が低いほど熱抵抗より大きく設定し、
前記一次ローパスフィルタの時定数は、前記脈動周波数と前記組毎に定めた所定の周波数との差が大きいほど前記熱時定数に近く設定し、前記差が小さいほど前記熱時定数よりも小さく設定する
ことを特徴とする請求項2に記載の電力変換機の制御装置。 - 前記部分温度変化推定部は、前記半導体素子を1つの熱抵抗と熱時定数の組を4組以上有する熱回路網としてとらえた場合、そのうちの3組を抽出して、当該組毎の部分温度の変化を推定し、
素子温度変化推定部は、前記組毎に推定された3つの部分温度の変化を合成して、前記半導体素子の温度変化を推定する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電力変換機の制御装置。 - 複数の半導体素子を備えるインバータ装置において、総ての半導体素子について熱回路網及び平均損失が共通しているとみなせる場合、任意に選択した1つの半導体素子について推定した温度を、複数の半導体素子のうちの最も高温な半導体素子の温度とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換機の制御装置。
- 複数の半導体素子を備えるインバータ装置において、熱回路網及び平均損失が共通している半導体素子の中から、任意に選択した1つの半導体素子について推定した温度を、熱回路網及び平均損失が共通している半導体素子の温度とし、
熱回路網又は平均損失の少なくとも一方が異なる半導体素子の数だけ推定演算を行い、前記インバータ装置が備える複数の半導体素子のうちの最も高温な半導体素子の温度を求める
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換機の制御装置。
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