JP5593051B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

電力変換装置内のパワー半導体は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を冷却フィンに熱伝導させ冷却ファンにより冷却フィンを冷却するものである。   Since the power semiconductor in the power conversion device generates a large loss, heat generated by this loss is conducted to the cooling fin and the cooling fin is cooled by the cooling fan.

ここで、寿命部品である冷却ファンの長寿命化を図るため、パワー半導体を搭載した冷却フィン上の温度を検出し、この温度検出値の高低により、該冷却ファンのオン、オフ制御を行うことが開示されている(特許文献1参照)。   Here, in order to extend the life of the cooling fan, which is a lifespan component, the temperature on the cooling fin on which the power semiconductor is mounted is detected, and the on / off control of the cooling fan is performed based on the level of this temperature detection value. Is disclosed (see Patent Document 1).

また、特許文献2には、電機機器を内蔵した自立盤において、換気および保守管理を容易にする自立盤換気装置について開示されている。特許文献2の段落〔0006〕に記載があるように、床の下方の通風路に連通した床開口に、自立盤の底板開口が連通し、盤の下面から吸気するため、盤内がパネル化されていても盤内各部に有効に流通し、充分な換気が行なえ、高温化が防止される。その上、底板開口と床開口との間に自立盤の全面からフィルタが出し入れ自在に設けられているため、フィルタの着脱の取扱いがきわめて簡単であり、フィルタの保守管理が容易になる自立盤の構造について記載されている。   Patent Document 2 discloses a self-supporting panel ventilation device that facilitates ventilation and maintenance management in a self-supporting panel with a built-in electric device. As described in paragraph [0006] of Patent Document 2, the bottom plate opening of the freestanding board communicates with the floor opening communicating with the ventilation path below the floor, and the inside of the panel is panelized because air is sucked from the lower surface of the board. Even if it is done, it can be effectively distributed to each part of the panel, and sufficient ventilation can be provided to prevent high temperatures. In addition, since the filter can be inserted and removed freely from the entire surface of the free standing board between the bottom plate opening and the floor opening, it is very easy to attach and remove the filter and the maintenance of the filter is easy. The structure is described.

特開平7-154976号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No.7-154976 特開平7-31014号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-31014

しかし、特許文献1には、前記温度検出値の設定は一点でありこの温度検出値を任意に設定することはできない。また、電力変換装置の温度過熱の要因判別を行なう異常処理方法についての開示もない。また、特許文献2には、電力変換装置の温度過熱の要因判別を行なう異常処理方法についての開示はない。   However, in Patent Document 1, the temperature detection value is set at one point, and the temperature detection value cannot be arbitrarily set. Further, there is no disclosure of an abnormality processing method for determining the cause of temperature overheating of the power converter. Patent Document 2 does not disclose an abnormality processing method for determining the cause of temperature overheating of the power converter.

電力変換装置内のパワー半導体は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を冷却フィンに熱伝導させ、冷却ファンにより冷却フィンを冷却しなければパワー半導体を過熱による熱破壊から保護することはできない。   Since the power semiconductor in the power converter generates a large loss, heat generated by this loss is conducted to the cooling fin, and if the cooling fin is not cooled by the cooling fan, it is not possible to protect the power semiconductor from thermal destruction due to overheating. Can not.

冷却ファンの回転数は、インバータの主素子を冷却するため、高い回転数で回転できる物、すなわち高回転数の物の方が望ましい。   As the number of rotations of the cooling fan, in order to cool the main element of the inverter, an object that can be rotated at a high rotation number, that is, a high rotation number is preferable.

しかし、電力変換装置の周囲温度は年間一定ではなく、ユーザの設置環境でも周囲温度は大幅に異なり、また設置環境により塵埃など様々である。   However, the ambient temperature of the power conversion device is not constant yearly, the ambient temperature varies greatly even in the installation environment of the user, and varies depending on the installation environment.

しかし、電力変換装置を自立盤内に設置した場合、電力変換装置の発生する損失により自立盤内を適切な風量を有する冷却ファンで空冷しないと自立盤内に熱が籠もり、特に外気温度の高い夏場に、自立盤内の温度が上昇することに起因し、電力変換装置(インバータ)内の主素子の温度検出器が加熱を検出して、電力変換装置が突然過熱保護停止することがしばしば発生する。   However, when the power converter is installed in a freestanding board, heat is trapped in the freestanding board unless it is cooled by a cooling fan with an appropriate air flow due to the loss generated by the power converter, especially the outside air temperature. In high summer, due to the temperature rise in the freestanding panel, the temperature detector of the main element in the power converter (inverter) often detects heating and the power converter suddenly stops overheating protection. Occur.

この様な設置環境では、主素子を冷却している電力変換装置内部の冷却ファンの寿命ではないが、塵埃および綿塵などが多く含まれる設置環境においては、外気の空気を盤内に吸込む吸入空気口に前記塵埃および綿塵などが目詰まりし、充分な排出ができなくなり、自立盤内の温度上昇と共に自立盤内に設置された電力変換装置の周囲温度も上昇して前記温度検出器が過熱を検出する訳である。   In such an installation environment, it is not the life of the cooling fan inside the power converter that cools the main element, but in an installation environment that contains a lot of dust, cotton dust, etc., the intake air that sucks outside air into the panel The dust, cotton dust, etc. are clogged in the air port, so that sufficient discharge cannot be performed. As the temperature in the freestanding panel rises, the ambient temperature of the power converter installed in the freestanding board also rises and the temperature detector becomes It detects the overheating.

この場合には、原因の判断が付かず要因を特定し排除するために、設備を停止し、要因特定するまで時間が掛かると言う問題があった。   In this case, there is a problem that the facility is stopped and it takes time until the cause is identified in order to identify and eliminate the cause without determining the cause.

このため、設備に対する予防保全を完全に行うことは不可能であったため、有事の際にはこの保守する時間は設備停止であり、当然生産性に大きな障害をもたらす要因となっていた。   For this reason, since it was impossible to perform preventive maintenance completely on the equipment, the maintenance time was the equipment stop in the event of an emergency, and naturally it was a factor that caused a significant obstacle to productivity.

上記課題を解決するため、例えば、交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換するパワー半導体からなる順変換器と、この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、前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換するパワー半導体からなる逆変換器と、電流を検出する電流検出手段と、前記パワー半導体が搭載された冷却フィンと、前記冷却フィン上に設けられた温度検出器と、各種制御データを設定、変更、異常状態およびモニタ表示が行えるデジタル操作パネルと、を備える可変電圧可変周波数の交流電力を出力し交流電動機を速度制御する電力変換装置において、予め設定された前記電力変換装置内部の温度設定値と前記冷却フィン上に設けた温度検出器の検出温度1と前記電力変換装置筐体内部に設けた温度検出器の検出温度2と前記電流検出器の検出値とから前記電力変換装置の温度過熱の要因判別を行なうという構成をとる。   In order to solve the above problems, for example, a forward converter made of a power semiconductor that rectifies an alternating voltage of an alternating current power source and converts it into a direct current voltage, and a direct current intermediate circuit having a smoothing capacitor that smoothes the direct current voltage of the forward converter, An inverter comprising a power semiconductor for converting a DC voltage of the forward converter into an AC voltage, a current detecting means for detecting a current, a cooling fin on which the power semiconductor is mounted, and provided on the cooling fin. In a power converter that outputs a variable voltage variable frequency AC power and controls the speed of the AC motor in advance, comprising a temperature detector and a digital operation panel that can set, change, abnormal state and monitor display of various control data, The set temperature set value inside the power converter, the detection temperature 1 of the temperature detector provided on the cooling fin, and the power converter provided inside the casing A configuration is adopted in which the cause of temperature overheating of the power converter is determined from the detected temperature 2 of the temperature detector and the detected value of the current detector.

電力変換装置内のパワー半導体を搭載した冷却フィン上に設けた温度検出器の検出温度1と電力変換装置筐体内部に設けた温度検出器の検出温度2と前記電流検出器の検出値とから、電力変換装置全体の制御を司る働きをするマイコンが搭載された制御回路に接続されたデジタル操作パネルから異常過熱の要因を正確にモニタできるため、異常過熱の要因により温度異常のアラーム警告を出力できる様に構成したことにより、何を対策あるいは交換すれば復旧するかが簡単に判断可能である。   From the detection temperature 1 of the temperature detector provided on the cooling fin equipped with the power semiconductor in the power converter, the detection temperature 2 of the temperature detector provided in the power converter housing, and the detection value of the current detector , Because the cause of abnormal overheating can be accurately monitored from the digital operation panel connected to the control circuit equipped with a microcomputer that controls the entire power converter, an alarm warning of abnormal temperature is output due to abnormal overheating By being configured to be able to do so, it is possible to easily determine what will be restored if measures are taken or replaced.

このため、保守の時間を短縮でき、設備の不稼動時間を大幅に短縮できると言う効果がある。   For this reason, there is an effect that maintenance time can be shortened and facility downtime can be greatly shortened.

本発明によれば、電力変換装置が格納された自立盤内に特別の温度検出器を設置することなく、電力変換装置内部に設けた温度検出器の検出温度が該設定入力温度に達した時、前記デジタル操作パネルに温度異常を表示し、温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台から出力できる様に構成し、操作者は前記温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台から遠隔操作盤側にて監視できるため、操作者は、遠隔操作盤に表示された警告信号により、自立盤内に特別の温度検出器を設置することなく、自立盤内の内部温度が異常に高くなったことを事前に察知できるため、保守の時間を短縮でき、設備の不稼動時間を大幅に短縮できる電力変換装置に利用可能である。   According to the present invention, when the temperature detected by the temperature detector provided in the power converter reaches the set input temperature without installing a special temperature detector in the freestanding board in which the power converter is stored. The temperature abnormal alarm is displayed on the digital operation panel and the alarm warning signal Sig1 for temperature abnormality can be output from the control terminal block. The operator can operate the alarm warning signal Sig1 for temperature abnormality from the control terminal block. Because the warning signal displayed on the remote control panel allows the operator to check that the internal temperature in the freestanding panel has become abnormally high without installing a special temperature detector in the freestanding panel. Therefore, it can be used for a power conversion device that can reduce maintenance time and greatly reduce facility downtime.

電力変換装置の主回路構成図である。It is a main circuit block diagram of a power converter device. 電力変換装置の主回路部品配置図の一例である。It is an example of the main circuit component arrangement | positioning figure of a power converter device. サーミスタを用いた温度異常検出の一実施例である。It is one Example of the temperature abnormality detection using a thermistor. サーミスタを用いた温度異常検出の他の実施例である。It is another Example of the temperature abnormality detection using a thermistor. 異常要因判別におけるフローチャート図の一実施例である。It is one Example of the flowchart figure in abnormality factor discrimination | determination. 異常要因判別におけるフローチャート図の他の実施例である。It is another Example of the flowchart figure in abnormality factor discrimination | determination. 外気ファン付の自立盤内に電力変換装置を収納した一実施例である。It is one Example which accommodated the power converter device in the self-supporting board with an external air fan. 外気ファン不付の自立盤内に電力変換装置を収納した他の実施例である。It is another Example which accommodated the power converter device in the self-supporting board without an external air fan.

以下において、本発明の実施例について図面を用いて詳述する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。   In the following, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the illustrated example.

図1は、本発明に基づく電力変換装置21の主回路構成図を示す。1は交流電力を直流電力に変換する順変換器、2は平滑用コンデンサ、3は直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する逆変換器、4は交流電動機である。6は前記順変換器および逆変換器内のパワーモジュール11を冷却するための冷却ファンである。8は電力変換装置の各種制御データを設定、変更、異常状態およびモニタ表示が行えるデジタル操作パネルである。   FIG. 1 shows a main circuit configuration diagram of a power converter 21 according to the present invention. 1 is a forward converter that converts AC power into DC power, 2 is a smoothing capacitor, 3 is an inverse converter that converts DC power into AC power of an arbitrary frequency, and 4 is an AC motor. Reference numeral 6 denotes a cooling fan for cooling the power module 11 in the forward converter and the reverse converter. 8 is a digital operation panel that can set, change, abnormal state and monitor display of various control data of the power converter.

7は冷却フィン上に搭載され、前記順変換器および逆変換器内のパワーモジュールの加熱を検出する温度検出器である。この温度検出器7は、温度により抵抗値が変化するサーミスタである。このサーミスタは、温度上昇と共に抵抗値が上昇する特性の物でも、温度上昇と共に抵抗値が減少する特性の物であっつても差し支えない。   A temperature detector 7 is mounted on the cooling fin and detects heating of the power module in the forward converter and the reverse converter. The temperature detector 7 is a thermistor whose resistance value changes with temperature. This thermistor can be either a material whose resistance value increases as the temperature rises or a material whose resistance value decreases as the temperature rises.

9はパワー半導体モジュール11内部に設けられた温度検出器である。5は逆変換器のスイッチング素子を制御すると共に、電力変換装置21全体の制御を司る働きをするもので、マイコンが搭載された制御回路であり、デジタル操作パネル8から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行なえる様に構成されている。   Reference numeral 9 denotes a temperature detector provided in the power semiconductor module 11. A control circuit 5 controls the switching elements of the inverter and controls the entire power converter 21. The control circuit 5 is equipped with a microcomputer. Various control data input from the digital operation panel 8 are provided. It is configured so that necessary control processing can be performed according to the situation.

10は逆変換器のスイッチング素子を駆動するドライブ回路である。17は電力変換装置内部の温度を検出する温度検出器であり、前記ドライブ回路の基板上に設けられている。本実施例では、17を前記ドライブ回路の基板上に設けたが、電力変換装置内部の温度を検出することが目的であるため、基板上に限定されるものではない。18は電流検出器である。電力変換装置であるインバータは公知の技術であるため、詳細な説明は割愛する。   Reference numeral 10 denotes a drive circuit for driving a switching element of the inverse converter. Reference numeral 17 denotes a temperature detector that detects the temperature inside the power converter, and is provided on the substrate of the drive circuit. In the present embodiment, 17 is provided on the substrate of the drive circuit, but the purpose is to detect the temperature inside the power converter, and therefore, the present invention is not limited to the substrate. 18 is a current detector. Since the inverter which is a power converter is a well-known technique, detailed description is omitted.

図2は、主回路部品配置図の一例である。12は平滑用コンデンサ2やスイッチングレギュレータ電源回路およびドライブ回路10などを搭載した主回路基板である。また、主回路基板12には、外部端子と接続するための制御端子台16が備えられている。順変換器1と逆変換器3と温度検出器9が一個のモジュール内に搭載された複合モジュールで構成されたパワー半導体13を冷却フィン14に搭載し、冷却フィン14を冷却するための冷却ファン6(図中の点線部分)が冷却フィン14の上面に取り付けられた構造である。そして、冷却フィン14に搭載されたパワー半導体13及び主回路基板12は、樹脂モールドケース15に収納されるようになっており、樹脂モールドケース15には、制御回路5及びデジタル操作パネル8が備えられている。   FIG. 2 is an example of a main circuit component layout diagram. A main circuit board 12 includes a smoothing capacitor 2, a switching regulator power supply circuit, a drive circuit 10, and the like. Further, the main circuit board 12 is provided with a control terminal block 16 for connection with an external terminal. A cooling fan for cooling the cooling fin 14 by mounting the power semiconductor 13 composed of a composite module in which the forward converter 1, the reverse converter 3 and the temperature detector 9 are mounted in one module. 6 (dotted line portion in the figure) is a structure attached to the upper surface of the cooling fin 14. The power semiconductor 13 and the main circuit board 12 mounted on the cooling fin 14 are accommodated in a resin mold case 15. The resin mold case 15 includes a control circuit 5 and a digital operation panel 8. It has been.

もちろん、冷却フィン14上に搭載される上記温度検出器7をパワー半導体13の近傍である上記冷却フィン14上に設けても本発明の意図するところになんら問題はない。複合モジュールであるパワー半導体13は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を上記冷却フィン14に熱伝導させ、冷却ファン6により冷却フィン14を冷却する。この冷却ファン6により、複合モジュールであるパワー半導体13を温度上昇の過熱から保護することができる構成にしてある。   Of course, even if the temperature detector 7 mounted on the cooling fin 14 is provided on the cooling fin 14 in the vicinity of the power semiconductor 13, there is no problem as intended by the present invention. Since the power semiconductor 13 that is a composite module generates a large loss, heat generated by the loss is conducted to the cooling fin 14 and the cooling fan 6 cools the cooling fin 14. With this cooling fan 6, the power semiconductor 13 which is a composite module can be protected from overheating due to temperature rise.

ここで、自立盤内に収納された電力変換装置21の周囲温度が異常に高かった場合、電力変換装置21がその定格電流以下で動作していても過熱保護で停止する場合がある。電力変換装置21内のパワー半導体13は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を自立盤内から外気に排出しなければ自立盤内に熱が停滞してしまうため、パワー半導体の温度検出器による過熱保護が動作し、電力変換装置が停止する訳である。   Here, when the ambient temperature of the power converter 21 housed in the self-supporting panel is abnormally high, the power converter 21 may stop due to overheat protection even if the power converter 21 is operating below its rated current. Since the power semiconductor 13 in the power converter 21 generates a large loss, the heat stagnates in the freestanding board unless heat generated by the loss is discharged from the freestanding board to the outside air. The overheat protection by the heater is activated and the power converter is stopped.

パワー半導体を過熱による熱破壊から保護するため、前記温度検出器7の温度T1が絶対超えてはならない温度Tlimに達した場合には、電力変換装置を温度過熱保護させる必要がある。この場合、前記電力変換装置の周囲温度をTaとすると、パワー半導体13の近傍である上記冷却フィン14上に設けた温度検出器7の検出温度上昇値ΔT1と前記温度Tlimとの間には、Tlim < (ΔT1+Ta)=T1の関係式が成立する。   In order to protect the power semiconductor from thermal destruction due to overheating, when the temperature T1 of the temperature detector 7 reaches a temperature Tlim that should never be exceeded, it is necessary to protect the power converter over temperature. In this case, when the ambient temperature of the power converter is Ta, between the detected temperature rise value ΔT1 of the temperature detector 7 provided on the cooling fin 14 in the vicinity of the power semiconductor 13 and the temperature Tlim, The relational expression Tlim <(ΔT1 + Ta) = T1 is established.

ここで、温度検出器7の検出温度上昇値ΔT1は、前記パワー半導体の発熱量に比例することは当然であり、その発熱量は、前記電力変換装置の電流に比例する。   Here, the detected temperature rise value ΔT1 of the temperature detector 7 is naturally proportional to the amount of heat generated by the power semiconductor, and the amount of generated heat is proportional to the current of the power converter.

さらに、温度検出器7の検出温度上昇値ΔT1は、前記電力変換装置の低格電流以内であれば、前記電力変換装置の仕様最大周囲温度Tam時においてもその和である(ΔT1+Tam)は、前記Tlimを超えないように熱設計されている。   Furthermore, if the detected temperature rise value ΔT1 of the temperature detector 7 is within the low rated current of the power converter, it is the sum (ΔT1 + Tam) even at the maximum ambient temperature Tam of the power converter. The heat is designed not to exceed the Tlim.

しかし、前記電力変換装置の低格電流以内であっても、前記電力変換装置の周囲温度をTaが仕様最大周囲温度Tamを超えている場合には、前記Tlimより (ΔT1+Ta)が大きくなる。この場合には、前記電力変換装置を低格電流以内で使用しているにも関わらず、前記温度検出器7による過熱保護が動作し、電力変換装置が突然停止することになる。   However, even if it is within the lower rated current of the power converter, if the ambient temperature Ta of the power converter exceeds the maximum specified ambient temperature Tam, (ΔT1 + Ta) becomes larger than the Tlim. . In this case, the overheat protection by the temperature detector 7 operates and the power converter suddenly stops although the power converter is used within the low rated current.

すなわち、自立盤内に収納された電力変換装置の周囲温度(自立盤内の温度)が異常に高かった場合、使用者は、電力変換装置を定格電流以内で使用しているから大丈夫だと判断しているにも関わらず、その意に反して過熱保護で電力変換装置が突然停止することになる。この意味で、前記パワー半導体の過熱保護として、電力変換装置の周囲温度は極めて重要な要素である。前記電力変換装置の周囲温度を仕様最大周囲温度Tam以上にする要因としては、外気ファンの寿命による回転数の低下や外気の空気を盤内に吸込む吸入空気口に塵埃および綿塵などが目詰まりすることにより排出能力が低下し、自立盤内に熱が籠もり周囲温度を異常に増大させることが考えられる。   In other words, if the ambient temperature of the power converter housed in the freestanding board is abnormally high (the temperature in the freestanding board), the user determines that it is okay because the power converter is used within the rated current. In spite of this, the power conversion device suddenly stops due to overheat protection. In this sense, the ambient temperature of the power converter is an extremely important factor for overheating protection of the power semiconductor. Factors that cause the ambient temperature of the power converter to exceed the specified maximum ambient temperature Tam are a decrease in the rotational speed due to the life of the outside air fan, and dust and cotton dust clogged in the intake air inlet that sucks in outside air into the panel It is conceivable that the discharge capacity is lowered and heat is trapped in the freestanding board, and the ambient temperature is abnormally increased.

前記電力変換装置が製造ラインの一部として重要な設備であればあるほど、意に反しての突然の停止は、その原因が特定できるまで設備停止は大きな問題となる。この意味で有事の際に、保守の時間短縮および不稼動時間短縮は保全の面で極めて重要であり、適切な予防保全が要求される。   The more important the power conversion device is as a part of the production line, the more sudden the unexpected stoppage is, the more serious the problem is until the cause can be identified. In this sense, in the event of an emergency, shortening the maintenance time and shortening the downtime are extremely important in terms of maintenance, and appropriate preventive maintenance is required.

図3は、上記問題に鑑みなされたサーミスタを用いた温度異常検出方法に関わる一実施例である。   FIG. 3 shows an embodiment relating to a temperature abnormality detection method using a thermistor made in view of the above problem.

温度検出器7は、サーミスタである。この場合のサーミスタの温度特性は、温度上昇と共にその抵抗値が減少する物であり、温度Tにおけるサーミスタの抵抗値RTは、下式で表される物を使用した場合の例である。
(数1)
RT =R25*exp[B*{1/(T+273)−1/(T25+273)}]
ここで、
R25:温度25℃におけるサーミスタの抵抗値
T25:温度25℃(T25=25)
B:定数
サーミスタの温度が上昇すると、サーミスタの抵抗値RTが小さくなり、制御回路5に搭載された分圧抵抗R2によりMCUのアナログポート端子A/D1の入力電圧が大きくなる。
この電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T1をリアルタイムに演算する。
The temperature detector 7 is a thermistor. The temperature characteristics of the thermistor in this case are those whose resistance value decreases as the temperature rises, and the resistance value RT of the thermistor at the temperature T is an example in the case of using the thing represented by the following formula.
(Equation 1)
RT = R25 * exp [B * {1 / (T + 273) -1 / (T25 + 273)}]
here,
R25: Thermistor resistance at 25 ° C
T25: Temperature 25 ° C (T25 = 25)
B: Constant When the temperature of the thermistor rises, the resistance value RT of the thermistor decreases, and the input voltage at the analog port terminal A / D1 of the MCU increases due to the voltage dividing resistor R2 mounted in the control circuit 5.
In accordance with this voltage value, the MCU calculates the temperature T1 in real time from the above (Equation 1).

前記(数1)は演算が複雑なため、サーミスタの抵抗値に比例したアナログポート端子A/D1の入力電圧とサーミスタの温度との相関を示すデータを前記(数1)式から求め、これを予め不揮発性のメモリーにテーブルデータとして持ち、このテーブルデータからサーミスタの温度T1をリアルタイムに呼び出しても良い。   Since (Equation 1) is complicated to calculate, data indicating the correlation between the input voltage of the analog port terminal A / D1 proportional to the resistance value of the thermistor and the temperature of the thermistor is obtained from the equation (Equation 1). The table data may be stored in advance in a non-volatile memory, and the temperature T1 of the thermistor may be called in real time from this table data.

また、電力変換装置21内部の温度を検出する温度検出器17もサーミスタである。その温度特性は前記(数1)と同様であり、サーミスタの温度が上昇すると、サーミスタの抵抗値RTが小さくなり、制御回路5に搭載された分圧抵抗R1によりMCUのアナログポート端子A/D2の入力電圧が大きくなる。
この電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T2をリアルタイムに演算する。前記(数1)は演算が複雑なため、サーミスタの抵抗値に比例したアナログポート端子A/D2の入力電圧とサーミスタの温度との相関を示すデータを前記(数1)から求め、これを予め不揮発性のメモリーにテーブルデータとして持ち、このテーブルデータからサーミスタの温度T2をリアルタイムに呼び出しても良い。
The temperature detector 17 that detects the temperature inside the power converter 21 is also a thermistor. The temperature characteristics are the same as in (Formula 1). When the temperature of the thermistor rises, the resistance value RT of the thermistor decreases, and the voltage divider resistor R1 mounted in the control circuit 5 causes the analog port terminal A / D2 of the MCU. The input voltage increases.
In accordance with this voltage value, the MCU calculates the temperature T2 from the (Equation 1) in real time. Since the calculation of (Equation 1) is complicated, data indicating the correlation between the input voltage of the analog port terminal A / D2 proportional to the resistance value of the thermistor and the temperature of the thermistor is obtained from (Equation 1), and this is calculated in advance. The table data may be stored in a non-volatile memory and the thermistor temperature T2 may be called from the table data in real time.

さらに、交流電動機の電流を電流検出器18で検出し、この検出値を制御回路5に搭載された増幅器19を通してMCUのアナログポート端子A/D3に伝送する。   Further, the current of the AC motor is detected by the current detector 18, and this detected value is transmitted to the analog port terminal A / D3 of the MCU through the amplifier 19 mounted in the control circuit 5.

前記アナログポート端子A/D3の入力電圧値から、MCUが前記交流電動機の負荷状態、すなわち重負荷(定格電流以上)か軽負荷(定格電流以下)かを判別する。   From the input voltage value of the analog port terminal A / D3, it is determined whether the MCU is in the load state of the AC motor, that is, whether it is a heavy load (more than the rated current) or a light load (below the rated current).

前記電力変換装置内部の温度を検出する温度検出器17の出力に接続されたアナログポート端子A/D2の入力電圧値により、前記MCUが前記(数1)から演算した温度T2が、予め設定された前記電力変換装置内部の温度入力値T0に達した場合、前記パワーモジュールの加熱を検出する温度検出器7の出力に接続されたアナログポート端子A/D1の入力電圧値により、前記MCUが前記(数1)から演算した温度T1と、前記電流検出器18の出力に接続されたアナログポート端子A/D3の入力電圧値とから、下記異常過熱の要因を分類する。   Based on the input voltage value of the analog port terminal A / D2 connected to the output of the temperature detector 17 for detecting the temperature inside the power converter, the temperature T2 calculated by the MCU from the above (Equation 1) is preset. When the temperature input value T0 inside the power converter is reached, the MCU detects the MCU by the input voltage value of the analog port terminal A / D1 connected to the output of the temperature detector 7 that detects the heating of the power module. From the temperature T1 calculated from (Equation 1) and the input voltage value of the analog port terminal A / D3 connected to the output of the current detector 18, the following causes of abnormal overheating are classified.

前記パワーモジュールの加熱を検出する温度検出器7の出力に接続されたアナログポート端子A/D1の入力電圧値により、前記MCUが前記(数1)から演算した温度T1がパワーモジュールの非加熱状態と判断し、かつ、前記前記アナログポート端子A/D3の入力電圧値により、前記MCUが前記交流電動機の負荷状態を軽負荷(定格電流以下)と判断した場合は、前記電力変換装置の周囲温度異常と前記デジタル操作パネル8に表示する。   Based on the input voltage value of the analog port terminal A / D1 connected to the output of the temperature detector 7 for detecting the heating of the power module, the temperature T1 calculated by the MCU from the above (Equation 1) is the non-heating state of the power module. And when the MCU determines that the load state of the AC motor is a light load (less than the rated current) based on the input voltage value of the analog port terminal A / D3, the ambient temperature of the power converter Abnormality is displayed on the digital operation panel 8.

前記予め設定された前記電力変換装置21内部の温度入力値T0を、前記デジタル操作パネル8から設定する様にしても本発明の意図とするところは全く同じである。   Even if the preset temperature input value T0 in the power converter 21 is set from the digital operation panel 8, the intent of the present invention is exactly the same.

この場合、当然過熱異常表示内容を前記デジタル操作パネル8に表示するが、電力変換装置を過熱保護停止することはなく、運転継続されている。   In this case, the overheat abnormality display content is naturally displayed on the digital operation panel 8, but the power conversion device is not stopped and the operation is continued.

操作者は、このデジタル操作パネル8に表示された過熱異常表示内容を目視することにより電力変換装置21の温度状況を即座に判断することができ、適切な処置を施すことが可能となる。   The operator can immediately determine the temperature state of the power converter 21 by visually checking the overheat abnormality display content displayed on the digital operation panel 8, and can take appropriate measures.

もちろん、電力変換装置21内のパワー半導体は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を冷却フィンに熱伝導させ、冷却ファンにより冷却フィンを冷却しなければパワー半導体を過熱による熱破壊から保護することはできないため、前記サーミスタの演算温度Tが絶対超えてはならない温度Tlimに達した場合には、電力変換装置を温度過熱保護停止させる必要がある。   Of course, since the power semiconductor in the power converter 21 generates a large loss, heat generated by this loss is conducted to the cooling fin, and the power semiconductor is protected from thermal destruction due to overheating unless the cooling fin is cooled by the cooling fan. Therefore, when the calculated temperature T of the thermistor reaches a temperature Tlim that should never be exceeded, it is necessary to stop the power converter from overtemperature protection.

パワー半導体モジュール内部に設けられた温度検出器9からの出力を前記冷却フィン14上に搭載された温度検出器7の代替として用いても、本発明の意図するところはなんら変わらない。また、サーミスタの温度特性が、温度上昇と共にその抵抗値RTが増加する特性の物であっても、本発明の意図するところになんら問題はない。   Even if the output from the temperature detector 9 provided in the power semiconductor module is used as an alternative to the temperature detector 7 mounted on the cooling fin 14, the intended point of the present invention is not changed. Even if the temperature characteristic of the thermistor is such that its resistance value RT increases as the temperature rises, there is no problem as intended by the present invention.

図4は、サーミスタを用いた温度異常検出方法に関わる他の実施例である。デジタル操作パネル8に表示された過熱異常表示内容を目視することにより、電力変換装置の温度状況を即座に判断することができ、適切な処置を施すことが可能となることは、図3と同様である。   FIG. 4 shows another embodiment relating to a temperature abnormality detection method using a thermistor. As in FIG. 3, it is possible to immediately determine the temperature condition of the power converter by observing the overheat abnormality display content displayed on the digital operation panel 8, and to take appropriate measures. It is.

デジタル操作パネル8に表示された過熱異常表示内容を常に目視することは現実的ではないため、前記デジタル操作パネル8に過熱異常表示内容を表示し、かつ、温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から出力できる様に構成した他の実施例である。   Since it is not realistic to always observe the overheat abnormality display content displayed on the digital operation panel 8, the overheat abnormality display content is displayed on the digital operation panel 8, and the alarm warning signal Sig1 for temperature abnormality is a control terminal. This is another embodiment configured to be able to output from the table 16.

前記温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から出力する場合、電力変換装置を停止することはなく運転継続されている。すなわち、この状態は前記パワー半導体が過熱による熱破壊に至る温度レベルではないが、このまま過熱の状態が続行されると危険である旨を操作者に警告し、適切な処置を速やかに施すことを喚起するためであり、電力変換装置を過熱保護停止することはなく運転継続させている。   When the temperature abnormality alarm warning signal Sig1 is output from the control terminal block 16, the power converter is not stopped and the operation is continued. In other words, this state is not the temperature level at which the power semiconductor will cause thermal destruction due to overheating, but warns the operator that it is dangerous if the overheating state continues, and promptly take appropriate measures. This is for the purpose of arousing the power conversion device without stopping the overheat protection.

もちろん、電力変換装置21内のパワー半導体は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を冷却フィン14に熱伝導させ、冷却ファン6により冷却フィン14を冷却しなければパワー半導体を過熱による熱破壊から保護することはできないため、前記サーミスタの演算温度Tが絶対超えてはならない温度Tlimに達した場合には、電力変換装置を温度過熱保護停止させる必要がある。   Of course, since the power semiconductor in the power converter 21 generates a large loss, heat generated by this loss is conducted to the cooling fin 14, and unless the cooling fin 14 is cooled by the cooling fan 6, the power semiconductor is heated by overheating. Since it cannot be protected from destruction, when the calculated temperature T of the thermistor reaches a temperature Tlim that must never be exceeded, it is necessary to stop the power conversion device from overtemperature protection.

この実施例では、操作者は前記温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から遠隔操作盤側にて監視できるため、常時デジタル操作パネル8を監視する必要はない。
操作者は、遠隔操作盤に表示された警告信号により、適切な処置を施すことが可能となる。
In this embodiment, the operator can monitor the alarm warning signal Sig1 of the temperature abnormality from the control terminal block 16 on the remote operation panel side, so there is no need to constantly monitor the digital operation panel 8.
The operator can take appropriate measures based on the warning signal displayed on the remote control panel.

前記同様に、パワー半導体モジュール内部に設けられた温度検出器9からの出力を前記冷却フィン14上に搭載された温度検出器7の代替として用いても、本発明の意図するところはなんら変わらない。また、サーミスタの温度特性が、温度上昇と共にその抵抗値RTが増加する特性の物であっても、本発明の意図するところになんら問題はない。   Similarly to the above, even if the output from the temperature detector 9 provided in the power semiconductor module is used as an alternative to the temperature detector 7 mounted on the cooling fin 14, the intended point of the present invention is not changed. . Even if the temperature characteristic of the thermistor is such that its resistance value RT increases as the temperature rises, there is no problem as intended by the present invention.

図5は、異常要因判別におけるフローチャート図の一実施例である。本実施例は、図2に開示した電力変換装置に冷却ファン6が装着されていない例である。   FIG. 5 is an example of a flowchart in the abnormality factor determination. The present embodiment is an example in which the cooling fan 6 is not attached to the power conversion device disclosed in FIG.

まず異常が発生した場合、温度センサ7からの過熱異常かどうかを判断し、過熱異常でなければ、電力変換装置の出力を遮断し、その異常(例えば、過電流表示など)を前記デジタル操作パネル8に表示する。   First, when an abnormality occurs, it is determined whether or not the temperature sensor 7 is overheated. If it is not overheated, the output of the power converter is shut off, and the abnormality (for example, overcurrent display) is displayed on the digital operation panel. Display in 8.

加熱異常ではない状態とは、図3に開示した前記温度検出器7から制御回路5に搭載された分圧抵抗R2によりMCUのアナログポート端子A/D1の入力電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T1を演算し、その演算温度T1と前記絶対超えてはならない温度Tlimと比較し、T1<Tlimの場合である。   The state where there is no abnormal heating means that the MCU is in accordance with the input voltage value of the analog port terminal A / D1 of the MCU by the voltage dividing resistor R2 mounted on the control circuit 5 from the temperature detector 7 disclosed in FIG. The temperature T1 is calculated from 1), and the calculated temperature T1 is compared with the temperature Tlim that should never be exceeded, and T1 <Tlim.

過熱異常の状態とは、図3に開示した前記温度検出器7から制御回路5に搭載された分圧抵抗R2によりMCUのアナログポート端子A/D1の入力電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T1を演算し、その演算温度T1と前記絶対超えてはならない温度Tlimと比較し、T1≧Tlimの場合である。   The overheat abnormality state means that the MCU is in accordance with the input voltage value of the analog port terminal A / D1 of the MCU by the voltage dividing resistor R2 mounted on the control circuit 5 from the temperature detector 7 disclosed in FIG. ), The temperature T1 is calculated, and the calculated temperature T1 is compared with the temperature Tlim that should never be exceeded, and T1 ≧ Tlim.

この状態(T1≧Tlim)で、図3に開示した前記温度検出器17から制御回路5に搭載された分圧抵抗R1によりMCUのアナログポート端子A/D2の入力電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T2を演算し、予め設定された前記電力変換装置内部の温度入力値T0と比較し、T2<T0場合は、電力変換装置の出力を遮断し、その異常を過熱異常表示1として、例えばOH-PM(オーバーヒート要因:過負荷によるパワーモジュール過熱という意味)を前記デジタル操作パネル8に表示する。   In this state (T1 ≧ Tlim), the MCU is controlled by the voltage divider resistor R1 mounted on the control circuit 5 from the temperature detector 17 disclosed in FIG. 3 according to the input voltage value of the analog port terminal A / D2 of the MCU. The temperature T2 is calculated from Equation 1) and compared with the preset temperature input value T0 inside the power converter. If T2 <T0, the output of the power converter is shut off and the abnormality is displayed as an overheat abnormality 1 For example, OH-PM (overheating factor: meaning overheating of power module due to overload) is displayed on the digital operation panel 8.

ここで、T2≧T0場合は、前記電流検出器18の出力に接続されたアナログポート端子A/D3の入力電圧値から前記MCUが前記交流電動機の負荷状態を軽負荷(定格電流以下)と判断した場合は、前記電力変換装置の出力を遮断せず、その異常を過熱異常表示2としてOH-AMB(オーバーヒート要因:周囲温度が高いという意味)を前記デジタル操作パネル8に表示する。   Here, if T2 ≧ T0, the MCU determines that the load state of the AC motor is a light load (less than the rated current) from the input voltage value of the analog port terminal A / D3 connected to the output of the current detector 18 In such a case, the output of the power conversion device is not cut off, and the abnormality is overheated abnormally displayed 2, and OH-AMB (overheating factor: meaning that the ambient temperature is high) is displayed on the digital operation panel 8.

さらに、前記MCUが前記交流電動機の負荷状態を重負荷(定格電流以上)と判断した場合は、前記電力変換装置の出力を遮断し、その異常を過熱異常表示1としてOH-PMを前記デジタル操作パネル8に表示する。   Further, when the MCU determines that the load state of the AC motor is a heavy load (more than the rated current), the output of the power converter is shut off, and the abnormality is indicated as an overheat abnormality display 1, and the OH-PM is digitally operated. Display on panel 8.

前記予め設定された前記電力変換装置内部の温度入力値T0を操作者が予め前記デジタル操作パネル8から任意に温度設定入力しても本発明の意図するところは変わらない。   Even if the operator arbitrarily inputs a preset temperature input value T0 in the power conversion device from the digital operation panel 8 in advance, the intention of the present invention does not change.

また、前記図4の実施例は、前記OH-AMBの過熱異常表示2が前記デジタル操作パネル8に表示された場合のみ、温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から出力できる様に構成したものである。   Further, the embodiment of FIG. 4 is configured so that the alarm warning signal Sig1 of temperature abnormality can be output from the control terminal block 16 only when the overheat abnormality display 2 of the OH-AMB is displayed on the digital operation panel 8. It is a thing.

もちろん、電力変換装置21内のパワー半導体は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を冷却フィン14に熱伝導させ、冷却ファン6により冷却フィン14を冷却しなければパワー半導体を過熱による熱破壊から保護することはできないため、前記サーミスタの演算温度Tが絶対超えてはならない温度Tlimに達した場合には、電力変換装置を温度過熱保護停止させる必要がある。   Of course, since the power semiconductor in the power converter 21 generates a large loss, heat generated by this loss is conducted to the cooling fin 14, and unless the cooling fin 14 is cooled by the cooling fan 6, the power semiconductor is heated by overheating. Since it cannot be protected from destruction, when the calculated temperature T of the thermistor reaches a temperature Tlim that must never be exceeded, it is necessary to stop the power conversion device from overtemperature protection.

図6は、異常要因判別におけるフローチャート図の他の実施例である。   FIG. 6 is another example of a flowchart in abnormality factor determination.

本実施例は、図2に開示した電力変換装置に冷却ファン6が装着されている例である。冷却ファンに回転数を検出する検出回路を設け、冷却ファン6の回転数異常を初期回転数から例えば30%低下した時点と予め決定し、冷却ファン6の異常を検出する。   In this embodiment, the cooling fan 6 is mounted on the power conversion device disclosed in FIG. A detection circuit for detecting the number of revolutions is provided in the cooling fan, and the abnormality in the number of revolutions of the cooling fan 6 is determined in advance as, for example, 30% lower than the initial number of revolutions.

異常が発生した場合、温度センサ7からの過熱異常かどうかを判断し、過熱異常でなければ、電力変換装置の出力を遮断し、その異常に関連する異常表示(例えば、過電流表示あるいは冷却ファン異常表示など)をデジタル操作パネル8に表示する。   When an abnormality has occurred, it is determined whether or not an overheating abnormality has occurred from the temperature sensor 7, and if not an overheating abnormality, the output of the power converter is shut off and an abnormality display related to the abnormality (for example, an overcurrent display or a cooling fan) (Abnormality display etc.) is displayed on the digital operation panel 8.

前記図5でのフローチャート図と同様に、加熱異常ではない状態とは、図3に開示した前記温度検出器7から制御回路5に搭載された分圧抵抗R2によりMCUのアナログポート端子A/D1の入力電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T1を演算し、その演算温度T1と前記絶対超えてはならない温度Tlimと比較し、T1<Tlimの場合である。   Similar to the flowchart in FIG. 5, the state where there is no abnormal heating is the analog port terminal A / D1 of the MCU by the voltage dividing resistor R2 mounted on the control circuit 5 from the temperature detector 7 disclosed in FIG. This is the case where the MCU calculates the temperature T1 from the above (Equation 1) according to the input voltage value of the following, and compares the calculated temperature T1 with the temperature Tlim that should never be exceeded, and T1 <Tlim.

過熱異常の状態とは、図3に開示した前記温度検出器7から制御回路5に搭載された分圧抵抗R2によりMCUのアナログポート端子A/D1の入力電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T1を演算し、その演算温度T1と前記絶対超えてはならない温度Tlimと比較し、T1≧Tlimの場合である。   The overheat abnormality state means that the MCU is in accordance with the input voltage value of the analog port terminal A / D1 of the MCU by the voltage dividing resistor R2 mounted on the control circuit 5 from the temperature detector 7 disclosed in FIG. ), The temperature T1 is calculated, and the calculated temperature T1 is compared with the temperature Tlim that should never be exceeded, and T1 ≧ Tlim.

過熱異常であれば、次に冷却ファンの異常かどうかを判断する。この際、冷却ファン6の異常が発生していれば、電力変換装置の出力を遮断せず、冷却ファンの回転数低下に伴う異常に関わるパワー半導体の温度過熱表示3である、例えばOH-Fan表示(オーバーヒート要因:冷却ファン6異常という意味)をデジタル操作パネル8に表示する。   If overheating is abnormal, it is next determined whether or not the cooling fan is abnormal. At this time, if an abnormality of the cooling fan 6 has occurred, the output of the power conversion device is not cut off, and the power semiconductor temperature overheat display 3 related to the abnormality accompanying the decrease in the rotation speed of the cooling fan, for example, OH-Fan Display (overheating factor: meaning that cooling fan 6 is abnormal) is displayed on digital operation panel 8.

また、冷却ファン6の異常が出ていなければ、前記図5と同様に、この状態で、図3に開示した前記温度検出器17から制御回路5に搭載された分圧抵抗R1によりMCUのアナログポート端子A/D2の入力電圧値に従い、MCUが前記(数1)から温度T2を演算し、予め設定された前記電力変換装置21内部の温度入力値T0と比較し、T2<T0場合は、電力変換装置21の出力を遮断し、その異常を過熱異常表示1としてOH-PMを前記デジタル操作パネル8に表示する。   If there is no abnormality in the cooling fan 6, as in FIG. 5, in this state, the temperature sensor 17 disclosed in FIG. According to the input voltage value of the port terminal A / D2, the MCU calculates the temperature T2 from the above (Equation 1) and compares it with the preset temperature input value T0 in the power converter 21, and if T2 <T0, The output of the power converter 21 is shut off, and the abnormality is displayed as an overheat abnormality display 1 and OH-PM is displayed on the digital operation panel 8.

ここで、T2≧T0場合は、前記電流検出器18の出力に接続されたアナログポート端子A/D3の入力電圧値から前記MCUが前記交流電動機4の負荷状態を軽負荷(定格電流以下)と判断した場合は、前記電力変換装置21の出力を遮断せず、その異常を過熱異常表示2としてOH-AMBを前記デジタル操作パネル8に表示する。さらに、前記MCUが前記交流電動機4の負荷状態を重負荷(定格電流以上)と判断した場合は、前記電力変換装置21の出力を遮断し、その異常を過熱異常表示1としてOH-PMを前記デジタル操作パネル8に表示する。   Here, when T2 ≧ T0, the MCU determines that the load state of the AC motor 4 is light load (less than the rated current) from the input voltage value of the analog port terminal A / D3 connected to the output of the current detector 18. If it is determined, the output of the power conversion device 21 is not shut off, and the abnormality is indicated as an overheat abnormality display 2 and OH-AMB is displayed on the digital operation panel 8. Further, when the MCU determines that the load state of the AC motor 4 is a heavy load (more than the rated current), the output of the power conversion device 21 is shut off, and the abnormality is indicated as an overheat abnormality display 1 to indicate OH-PM. Display on the digital operation panel 8.

前記予め設定された前記電力変換装置21内部の温度入力値T0を操作者が予め前記デジタル操作パネル8から任意に温度設定入力しても本発明の意図するところは変わらない。   Even if the operator arbitrarily inputs a preset temperature input value T0 in the power converter 21 from the digital operation panel 8 in advance, the intention of the present invention does not change.

図7は、自立盤22内に電力変換装置を収納した一実施例である。   FIG. 7 shows an embodiment in which the power converter is housed in the freestanding board 22.

本実施例は、電力変換装置を収納した自立盤22に外気ファン20が装着され、その吸入空気口23により外気の空気を盤内に吸込む例である。   In the present embodiment, an outside air fan 20 is mounted on a self-supporting board 22 in which a power conversion device is housed, and outside air is sucked into the board through an intake air port 23 thereof.

電力変換装置21が自立盤22内に上段に4台、下段に4台設置された状態である。電力変換装置21内のパワー半導体は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を自立盤22内から外気ファン20により排出しなければ自立盤22内に熱が籠もり、夏場など外気温度が高い場合に、パワー半導体の温度検出器による過熱保護が動作し、電力変換装置21が突然停止する。この回避策として、外気ファン20が装着されているが、ファンは回転体であるため、ベアリングおよびグリースが使用されており有寿命品である。当然、周囲温度が高ければ、ファンの寿命は短くなり、その寿命の定義は、一般的に初期回転数に対し、例えば回転数が30%低下した時点をいう。   In this state, four power converters 21 are installed in the upper panel and four in the lower panel. Since the power semiconductor in the power converter 21 generates a large loss, if the heat generated by this loss is not exhausted from the free standing board 22 by the outside air fan 20, heat is trapped in the free standing board 22 and the outside air temperature such as in summer is high. When the temperature is high, the overheat protection by the power semiconductor temperature detector is activated, and the power converter 21 is suddenly stopped. As a workaround, an outside air fan 20 is mounted. However, since the fan is a rotating body, bearings and grease are used and it has a limited life. Of course, if the ambient temperature is high, the life of the fan is shortened, and the definition of the life generally refers to a point in time when the rotational speed is reduced by, for example, 30% with respect to the initial rotational speed.

このため、外気ファン20の回転数は、稼働時間とともにその回転数が低下していく。回転数の低下は、そのまま排出能力に比例するため、前記損失による発熱を自立盤22内から外気に充分排出できなくなり、自立盤22内に熱が籠もりパワー半導体の温度検出器による過熱保護が動作し、電力変換装置が突然停止することが発生する。しかし、電力変換装置の設置環境は、産業界の業種により大幅に異なり、理想的条件に整えることは困難であり、前記外気ファン20の寿命による排出能力低下時期を正確に予測することは困難である。   For this reason, the rotation speed of the outside air fan 20 decreases with the operating time. Since the decrease in the rotational speed is directly proportional to the discharge capacity, the heat generated by the loss cannot be sufficiently discharged from the free standing board 22 to the outside air, so that heat is trapped in the free standing board 22 and overheating protection is performed by the power semiconductor temperature detector. It occurs that the power conversion device suddenly stops operating. However, the installation environment of the power converter varies greatly depending on the type of industry, and it is difficult to adjust it to ideal conditions, and it is difficult to accurately predict when the discharge capacity declines due to the life of the outside air fan 20. is there.

すなわち、外気ファンの寿命に起因した電力変換装置の突然停止を予防保全することが必要であり、設備の重要度によりこの予防保全が強く要求される。   That is, it is necessary to prevent and maintain a sudden stop of the power conversion device due to the life of the outside air fan, and this preventive maintenance is strongly required depending on the importance of the equipment.

また、外気ファンの寿命ではないが、塵埃および綿塵などが多く含まれる設置環境においては、外気の空気を盤内に吸込むエアフィルタ付の吸入空気口23に前記塵埃および綿塵などが目詰まりし、充分な排出ができなくなり、自立盤22内に熱が籠もりパワー半導体の温度検出器による過熱保護が動作し、電力変換装置が突然停止することも発生する。   In addition, although it is not the life of the outside air fan, in an installation environment that contains a lot of dust and cotton dust, the dust and cotton dust etc. are clogged in the intake air port 23 with an air filter that sucks outside air into the panel. However, sufficient discharge cannot be performed, heat is trapped in the freestanding board 22, the overheat protection by the power semiconductor temperature detector is activated, and the power converter is suddenly stopped.

このため、図6に示した異常要因判別におけるフローチャートを実行可能な電力変換装置21を収納することにより、自立盤22内に特別の温度検出器を設置することなく、操作者は前記温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から遠隔操作盤側にて監視でき、遠隔操作盤に表示された警告信号(前記電力変換装置は出力非遮断状態)により、自立盤22内の内部温度が異常に高くなったことを知ることができ、自立盤22内に熱が停滞したことによる要因で、電力変換装置(インバータ)21内の主素子の温度検出器が加熱を検出して、電力変換装置が突然過熱保護停止することを未然に防止できるため、予防保守が可能となり設備の不稼動時間を大幅に短縮できる。また、過熱異常表示2としてOH-AMB(オーバーヒート要因:周囲温度が高いという意味)を前記デジタル操作パネル8で確認することもできる。   Therefore, by storing the power conversion device 21 that can execute the flowchart in the abnormality factor determination shown in FIG. 6, the operator can detect the temperature abnormality without installing a special temperature detector in the self-supporting panel 22. The alarm warning signal Sig1 can be monitored from the control terminal block 16 on the remote control panel side, and the internal temperature in the self-supporting panel 22 is abnormal due to the warning signal displayed on the remote control panel (the power converter is in an output non-blocking state). The temperature detector of the main element in the power converter (inverter) 21 detects the heating due to the fact that the heat has stagnated in the freestanding board 22, and the power converter Can be prevented from suddenly shutting down due to overheat protection, preventive maintenance is possible, and equipment downtime can be significantly reduced. Further, OH-AMB (cause of overheating: meaning that the ambient temperature is high) can be confirmed on the digital operation panel 8 as the overheat abnormality display 2.

図8は、自立盤22内に電力変換装置を収納した他の実施例である。前記図7と異なるのは、電力変換装置を収納した自立盤22に外気ファン20が装着されていない場合である。この場合は、前記損失による発熱が自立盤22内に籠もり、夏場など外気温度が高い場合にパワー半導体の温度検出器による過熱保護が動作し、電力変換装置が突然停止することが発生する。   FIG. 8 shows another embodiment in which the power converter is housed in the freestanding board 22. The difference from FIG. 7 is the case where the outside air fan 20 is not attached to the self-supporting panel 22 in which the power converter is housed. In this case, heat generated by the loss accumulates in the freestanding board 22, and when the outside air temperature is high such as in summer, the overheat protection by the temperature detector of the power semiconductor operates, and the power conversion device suddenly stops.

当然、外気ファンの寿命ではないが、塵埃および綿塵などが多く含まれる設置環境においては、外気の空気を盤内に吸込むエアフィルタ付の吸入空気口23に前記塵埃および綿塵などが目詰まりし、充分な排出ができなくなり、自立盤22内に熱が籠もりパワー半導体の温度検出器による過熱保護が動作し、電力変換装置が突然停止することも発生する。   Of course, this is not the life of the outside air fan, but in an installation environment that contains a lot of dust and cotton dust, the dust and cotton dust are clogged in the intake air port 23 with an air filter that sucks in the outside air into the panel. However, sufficient discharge cannot be performed, heat is trapped in the freestanding board 22, the overheat protection by the power semiconductor temperature detector is activated, and the power converter is suddenly stopped.

このため、図5に示した異常要因判別におけるフローチャートを実行可能な電力変換装置21を収納することにより、自立盤22内に盤内の温度を監視する特別の温度検出器を設置することなく、操作者は前記温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から遠隔操作盤側にて監視でき、遠隔操作盤に表示された警告信号(前記電力変換装置は出力非遮断状態)により、自立盤22内に特別の温度検出器を設置することなく、自立盤22内の内部温度が異常に高くなったことを知ることができ、自立盤22内に熱が停滞したことによる要因で、電力変換装置(インバータ)内の主素子の温度検出器が加熱を検出して、電力変換装置が突然過熱保護停止することを未然に防止できるため、予防保守が可能となり設備の不稼動時間を大幅に短縮できる。   Therefore, by storing the power conversion device 21 that can execute the flowchart in the abnormality factor determination shown in FIG. 5, without installing a special temperature detector for monitoring the temperature in the panel in the self-supporting panel 22, The operator can monitor the alarm warning signal Sig1 for the temperature abnormality from the control terminal block 16 on the remote operation panel side, and the warning signal displayed on the remote operation panel (the power conversion device is in the output non-cutoff state) It is possible to know that the internal temperature in the freestanding board 22 has become abnormally high without installing a special temperature detector in the 22, and the power conversion is due to the factor that the heat has stagnated in the freestanding board 22. Since the temperature detector of the main element in the device (inverter) detects heating and prevents the power converter from suddenly stopping overheating, preventive maintenance is possible, greatly reducing facility downtime it can

また、過熱異常表示2としてOH-AMB(オーバーヒート要因:周囲温度が高いという意味)を前記デジタル操作パネル8で確認することもできる。   Further, OH-AMB (cause of overheating: meaning that the ambient temperature is high) can be confirmed on the digital operation panel 8 as the overheat abnormality display 2.

本発明によれば、自立盤22内に特別の温度検出器を設置することなく、操作者は前記温度異常のアラーム警告信号Sig1を制御端子台16から遠隔操作盤側にて監視でき、遠隔操作盤に表示された警告信号により、自立盤22内の内部温度が異常に高くなったことを知ることができ、自立盤22内に熱が停滞したことによる要因で、電力変換装置(インバータ)内の主素子の温度検出器が加熱を検出して、電力変換装置が突然過熱保護停止することを未然に防止できるため、保守の時間を短縮でき、ひいては設備の不稼動時間を大幅に短縮できると言う効果がある。   According to the present invention, the operator can monitor the alarm warning signal Sig1 of the temperature abnormality from the control terminal block 16 on the remote operation panel side without installing a special temperature detector in the self-supporting panel 22, and can be operated remotely. The warning signal displayed on the panel can tell that the internal temperature in the self-supporting panel 22 has become abnormally high. Because the temperature detector of the main element of this product detects heating and prevents the power converter from suddenly stopping overheating, the maintenance time can be shortened, and the equipment downtime can be greatly reduced. There is an effect to say.

1…順変換器、2…平滑用コンデンサ、3…逆変換器、4…交流電動機、5…制御回路、6…冷却ファン、7…温度検出器、8…デジタル操作パネル、9…パワー半導体の内部に搭載された温度検出器、10…ドライブ回路、11…パワー半導体モジュール、12…主回路基板、13…順変換器と逆変換器と温度検出器が一個のモジュール内に搭載された複合モジュール、14…冷却フィン、15…樹脂モールドケース、16…制御端子台、17…電力変換装置筐体内部に設けた温度検出器、18…電流検出器、19…増幅器、20…外気ファン、21…電力変換装置、22…自立盤、23…エアフィルタ付の吸入空気口、MCU…マイクロプロセッサ、PM…パワー半導体モジュール、A/D…MCUのアナログポート、PHC…フォトカプラ、RT…サーミスタの温度Tにおける抵抗値、R1…抵抗、R2…抵抗、5V…直流電圧、T…サーミスタの温度(検出温度、演算温度)、Tlim…パワー半導体を熱破壊から保護するためのサーミスタの温度、ΔT1…温度検出器7の検出温度上昇値、Tam…電力変換装置の仕様最大周囲温度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Forward converter, 2 ... Smoothing capacitor, 3 ... Reverse converter, 4 ... AC motor, 5 ... Control circuit, 6 ... Cooling fan, 7 ... Temperature detector, 8 ... Digital operation panel, 9 ... Power semiconductor Temperature detector mounted inside, 10 ... drive circuit, 11 ... power semiconductor module, 12 ... main circuit board, 13 ... composite module in which forward converter, reverse converter and temperature detector are mounted in one module DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Cooling fin, 15 ... Resin mold case, 16 ... Control terminal block, 17 ... Temperature detector provided in the inside of a power converter case, 18 ... Current detector, 19 ... Amplifier, 20 ... Outside air fan, 21 ... Power converter, 22 ... Stand-alone board, 23 ... Air inlet with air filter, MCU ... Microprocessor, PM ... Power semiconductor module, A / D ... Analog port of MCU, PHC ... Photo camera R, RT ... resistance value at the temperature T of the thermistor, R1 ... resistance, R2 ... resistance, 5V ... DC voltage, T ... temperature of the thermistor (detection temperature, calculation temperature), Tlim ... to protect the power semiconductor from thermal destruction Thermistor temperature, ΔT1, the detected temperature rise value of the temperature detector 7, Tam, power converter specification maximum ambient temperature

Claims (5)

交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器にて変換された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、
前記順変換器にて変換された直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
前記逆変換器から出力される電流を検出する電流検出手段と、
前記順変換器と前記逆変換器を冷却する冷却フィンと、
前記冷却フィンに設けられた第一の温度検出器と、
前記逆変換器を駆動し、第二の温度検出器を備える駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一の温度検出器により検出された第一の温度に基づいて温度過熱状態であると判断され、かつ、前記第二の温度検出器により検出された第二の温度が予め設定された温度設定値より低い場合は、前記温度過熱状態の要因が前記逆変換器の過熱に基づくと判別し、
前記第一の温度に基づいて温度過熱状態であると判断され、かつ、前記第二の温度が前記温度設定値以上の場合は、前記電流検出手段の検出値に基づき、前記温度過熱状態の要因が前記逆変換器の過熱に基づくか、または、電力変換装置の周囲温度の過熱に基づくかを判別する電力変換装置。
A forward converter that rectifies AC voltage and converts it to DC voltage;
A DC intermediate circuit having a smoothing capacitor for smoothing the DC voltage converted by the forward converter;
An inverse converter that converts the DC voltage converted by the forward converter into an AC voltage;
Current detection means for detecting a current output from the inverse converter;
Cooling fins for cooling the forward converter and the reverse converter;
A first temperature detector provided on the cooling fin;
A drive circuit for driving the inverse converter and comprising a second temperature detector;
A control unit for controlling the drive circuit,
The control unit is determined to be in a temperature overheating state based on the first temperature detected by the first temperature detector , and the second temperature detected by the second temperature detector is When lower than a preset temperature set value, it is determined that the factor of the temperature overheat state is based on overheating of the inverter,
If it is determined that the temperature is overheated based on the first temperature, and the second temperature is equal to or higher than the temperature set value, the factor of the temperature overheat state is based on the detection value of the current detection means. Is based on overheating of the reverse converter, or is based on overheating of the ambient temperature of the power converter.
請求項1に記載の電力変換装置であって、
前記制御部は、前記第一の温度が予め定めた温度上限値以上、かつ、前記第二の温度が前記温度設定値以上であって、
前記電流検出手段の検出値が所定の値以上の場合は、前記温度過熱状態の要因が前記逆変換器の過熱に基づくと判別し、
前記電流検出手段の検出値が所定の値より小さい場合は、前記温度過熱状態の要因が電力変換装置の周囲温度の過熱に基づくと判別することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The control unit is configured such that the first temperature is equal to or higher than a predetermined temperature upper limit value , and the second temperature is equal to or higher than the temperature set value,
If the detected value of the current detection means is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the factor of the temperature overheating state is based on overheating of the inverse converter,
When the detected value of the current detection means is smaller than a predetermined value, it is determined that the factor of the temperature overheat state is based on overheating of the ambient temperature of the power converter.
請求項1または2のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記制御部は、異常が発生した場合であって、前記第一の温度が予め定めた温度上限値より低い場合は、該電力変換装置の出力を遮断し、
前記第一の温度が前記温度上限値以上、かつ、前記第二の温度が前記温度設定値より低い場合は、該電力変換装置の出力を遮断し、
前記第一の温度が前記温度上限値以上、かつ、前記第二の温度が前記温度設定値以上、かつ、前記電流検出手段の検出値が所定の値より小さい場合は、該電力変換装置の出力を遮断しないことを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1, wherein:
When the abnormality occurs and the first temperature is lower than a predetermined temperature upper limit value , the control unit shuts off the output of the power converter ,
When the first temperature is equal to or higher than the temperature upper limit value and the second temperature is lower than the temperature set value, the output of the power converter is shut off,
When the first temperature is equal to or higher than the temperature upper limit value, the second temperature is equal to or higher than the temperature set value, and the detection value of the current detection means is smaller than a predetermined value, the output of the power conversion device The power converter characterized by not interrupting | blocking .
請求項1乃至3のいずれかに記載の電力変換装置であって、
さらに、データを設定または変更または表示することのできる表示部を備え、
前記制御部での判別結果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。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3,
In addition, it has a display that can set or change or display data,
A power conversion device that displays a discrimination result in the control unit on the display unit.
請求項4記載の電力変換装置であって、
前記表示部は、前記制御部にて前記温度過熱状態の要因が前記電力変換装置の周囲温度の異常に基づく判定した場合に、前記電力変換装置の出力を遮断せずに警報信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 4,
Wherein the display unit, if the cause of the over-temperature condition by the control unit determines that based on abnormality of the ambient temperature of the power converter, and outputs an alarm signal without interrupting the output of the power converter The power converter characterized by the above-mentioned.
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