JP6408686B2 - 電力変換装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
図2は従来の電力変換装置の順変換器及び逆変換器の内部回路構成例、図3は従来の半導体モジュール構造例、図4は従来半導体デバイス自体に温度センサーが内蔵されている場合において、温度保護検出回路がSi半導体素子を搭載した電力変換装置30を保護する動作を表す概念図、図5は従来の電力変換装置30内のサーミスタ10で温度検出する場合において、温度保護検出回路がSi半導体素子を搭載した電力変換装置30を保護する動作を表す概念図である。
ここまで、従来の電力変換装置の運転時の温度保護の概略を説明した。
なお、図7において、プロットする数が多いほど、関数の精度が高まり、各温度での許容運転時間をより精度高く管理することができる。
なお、検出されたWBG半導体素子の温度が動作保証温度以上にある時間の積算は、当該マイコンで行っても良いし、タイマー回路などのハード構成で行っても良い。
例えば、実施例1〜5について、WBG半導体素子を用いているが、従来のSi半導体素子を用いる場合でも、該Si半導体素子の動作保証温度より低い動作保証温度の素子周辺部材を適用する場合にも、本発明は実施例1〜5で説明した作用効果を得ることができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
2 逆変換器
3 平滑用コンデンサ
4 交流電動機
5 冷却ファン
6 制御回路
7 ドライバ回路
8 デジタル操作パネル
9 シャント抵抗
10 サーミスタ
11 モジュールケース
12 記憶部
1A 順変換器モジュール
2A 逆変換器モジュール
5A 冷却フィン
14 ベアチップ
15 絶縁基板
16 ボンディングワイヤ
17 封止材
30 電力変換装置
Claims (15)
- 交流電力を直流電力に変換する順変換器と、
前記順変換器により変換された前記直流電力を平滑する中間回路と、
前記中間回路により平滑された前記直流電力を交流電力に変換する逆変換器と、
前記逆変換器を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御部と、
前記逆変換器の温度を検出する温度検出部と、
少なくとも前記逆変換器を封止する封止材と、
を備える電力変換装置であって、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度が予め定めた所定の温度以上の場合に、前記温度検出部の各検出温度で電力変換装置が運転を継続している運転時間を積算し、前記各検出温度と、各検出温度での積算した前記運転時間と、各検出温度に応じた電力変換装置の許容運転時間との関係に基づき、電力変換装置の出力抑制、または、運転停止を決定する電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、前記温度検出部の検出温度が前記封止材の温度補償温度以上の場合に、検出温度に応じて該検出温度での前記電力変換装置の運転時間を積算し、積算した総運転時間が前記許容運転時間を超えている場合に、電力変換装置の出力抑制、または、運転停止を決定することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、前記温度検出部の各検出温度と各検出温度での積算した前記運転時間とに基づいて、各検出温度での前記許容運転時間に到達するまでの残時間を算出することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記逆変換器は、前記駆動回路により駆動される、シリコンより広いバンドギャップを有する半導体のスイッチング素子を有することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
さらに、前記逆変換器を有するパワーモジュールを備え、
前記逆変換器は、前記駆動回路により駆動される半導体スイッチング素子を有し、
前記温度検出部は、前記半導体スイッチング素子、または、前記パワーモジュールに設けられ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、
前記温度検出部は、前記パワーモジュールに設けられ、
前記制御部は、さらに、前記温度検出部と前記半導体スイッチング素子との間の距離に基づいて、前記許容運転時間を変更することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
さらに、前記逆変換器を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記制御部は、さらに、前記電流検出部で検出した電流値に基づいて、前記許容運転時間を変更することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記制御部は、所定の検出温度範囲毎に電力変換装置の前記許容運転時間を定めることを特徴とする電力変換装置。 - 交流電力を直流電力に変換する順変換器と、前記順変換器により変換された前記直流電力を平滑する中間回路と、前記中間回路により平滑された前記直流電力を交流電力に変換する逆変換器と、前記逆変換器を駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御部と、前記逆変換器の温度を検出する温度検出部と、少なくとも前記逆変換器を封止する封止材とを備える電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部が、前記温度検出部の検出温度が予め定めた所定の温度以上の場合に、前記温度検出部の各検出温度で電力変換装置が運転を継続している運転時間を積算するステップと、
前記制御部が、前記各検出温度と、各検出温度での積算した前記運転時間と、各検出温度に応じた電力変換装置の許容運転時間との関係に基づき、電力変換装置の出力抑制、または、運転停止を決定するステップと、
を有する電力変換装置の制御方法。 - 請求項9に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記制御部が、前記温度検出部の検出温度が前記封止材の温度補償温度以上の場合に、検出温度に応じて該検出温度での前記電力変換装置の運転時間を積算するステップと、
前記制御部が、積算した総運転時間と前記許容運転時間とを比較するステップと、
前記制御部が、積算した総運転時間が前記許容運転時間を超えている場合に、電力変換装置の出力抑制、または、運転停止を決定するステップと、
を有することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項10に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記電力変換装置の出力抑制、または、運転停止を決定するステップは、
積算した総運転時間が前記許容運転時間を超えている場合に、電力変換装置の出力抑制を決定するするステップと、
前記電力変換装置の出力抑制をした後、所定の時間経過後に検出される前記温度検出部の検出温度が予め定めた温度以上かを判断するステップと、
前記所定の時間経過後に検出される検出温度が予め定めた温度以上の場合に、前記電力変換装置の運転停止を決定するステップと、
を備えることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9に記載の電力変換装置の制御方法において、
さらに、前記制御部が、前記温度検出部の各検出温度と各検出温度での積算した前記運転時間とに基づいて、各検出温度での前記許容運転時間に到達するまでの残時間を算出するステップを備えることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記逆変換器は、前記駆動回路により駆動される半導体スイッチング素子を有し、
さらに、前記制御部が、前記半導体スイッチング素子と前記温度検出器との距離に基づいて、前記許容運転時間を変更するステップを備えることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9に記載の電力変換装置の制御方法において、
電力変換装置は、前記逆変換器を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
さらに、前記制御部が、前記電流検出部で検出した電流値に基づいて、前記許容運転時間を変更するステップを備えることを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 請求項9に記載の電力変換装置の制御方法において、
前記制御部が、所定の検出温度範囲毎に電力変換装置の前記許容運転時間を定めることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
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