JPH07245965A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH07245965A
JPH07245965A JP6032779A JP3277994A JPH07245965A JP H07245965 A JPH07245965 A JP H07245965A JP 6032779 A JP6032779 A JP 6032779A JP 3277994 A JP3277994 A JP 3277994A JP H07245965 A JPH07245965 A JP H07245965A
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JP
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temperature
signal
rise
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temperature rise
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JP6032779A
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Osamu Yokoi
修 横井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱素子冷却用の強制冷却手段が停止された
まま運転が継続された場合でも、装置自体の温度が異常
に上昇する事態を確実に防止して装置全体の信頼性の向
上を実現すること。 【構成】 全波整流回路1及びインバータ主回路4は、
放熱フィン及びファン装置6により冷却される。温度検
出器7は、放熱フィンの温度に応じた電圧レベルの温度
信号Sdを出力する。コンパレータ8は、温度信号Sd
と予め設定された過熱検出温度Tmax とがSd≧Vref1
の関係になったときに過熱検出信号Sohを出力してイン
バータ装置の運転を停止させる。演算回路9は、温度信
号Sdに基づいて検出した放熱フィンの温度上昇率に応
じた電圧レベルの上昇率信号Δdを出力する。コンパレ
ータ10は、上昇率信号Δdと最大温度上昇率Δmax に
対応した基準電圧信号Vref2とを比較し、Δd≧Vref2
の関係になったとき異常温度上昇検出信号Saを出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電動機の可変速駆
動などに利用されるインバータ装置、特には発熱部の冷
却を放熱体及び強制冷却手段を利用して行うようにした
インバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3には従来のインバータ装置の一例が
示されている。この図3において、順変換器を構成する
全波整流回路1は、交流電源2の出力を整流するように
なっており、平滑コンデンサ3は全波整流回路1からの
直流出力を平滑して逆変換器を構成するインバータ主回
路4に与えるようになっている。このインバータ主回路
4は、パワートランジスタのような半導体スイッチング
素子を三相ブリッジ接続すると共に、各スイッチング素
子と逆並列状態でフライホイールダイオードを接続した
構成となっており、入力電力をスイッチングして交流電
力に変換し、その変換出力により三相の交流電動機5を
駆動するようになっている。
【0003】全波整流回路1内の整流素子及びインバー
タ主回路4内のスイッチング素子などのように通電に伴
い発熱する素子は、放熱体を構成する図示しない放熱フ
ィン上に取り付けられており、その放熱フィンは強制冷
却手段としての例えばファン装置6により冷却される構
成となっている。温度検出器7は、放熱フィンの温度
(ひいては上記のような発熱素子の温度)を検出するよ
うに設けられており、その検出温度に応じた電圧レベル
の温度信号Sdを出力する。コンパレータ8は、上記温
度信号Sdと、予め設定された過熱検出温度Tmax に対
応した基準電圧信号Vref1とを比較するようになってお
り、Sd≧Vref1の状態となったとき、つまり温度検出
器7による検出温度が過熱検出温度Tmax に達したとき
に、過熱検出信号Sohを出力してインバータ装置の運転
(インバータ主回路4のスイッチング動作)を停止させ
る構成となっている。
【0004】上記のような構成では、交流電動機5の駆
動に伴い全波整流回路1内の整流素子及びインバータ主
回路4内のスイッチング素子などが発熱するようになる
が、放熱フィン及びファン装置6による冷却作用によっ
て、それらの素子の異常な温度上昇が抑制される。この
ようなインバータ装置の運転時において、ファン装置6
が何らかの原因で故障して冷却機能を失った場合には、
放熱フィンの等価熱抵抗が増大して全波整流回路1及び
インバータ主回路4内での温度上昇が大きくなるが、こ
のような場合には、温度検出器7による検出温度が上昇
するようになり、その検出温度が予め設定された過熱検
出温度Tmax に達したときに、コンパレータ8から過熱
検出信号Sohが出力されてインバータ装置が運転停止さ
れるから、上記各素子が熱破壊に至る事態が未然に防止
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】インバータ装置の運転
時にファン装置6が不用意に停止された場合の過熱保護
動作は上述のように行われるが、インバータ装置の周囲
温度が低い場合、或いはインバータ装置を通じて供給さ
れる負荷電流のレベルが低い場合などには、インバータ
装置の運転時にファン装置6が停止されたときでも、放
熱フィンの温度ひいては温度検出器7による検出温度が
過熱検出温度Tmax まで上昇しないことが往々にしてあ
り、このような状態時にはインバータ装置の運転がその
まま継続されることになる。
【0006】ところが、このような運転が継続された場
合には、インバータ装置自体の温度(例えばインバータ
装置を収納するためのケース内の温度)が非常に高くな
るのに対して、インバータ装置には、平滑コンデンサ3
などのように温度上昇による悪影響が寿命に及ぶことが
避けられない回路素子が多数搭載されており、従って前
記従来構成では、これらの回路素子の寿命が著しく低下
する虞があり、これが装置全体の信頼性の低下に繋がる
という問題点があった。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、発熱素子を冷却するための強制冷却手
段が停止されたまま運転が継続された場合でも、装置自
体の温度が異常に上昇する事態を確実に防止できて装置
全体の信頼性の向上を実現できるようになるインバータ
装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、直流出力をスイッチングして可変電圧・可
変周波数の交流出力を発生するインバータ主回路を備
え、少なくとも前記インバータ主回路内のスイッチング
素子を放熱体及び強制冷却手段を利用して冷却するよう
にしたインバータ装置において、前記放熱体の温度を検
出する温度検出手段と、この温度検出手段による検出温
度が予め設定された過熱検出温度に達したときに過熱検
出信号を発生する過熱判定手段と、前記温度検出手段の
検出温度に基づいて前記放熱体の温度上昇率を検出する
温度上昇率検出手段と、この温度上昇率検出手段による
検出温度上昇率が予め設定された最大温度上昇率に達し
たときに異常温度上昇検出信号を発生する温度上昇率判
定手段とを備えた構成としたものである(請求項1)。
【0009】また、上記と同様前提のインバータ装置に
おいて、前記放熱体の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段による検出温度が予め設定された過熱
検出温度に達したときに過熱検出信号を発生する過熱判
定手段と、前記強制冷却手段が正常に機能している状態
での前記放熱体の温度を、前記インバータ主回路の負荷
率及びインバータ主回路の運転開始前における前記温度
検出手段の検出温度に基づいて推定する温度推定手段
と、前記温度検出手段による検出温度が前記温度推定手
段による推定温度より高くなったときに異常温度上昇検
出信号を発生する異常温度判定手段とを備えた構成とす
ることもできる(請求項2)。
【0010】
【作用】請求項1記載のインバータ装置では、その運転
状態において、強制冷却手段が何らかの原因で故障して
冷却機能を失った場合には、放熱体の等価熱抵抗が増大
してインバータ主回路の温度ひいては放熱体の温度が上
昇するようになる。このような温度上昇は温度検出手段
により検出されるものであり、その検出温度が予め設定
された過熱検出温度に達したときには、過熱判定手段か
ら過熱検出信号が出力されるようになる。従って、斯様
な過熱検出信号に基づいてインバータ装置を運転停止さ
せるなどの制御を行うことができ、インバータ主回路が
熱破壊に至る事態を未然に防止できるようになる。
【0011】上記のような強制冷却手段の故障発生時に
おいて、インバータ装置の周囲温度が低い場合、或いは
インバータ装置を通じて供給される負荷電流のレベルが
低い場合などには、前記温度検出手段による検出温度が
過熱検出温度まで上昇しないことがあるが、このような
場合には、放熱体の等価熱抵抗が増大した状態となっ
て、その放熱体の温度上昇率が正常時より大きくなる。
このため、温度上昇率検出手段により検出される温度上
昇率が予め設定された最大温度上昇率に達するようにな
って、温度上昇率判定手段から異常温度上昇検出信号が
出力されることになるから、斯様な異常温度上昇検出信
号に基づいて強制冷却手段に異常が発生している旨を報
知するなどの制御を行うことができる。この結果、イン
バータ装置自体の温度が異常に高くなって内部の他の回
路素子に温度上昇による悪影響が及ぶ事態を未然に防止
することが可能となる。
【0012】また、請求項2記載のインバータ装置で
は、その運転状態において、温度推定手段が、強制冷却
手段の正常機能状態での放熱体の温度を、インバータ主
回路の負荷率及びインバータ主回路の運転開始前におけ
る温度検出手段の検出温度に基づいて推定するようにな
る。このとき、インバータ装置の運転状態で強制冷却手
段が正常に機能している場合には、温度検出手段による
検出温度が上記温度推定手段による推定温度を越えるこ
とがなく、異常温度判定手段から異常温度上昇検出信号
が出力されることはない。
【0013】これに対して、強制冷却手段の故障した場
合には、放熱体の等価熱抵抗が増大するようになるた
め、放熱体の温度が、前記温度推定手段による推定温度
を越えるようになって、異常温度判定手段から異常温度
上昇検出信号が出力されるようになるから、その異常温
度上昇検出信号をもって、インバータ装置自体の温度が
異常に高くなって内部の他の回路素子に温度上昇による
悪影響が及ぶ事態を未然に防止することが可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図1を参
照しながら説明する。但し、本実施例においては、図3
に示した従来構成と同一の構成部分が存在するから、そ
れらの構成部分については同一符号を付すことによって
詳細な説明を省略する。
【0015】図1において、温度検出器7が本発明でい
う温度検出手段に相当し、コンパレータ8が本発明でい
う過熱判定手段に相当する。温度上昇率検出手段を構成
する演算回路9は、温度検出器7からの温度信号Sdに
基づいて図示しない放熱フィンの温度上昇率を検出する
ようになっており、検出した温度上昇率に対応した電圧
レベルの上昇率信号Δdを出力する。温度上昇率判定手
段を構成するコンパレータ10は、上記上昇率信号Δd
と、予め設定された最大温度上昇率Δmax に対応した基
準電圧信号Vref2とを比較するようになっており、Δd
≧Vref2の状態となったとき、つまり温度検出器7によ
る検出温度の上昇率が最大温度上昇率Δmax に達したと
きに、異常温度上昇検出信号Saを出力する。尚、この
ような異常温度上昇検出信号Saが出力された場合に
は、その旨を報知するなどの制御が行われる。
【0016】上記のような構成において、交流電動機5
の駆動状態、つまりインバータ装置の運転状態におい
て、ファン装置6が何らかの原因で故障して冷却機能を
失った場合には、放熱フィンの等価熱抵抗が増大して全
波整流回路1内の整流素子及びインバータ主回路4内の
スイッチング素子の温度が上昇することになる。このよ
うな温度上昇に応じて温度検出器7による検出温度が予
め設定された過熱検出温度Tmax に達したときには、コ
ンパレータ8から過熱検出信号Sohが出力されるから、
この加熱検出信号Sohによりインバータ装置を運転停止
させるなどの制御を行うことにより、上記各素子が熱破
壊に至る事態を未然に防止できるようになる。
【0017】これに対して、ファン装置6の故障発生時
において、インバータ装置の周囲温度が低い場合、或い
はインバータ装置を通じて供給される負荷電流のレベル
が低い場合などには、温度検出器7による検出温度が過
熱検出温度Tmax まで上昇しないことがあり、このよう
な状態時には前記過熱検出信号Sohが出力されずに、イ
ンバータ装置の運転がそのまま継続されることになる。
【0018】しかし、上記のようにファン装置6の故障
により放熱フィンの等価熱抵抗が増大した場合には、そ
の放熱フィンの温度上昇率が正常時より大きくなるもの
であり、従って前記最大温度上昇率Δmax を正常時の温
度上昇率より所定値だけ高い値に設定しておけば、演算
回路9からの温度上昇率信号Δdが当該最大温度上昇率
Δmax に対応した基準電圧信号Vref2に達したときに、
コンパレータ10から異常温度上昇検出信号Saが出力
されるから、その検出信号Saに基づいてファン装置6
に異常が発生している旨を報知するなどの制御を行うこ
とができる。この結果、インバータ装置自体の温度が異
常に高くなって、平滑コンデンサ3などのように温度上
昇による悪影響が寿命に及ぶことが避けられない回路素
子の寿命低下を来たす虞がなくなり、装置全体の信頼性
を向上させ得るようになる。
【0019】尚、上記実施例では、加熱判定手段、温度
上昇率検出手段及び温度上昇率判定手段をハードウエア
構成により実現した例を示したが、これらの機能をマイ
クロコンピュータのプログラムを利用して得るようにし
ても良いものであり、この場合には、インバータ主回路
4のスイッチング動作を制御するためのマイクロコンピ
ュータを利用することも可能である。
【0020】次に、本発明の第2実施例について図2を
参照しながら説明するに、この実施例においても、図3
に示した従来構成と同一の構成部分が存在するから、そ
れらの構成部分については同一符号を付すことによって
詳細な説明を省略しながら述べる。
【0021】記憶回路11は、インバータ装置の運転前
における放熱フィンの温度に応じた初期温度値Toを、
温度検出器7からの温度信号Sdに基づいて記憶する。
変流器などより成る電流検出器12は、インバータ主回
路4の負荷電流を検出して負荷率検出回路13に与える
ようになっている。この負荷率検出回路13は、入力さ
れる負荷電流の大きさに基づいて、インバータ装置の負
荷率(インバータ主回路4の負荷率)を算出し、その算
出結果を温度上昇値出力回路14に与える。
【0022】上記温度上昇値出力回路14は、ファン装
置6が正常に動作している状態での、インバータ装置の
負荷率と放熱フィンの温度上昇値との関係(つまりイン
バータ装置の運転時にファン装置6が正常に機能してい
る状態での放熱フィンの標準的な温度上昇度合)を予め
記憶しており、負荷率検出回路13から入力された負荷
率に応じた温度上昇値δTを出力する。加算回路15
は、記憶回路11からの初期温度値Toと温度上昇値出
力回路14からの温度上昇値δTとを加算し、その加算
結果に応じた電圧レベルの推定温度信号Sd′を出力す
る。従って、この推定温度信号Sd′は、ファン装置6
が正常に動作している状態での放熱フィンの実際の温度
に対応した値を示すことになる。尚、上記記憶回路1
1、電流検出器12、負荷率検出回路13、温度上昇値
出力回路14及び加算回路15によって、本発明でいう
温度推定手段16が構成されるものである。
【0023】異常温度判定手段を構成するコンパレータ
17は、温度検出器7からの温度信号Sdと加算回路1
5からの推定温度信号Sd′とを比較し、Sd>(S
d′+α)の関係になったとき、つまり、放熱フィンの
実際の温度が、その時点でのインバータ装置の負荷率に
応じて決まる推定温度に所定の余裕温度α(零でも可)
を加算した温度を越えたときに異常温度上昇検出信号S
aを出力する。
【0024】このような構成によれば、インバータ装置
の運転状態でファン装置6が正常に機能している場合に
は、温度検出器7からの温度信号Sdが、温度上昇値検
出回路14から出力される温度上昇値δTに余裕温度α
を加算した温度(推定温度信号Sd′により示される)
を越えることがなく、コンパレータ17から異常温度上
昇検出信号Saが出力されることはない。
【0025】これに対して、ファン装置6の故障により
放熱フィンの等価熱抵抗が増大した場合には、その放熱
フィンの温度上昇度合が、温度上昇値出力回路14に記
憶された標準的な温度上昇度合より大きくなる。このた
め、ファン装置6が故障したままの状態でインバータ装
置の運転が継続された場合には、温度検出器7からの温
度信号Sdが、温度上昇値δTに余裕温度αを加算した
温度を越えるようになる。この結果、コンパレータ17
から異常温度上昇検出信号Saが出力されるから、その
検出信号Saをもってファン装置6に異常が発生してい
る旨を報知するなどの制御を行うようにすれば、前記第
1実施例と同様に装置全体の信頼性を向上させ得るよう
になる。
【0026】尚、上記実施例では、過熱判定手段、温度
推定手段及び異常温度判定手段をハードウエア構成によ
り実現した例を示したが、これらの機能をマイクロコン
ピュータのプログラムを利用して得るようにしても良い
ものであり、この場合には、インバータ主回路4のスイ
ッチング動作を制御するためのマイクロコンピュータを
利用することも可能である。
【0027】その他、本発明は上記した各実施例に限定
されるものではなく、次のような変形または拡張も可能
である。上記実施例では、交流電源を利用するために順
変換器である全波整流回路1を設ける構成としたが、電
池などのような直流駆動源を利用する場合は不要とな
る。強制冷却手段としては、ファン装置に限らず、ペル
チェ効果を利用した熱電冷却素子などを利用しても良い
ものである。駆動対象負荷は、交流電動機5に限らない
ものである。上記実施例では電圧制御形のインバータ装
置を例に挙げたが、電流制御形のインバータ装置にも適
用できるものであり、この場合には、順変換器であるコ
ンバータ回路内の素子を放熱フィン上に設けることが望
ましい。
【0028】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項1記載のインバータ装置では、少なくともインバー
タ主回路内のスイッチング素子を放熱体及び強制冷却手
段を利用して冷却する場合に、その放熱体の温度上昇率
が予め設定された最大温度上昇率に達したときに異常温
度上昇検出信号を発生する構成とし、また、請求項2記
載のインバータ装置では、上記放熱体の温度が、強制冷
却手段が正常に機能している状態での放熱体の推定温度
より高くなったときに異常温度上昇検出信号を発生する
構成したから、発熱素子を冷却するための強制冷却手段
が停止されたまま運転が継続された場合でも、装置自体
の温度が異常に上昇する事態を確実に防止できて装置全
体の信頼性の向上を実現できるという優れた効果を奏す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す電気的構成図
【図2】本発明の第2実施例を示す図1相当図
【図3】従来例を説明するための図1相当図
【符号の説明】
図面中、1は全波整流回路、4はインバータ主回路、5
は交流電動機、6はファン装置(強制冷却手段)、7は
温度検出器(温度検出手段)、8はコンパレータ(過熱
判定手段)、9は演算回路(温度上昇率検出手段)、1
0はコンパレータ(温度上昇率判定手段)、11は記憶
回路、13は負荷率検出回路、14は温度上昇値出力回
路、15は加算回路、16は温度推定手段、17はコン
パレータ(異常温度判定手段)を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流出力をスイッチングして可変電圧・
    可変周波数の交流出力を発生するインバータ主回路を備
    え、 少なくとも前記インバータ主回路内のスイッチング素子
    を放熱体及び強制冷却手段を利用して冷却するようにし
    たインバータ装置において、 前記放熱体の温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段による検出温度が予め設定された過熱
    検出温度に達したときに過熱検出信号を発生する過熱判
    定手段と、 前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記放熱体の温
    度上昇率を検出する温度上昇率検出手段と、 この温度上昇率検出手段による検出温度上昇率が予め設
    定された最大温度上昇率に達したときに異常温度上昇検
    出信号を発生する温度上昇率判定手段とを備えたことを
    特徴とするインバータ装置。
  2. 【請求項2】 直流出力をスイッチングして可変電圧・
    可変周波数の交流出力を発生するインバータ主回路を備
    え、 少なくとも前記インバータ主回路内のスイッチング素子
    を放熱体及び強制冷却手段を利用して冷却するようにし
    たインバータ装置において、 前記放熱体の温度を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段による検出温度が予め設定された過熱
    検出温度に達したときに過熱検出信号を発生する過熱判
    定手段と、 前記強制冷却手段が正常に機能している状態での前記放
    熱体の温度を、前記インバータ主回路の負荷率及びイン
    バータ主回路の運転開始前における前記温度検出手段の
    検出温度に基づいて推定する温度推定手段と、 前記温度検出手段による検出温度が前記温度推定手段に
    よる推定温度より高くなったときに異常温度上昇検出信
    号を発生する異常温度判定手段とを備えたことを特徴と
    するインバータ装置。
JP6032779A 1994-03-03 1994-03-03 インバータ装置 Pending JPH07245965A (ja)

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