JPH099637A - Temperature protection circuit of power converting apparatus - Google Patents

Temperature protection circuit of power converting apparatus

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JPH099637A
JPH099637A JP7148568A JP14856895A JPH099637A JP H099637 A JPH099637 A JP H099637A JP 7148568 A JP7148568 A JP 7148568A JP 14856895 A JP14856895 A JP 14856895A JP H099637 A JPH099637 A JP H099637A
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JP
Japan
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frequency
value
conversion device
power conversion
current
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JP7148568A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Mochizuki
昌人 望月
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Abstract

PURPOSE: To reduce junction temperature of a semiconductor switching element without reducing an output current of a power converting apparatus even if temperature ripple has exceeded the allowable value. CONSTITUTION: If a frequency command value of VVVF inverter 3 is equal to the predetermined value or less and an output current has exceeded the first preset value, a frequency drop detecting circuit 11 and a first preset current detector 12 instructs reduction of carrier frequency to a carrier signal generator 8 via a first AND circuit 14. Thereby, the switching frequency of IGBT is reduced and switching loss can also be reduced to reduce temperature ripple without reducing an output current of the VVVF inverter 3. Since an output current is shut off with a second preset current detector 13 and a second AND circuit 15 only when the frequency command value is equal to a predetermined value or less and the output current has exceeded the second preset value higher than the first preset value, the range of operation which can be continued without instructing reduction of current can be expanded.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、冷却フィンに装着し
た半導体スイッチ素子を組合せて構成している電力変換
装置が低い周波数の交流電力を出力する際に、温度リッ
プルが原因で破損するのを防止する電力変換装置の温度
保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter constructed by combining semiconductor switch elements mounted on cooling fins, which is damaged by temperature ripple when outputting AC power of a low frequency. The present invention relates to a temperature protection circuit for a power conversion device that prevents it.

【0002】[0002]

【従来の技術】商用電源に接続して運転する誘導電動機
の回転速度はほぼ一定であって、その回転速度を変える
のは困難であった。しかし、パルス幅変調制御により直
流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換すること
ができる電力変換装置を採用すれば、誘導電動機を所望
の回転速度で運転させることが容易にできるようになっ
た。このような電力変換装置を一般に可変電圧・可変周
波数インバータと称するが、以下ではこれをVVVFイ
ンバータと略記する。
2. Description of the Related Art The rotation speed of an induction motor connected to a commercial power source is almost constant, and it is difficult to change the rotation speed. However, by adopting a power converter capable of converting DC power into AC power of a desired voltage and frequency by pulse width modulation control, it becomes possible to easily operate the induction motor at a desired rotation speed. It was Such a power converter is generally referred to as a variable voltage / variable frequency inverter, which will be abbreviated as a VVVF inverter below.

【0003】VVVFインバータを構成する半導体スイ
ッチ素子としては、例えば絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタ(以下ではIGBTと略記する)を使用するが、
VVVFインバータの出力電流によりIGBTのジャン
クション部に損失が発生し、その温度が上昇する。この
ジャンクション温度が所定値を越えると、当該IGBT
は熱破壊してしまうので、VVVFインバータは運転で
きなくなってしまう。ところでIGBTの熱容量は極め
て小さいので、熱伝導が良好な材料,例えば銅やアルミ
ニュームなどで作った冷却フィンにこのIGBTを装着
し、その発生熱を素早く冷却フィンへ移すようにしてい
る。この冷却フィンは表面積が大となる形状にして、I
GBTから移された熱をその表面から大気中へ放散させ
るのであるが、このとき冷却フィンの表面に風を送った
り、水や油などの冷媒に浸積すれば、冷却フィンの熱を
より素早く取り除くことができる。
An insulated gate bipolar transistor (hereinafter abbreviated as IGBT) is used as a semiconductor switch element constituting the VVVF inverter.
The output current of the VVVF inverter causes a loss in the junction portion of the IGBT, and its temperature rises. When the junction temperature exceeds a predetermined value, the IGBT
Will be destroyed by heat, and the VVVF inverter will not be able to operate. By the way, since the heat capacity of the IGBT is extremely small, the IGBT is mounted on a cooling fin made of a material having good heat conduction, for example, copper or aluminum, and the generated heat is quickly transferred to the cooling fin. This cooling fin is shaped to have a large surface area,
The heat transferred from the GBT is dissipated from the surface to the atmosphere. At this time, if air is sent to the surface of the cooling fins or immersed in a coolant such as water or oil, the heat of the cooling fins can be released more quickly. Can be removed.

【0004】ところで、IGBTのジャンクション部温
度を直接検出することは殆ど不可能である。そこで従来
は、IGBTを装着している冷却フィンのジャンクショ
ン部に最も近い場所の温度を検出してジャンクション温
度を推定し、この推定温度が所定値まで上昇すれば通流
電流を減少させるか、或いはVVVFインバータの運転
を停止させるなどの処置をすることで、IGBTが熱破
壊するのを防止していた。
By the way, it is almost impossible to directly detect the junction temperature of the IGBT. Therefore, conventionally, the junction temperature is estimated by detecting the temperature of the place closest to the junction part of the cooling fin on which the IGBT is mounted, and if the estimated temperature rises to a predetermined value, the flow current is decreased, or The IGBT is prevented from being thermally destroyed by taking measures such as stopping the operation of the VVVF inverter.

【0005】しかしながらこのような温度検出方法で
は、ジャンクション部温度にリップルがあっても検出で
きない。しかもこの温度リップルは、電流一定ならば出
力周波数が低下するにつれて大きくなる。それ故、VV
VFインバータが誘導電動機を駆動する場合は、そのの
回転速度の低下と共に温度リップルが大きくなる。前述
したように半導体スイッチ素子の熱容量は極めて小さい
から、冷却フィンで検出した温度が安全範囲内であって
も、実際のジャンクション温度はこの温度リップルのた
めに許容値をこえ、熱破壊してしまう恐れがある。そこ
で、電力変換装置が温度リップルにより破損するのを防
止するための温度保護方法の従来例として、「特開平2
−84011号公報」が提案されている。
However, such a temperature detecting method cannot detect even if there is a ripple in the junction temperature. Moreover, this temperature ripple increases as the output frequency decreases if the current is constant. Therefore, VV
When the VF inverter drives the induction motor, the temperature ripple increases as the rotation speed of the induction motor decreases. As mentioned above, the heat capacity of the semiconductor switching element is extremely small, so even if the temperature detected by the cooling fin is within the safe range, the actual junction temperature exceeds the allowable value due to this temperature ripple, causing thermal destruction. There is a fear. Therefore, as a conventional example of a temperature protection method for preventing a power converter from being damaged by a temperature ripple, "Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI-2"
No. 84011 ”has been proposed.

【0006】図6は電力変換装置の温度保護方法の従来
例を示したフローチャートであって、前記の特開平2−
84011号公報に記載されたフローチャートである。
この従来例で、電力変換装置としてのVVVFインバー
タに電流制御ループが備えてあるならば、電流実際値は
電流指令値に一致していると考えてよいことから、図6
のフロ−チャートに示すように電流指令値を読み込んで
電流実際値の実効値iと周波数fとを算出(処理41,
42)し、これら電流実効値iと周波数fから温度リッ
プルを演算(処理43)する。算出した温度リップルが
予め設定した許容値を越えていれば(判断51)、トル
ク制限信号を電力変換装置に与えて電流を低減させる
か、或いはゲート遮断信号を与えて電力変換装置の出力
を遮断(処理46)する。また温度リップルが前記許容
値以下ならば(判断51)、前記電流指令値からジャン
クション温度を演算(処理44,45)し、このジャン
クション温度が所定値以下(判断52)ならばそのまま
運転を継続し、ジャンクション温度が所定値を越えてい
れば(判断52)、処理46に従ってトルク制限信号か
ゲート遮断信号を出力させる。
FIG. 6 is a flowchart showing a conventional example of a temperature protection method for a power conversion device, which is described in the above-mentioned JP-A-2-
8 is a flowchart described in Japanese Patent No. 84011.
In this conventional example, if the VVVF inverter as the power converter is provided with the current control loop, it can be considered that the actual current value matches the current command value.
As shown in the flowchart of FIG. 5, the current command value is read and the effective value i of the actual current value and the frequency f are calculated (process 41,
42), and the temperature ripple is calculated from the current effective value i and the frequency f (process 43). If the calculated temperature ripple exceeds a preset allowable value (decision 51), a torque limit signal is given to the power converter to reduce the current, or a gate cutoff signal is given to cut off the output of the power converter. (Process 46). If the temperature ripple is less than or equal to the allowable value (decision 51), the junction temperature is calculated from the current command value (steps 44 and 45). If the junction temperature is less than or equal to the predetermined value (determination 52), the operation is continued. If the junction temperature exceeds the predetermined value (decision 52), the torque limit signal or the gate cutoff signal is output according to the process 46.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来例では、
温度リップルが原因で半導体スイッチ素子が熱破壊する
のを予防できる効果が得られる。特に、VVVFインバ
ータが出力する交流の周波数が低いときほど温度リップ
ルが大きくなるので、効果的である。しかしながら温度
リップルが許容値を越えればトルク制限信号を出力させ
るので、このVVVFインバータが駆動する誘導電動機
のトルクが低下し、場合によっては停止となる。また、
温度リップルが許容値を越えてゲート遮断信号が出力す
る場合は誘導電動機は勿論停止してしまう。即ち誘導電
動機の運転を継続出来ない不具合を生じることがある。
In the above-mentioned conventional example,
It is possible to prevent the semiconductor switch element from being thermally destroyed due to the temperature ripple. In particular, the temperature ripple increases as the frequency of the alternating current output from the VVVF inverter decreases, which is effective. However, if the temperature ripple exceeds the allowable value, the torque limit signal is output, so the torque of the induction motor driven by this VVVF inverter decreases, and in some cases it stops. Also,
If the temperature ripple exceeds the allowable value and the gate cutoff signal is output, the induction motor will of course stop. That is, there may occur a problem that the operation of the induction motor cannot be continued.

【0008】そこでこの発明の目的は、温度リップルが
許容値を越えた場合でも、電力変換装置の出力電流を減
少させずに半導体スイッチ素子のジャンクション温度を
低減させることにある。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the junction temperature of the semiconductor switch element without reducing the output current of the power converter even when the temperature ripple exceeds the allowable value.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めにこの発明の電力変換装置の温度保護回路は、冷却フ
ィンに装着した半導体スイッチ素子の組合せで構成して
いる電力変換装置をパルス幅変調制御することにより、
直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換する電
力変換装置において、前記電力変換装置が出力する交流
の周波数を指令する周波数指令値が所定値より低下した
か否かを検出する周波数低下検出回路と、この電力変換
装置が出力する交流電流が第1設定値を越えたか否かを
検出する第1設定電流検出器と、パルス幅変調制御用キ
ャリア信号の周波数を通常運転時の周波数とこれより低
く設定した周波数とに切り替えることができるキャリア
信号発生器とを備え、前記周波数指令値が前記所定値よ
りも低下し且つ出力電流が前記第1設定値を越えれば、
前記キャリア信号の周波数を前記設定周波数へ低下させ
るものとする。
In order to achieve the above-mentioned object, the temperature protection circuit of the power converter of the present invention has a pulse width of the power converter which is composed of a combination of semiconductor switch elements mounted on cooling fins. By controlling the modulation,
In a power converter that converts DC power into AC power of a desired voltage and frequency, a frequency drop detection that detects whether or not a frequency command value that commands the frequency of the AC output by the power converter has dropped below a predetermined value. A circuit, a first set current detector for detecting whether or not the alternating current output by this power converter exceeds a first set value, and a frequency of the pulse width modulation control carrier signal as a frequency during normal operation. A carrier signal generator capable of switching to a frequency set lower, if the frequency command value is lower than the predetermined value and the output current exceeds the first set value,
The frequency of the carrier signal is lowered to the set frequency.

【0010】または、前記電力変換装置が出力する交流
の周波数を指令する周波数指令値が所定値より低下した
か否かを検出する周波数低下検出回路と、この電力変換
装置が出力する交流電流が第1設定値を越えたか否かを
検出する第1設定電流検出器と、前記の交流電流がこの
第1設定値より上側に設定した第2設定値を越えたか否
かを検出する第2設定電流検出器と、パルス幅変調制御
用キャリア信号の周波数を通常運転時の周波数とこれよ
り低く設定した周波数とに切り替えることができるキャ
リア信号発生器とを備え、前記周波数指令値が前記所定
値よりも低下し且つ出力電流が前記第1設定値を越えれ
ば、前記キャリア信号の周波数を前記設定周波数へ低下
させ、前記周波数指令値が前記所定値よりも低下し且つ
出力電流が前記第2設定値を越えれば、この電力変換装
置の交流出力を遮断するものとする。
Alternatively, a frequency drop detection circuit for detecting whether or not a frequency command value for instructing the frequency of the alternating current output by the power converter is lower than a predetermined value, and an alternating current output by the power converter is A first set current detector for detecting whether or not the first set value is exceeded, and a second set current for detecting whether or not the alternating current exceeds a second set value set above the first set value. A detector and a carrier signal generator capable of switching the frequency of the pulse width modulation control carrier signal between the frequency during normal operation and the frequency set lower than this, and the frequency command value is higher than the predetermined value. If the frequency decreases and the output current exceeds the first set value, the frequency of the carrier signal decreases to the set frequency, the frequency command value decreases below the predetermined value, and the output current decreases. If exceeds the setting value, it is assumed that blocks AC output of the power converter.

【0011】[0011]

【作用】半導体スイッチ素子に総合して発生する損失
は、半導体スイッチ素子に通流する電流に起因する定常
損失と、この半導体スイッチ素子がオン・オフする際に
発生するスイッチング損失との合計であり、この総発生
損失と半導体スイッチ素子の温度リップルとは比例関係
にある。ところで定常損失は、通流電流の大小に関係す
るがスイッチング周波数とは無関係である。一方スイッ
チング損失は、当該半導体スイッチ素子のスイッチング
周波数と比例関係にある。
[Function] The total loss generated in the semiconductor switch element is the sum of the steady loss caused by the current flowing through the semiconductor switch element and the switching loss generated when the semiconductor switch element is turned on and off. The total generated loss and the temperature ripple of the semiconductor switch element are in a proportional relationship. By the way, the steady loss is related to the magnitude of the flowing current, but is not related to the switching frequency. On the other hand, the switching loss is proportional to the switching frequency of the semiconductor switch element.

【0012】図7はパルス幅変調動作を説明する動作波
形図であって、図7は制御信号とキャリア信号の変
化、図7はIGBTのオン・オフ動作をそれぞれが表
している。即ち、制御信号と高周波数のキャリア信号と
の大小関係を比較(図7参照)し、この大小関係が反
転するのに対応してIGBTがオンまたはオフの動作を
するが、このオン・オフの周波数はキャリア信号の周波
数と同じである。
FIG. 7 is an operation waveform diagram for explaining the pulse width modulation operation. FIG. 7 shows changes in the control signal and the carrier signal, and FIG. 7 shows on / off operation of the IGBT. That is, the magnitude relation between the control signal and the high-frequency carrier signal is compared (see FIG. 7), and the IGBT turns on or off in response to the inversion of the magnitude relation. The frequency is the same as the frequency of the carrier signal.

【0013】図8はIGBTがオン・オフ動作する際に
発生する損失の変化を表した動作波形図であって、図8
はIGBTのゲート駆動信号の変化、図8はIGB
Tのコレクタ電流IC とコレクタ・エミッタ間電圧VCE
の変化、図8はIGBTの発生損失の変化をそれぞれ
が表している。この図8に図示のように、IGBTの
ゲートにはt0 時点からt10時点までオン信号が与えら
れる。これに対して、図8,に図示のように、IG
BTのオン動作とオフ動作にはそれぞれに遅れ時間Td1
とTd2とがあるので、IGBTの導通期間はt1 時点か
らt4 時点までである。そのうちの期間A(t1
2)はスイッチング損失が発生する期間、期間B(t
2 〜t3 )は定常損失が発生する期間、期間C(t3
4 )もスイッチング損失が発生する期間である。
FIG. 8 is an operation waveform diagram showing a change in loss generated when the IGBT is turned on and off.
Is the change of the IGBT gate drive signal, and FIG. 8 is the IGBT
T collector current I C and collector-emitter voltage V CE
, And FIG. 8 shows changes in the generated loss of the IGBT, respectively. As shown in FIG. 8, an ON signal is applied to the gate of the IGBT from time t 0 to time t 10 . On the other hand, as shown in FIG.
There is a delay time T d1 for each of the ON operation and the OFF operation of the BT.
And T d2 , the IGBT conduction period is from time t 1 to time t 4 . The period A (t 1 ~
t 2 ) is a period in which switching loss occurs, period B (t
2 ~t 3) a period in which the steady loss occurs, the period C (t 3 ~
t 4 ) is also a period in which switching loss occurs.

【0014】この図8から分かるように、IGBTの
総発生損失のうちで、スイッチング損失が大きな割合を
示している。例えば15kHz のキャリア周波数(即ちスイ
ッチング周波数)で運転しているVVVFインバータの
スイッチング損失と定常損失とがそれぞれ50%であると
すると、キャリア周波数を1.5kHzに低減すれば、総発生
損失は従来の55%に減少するから、温度リップルも同じ
割合で減少することになる。
As can be seen from FIG. 8, the switching loss shows a large proportion of the total generated loss of the IGBT. For example, assuming that the switching loss and steady loss of a VVVF inverter operating at a carrier frequency of 15 kHz (that is, switching frequency) are 50% each, if the carrier frequency is reduced to 1.5 kHz, the total generated loss is 55%. %, The temperature ripple is also reduced at the same rate.

【0015】[0015]

【実施例】図1は本半導体スイッチ素子の第1実施例を
表したブロック回路図である。この第1実施例回路にお
いて、電力変換装置としてのVVVFインバータ3は、
交流電源2に接続して所望の電圧と周波数の交流電力に
出力し、誘導電動機4を可変速駆動する。周波数設定器
5で設定した周波数指令値を入力する制御回路6は、こ
の周波数指令値に対応した周波数の正弦波形の制御信号
を出力する。キャリア信号発生器8は所定周波数のキャ
リア信号を出力し、パルス幅変調回路7はこれら制御信
号とキャリア信号との大小を比較して、半導体スイッチ
素子としてのIGBTの動作信号を創出し、ゲート駆動
回路9を介してVVVFインバータ3を構成する各IG
BTをオン・オフ動作させる。
1 is a block circuit diagram showing a first embodiment of the semiconductor switching device of the present invention. In the circuit of the first embodiment, the VVVF inverter 3 as the power converter is
The induction motor 4 is connected to the AC power supply 2 to output AC power having a desired voltage and frequency, and the induction motor 4 is driven at a variable speed. The control circuit 6 which inputs the frequency command value set by the frequency setting device 5 outputs a control signal having a sine waveform having a frequency corresponding to the frequency command value. The carrier signal generator 8 outputs a carrier signal of a predetermined frequency, and the pulse width modulation circuit 7 compares the control signal and the carrier signal with each other to create an operation signal of an IGBT as a semiconductor switch element and drive the gate. Each IG that constitutes the VVVF inverter 3 via the circuit 9
Turn on / off the BT.

【0016】前述したように、VVVFインバータ3の
出力周波数が低くなるのにつれて、これを構成している
各IGBTの温度リップルが大きくなる。一般にVVV
Fインバータ3の出力周波数は周波数設定器5で設定す
る周波数指令値に一致していると見なすことができるか
ら、周波数低下検出回路11へは周波数指令値を入力さ
せ、これが所定値よりも低下したか否かを検出する。一
方、第1設定電流検出器12は電流検出器16での検出
電流が第1設定値を越えたか否かを検出する。周波数指
令値が所定値よりも低下し、且つVVVFインバータ3
の出力電流が第1設定値を越えていれば、第1論理積回
路14を介してキャリア信号発生器8へキャリア信号周
波数低減信号を与える。
As described above, as the output frequency of the VVVF inverter 3 becomes lower, the temperature ripple of each IGBT constituting the VVVF inverter 3 becomes larger. Generally VVV
Since it can be considered that the output frequency of the F inverter 3 matches the frequency command value set by the frequency setting device 5, the frequency command value is input to the frequency drop detection circuit 11, and this falls below a predetermined value. Or not. On the other hand, the first set current detector 12 detects whether the current detected by the current detector 16 exceeds the first set value. The frequency command value is lower than a predetermined value, and the VVVF inverter 3
If the output current of 1 exceeds the first set value, the carrier signal frequency reduction signal is given to the carrier signal generator 8 via the first AND circuit 14.

【0017】図2は図1に図示の第1実施例回路の動作
を表したフローチャートであって、周波数指令値を読み
込み(処理21)、これが所定値より低下すれば(判断
31)出力電流を読み込み(処理23)、この電流が第
1設定値を越えていれば(判断32)キャリア信号の周
波数を低減させる(処理24)が、周波数指令値が所定
値以上かまたは出力電流が第1設定値以下ならば、キャ
リア信号周波数は低下させない(処理22)。
FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1. The frequency command value is read (step 21), and if it falls below a predetermined value (decision 31), the output current is changed. If the current is read (process 23) and the current exceeds the first set value (decision 32), the frequency of the carrier signal is reduced (process 24), but the frequency command value is equal to or greater than a predetermined value or the output current is set to the first set. If it is less than the value, the carrier signal frequency is not lowered (process 22).

【0018】図3は本発明の第2実施例を表したブロッ
ク回路図であるが、この図3の第2実施例回路に図示の
交流電源2,VVVFインバータ3,誘導電動機4,周
波数設定器5,制御回路6,パルス幅変調回路7,キャ
リア信号発生器8,ゲート駆動回路9,周波数低下検出
回路11,第1設定電流検出器12,第1論理積回路1
4,及び電流検出器16の名称・用途・機能は、図1で
既述の第1実施例回路の場合と同じであるから、これら
の説明は省略する。
FIG. 3 is a block circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. The AC power supply 2, VVVF inverter 3, induction motor 4, frequency setter shown in the second embodiment circuit of FIG. 5, control circuit 6, pulse width modulation circuit 7, carrier signal generator 8, gate drive circuit 9, frequency drop detection circuit 11, first set current detector 12, first AND circuit 1
4, and the names, applications, and functions of the current detectors 16 are the same as those in the circuit of the first embodiment described above with reference to FIG.

【0019】図3の第2実施例回路は、図1の第1実施
例回路に第2設定電流検出器13と第2論理積回路15
とを追加して構成している。ここで第2設定電流検出器
13は、出力電流が前述の第1設定値よりも上側に設定
した第2設定値を越えたか否かを検出する。周波数指令
値が所定値よりも低下し、且つ出力電流がこの第2設定
値を越えれば、第2論理積回路15を介して制御回路6
へゲート遮断信号が送られるので、誘導電動機4は停止
となる。
The second embodiment circuit of FIG. 3 is the same as the first embodiment circuit of FIG. 1, except that the second set current detector 13 and the second AND circuit 15 are provided.
It is configured by adding and. Here, the second set current detector 13 detects whether or not the output current exceeds the second set value set above the first set value. If the frequency command value is lower than the predetermined value and the output current exceeds the second set value, the control circuit 6 passes through the second AND circuit 15.
Since the gate cutoff signal is sent to the induction motor 4, the induction motor 4 is stopped.

【0020】図4は図3に図示の第2実施例回路の動作
を表したフローチャートであるが、この図4のフローチ
ャートは、前述した図2のフローチャートに処理25と
判断33とを追加した構成である。即ち、周波数指令値
が所定値よりも低下し、且つ出力電流が第1設定値を越
えれば、キャリア信号の周波数を低減させるのは同じで
あるが、周波数指令値が所定値よりも低下し、且つ出力
電流が前述した第1設定値の上側に定めた第2設定値を
越えれば、IGBTが熱破壊する恐れありと判断してゲ
ート遮断信号を出力し、誘導電動機4を停止させる。
FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the circuit of the second embodiment shown in FIG. 3. The flow chart of FIG. 4 has a configuration in which processing 25 and judgment 33 are added to the flow chart of FIG. Is. That is, if the frequency command value is lower than the predetermined value and the output current exceeds the first set value, the frequency of the carrier signal is reduced in the same way, but the frequency command value is lower than the predetermined value. If the output current exceeds the second set value defined above the first set value, it is determined that the IGBT may be thermally destroyed, and a gate cutoff signal is output to stop the induction motor 4.

【0021】図5は本発明の第3実施例を表したブロッ
ク回路図であるが、この第3実施例回路は、図3で既述
の第2実施例回路における周波数指令値の代わりにVV
VFインバータ3の出力周波数を検出し、周波数低下検
出回路11で検出周波数が所定値より低下したか否かを
検出する回路構成である。そのために周波数検出回路1
7が出力電流の周波数を検出するが、VVVFインバー
タ3の出力電圧から周波数を検出する回路構成でも差し
支えないのは勿論であるし、図1で既述の第1実施例回
路における周波数指令値の代わりにVVVFインバータ
3の出力周波数を検出する回路構成であっても差し支え
ない。
FIG. 5 is a block circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. This third embodiment circuit uses VV instead of the frequency command value in the second embodiment circuit described above with reference to FIG.
The circuit configuration is such that the output frequency of the VF inverter 3 is detected, and the frequency drop detection circuit 11 detects whether or not the detected frequency drops below a predetermined value. Therefore, the frequency detection circuit 1
Although 7 detects the frequency of the output current, it goes without saying that a circuit configuration in which the frequency is detected from the output voltage of the VVVF inverter 3 does not matter, and the frequency command value in the circuit of the first embodiment already described in FIG. Alternatively, a circuit configuration that detects the output frequency of the VVVF inverter 3 may be used.

【0022】[0022]

【発明の効果】電力変換装置を構成する半導体スイッチ
素子の熱容量は極めて小さいので、この半導体スイッチ
素子を通流する電流の変化に速応してそのジャンクショ
ン温度も変動する。これが温度リップルであり、電力変
換装置が出力する交流の周波数が低いほどこの温度リッ
プルは大きくなる。
Since the heat capacity of the semiconductor switch element constituting the power conversion device is extremely small, its junction temperature also fluctuates in response to a change in the current flowing through this semiconductor switch element. This is the temperature ripple, and the lower the frequency of the alternating current output by the power converter, the larger the temperature ripple.

【0023】従来は、電力変換装置の出力電流と周波数
とから演算した温度リップルが許容値を越えたことを検
出すれば、出力電流の低減や遮断などで温度保護をして
いたが、電力変換装置が電動機を駆動しているときは,
電流低減によりトルク不足となるなどの不具合があっ
た。しかし本発明では、電力変換装置の出力周波数が所
定値以下の場合でも出力電流が第1設定値を越えていな
ければ、半導体スイッチ素子のスイッチング周波数を低
減させることで、そこに発生するスイッチング損失を低
減させるので、電力変換装置が電動機を駆動している場
合でもトルクは減少しない。即ち、従来は出力電流を減
少させなければならない場合でも、電流は変化させずに
スイッチング周波数の低減のみで温度リップルを抑制で
きる効果が得られる。更に、出力電流を変化させずに温
度リップルを低減させているので、電流制御ループを備
えていない電力変換装置でも本発明を採用できる効果も
合わせて得られる。
Conventionally, if it is detected that the temperature ripple calculated from the output current and the frequency of the power converter exceeds an allowable value, the output current is reduced or cut off to protect the temperature. When the device is driving an electric motor,
There was a problem such as insufficient torque due to current reduction. However, in the present invention, even if the output frequency of the power conversion device is equal to or lower than the predetermined value, if the output current does not exceed the first set value, the switching frequency of the semiconductor switching element is reduced to reduce the switching loss generated therein. Since it is reduced, the torque does not decrease even when the electric power converter drives the electric motor. That is, conventionally, even when the output current has to be reduced, the effect of suppressing the temperature ripple can be obtained only by reducing the switching frequency without changing the current. Furthermore, since the temperature ripple is reduced without changing the output current, it is possible to obtain the effect that the present invention can be adopted even in a power conversion device that does not have a current control loop.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本半導体スイッチ素子の第1実施例を表したブ
ロック回路図
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a first embodiment of the present semiconductor switching device.

【図2】図1に図示の第1実施例回路の動作を表したフ
ローチャート
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the first embodiment circuit shown in FIG.

【図3】本発明の第2実施例を表したブロック回路図FIG. 3 is a block circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に図示の第2実施例回路の動作を表したフ
ローチャート
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the second embodiment circuit shown in FIG.

【図5】本発明の第3実施例を表したブロック回路図FIG. 5 is a block circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図6】電力変換装置の温度保護方法の従来例を示した
フローチャート
FIG. 6 is a flowchart showing a conventional example of a temperature protection method for a power conversion device.

【図7】パルス幅変調動作を説明する動作波形図FIG. 7 is an operation waveform diagram illustrating a pulse width modulation operation.

【図8】IGBTがオン・オフ動作する際に発生する損
失の変化を表した動作波形図
FIG. 8 is an operation waveform diagram showing a change in loss that occurs when the IGBT is turned on and off.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 交流電源 3 電力変換装置としてのVVVFインバータ 4 誘導電動機 5 周波数設定器 6 制御回路 7 パルス幅変調回路 8 キャリア信号発生器 9 ゲート駆動回路 11 周波数低下検出回路 12 第1設定電流検出器 13 第2設定電流検出器 14 第1論理積回路 15 第2論理積回路 16 電流検出器 17 周波数検出回路 21〜25 処理 31〜33 判断 41〜46 処理 51,52 判断 2 AC power supply 3 VVVF inverter as a power converter 4 Induction motor 5 Frequency setting device 6 Control circuit 7 Pulse width modulation circuit 8 Carrier signal generator 9 Gate drive circuit 11 Frequency drop detection circuit 12 1st setting current detector 13 2nd Set current detector 14 First AND circuit 15 Second AND circuit 16 Current detector 17 Frequency detection circuit 21-25 Processing 31-33 Judgment 41-46 Processing 51,52 Judgment

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】冷却フィンに装着した半導体スイッチ素子
の組合せで構成している電力変換装置をパルス幅変調制
御することにより、直流電力を所望の電圧と周波数の交
流電力に変換する電力変換装置において、 前記電力変換装置が出力する交流の周波数を指令する周
波数指令値が所定値より低下したか否かを検出する周波
数低下検出回路と、この電力変換装置が出力する交流電
流が第1設定値を越えたか否かを検出する第1設定電流
検出器と、パルス幅変調制御用キャリア信号の周波数を
通常運転時の周波数とこれより低く設定した周波数とに
切り替えることができるキャリア信号発生器とを備え、
前記周波数指令値が前記所定値よりも低下し且つ出力電
流が前記第1設定値を越えれば、前記キャリア信号の周
波数を前記設定周波数へ低下させることを特徴とする電
力変換装置の温度保護回路。
1. A power conversion device for converting DC power into AC power of a desired voltage and frequency by pulse width modulation controlling a power conversion device comprising a combination of semiconductor switching elements mounted on cooling fins. A frequency drop detection circuit that detects whether or not a frequency command value that commands the frequency of the alternating current output by the power conversion device is lower than a predetermined value, and an alternating current output by the power conversion device has a first set value. A first set current detector for detecting whether or not it has exceeded, and a carrier signal generator capable of switching the frequency of the pulse width modulation control carrier signal between the frequency during normal operation and the frequency set lower than this frequency. ,
A temperature protection circuit for a power conversion device, which reduces the frequency of the carrier signal to the set frequency when the frequency command value is lower than the predetermined value and the output current exceeds the first set value.
【請求項2】冷却フィンに装着した半導体スイッチ素子
の組合せで構成している電力変換装置をパルス幅変調制
御することにより、直流電力を所望の電圧と周波数の交
流電力に変換する電力変換装置において、 前記電力変換装置が出力する交流の周波数を指令する周
波数指令値が所定値より低下したか否かを検出する周波
数低下検出回路と、この電力変換装置が出力する交流電
流が第1設定値を越えたか否かを検出する第1設定電流
検出器と、前記の交流電流がこの第1設定値より上側に
設定した第2設定値を越えたか否かを検出する第2設定
電流検出器と、パルス幅変調制御用キャリア信号の周波
数を通常運転時の周波数とこれより低く設定した周波数
とに切り替えることができるキャリア信号発生器とを備
え、前記周波数指令値が前記所定値よりも低下し且つ出
力電流が前記第1設定値を越えれば、前記キャリア信号
の周波数を前記設定周波数へ低下させ、前記周波数指令
値が前記所定値よりも低下し且つ出力電流が前記第2設
定値を越えれば、この電力変換装置の交流出力を遮断す
ることを特徴とする電力変換装置の温度保護回路。
2. A power conversion device for converting DC power into AC power of a desired voltage and frequency by performing pulse width modulation control on a power conversion device configured by a combination of semiconductor switching elements mounted on cooling fins. A frequency drop detection circuit that detects whether or not a frequency command value that commands the frequency of the alternating current output by the power conversion device is lower than a predetermined value, and an alternating current output by the power conversion device has a first set value. A first set current detector for detecting whether or not it has exceeded, and a second set current detector for detecting whether or not the alternating current has exceeded a second set value set above the first set value. A carrier signal generator capable of switching the frequency of the carrier signal for pulse width modulation control between the frequency during normal operation and the frequency set lower than this, wherein the frequency command value is When the output current exceeds the first set value, the frequency of the carrier signal is reduced to the set frequency, the frequency command value is lower than the predetermined value, and the output current is the second current. A temperature protection circuit for a power conversion device, which shuts off the AC output of the power conversion device if the set value is exceeded.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の電力変換
装置の温度保護回路において、 前記周波数低下検出回路は、前記電力変換装置が出力す
る交流から検出した周波数検出値が所定値より低下した
か否かを検出する回路であることを特徴とする電力変換
装置の温度保護回路。
3. The temperature protection circuit for a power converter according to claim 1, wherein the frequency drop detection circuit has a frequency detection value detected from an alternating current output by the power converter that is lower than a predetermined value. A temperature protection circuit for a power conversion device, which is a circuit for detecting whether or not the power conversion device is operated.
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