KR20140125441A

KR20140125441A - 전력 변환 장치 및 변압부의 보호 방법

Info

Publication number: KR20140125441A
Application number: KR1020147025956A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 도우치
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2014-10-28
Also published as: CN104170243A; JP5804188B2; JPWO2013140511A1; WO2013140511A1; KR101576410B1; EP2830202A1

Abstract

전력 변환 장치는 변압부와, 전력 변환부와, 전류 검출부와, 계시부와, 기억부와, 온도 예측부와, 지시부를 구비한다. 변압부는 전원으로부터 공급되는 전력을 변압한다. 전력 변환부는 변압부에 의해서 변압된 전력을 소정의 교류 전압으로 변환하여 부하에 출력한다. 전류 검출부는 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출한다. 계시부는 전력 변환부의 운전 계속 시간을 계시한다. 기억부는 미리 측정된 변압부에 있어서의 소정 부위의 온도와 운전 계속 시간과 전류치의 대응 관계를 나타내는 운전중 정보를 기억한다. 온도 예측부는, 전류 검출부에 의해서 검출된 전류치 및 운전중 정보에 근거하여, 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측한다. 지시부는, 온도 예측부에 의해서 예측된 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도에 근거하여, 변압부의 대열 보호에 관한 소정의 지시를 출력한다.

Description

전력 변환 장치 및 변압부의 보호 방법{POWER CONVERSION APPARATUS AND METHOD OF PROTECTING TRANSFORMER UNIT}

명시된 실시 형태는 전력 변환 장치 및 변압부의 보호 방법에 관한 것이다.

종래, 전원으로부터 공급되는 전력을 변압부에 의해서 변압하고, 변압부에 의해서 변압된 전력을 전력 변환부에 의해서 소정의 교류 전류로 변환하여 전동기에 출력하는 전력 변환 장치가 있다. 이러한 전력 변환 장치에서는, 전동기에 출력하는 교류 전류가 증대한 경우에, 변압부의 온도가 상승하여 전력 변환 장치의 동작에 악영향을 미치는 것이 염려된다.

이 때문에, 변압부의 온도를 검출하고, 변압부의 온도가 소정의 온도를 넘은 경우에, 변압부를 냉각하는 냉각 팬의 동작 제어 또는 전력 변환부의 동작 제어를 변경하는 것에 의해서 변압부의 온도를 저하시키는 전력 변환 장치가 고안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2010-110075호 공보

그러나, 검출한 변압부의 온도가 소정의 온도를 넘은 경우에, 변압부의 온도를 저하시키는 제어를 개시하는 종래의 전력 변환 장치에서는, 변압부를 열로부터 보호할 수 없을 우려가 있었다.

구체적으로는, 변압부에서는, 전동기에 출력되는 교류 전류가 증대한 경우에, 변압부 내부의 권선의 온도가 상승하고 나서 변압부 자체의 온도가 상승하기까지 시간적인 지연이 있다. 이 때문에, 변압부에서는, 검출된 변압부의 온도가 소정의 온도에 이른 시점에서, 내부의 권선의 온도가 이미 정격 온도를 넘고 있는 경우가 있다.

이와 같이, 종래의 전력 변환 장치에서는, 변압부 내부의 권선이 정격 온도를 넘기 전에 변압부의 온도를 저하시킬 수 없는 경우가 있기 때문에, 변압부를 열로부터 보호할 수 없을 우려가 있다.

실시 형태의 일 태양은, 상기에 감안하여 이루어진 것으로, 변압부를 열로부터 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 변압부의 보호 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시 형태의 일 태양에 따른 전력 변환 장치는, 변압부와, 전력 변환부와, 전류 검출부와, 계시부와, 기억부와, 시간 예측부와, 지시부를 구비한다. 변압부는 전원으로부터 공급되는 전력을 변압한다. 전력 변환부는 상기 변압부에 의해서 변압된 전력을 소정의 교류 전압으로 변환하여 부하에 출력한다. 전류 검출부는 상기 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출한다. 계시부는 상기 전력 변환부의 운전 계속 시간을 계시한다. 기억부는 미리 측정된 상기 변압부에 있어서의 소정 부위의 온도와 상기 운전 계속 시간과 상기 전류치의 대응 관계를 나타내는 운전중 정보를 기억한다. 온도 예측부는, 상기 전류 검출부에 의해서 검출된 상기 전류치 및 상기 운전중 정보에 근거하여, 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 예측한다. 지시부는, 상기 온도 예측부에 의해서 예측된 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도에 근거하여, 상기 변압부의 대열(對熱) 보호에 관한 소정의 지시를 출력한다.

실시 형태의 일 태양에 의하면, 변압부를 열로부터 보호할 수 있는 전력 변환 장치 및 변압부의 보호 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 전력 변환 장치가 구비하는 변압부를 열로부터 보호 가능한 기능의 설명도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3(a)는 실시 형태에 따른 전력 변환부의 운전중에 계측한 소정 부위에 있어서의 온도의 실측 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3(b)는 실시 형태에 따른 전력 변환부의 운전 정지중에 계측한 소정 부위에 있어서의 온도의 실측 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 제어부가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 제어부가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 제어부가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 제어부가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 제어부가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 전력 변환 장치 및 변압부의 보호 방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

본 실시 형태에 따른 전력 변환 장치(이하, 간단히 「전력 변환 장치」라고 기재함)는, 전원으로부터 공급되는 전력을 변압하는 변압부와, 변압부에 의해서 변압된 전력을 소정의 교류 전압으로 변환하여 부하에 출력하는 전력 변환부를 구비한다.

이러한 전력 변환 장치의 구성의 일례에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하지만, 전력 변환 장치는 전력 변환부에 있어서의 전력 변환기의 최대 용량보다 용량이 작은 변압기를 가지는 변압부를 구비한다. 이것에 의해, 전력 변환 장치는 전력 변환기의 최대 용량과 용량이 동등한 변압기를 구비하는 다른 장치에 비해 장치의 소형화 및 저비용화가 가능하다.

이러한 전력 변환 장치에서는, 예를 들면, 전력 변환부를 출력 최대 상태에서 장시간 운전을 계속한 경우, 변압기의 용량이 전력 변환기의 최대 용량보다 작으므로, 변압부에 있어서의 소정 부위(예를 들면, 수지에 의해 구성된 부위)의 온도가 정격 온도에 이르는 것이 염려된다.

그래서, 전력 변환 장치는 변압부에 있어서의 비교적 열에 대한 내성이 낮은 소정 부위를 열로부터 보호 가능한 기능을 구비한다. 여기서, 도 1을 참조하여, 전력 변환 장치가 구비하는 변압부를 열로부터 보호 가능한 기능의 개요에 대해 설명한다.

도 1은 전력 변환 장치가 구비하는 변압부를 열로부터 보호 가능한 기능의 설명도이다. 또, 도 1에 나타내는 가로축은 전력 변환부의 운전 계속 시간을 나타내고 있고, 세로축은 전력 변환부를 운전중의 변압부에 있어서의 소정 부위(이하, 간단히 「소정 부위」라고 기재함)의 온도를 나타내고 있다.

또한, 도 1에 나타내는 그래프는 전력 변환부의 운전 계속 시간(이하, 간단히 「운전 계속 시간」이라고 기재함)의 증가에 따른 소정 부위에 있어서의 온도의 추이를 나타내고 있다. 또, 도 1에는, 일례로서, 전력 변환 장치로부터 부하로 출력되는 교류 전류의 전류치가 일정한 경우에 있어서의 그래프를 나타내고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 전력 변환부의 운전 개시시에 있어서의 소정 부위의 온도는 전력 변환 장치의 주위 온도와 동등하다. 그리고, 소정 부위의 온도는, 운전 계속 시간의 증대에 따라 상승하여, 변압부의 정격 온도에 대응하는 설정 온도에 이른다. 그리고, 소정 부위의 온도는 전력 변환부의 운전을 더 계속하면, 포화 온도에 이른다.

여기서, 정격 온도란, 소정 부위의 내열(耐熱)에 관한 상한 온도이다. 또한, 설정 온도란, 소정 부위의 내열에 관한 신뢰성을 확보 가능한 온도이며, 정격 온도보다 소정 온도 낮은 미리 정한 온도이다.

본 실시 형태에서는, 이러한 도 1에 나타내는 그래프의 근사 함수를 미리 산출해 둔다. 구체적으로는, 시험용의 전력 변환 장치를 이용하여, 미리 전력 변환부를 운전시킨 상태로 변압부에 있어서의 소정 부위의 온도를 실제로 측정하는 시험을 행한다. 그리고, 이러한 시험 결과에 근거하여, 전력 변환부의 운전중에 있어서의 소정 부위의 온도 추이를 나타내는 근사 함수로서 다음 식을 산출해 둔다.

θtn: 시각 tn에 있어서의 소정 부위의 온도(n: 정수)

θt(n-1): 시각 t(n-1)에 있어서의 소정 부위의 온도(n: 정수)

θsat1: 포화 온도

I: 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치

K1: 전력 변환부 운전중의 계수

τ1: 전력 변환부 운전중의 열 시정수

기준 온도: 시험이 행해졌을 때의 전력 변환 장치의 주위 온도

주위 온도: 제품용의 전력 변환 장치의 주위 온도

여기서, 식 (2)에 있어서의 I는, 예를 들면 부하와 전력 변환부 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치, 또는 전력 변환부와 변압부 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치, 또는 전원과 변압부 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치이다. 또, 식 (1) 및 식 (2)를 산출하기 위해서 미리 행하는 시험의 일례에 대해서는, 도 3(a) 및 도 3(b)를 이용하여 후술한다.

이러한 식 (1) 및 식 (2)에 의하면, I에 현재의 전류치, t(n-1)에 대입함으써, 현재의 소정 부위의 온도를 산출 가능하다.

또, 식 (1) 및 식 (2)에 의하면, I에 현재의 전류치, t(n-1)에 현재 시각, tn에 현재보다 이후(미래)에 있어서의 소망하는 시각, θt(n-1)에 현재에 있어서의 소정 부위의 온도를 대입함으로써, 소망하는 시각에 있어서의 소정 부위의 온도를 산출 가능하다. 즉, 도 1에 나타내는 시각 tn-1의 시점에서, 시각 tn에 있어서의 소정 부위의 온도 θtn를 산출할 수 있다.

또, 전력 변환부의 운전 개시부터 현재까지의 기간에, 전류치가 변경되어 있었던 경우에는, 식 (2)의 I에 현시점에서 가장 최근에 변경된 전류치를 대입하여 포화 온도(θsat1)를 산출한다. 그리고, 산출한 포화 온도를 식 (1)의 θsat1에 대입함으로써, 소망하는 시각에 있어서의 소정 부위의 온도를 산출할 수 있다. 이와 같이, 식 (1) 및 식 (2)에 의하면, 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측할 수 있다.

그래서, 전력 변환 장치는, 상기 식 (1) 및 식 (2), 즉 전력 변환부에 있어서의 소정 부위의 온도와, 전력 변환부의 운전 계속 시간과, 부하에 따른 교류 전류의 전류치의 대응 관계를 나타내는 정보(이하, 「운전중 정보」라고 기재함)를 기억한다.

그리고, 전력 변환 장치는, 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치와 운전중 정보에 근거하여 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측하고, 예측한 소정 부위의 온도에 근거하여 변압부의 대열 보호에 관한 지시를 출력한다.

예를 들면, 전력 변환 장치는, 예측한 소정 부위의 온도에 따라, 변압부의 냉각의 필요성에 관한 정보의 출력 지시 등을 소정의 통지부에 출력한다. 이것에 의해, 사용자는, 소정 부위의 온도가 전력 변환 장치에 의해서 예측된 온도에 이르기 전에, 변압부를 냉각하는 조치를 강구할 수 있다.

따라서, 전력 변환 장치는 변압부를 열로부터 보호할 수 있다. 또, 전력 변환 장치가 소정 부위의 온도를 예측하여, 변압부의 대열 보호에 관한 소정의 지시를 출력하는 처리를 행한다. 이러한 처리에 대해서는, 도 5를 참조하여 후술한다.

또한, 전력 변환 장치는, 예측한 소정 부위의 온도와, 전술한 설정 온도(도 1 참조)와, 운전중 정보에 근거하여, 소정 부위의 온도가 설정 온도에 이를 때까지의 시간을 예측하고, 예측한 시간에 따라 변압부의 대열 보호에 관한 지시를 출력하는 처리를 행한다. 또, 이러한 처리에 대해서는 도 7을 참조하여 후술한다.

또한, 전력 변환 장치는, 전력 변환부의 운전이 정지되고 나서의 경과 시간(이하, 「운전 정지 경과 시간」이라고 기재함)에 대해서, 임의의 운전 정지 경과 시간에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측한다. 그리고, 전력 변환 장치는, 예측한 소정 부위의 온도에 근거하여, 전력 변환부의 운전 재개에 관한 지시를 출력하는 처리를 행한다. 또, 이러한 처리에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.

다음으로, 도 2를 참조하여 전력 변환 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 2는 실시 형태에 따른 전력 변환 장치(1)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 전력 변환 장치(1)는 전원 E로부터 공급되는 전력을 소정의 교류 전압(전류)으로 변환하여 부하로 되는 전동기 M에 출력하는 장치이다.

이러한 전력 변환 장치(1)는 변압부(2), 전력 변환부(3), 냉각부(4), 조작부(5), 통지부(6), 제어부(7), 기억부(8), 주위 온도 검출부(9)를 구비한다. 변압부(2)는 전원 E로부터 공급되는 전력을 변압기에 의해서 변압하여 전력 변환부(3)에 출력한다. 이러한 변압부(2)는 전력 변환부(3)에 있어서의 전력 변환기의 최대 용량보다 용량이 작은 변압기를 구비한다.

전력 변환부(3)는 변압부(2)에 의해서 변압된 전력을 전력 변환기에 의해서 소정의 교류 전압으로 변환하여 전동기 M에 출력해서 전동기 M을 구동시킨다. 또, 전력 변환부(3)가 구비하는 전력 변환기는, 단상 인버터의 출력이 복수단 직렬로 접속되고, 3상 인버터의 각 상이 구성된 직렬 다중 인버터이다. 이러한 전력 변환부(3)는 제어부(7)로부터 입력되는 지시에 따라 운전, 정지, 출력 전류의 변경 등을 행한다.

냉각부(4)는 변압부(2)를 냉각하기 위한 냉각 팬이다. 이러한 냉각부(4)는 제어부(7)로부터 입력되는 지시에 따라 가동 및 정지를 행한다. 조작부(5)는 사용자가 전력 변환 장치(1)를 동작시키는 경우에 조작하는 조작 유닛이다. 이러한 조작부(5)는 사용자에 의한 조작에 대응한 조작 신호를 제어부(7)에 출력한다.

통지부(6)는 전력 변환 장치(1)의 동작 상태 등, 전력 변환 장치(1)에 관한 각종 정보를 표시하는 표시 디바이스이다. 또, 통지부(6)로서 터치 조작이 가능한 터치 패널식의 표시 디바이스를 이용한 경우, 통지부(6)가 조작부(5)로서도 기능한다. 이러한 통지부(6)는 제어부(7)로부터 입력되는 지시에 따라 각종 정보의 표시를 행한다. 주위 온도 검출부(9)는, 온도 센서이며, 전력 변환 장치(1)의 주위의 온도(이하, 「주위 온도」라고 기재함)를 검출하고, 검출 결과를 제어부(7)에 출력한다.

또, 주위 온도 검출부(9)는, 전력 변환 장치(1)가 설치된 주위의 온도가 상식의 범위에 있어 극단적으로 변동하지 않는 것이면 필수는 아니다. 예를 들면, 전력 변환 장치(1)의 주위 온도의 변동 범위가 외기(外氣) 온도의 일교차 정도인 경우, 주위 온도 검출부(9)는 생략되어도 좋다. 이러한 경우, 전술한 식 (1) 및 후술하는 식 (3)에 있어서의 주위 온도는 미리 임의의 온도(예를 들면, 변동하는 주위 온도의 평균 온도 등)로 설정되어도 좋다.

기억부(8)는 제어부(7)가 전력 변환 장치(1)의 제어를 행하기 위해서 사용하는 각종 정보를 기억하는 기억 디바이스이다. 이러한 기억부(8)는 운전중 정보(80), 정지중 정보(81), 설정 온도(82), 기준 온도(83), 운전 재개 가능 온도(84), 운전중 열 시정수(85), 정지중 열 시정수(86)를 기억한다. 또, 정지중 열 시정수(86)에는, 제 1 정지중 열 시정수(87) 및 제 2 정지중 열 시정수(88)가 포함된다.

기억부(8)에 의해서 기억되는 이들 정보는 시험용의 전력 변환 장치를 이용하여 미리 제품의 출하 전에 행해지는 시험에 의해서 설정 또는 산출되는 정보이다. 여기서, 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하여, 실시 형태에 따른 시험의 일례에 대해 설명한다.

도 3(a)는 실시 형태에 따른 전력 변환부의 운전중에 계측한 소정 부위에 있어서의 온도의 실측 결과의 일례를 나타내는 설명도이며, 도 3(b)는 실시 형태에 따른 전력 변환부의 운전 정지중에 계측한 소정 부위에 있어서의 온도의 실측 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.

본 실시 형태에서는, 전력 변환 장치(1)와 동일한 시험용의 전력 변환 장치를 이용하여, 변압부의 대열 보호에 관한 시험을 행한다. 구체적으로는, 전력 변환부를 실제로 운전시킨 상태에서, 변압부에 있어서의 복수 개소의 소정 부위의 온도를 계측한다. 이것에 의해, 전력 변환부의 운전 계속 시간에 따른 각 소정 부위의 온도 추이를 검출할 수 있다.

예를 들면, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 변압부에 있어서의 A지점, B지점, C지점의 3개소의 소정의 온도를 계측한다. 그 결과, 각 운전 계속 시간에 있어서의 온도가 가장 높은 소정 부위가 A지점인 것으로 한다.

이러한 경우, 전력 변환부의 운전중에 변압부의 A지점을 열로부터 보호할 수 있으면, A지점보다 온도가 낮은 B지점 및 C지점을 열로부터 보호할 수 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, A지점에서 계측된 온도의 추이를 나타내는 근사 함수를 산출한다. 이 때, 산출되는 근사 함수가 전술한 식 (1) 및 식 (2)이다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 이러한 식 (1) 및 식 (2)를 운전중 정보(80)로서 전력 변환 장치(1)의 기억부(8)에 기억시킨다(도 2 참조). 또, 식 (1)에 있어서의 τ1은, 전력 변환 장치(1)의 사양에 따라 변경할 수 있도록, τ1을 운전중 열 시정수(85)로서 운전중 정보(80)과는 별도로 기억부(8)에 기억시킨다(도 2 참조).

또, 시험에 의해서 판정된 소정 부위의 내열에 관한 신뢰성을 확보 가능한 온도를 설정 온도(82)로 하고, 시험을 행했을 때의 전력 변환 장치의 주위 온도를 기준 온도(83)로서 기억부(8)에 기억시킨다(도 2 참조).

또, 실시 형태에서는, 시험용의 전력 변환 장치의 전력 변환부를 소정 시간 운전시킨 후, 전력 변환부를 운전 정지시킨 상태에서, 변압부에 있어서의 복수 개소의 소정 부위의 온도를 계측한다. 이것에 의해, 전력 변환부의 운전 정지 경과 시간에 따른 각 소정 부위의 온도 추이를 검출할 수 있다.

예를 들면, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 변압부에 있어서의 A지점, B지점, C지점의 3개소의 소정의 온도를 계측한다. 그 결과, 각 운전 계속 시간에 있어서의 온도가 가장 높은 소정 부위가 A지점인 것으로 한다.

이러한 경우, 전력 변환부의 정지중에 변압부의 A지점의 온도가, 전력 변환부의 운전을 재개 가능한 온도까지 저하되어 있으면, A지점보다 온도가 낮은 B지점 및 C지점은 당연히 전력 변환부의 운전을 재개 가능한 온도까지 저하되어 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, A지점에서 계측된 온도의 추이를 나타내는 근사 함수를 산출한다. 이러한 근사 함수는 다음 식에 의해서 나타내어진다.

θt(n＋1): 시각 t(n＋1)에 있어서의 소정 부위의 온도(n: 정수)

θtn: 시각 tn에 전력 변환부의 운전이 정지된 시점에 있어서의 소정 부위의 온도

τ2: 전력 변환부 정지중의 열 시정수

θsat2=I×I×K2×θt: 애프터 라이즈분의 온도

I: 전력 변환부의 정지 직전에 부하에 따라 흐른 교류 전류의 전류치

K2: 전력 변환부의 정지중의 계수

θt: 전력 변환부 정지 직전의 소정 부위의 온도

또, 여기서의 애프터 라이즈란, 전력 변환부(3)의 운전을 정지시킨 직후에 상승한 만큼의 소정 부위의 상승 온도이다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 이러한 식 (3)을 정지중 정보(81)으로서 전력 변환 장치(1)의 기억부(8)에 기억시킨다(도 2 참조). 또, 식 (3)에 있어서의 τ2는, 전력 변환 장치(1)의 사양에 따라 변경할 수 있도록, τ2를 정지중 열 시정수(86)로서 운전중 정보(80)와는 별도로 기억부(8)에 기억시킨다(도 2 참조).

또한, 정지중 열 시정수(86)는, 변압부(2)가 냉각부(4)에 의해서 냉각되는 경우에, 식 (3)에 대입되는 제 1 정지중 열 시정수(87)와, 변압부(2)가 냉각부(4)에 의해서 냉각되지 않는 경우에, 식 (3)에 대입되는 제 2 정지중 열 시정수(88)가 포함된다(도 2 참조).

또, 전력 변환 장치(1)는 전력 변환부(3)를 간헐적으로 연속 운전시키는 운전 계속 시간이 미리 설정되는 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 미리 설정된 운전 계속 시간 동안, 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)에 이르는 일없이 전력 변환부(3)를 연속 운전 가능한 운전 재개시의 소정 부위의 온도를 운전 재개 가능 온도(84)로서 기억부(8)에 기억시킨다(도 2 참조).

여기서, 도 2에 되돌아가서, 전력 변환 장치(1)의 제어부(7)의 설명을 계속한다. 제어부(7)는, 전력 변환 장치(1) 전체의 동작을 통괄 제어하는 처리부이며, 계시부(70), 전류 검출부(71), 온도 예측부(72), 시간 예측부(73), 지시부(74)를 구비한다.

이러한 제어부(7)는, 온도 예측 모드 또는 시간 예측 모드 중 어느 한쪽을 사용자로 하여금 선택하게 하고, 선택된 모드로 전력 변환 장치(1)를 동작시킨다. 여기서, 시간 예측 모드는, 전력 변환부(3)의 운전중 또는 정지중에, 사용자에 의해서 입력되는 시각에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측하는 동작 모드이다. 한편, 시간 예측 모드는, 전력 변환부(3)의 운전중에, 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)까지 달할 때까지의 시간을 예측하고, 전력 변환부(3)의 정지중에, 소정 부위의 온도가 전력 변환부(3)의 운전 재개 가능한 온도에 이를 때까지의 시간을 예측하는 동작 모드이다.

계시부(70)는, 지시부(74)로부터 입력되는 지시에 따라 전력 변환부(3)의 운전이 개시되고 나서 운전이 정지될 때까지의 운전 계속 시간, 및 전력 변환부(3)의 운전이 정지되고 나서 운전이 재개될 때까지의 운전 정지 경과 시간을 계시하는 처리부이다. 이러한 계시부(70)는 계시한 운전 계속 시간 및 운전 정지 경과 시간을 온도 예측부(72) 및 시간 예측부(73)에 출력한다.

전류 검출부(71)는, 지시부(74)로부터 입력되는 지시에 따라, 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는 처리부이다. 이러한 전류 검출부(71)는 검출한 전류치를 온도 예측부(72) 및 시간 예측부(73)에 출력한다.

또, 도 2에 나타내는 예에서는, 전류 검출부(71)는, 부하로 되는 전동기 M과 전력 변환부(3) 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하지만, 부하에 따라 흐르는 다른 교류 전류의 전류치를 검출하는 구성이어도 좋다. 예를 들면, 전류 검출부(71)는, 전력 변환부(3)와 변압부(2) 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치나, 전원 E와 변압부(2) 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는 구성이어도 좋다.

온도 예측부(72)는, 전류 검출부(71)에 의해서 검출된 전류치(이하, 간단히 「전류치」라고 기재함) 및 운전중 정보(80)에 근거하여, 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측하는 처리부이다.

이러한 온도 예측부(72)에는, 전력 변환 장치(1)의 운전중에 사용자가 조작부(5)를 조작하여 소망하는 시각을 입력한 경우에, 지시부(74)로부터 사용자에 의해서 입력된 시각에 있어서의 소정 부위의 온도의 예측 지시가 입력된다.

온도 예측부(72)는, 전력 변환부(3)의 운전중에 온도의 예측 지시가 입력되면, 식 (2)의 I에 현재의 전류치를 대입하고, θsat1을 산출하여 식 (1)에 대입한다. 또, 온도 예측부(72)는, 기준 온도(83) 및 주위 온도를 대입한 식 (1)의 θt(n-1)에 현재의 소정 부위의 온도를 대입하고, tn에 사용자에 의해서 입력된 시각을 대입하고, t(n-1)에 현재의 시각을 대입하고, τ1에 운전중 열 시정수(85)를 대입한다.

그리고, 온도 예측부(72)는, θtn에 대해 식 (1)을 푸는 연산 처리를 행하는 것에 의해, 사용자에 의해서 입력된 임의의 시각에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측한다. 그리고, 온도 예측부(72)는 예측한 소정 부위의 온도를 지시부(74)에 출력한다.

또, 온도 예측부(72)는, 전력 변환부(3)의 운전 개시부터 현재까지의 동안에, 전류치를 변경하는 조작이 이루어져 있던 경우, 현재의 전류치 대신에, 현시점에서 최근에 변경된 전류치를 식 (2)에 대입하여 θsat1을 산출한다.

또한, 온도 예측부(72)는, 전력 변환 장치(1)의 정지중에 사용자가 조작부(5)를 조작하여 소망하는 시각을 입력한 경우에, 지시부(74)로부터 사용자에 의해서 입력된 시각에 있어서의 소정 부위의 온도의 예측 지시가 입력된다.

온도 예측부(72)는, 전력 변환부(3)의 정지중에 온도의 예측 지시가 입력되면, 기준 온도(83) 및 주위 온도를 대입한 식 (3)의 θtn에 전력 변환부(3)의 운전이 정지된 시점에 있어서의 소정 부위의 온도를 대입한다.

또, 온도 예측부(72)는, 식 (3)의 I에 전력 변환부(3)의 운전이 정지된 시점에 있어서의 전류치를 대입하고, t(n＋1)에 사용자에 의해서 입력된 시각을 대입하고, tn에 현재의 시각을 대입하고, τ2에 정지중 열 시정수(86)를 대입한다.

이 때, 온도 예측부(72)는, 냉각부(4)에 의해서 변압부(2)를 냉각중인 경우, 정지중 열 시정수(86)로서, 제 1 정지중 열 시정수(87)를 대입하고, 냉각부(4)에 의해서 변압부(2)를 냉각중이 아닌 경우, 정지중 열 시정수(86)로서, 제 2 정지중 열 시정수(88)를 대입한다.

그리고, 온도 예측부(72)는, θt(n＋1)에 대해 식 (3)을 푸는 연산 처리를 행하는 것에 의해, 사용자에 의해서 입력된 임의의 시각에 있어서의 소정 부위의 온도를 예측한다. 그리고, 온도 예측부(72)는 예측한 소정 부위의 온도를 지시부(74)에 출력한다.

이와 같이, 온도 예측부(72)는, 전력 변환부(3)이 운전중인 경우, 전력 변환부(3)가 운전 정지중인 경우, 변압부(2)가 냉각부(4)에 의해서 냉각중인 경우, 변압부(2)가 냉각부(4)에 의해서 냉각중이 아닌 경우로, 각각 열 시정수의 사용 구분을 행한다. 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 소정 부위의 온도를 보다 정확하게 예측할 수 있다.

시간 예측부(73)는, 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)에 이를 때까지의 시간을, 온도 예측부(72)에 의해서 예측된 소정 부위의 온도와, 설정 온도(82)와, 운전중 정보(80)에 근거하여 예측하는 처리부이다.

이러한 시간 예측부(73)는, 전력 변환부(3)의 운전중에 지시부(74)로부터 입력되는 지시에 따라, 소정 부위의 온도가 설정 온도에 이를 때까지의 시간을 예측한다. 식 (2)의 I에 현재의 전류치를 대입하고, θsat1을 산출하여 식 (1)에 대입한다.

또, 시간 예측부(73)는, 기준 온도(83) 및 주위 온도를 대입한 식 (1)의 θt(n-1)에 현재의 소정 부위의 온도를 대입하고, t(n-1)에 현재의 시각을 대입하고, τ1에 운전중 열 시정수(85)를 대입한다.

그리고, 시간 예측부(73)는, tn-t(n-1)에 대해 식 (1)을 푸는 연산 처리를 행하는 것에 의해, 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)에 이를 때까지의 시간을 예측한다. 그리고, 시간 예측부(73)는, 이러한 연산 처리를 순차적으로 반복하여 예측한 소정 부위의 온도를 지시부(74)에 순차적으로 출력한다.

또, 시간 예측부(73)는, 전력 변환부(3)의 운전 개시부터 현재까지의 동안에, 전류치를 변경하는 조작이 이루어져 있던 경우, 현재의 전류치 대신에, 현시점에서 최근에 변경된 전류치를 식 (2)에 대입하여 θsat1을 산출한다.

또한, 시간 예측부(73)는, 전력 변환부(3)의 정지중에 지시부(74)로부터 입력되는 지시에 따라, 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이를 때까지의 시간을 예측한다. 구체적으로는, 시간 예측부(73)는, 기준 온도(83) 및 주위 온도를 대입한 식 (3)의 θt(n＋1)에 운전 재개 가능 온도(84)를 대입하고, θtn에 현재의 소정 부위의 온도를 대입하고, tn에 현재의 시각을 대입하고, τ2에 정지중 열 시정수(86)를 대입한다.

그리고, 시간 예측부(73)는, tn-t(n-1)에 대해 식 (3)을 푸는 연산 처리를 행하는 것에 의해, 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이를 때까지의 시간을 예측한다. 그리고, 시간 예측부(73)는 이러한 연산 처리를 순차적으로 반복하여 예측한 소정 부위의 온도를 지시부(74)에 순차적으로 출력한다.

이 때, 시간 예측부(73)는, 냉각부(4)에 의해서 변압부(2)를 냉각중인 경우, 정지중 열 시정수(86)로서, 제 1 정지중 열 시정수(87)를 대입하고, 냉각부(4)에 의해서 변압부(2)를 냉각중이 아닌 경우, 정지중 열 시정수(86)로서, 제 2 정지중 열 시정수(88)를 대입한다.

이와 같이, 시간 예측부(73)는, 전력 변환부(3)가 운전중인 경우, 전력 변환부(3)가 운전 정지중인 경우, 변압부(2)가 냉각부(4)에 의해서 냉각중인 경우, 변압부(2)가 냉각부(4)에 의해서 냉각중이 아닌 경우로, 각각 열 시정수의 사용 구분을 행한다. 이것에 의해, 시간 예측부(73)는 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이를 때까지의 시간을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

지시부(74)는, 조작부(5)로부터 입력되는 조작 신호에 근거하여, 전력 변환부(3)의 운전중에, 계시부(70), 전류 검출부(71), 온도 예측부(72), 시간 예측부(73), 냉각부(4), 전력 변환부(3)에 대해 변압부(2)의 대열 보호에 관한 소정의 지시를 출력하는 처리부이다.

또한, 지시부(74)는, 전력 변환부(3)의 정지중에, 계시부(70), 전류 검출부(71), 온도 예측부(72), 시간 예측부(73), 냉각부(4), 전력 변환부(3)에 대해 전력 변환부(3)의 운전 재개에 관한 지시를 출력한다.

즉, 지시부(74)는, 소정의 지시를 출력하는 것에 의해, 계시부(70), 전류 검출부(71), 온도 예측부(72), 시간 예측부(73), 냉각부(4), 전력 변환부(3)에 대해 변압부(2)의 대열 보호에 관한 동작 및 전력 변환부(3)의 운전 재개에 관한 동작의 지시를 행한다.

이하, 도 4~도 8을 참조하여, 실시 형태에 따른 지시부(74)가 실행하는 처리에 대해 설명한다. 도 4~도 8은 실시 형태에 따른 지시부(74)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제어부(7)가 기동되면, 우선 지시부(74)는 통지부(6)의 표시 화면에 모드 선택 표시를 표시시킨다(스텝 S101). 이 때, 통지부(6)는, 온도 예측 모드와 시간 예측 모드 중, 어느 한쪽을 사용자로 하여금 선택하게 하는 모드 선택 표시를 표시한다.

계속해서, 지시부(74)는 사용자에 의한 조작부(5)의 조작에 의해서 온도 예측 모드가 선택되었는지 여부를 판정한다(스텝 S102). 그리고, 지시부(74)는, 온도 예측 모드가 선택되었다고 판정한 경우(스텝 S102, 예), 온도 예측 모드 설정을 행하고(스텝 S103), 처리를 종료한다. 이 때, 지시부(74)는, 예를 들면 온도 예측 모드가 선택된 것을 나타내는 플래그(도시 생략)를 기억부(8)의 소정 영역에 기억시키는 것에 의해서 온도 예측 모드 설정을 행한다.

한편, 온도 예측 모드가 사용자에 의해서 선택되지 않은 경우(스텝 S102, 아니오), 즉 시간 예측 모드가 선택된 경우, 지시부(74)는, 시간 예측 모드 설정을 행하고(스텝 S104), 처리를 종료한다. 이 때, 지시부(74)는, 예를 들면 시간 예측 모드가 선택된 것을 나타내는 플래그(도시 생략)를 기억부(8)의 소정 영역에 기억시키는 것에 의해서 시간 예측 모드 설정을 행한다.

그 후, 지시부(74)는, 전력 변환부(3)의 운전 개시 조작이 사용자에 의해서 행해진 경우에, 기억부(8)의 소정 영역에 기억되어 있는 플래그를 참조하여, 플래그에 대응한 모드의 처리를 실행한다.

즉, 지시부(74)는, 온도 예측 모드가 선택된 것을 나타내는 플래그가 기억부(8)에 기억되어 있는 경우, 도 5에 나타내는 처리를 실행하는 것에 의해서, 전력 변환 장치(1)를 온도 예측 모드로 동작시킨다. 한편, 시간 예측 모드가 선택된 것을 나타내는 플래그가 기억부(8)에 기억되어 있는 경우, 지시부(74)는, 도 7에 나타내는 처리를 실행하는 것에 의해서, 전력 변환 장치(1)를 시간 예측 모드로 동작시킨다.

구체적으로는, 온도 예측 모드가 선택된 상태에서 사용자에 의해서 운전 개시 조작이 행해진 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 지시부(74)는 운전 및 계시 개시 지시를 행한다(스텝 S201). 즉, 지시부(74)는, 전력 변환부(3)에 대해 운전 개시를 지시하고, 계시부(70)에 대해 계시 개시를 지시한다. 이것에 의해, 전력 변환부(3)는 운전을 개시하고, 계시부(70)는 전력 변환부(3)의 운전 계속 시간의 계시를 개시한다.

계속해서, 지시부(74)는 전류 검출부(71)에 대해 전류 검출 지시를 행한다(스텝 S202). 이것에 의해, 전류 검출부(71)는 전력 변환부(3)로부터 전동기 M으로 출력되는 교류 전류의 전류치를 검출하여 온도 예측부(72)에 출력한다. 계속해서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 대해 현재 온도 추정 지시를 행한다(스텝 S203). 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 현재의 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도를 추정한다.

계속해서, 지시부(74)는, 조작부(5)가 조작되었는지 여부를 판정하고(스텝 S204), 조작되었다고 판정한 경우(스텝 S204, 예), 처리를 스텝 S205로 이행시킨다. 한편, 조작부(5)가 조작되어 있지 않다고 판정한 경우(스텝 S204, 아니오), 지시부(74)는 처리를 스텝 S202로 이행시킨다.

스텝 S205에 있어서, 지시부(74)는, 조작부(5)의 조작이 시각 입력 조작인지 여부를 판정하고, 시각 입력 조작이었다고 판정한 경우(스텝 S205, 예), 처리를 스텝 S206으로 이행시킨다. 한편, 조작부(5)의 조작이 시각 입력 조작이 아니라고 판정한 경우(스텝 S205, 아니오), 지시부(74)는 처리를 스텝 S208로 이행시킨다.

스텝 S206에 있어서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 대해 입력 시각에 있어서의 온도 예측 지시를 행한다. 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 시각 입력 조작에 의해서 입력된 입력 시각에 있어서의 전력 변환부(3)의 소정 부위의 온도를 예측하여 지시부(74)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 의해서 예측된 입력 시각에 있어서의 전력 변환부(3)의 소정 부위의 온도에 근거하여 대열 보호에 관한 지시를 행한다(스텝 S207). 구체적으로는, 이 때, 온도 예측부(72)에 의해서 예측된 온도가 입력 시각에 있어서의 소정 부위의 온도가 설정 온도(82) 이상인 것으로 한다.

이러한 경우, 지시부(74)는, 예를 들면 입력 시각까지 전력 변환부(3)의 운전을 계속시키기 위해서는, 입력 시각보다 소정 시간 전에 냉각부(4)를 가동시켜 변압부(2)를 냉각할 필요가 있다는 취지를 나타내는 통지 화상의 표시 지시를 통지부(6)에 출력한다.

이것에 의해, 사용자는, 알림 화상을 참고로, 전력 변환부(3)의 운전을 입력 시각까지 계속시키는 경우에, 입력 시각보다 소정 시간 전에 냉각부(4)를 가동시켜 변압부(2)를 냉각할 수 있다. 따라서, 전력 변환 장치(1)에 의하면, 변압부(2)에 있어서의 변압기의 용량이 전력 변환부(3)에 있어서의 전력 변환기의 최대 용량보다 작은 경우이더라도, 변압부(2)를 열로부터 보호할 수 있다.

한편, 입력 시각에 있어서의 소정 부위의 온도가 설정 온도(82) 미만이었던 경우, 지시부(74)는, 예를 들면 현재부터 입력 시각까지 신뢰성을 확보하여 전력 변환부(3)를 계속 운전시킬 수 있다는 취지를 나타내는 통지 화상의 표시 지시를 통지부(6)에 출력한다. 그 후, 지시부(74)는 처리를 스텝 S202로 이행시킨다.

또한, 스텝 S208에 있어서, 지시부(74)는 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 정지 조작인지 여부를 판정한다. 그리고, 지시부(74)는, 운전 정지 조작이었다고 판정한 경우(스텝 S208, 예), 운전 정지 및 계시 종료 지시를 행하고(스텝 S209), 처리를 종료한다.

즉, 지시부(74)는, 전력 변환부(3)에 대해 운전 정지 지시를 행하고, 계시부(70)에 대해 계시 종료 지시를 행한다. 이것에 의해, 전력 변환부(3)는 운전을 정지하고, 계시부(70)는 운전 계속 시간의 계시를 종료하고 계시 시간을 리셋한다. 그 후, 지시부(74)는 전력 변환부(3)의 운전 정지중에 실행하는 처리를 개시한다. 또, 이러한 처리에 대해서는, 도 6을 참조하여 후술한다.

또한, 스텝 S208에 있어서, 지시부(74)는, 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 정지 조작이 아니었다고 판정한 경우(스텝 S208, 아니오), 조작부(5)의 조작에 대응한 지시를 행하고(스텝 S210), 처리를 스텝 S202로 이행시킨다.

예를 들면, 전력 변환부(3)의 출력 전류를 증감시키는 조작이 행해진 경우, 지시부(74)는 사용자에 의해서 선택된 출력 전류를 출력시키는 지시를 전력 변환부(3)에 출력한다. 또한, 냉각부(4)의 시동이나 정지를 행하기 위한 조작이 행해진 경우, 지시부(74)는 시동 지시나 정지 지시를 냉각부(4)에 출력한다.

다음으로, 도 6을 참조하여, 온도 예측 모드에 있어서, 전력 변환부(3)의 운전 정지중에 지시부(74)가 실행하는 처리에 대해 설명한다. 전력 변환부(3)의 운전이 정지되면, 지시부(74)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 계시부(70)에 대해 계시 개시 지시를 행한다(스텝 S301). 이것에 의해, 계시부(70)는 전력 변환부(3)의 운전이 정지되고 나서의 경과 시간인 운전 정지 경과 시간의 계시를 개시한다.

계속해서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 대해 현재 온도 추정 지시를 행한다(스텝 S302). 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 현재의 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도를 추정한다.

계속해서, 지시부(74)는, 조작부(5)가 조작되었는지 여부를 판정하고(스텝 S303), 조작되어 있지 않다고 판정한 경우(스텝 S303, 아니오), 처리를 스텝 S302로 이행한다. 한편, 조작부(5)가 조작되었다고 판정한 경우(스텝 S303, 예), 조작부(5)의 조작이 시각 입력 조작인지 여부를 판정한다(스텝 S304).

그리고, 지시부(74)는, 조작부(5)의 조작이 시각 입력 조작이었다고 판정한 경우(스텝 S304, 예), 처리를 스텝 S305로 이행한다. 한편, 조작부(5)의 조작이 시각 입력 조작이 아니었다고 판정한 경우(스텝 S304, 아니오), 지시부(74)는 처리를 스텝 S307로 이행시킨다.

스텝 S305에 있어서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 대해 입력 시각에 있어서의 온도 예측 지시를 행한다. 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 시각 입력 조작에 의해서 입력된 입력 시각에 있어서의 전력 변환부(3)의 소정 부위의 온도를 예측하여 지시부(74)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 의해서 예측된 입력 시각에 있어서의 전력 변환부(3)의 소정 부위의 온도에 근거하여 전력 변환부(3)의 운전 재개에 관한 지시를 행한다(스텝 S306). 구체적으로는, 입력 시각에 있어서의 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)보다 높은 것으로 한다.

이러한 경우, 지시부(74)는, 예를 들면 입력 시각에 전력 변환부(3)의 운전을 재개시키기 위해서는, 입력 시각보다 소정 시간 전에 냉각부(4)를 가동시켜 전력 변환부(3)을 냉각할 필요가 있다는 취지를 나타내는 통지 화상의 표시 지시를 통지부(6)에 출력한다.

이것에 의해, 사용자는, 알림 화상을 참고로, 입력 시각보다 소정 시간 전에 냉각부(4)를 가동시켜 변압부(2)를 냉각한 후에, 전력 변환부(3)의 운전을 재개시킬 수 있다. 따라서, 전력 변환 장치(1)에 의하면, 변압부(2)에 있어서의 변압기의 용량이 전력 변환부(3)에 있어서의 전력 변환기의 최대 용량보다 작은 경우이더라도, 변압부(2)를 열로부터 보호할 수 있다.

한편, 입력 시각에 있어서의 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84) 이하였던 경우, 지시부(74)는, 예를 들면 입력 시각에 전력 변환부(3)를 신뢰성을 확보하여 운전 재개시킬 수 있다는 취지를 나타내는 통지 화상의 표시 지시를 통지부(6)에 출력한다. 그 후, 지시부(74)는 처리를 스텝 S302로 이행시킨다.

또한, 스텝 S307에 있어서, 지시부(74)는 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 개시 조작인지 여부를 판정한다. 그리고, 지시부(74)는, 운전 개시 조작이었다고 판정한 경우(스텝 S307, 예), 계시부(70)에 대해 계시 종료 지시를 행하고(스텝 S308), 처리를 종료한다. 이것에 의해, 계시부(70)는 운전 정지 경과 시간의 계시를 종료시키고 계시 시간을 리셋한다. 그 후, 지시부(74)는 도 5에 나타내는 스텝 S201로부터 처리를 개시한다.

또한, 스텝 S307에 있어서, 지시부(74)는, 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 개시 조작이 아니었다고 판정한 경우(스텝 S307, 아니오), 조작부(5)의 조작에 대응한 지시를 행하고(스텝 S309), 처리를 스텝 S302로 이행시킨다. 또, 스텝 S309에 있어서의 처리는 도 5에 나타내는 스텝 S210의 처리와 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 시간 예측 모드가 선택된 상태에서 사용자에 의해서 운전 개시 조작이 행해진 경우에, 지시부(74)가 실행하는 처리에 대해 설명한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 지시부(74)는 운전 및 계시 개시 지시를 행한다(스텝 S401). 즉, 지시부(74)는, 전력 변환부(3)에 대해 운전 개시 지시를 행하고, 계시부(70)에 대해 전력 변환부(3)의 운전 계속 시간의 계시 개시 지시를 행한다. 이것에 의해, 전력 변환부(3)는 운전을 개시하고, 계시부(70)는 전력 변환부(3)의 운전 계속 시간의 계시를 개시한다.

계속해서, 지시부(74)는 전류 검출부(71)에 대해 전류 검출 지시를 행한다(스텝 S402). 이것에 의해, 전류 검출부(71)는 전력 변환부(3)로부터 전동기 M로 출력되는 교류 전류의 전류치를 검출하여 온도 예측부(72)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는 온도 예측부(72)에 대해 현재 온도 추정 지시를 행한다(스텝 S403). 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 현재의 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도를 추정하여 시간 예측부(73)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는, 조작부(5)가 조작되었는지 여부를 판정하고(스텝 S404), 조작되어 있지 않다고 판정한 경우(스텝 S404, 아니오), 처리를 스텝 S405로 이행시킨다. 한편, 조작부(5)가 조작되었다고 판정한 경우(스텝 S404, 예), 지시부(74)는 처리를 스텝 S407로 이행시킨다.

스텝 S405에 있어서, 지시부(74)는 시간 예측부(73)에 대해 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)에 이를 때까지의 시간 예측 지시를 행한다. 이것에 의해, 시간 예측부(73)는 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)에 이를 때까지의 시간을 예측하여 지시부(74)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는, 시간 예측부(73)에 의해서 예측된 시간, 즉 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도가 설정 온도(82)에 이를 때까지의 시간에 근거하여 대열 보호에 관한 지시를 행한다(스텝 S406).

구체적으로는, 지시부(74)는, 시간 예측부(73)에 의해서 예측된 시간을, 전력 변환부(3)의 신뢰성을 유지할 수 있는 연속 운전 가능한 남은 시간으로서 표시시키는 표시 지시를 통지부(6)에 대해 행한다. 그 후, 지시부(74)는 처리를 스텝 S402로 이행시킨다.

이것에 의해, 통지부(6)는, 전력 변환부(3)의 운전중에, 조작부(5)가 조작되지 않은 경우, 전력 변환부(3)의 신뢰성을 유지할 수 있는 연속 운전 가능한 남은 시간을 통지부(6)에 의해서 순차적으로 카운트다운 방식으로 표시할 수 있다. 따라서, 사용자는, 이러한 카운트다운 방식의 표시를 참고로, 변압부(2)를 열로부터 보호 가능한 적절한 타이밍에 변압부(2)를 냉각하는 조작을 행할 수 있다.

또, 지시부(74)가 행하는 대열 보호에 관한 지시는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 지시부(74)는, 시간 예측부(73)에 의해 예측된 시간이 미리 정한 소정 시간보다 짧아진 경우에, 대열 보호 지시로서 냉각부(4)에 시동 지시를 출력하거나, 전력 변환부(3)에 동작 정지 지시나 동작 속도를 저감시키는 지시를 출력하거나 하는 구성이어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 전력 변환 장치(1)는, 전력 변환부(3)의 운전중에, 변압부(2)를 열로부터 자동적으로 보호할 수 있다.

또한, 스텝 S407에 있어서, 지시부(74)는 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 정지 조작인지 여부를 판정한다. 그리고, 지시부(74)는, 운전 정지 조작이었다고 판정한 경우(스텝 S407, 예), 운전 정지 및 계시 종료 지시를 행하고(스텝 S408), 처리를 종료한다.

즉, 지시부(74)는, 전력 변환부(3)에 대해 운전 정지 지시를 행하고, 계시부(70)에 대해 계시 종료 지시를 행하여 처리를 종료한다. 이것에 의해, 전력 변환부(3)는 운전을 정지하고, 계시부(70)는 운전 계속 시간의 계시를 종료시키고 시간 경과를 리셋한다. 그 후, 지시부(74)는 전력 변환부(3)의 운전 정지중에 실행하는 처리를 개시한다. 또, 이러한 처리에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.

또한, 스텝 S407에 있어서, 지시부(74)는, 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 정지 조작이 아니었다고 판정한 경우(스텝 S407, 아니오), 조작부(5)의 조작에 대응한 지시를 행하고(스텝 S409), 처리를 스텝 S402로 이행시킨다. 또, 스텝 S409에 있어서의 처리는 도 5에 나타내는 스텝 S210의 처리와 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

다음으로, 도 8을 참조하여, 시간 예측 모드에 있어서, 전력 변환부(3)의 운전 정지중에 지시부(74)가 실행하는 처리에 대해 설명한다. 전력 변환부(3)의 운전이 정지되면, 지시부(74)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 계시부(70)에 대해 계시 개시 지시를 행한다(스텝 S501). 이것에 의해, 계시부(70)이 운전 정지 경과 시간의 계시를 개시한다.

계속해서, 지시부(74)는, 온도 예측부(72)에 대해 현재 온도 추정 지시를 행한다(스텝 S502). 이것에 의해, 온도 예측부(72)는 현재의 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도를 추정하여 시간 예측부(73)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는, 조작부(5)가 조작되었는지 여부를 판정하고(스텝 S503), 조작되어 있지 않다고 판정한 경우(스텝 S503, 아니오), 처리를 스텝 S504로 이행시킨다. 한편, 조작부(5)가 조작되었다고 판정한 경우(스텝 S503, 예), 처리를 스텝 S506으로 이행시킨다.

스텝 S504에 있어서, 지시부(74)는 시간 예측부(73)에 대해 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이를 때까지의 시간 예측 지시를 행한다. 이것에 의해, 시간 예측부(73)는 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도에 이를 때까지의 시간을 예측하여 지시부(74)에 출력한다.

계속해서, 지시부(74)는 시간 예측부(73)에 의해서 예측된 시간, 즉 전력 변환부(3)에 있어서의 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이를 때까지의 시간에 근거하여 전력 변환부(3)의 운전 재개에 관한 지시를 행한다(스텝 S505).

구체적으로는, 지시부(74)는 시간 예측부(73)에 의해서 예측된 시간을, 전력 변환부(3)의 신뢰성을 확보할 수 있는 운전 재개 가능 시각까지의 남은 시간으로서 표시시키는 표시 지시를 통지부(6)에 대해 행한다. 그 후, 지시부(74)는 처리를 스텝 S502로 이행시킨다.

이것에 의해, 통지부(6)는, 전력 변환부(3)의 정지중에, 조작부(5)가 조작되지 않은 경우, 전력 변환부(3)의 신뢰성을 확보할 수 있는 운전 재개 가능 시각까지의 남은 시간을 순차적으로 카운트다운 방식으로 표시할 수 있다. 따라서, 사용자는, 이러한 카운트다운 방식의 표시를 참고로, 변압부(2)를 열로부터 보호 가능한 적절한 타이밍에 전력 변환부(3)의 운전을 재개시킬 수 있다.

또한, 지시부(74)는, 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이르렀을 경우에, 전력 변환부(3)에 대해 운전의 재개 지시를 자동적으로 출력하여도 좋다. 또한, 지시부(74)는, 예를 들면 전력 변환 장치(1)가 복수대의 전동기 M을 순차적으로 시동하는 구성이었던 경우, 소정 부위의 온도가 운전 재개 가능 온도(84)에 이른 시점에서, 순차적으로 시동 대상의 전동기 M을 전환하여, 전력 변환부(3)를 시동시켜 다음의 전동기 M을 시동시켜도 좋다.

또한, 스텝 S506에 있어서, 지시부(74)는 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 개시 조작인지 여부를 판정한다. 그리고, 지시부(74)는, 운전 개시 조작이었다고 판정한 경우(스텝 S506, 예), 계시부(70)에 대해 계시 종료 지시를 행하고(스텝 S507), 처리를 종료한다.

이것에 의해, 계시부(70)는 운전 정지 경과 시간의 계시를 종료시키고 계시 시간을 리셋한다. 그 후, 지시부(74)는 도 7에 나타내는 스텝 S401로부터 처리를 개시한다.

또한, 스텝 S506에 있어서, 지시부(74)는, 조작부(5)의 조작이 전력 변환부(3)의 운전 개시 조작이 아니었다고 판정한 경우(스텝 S506, 아니오), 조작부(5)의 조작에 대응한 지시를 행하고(스텝 S508), 처리를 스텝 S502으로 이행시킨다. 또, 스텝 S508에 있어서의 처리는 도 5에 나타내는 스텝 S210의 처리와 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이, 전력 변환 장치(1)에서는, 미리 측정된 변압부(2)에서의 소정 부위의 온도와 전력 변환부(3)의 운전 계속 시간과 전류 검출부(71)에 의해서 검출된 전류치의 대응 관계를 나타내는 운전중 정보(80)를 기억부(8)에 의해서 기억한다.

그리고, 전력 변환 장치(1)에서는, 전류 검출부(71)에 의해서 검출된 전류치 및 운전중 정보(80)에 근거하여, 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도를 온도 예측부(72)에 의해서 예측한다. 또, 전력 변환 장치(1)에서는, 예측된 임의의 운전 계속 시간에 있어서의 소정 부위의 온도에 근거하여, 변압부(2)의 대열 보호에 관한 소정의 지시를 지시부(74)에 의해서 출력한다.

따라서, 전력 변환 장치(1)에 의하면, 변압부(2)에 있어서의 변압기의 용량이 전력 변환부(3)에 있어서의 전력 변환기의 최대 용량보다 작은 경우이어도, 변압부(2)를 열로부터 보호할 수 있다.

또한, 전류 검출부(71)가 전력 변환부(3)와 변압부(2) 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치나, 전원 E와 변압부(2) 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는 구성의 경우도 마찬가지로, 전력 변환 장치(1)는 변압부(2)를 열로부터 보호할 수 있다.

또, 상술한 실시 형태에 있어서의 식 (1) 및 식 (2)는 운전중 정보(80)의 일례에 불과하고, 식 (3)은 정지중 정보(81)의 일례에 불과하다. 즉, 운전중 정보(80)는, 도 3(a)에 나타내는 소정 부위의 온도 추이를 재현 가능한 근사 함수이면, 임의의 수식이어도 좋고, 정지중 정보(81)는, 도 3 B에 나타내는 소정 부위의 온도 추이를 재현 가능한 근사 함수이면, 임의의 수식이어도 좋다.

더 새로운 효과나 변형예는 당업자에 의해서 용이하게 도출될 수 있다. 이 때문에, 본 발명보다 광범위한 태양은, 이상과 같이 나타내고 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시예에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부한 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하는 일없이, 여러 가지 변경이 가능하다.

1: 전력 변환 장치 2: 변압부
3: 전력 변환부 4: 냉각부
5: 조작부 6: 통지부
7: 제어부 70: 계시부
71: 전류 검출부 72: 온도 예측부
73: 시간 예측부 74: 지시부
8: 기억부 9: 주위 온도 검출부
E: 전원 M: 전동기

Claims

전원으로부터 공급되는 전력을 변압하는 변압부와,
상기 변압부에 의해서 변압된 전력을 소정의 교류 전압으로 변환하여 부하에 출력하는 전력 변환부와,
상기 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는 전류 검출부와,
상기 전력 변환부의 운전 계속 시간을 계시하는 계시부와,
미리 측정된 상기 변압부에 있어서의 소정 부위의 온도와 상기 운전 계속 시간과 상기 전류치의 대응 관계를 나타내는 운전중 정보를 기억하는 기억부와,
상기 전류 검출부에 의해서 검출된 상기 전류치 및 상기 운전중 정보에 근거하여, 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 예측하는 온도 예측부와,
상기 온도 예측부에 의해서 예측된 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도에 근거하여, 상기 변압부의 대열(對熱) 보호에 관한 소정의 지시를 출력하는 지시부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 소정 부위의 온도가 상기 변압부의 정격 온도에 대응하는 설정 온도에 이를 때까지의 시간을, 상기 온도 예측부에 의해서 예측된 상기 소정 부위의 온도와 상기 설정 온도와 상기 운전중 정보에 근거하여 예측하는 시간 예측부를 구비하고,
상기 기억부는 상기 시간 예측부가 시간의 예측을 행하는 경우에 이용하는 상기 설정 온도를 기억하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 계시부는 상기 전력 변환부의 운전이 정지되고 나서의 운전 정지 경과 시간을 계시하고,
상기 기억부는 미리 측정된 상기 변압부에 있어서의 상기 소정 부위의 온도와 상기 운전 정지 경과 시간과 상기 전류치의 대응 관계를 나타내는 정지중 정보를 기억하고,
상기 온도 예측부는, 상기 전류 검출부에 의해서 검출된 상기 전류치 및 상기 정지중 정보에 근거하여, 임의의 상기 운전 정지 경과 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 예측하고,
상기 지시부는, 상기 온도 예측부에 의해서 예측된 임의의 상기 운전 정지 경과 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도에 근거하여, 상기 전력 변환부의 운전 재개에 관한 소정의 지시를 출력하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 기억부는 상기 전력 변환부의 운전중에 있어서의 상기 변압부의 온도 상승에 관한 운전중 열 시정수와, 상기 전력 변환부의 정지중에 있어서의 상기 변압부의 온도 저하에 관한 정지중 열 시정수를 기억하고,
상기 온도 예측부는, 상기 운전중 열 시정수에 근거하여 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 예측하고, 상기 정지중 열 시정수에 근거하여 임의의 상기 운전 정지 경과 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 예측하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 기억부는, 상기 정지중 열 시정수로서, 상기 변압부가 냉각 팬에 의해서 냉각되는 경우에 있어서의 상기 변압부의 온도 저하에 관한 제 1 정지중 열 시정수와, 상기 변압부가 냉각 팬에 의해서 냉각되지 않은 경우에 있어서의 상기 변압부의 온도 저하에 관한 제 2 정지중 열 시정수를 기억하고,
상기 온도 예측부는, 상기 제 1 정지중 열 시정수 및 상기 제 2 정지중 열 시정수 중, 상기 냉각 팬에 의한 상기 변압부의 냉각의 유무에 따른 쪽의 정지중 열 시정수에 근거하여 임의의 상기 운전 정지 경과 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 예측하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 검출부는 상기 부하와 상기 전력 변환부 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 검출부는 상기 전력 변환부와 상기 변압부 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 검출부는 상기 전원과 상기 변압부 사이를 흐르는 교류 전류의 전류치를 검출하는
것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
전원으로부터 공급되는 전력을 변압부에 의해서 변압하는 공정과,
상기 변압부에 의해서 변압된 전력을 전력 변환부에 의해서 소정의 교류 전압으로 변환하여 부하에 출력하는 공정과,
상기 부하에 따라 흐르는 교류 전류의 전류치를 전류 검출부에 의해서 검출하는 공정과,
상기 전력 변환부의 운전 계속 시간을 계시부에 의해서 계시하는 공정과,
미리 측정된 상기 변압부에 있어서의 소정 부위의 온도와 상기 운전 계속 시간과 상기 전류치의 대응 관계를 나타내는 운전중 정보를 기억부에 의해서 기억하는 공정과,
상기 전류 검출부에 의해서 검출된 상기 전류치 및 상기 운전중 정보에 근거하여, 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도를 온도 예측부에 의해서 예측하는 공정과,
상기 온도 예측부에 의해서 예측된 임의의 상기 운전 계속 시간에 있어서의 상기 소정 부위의 온도에 근거하여, 상기 변압부의 대열 보호에 관한 소정의 지시를 지시부에 의해서 출력하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압부의 보호 방법.