本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換器，特別是涉及在鐵道車(chē)輛、大型產(chǎn)業(yè)用的電動(dòng)機(jī)的控制用途、電力系統(tǒng)用等大容量的頻率轉(zhuǎn)換裝置中所使用的由電力用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換器的保養(yǎng)或者診斷技術(shù)。

背景技術(shù)：

在鐵道車(chē)輛、大型產(chǎn)業(yè)用的電動(dòng)機(jī)的控制用途、電力系統(tǒng)用等大容量的頻率轉(zhuǎn)換裝置等的電力轉(zhuǎn)換器中，進(jìn)行高壓且大電流的電力控制。對(duì)于這樣的設(shè)備，若在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生故障，則有可能產(chǎn)生系統(tǒng)的損傷、計(jì)劃外的系統(tǒng)停止，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。出于防止這樣的狀況的目的，需要在造成破壞之前檢測(cè)出劣化、異常，防止機(jī)能停止造成破壞，通知有必要進(jìn)行保養(yǎng)的其相關(guān)者，進(jìn)行抑制劣化的電力轉(zhuǎn)換器的延長(zhǎng)使用壽命控制。

因此，存在這樣的方法：例如在電力轉(zhuǎn)換器中，在將電流導(dǎo)通/切斷的電力用半導(dǎo)體的附近設(shè)有溫度傳感器，以檢測(cè)電力用半導(dǎo)體的溫度過(guò)高/過(guò)低異常。但是電力用半導(dǎo)體內(nèi)的熱阻的上升等會(huì)致使該方法難以檢測(cè)出半導(dǎo)體芯片的溫度上升。因此，期望能直接檢測(cè)半導(dǎo)體芯片本身的溫度異常。作為這樣的例子，例如有日本特開(kāi)平7－170724(專利文獻(xiàn)1)。該例子公開(kāi)了這樣一種方法：通過(guò)檢測(cè)出到控制指令信號(hào)和電力用半導(dǎo)體成為切斷狀態(tài)為止的延遲時(shí)間，從而檢測(cè)出電力用雙極晶體管的溫度上升。

另外，作為檢測(cè)出元件的電流異常的方法，有日本特開(kāi)2000－324846(專利文獻(xiàn)2)。根據(jù)該例子，其公開(kāi)了一種方法，該方法使用電力轉(zhuǎn)換裝置，求出開(kāi)關(guān)元件的輸出電流，在該值大于規(guī)定值的情況下切斷開(kāi)關(guān)元件，防止元件的破壞，其中，該電力轉(zhuǎn)換裝置特征在于具有與開(kāi)關(guān)元件的主端子相連接的電感、對(duì)電感的兩端所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行積分運(yùn)算的積分器。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平7－170724號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2000－324846號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

像日本特開(kāi)平7－170724這樣的情況，由于想要檢測(cè)電力用半導(dǎo)體的溫度的異常上升，而需要用于判斷功率半導(dǎo)體的輸出電壓的電路。但是，大容量的電力轉(zhuǎn)換裝置的情況難以應(yīng)用上述方案，原因如下：大容量的電力轉(zhuǎn)換裝置要控制高電壓，因此這樣的分壓電路的大小較大，難以設(shè)置，并且在控制3相交流的情況等情況下，電力用半導(dǎo)體至少需要六個(gè)元件，為了評(píng)價(jià)這些電壓需要許多分壓電路，而且由于處理大電流且高速電流的開(kāi)關(guān)時(shí)的模擬值，所以噪音較大，需要相應(yīng)的對(duì)策。

另外，像日本特開(kāi)2000－324846這樣的情況，求出電流值，檢測(cè)過(guò)電流的異常，使電力用半導(dǎo)體成為切斷狀態(tài)，從而能夠防止破壞，但是難以將該方案應(yīng)用于以下情況：元件、系統(tǒng)的劣化或異常進(jìn)展，在出現(xiàn)電流異常之前的階段事先檢測(cè)出來(lái)，利用早期的保養(yǎng)防止計(jì)劃外的系統(tǒng)停止，進(jìn)行為了延長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間而減小作用于元件的應(yīng)力的延長(zhǎng)使用壽命控制。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題，其目的在于提供一種以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)高精度地檢測(cè)出電力用半導(dǎo)體以及與其相關(guān)的電力轉(zhuǎn)換裝置的異常、劣化，高精度地防止故障等不良狀況，進(jìn)而能夠長(zhǎng)期間使用的方法。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的一個(gè)方面為一種電力轉(zhuǎn)換裝置的診斷系統(tǒng)，該電力轉(zhuǎn)換裝置具有半導(dǎo)體裝置，該電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行將在主電路中流動(dòng)的主電流導(dǎo)通、切斷的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。該電力轉(zhuǎn)換裝置的診斷系統(tǒng)具有：電流變化量算出電路，其取得反映了主電流的每單位時(shí)間的電流變化量的數(shù)值數(shù)據(jù)；判斷電路，其將數(shù)值數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較來(lái)判斷電力轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)；以及輸出電路，其輸出判斷電路的判斷結(jié)果。

在該系統(tǒng)的優(yōu)選方案中，能夠?qū)θ〉脭?shù)值數(shù)據(jù)的期間和基準(zhǔn)值中的至少一者進(jìn)行設(shè)定，作為取得數(shù)值數(shù)據(jù)的期間的典型例，有在開(kāi)關(guān)動(dòng)作中能夠看出主電流變動(dòng)的變動(dòng)的時(shí)刻。例如，在開(kāi)關(guān)切斷時(shí)流有過(guò)渡電流的時(shí)刻。

在該系統(tǒng)的其他優(yōu)選方案中，電流變化量算出電路在取得數(shù)值數(shù)據(jù)的期間內(nèi)對(duì)每單位時(shí)間的電流變化量進(jìn)行積分運(yùn)算，來(lái)獲得數(shù)值數(shù)據(jù)。即、算出規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度的電流變化量。

在該系統(tǒng)的具體應(yīng)用例中，電流變化量算出電路與電力轉(zhuǎn)換裝置一體構(gòu)成，或者，電流變化量算出電路利用有線連接、無(wú)線連接以及通過(guò)端子能夠分離的連接中的任一種方式與電力轉(zhuǎn)換裝置相連接。并且，判斷電路與電流變化量算出電路一體構(gòu)成，或者，判斷電路利用有線連接、無(wú)線連接以及通過(guò)端子能夠分離的連接中的任一種方式與電流變化量算出電路相連接。并且，輸出電路與判斷電路一體構(gòu)成，或者，輸出電路利用有線連接、無(wú)線連接以及通過(guò)端子能夠分離的連接中的任一種方式與判斷電路相連接。該例子的構(gòu)成自由度高，因此例如能夠利用相距較遠(yuǎn)的監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)搭載于電車(chē)等的電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行診斷。

本發(fā)明的另一方面為電力轉(zhuǎn)換裝置的診斷方法，該電力轉(zhuǎn)換裝置具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，該電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行將主電流導(dǎo)通、切斷的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。該電力轉(zhuǎn)換裝置的診斷方法具有如下步驟：第1步驟，檢測(cè)主電流的每單位時(shí)間的電流變化量；第2步驟，利用數(shù)字或模擬電路對(duì)電流變化量在規(guī)定期間進(jìn)行積分運(yùn)算；以及第3步驟，基于積分結(jié)果判斷電力轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)。

作為具體的構(gòu)成例，作為要檢測(cè)的每單位時(shí)間的電流變化量，使用瞬時(shí)的電流變化率，對(duì)其進(jìn)行積分運(yùn)算來(lái)得到規(guī)定期間的電流變化量。

使用以上得到的判斷結(jié)果，能夠診斷電力轉(zhuǎn)換裝置的狀態(tài)。并且，還能夠基于診斷結(jié)果進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換裝置的控制。

本發(fā)明的另一方面為電力轉(zhuǎn)換裝置，具有：算出電流變化量或者變化規(guī)定電流變化量所需時(shí)間的電路，所述電流變化量是指將在由電力用半導(dǎo)體構(gòu)成的主電路中流動(dòng)的主電流導(dǎo)通、切斷的開(kāi)關(guān)動(dòng)作期間內(nèi)的規(guī)定期間的電流變化量，該電力轉(zhuǎn)換裝置比較判斷電流變化量或者變化所需時(shí)間有沒(méi)有脫離基準(zhǔn)值。進(jìn)行該判斷結(jié)果的顯示、輸出，或者，與判斷結(jié)果相應(yīng)地控制電力轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作條件。

作為動(dòng)作條件控制的典型例，能夠列舉出對(duì)電力轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)的最大電流值的限制值進(jìn)行設(shè)置等。并且，作為開(kāi)關(guān)元件的具體例，電力用半導(dǎo)體能夠使用絕緣柵雙極晶體管或功率MOSFET、或者M(jìn)OS柵極控制型等各種功率半導(dǎo)體元件。

作為本發(fā)明的具體例，在該電力轉(zhuǎn)換裝置中，作為實(shí)施脫離基準(zhǔn)值的范圍的比較判斷的條件，設(shè)定：電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流值、在電力用半導(dǎo)體中流過(guò)的輸出電流的方向、電力用半導(dǎo)體的輸出端子間電壓、電源電壓、電力轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)的溫度中的至少一者，或者將它們組合而成的特定條件。

另外，作為本發(fā)明的其他具體例，在電力轉(zhuǎn)換裝置中，作為進(jìn)行比較判斷的基準(zhǔn)值，使用根據(jù)利用電力轉(zhuǎn)換裝置事前計(jì)量得出的開(kāi)關(guān)動(dòng)作期間內(nèi)的規(guī)定期間的電流變化量或者變化規(guī)定電流變化量所需的時(shí)間、以及在該時(shí)點(diǎn)電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流值、在電力用半導(dǎo)體中流過(guò)的輸出電流的方向、電力用半導(dǎo)體的輸出端子間電壓、電源電壓、電力轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)的溫度中的任一值運(yùn)算而求得的值。

本發(fā)明的具體構(gòu)成例的特征在于，算出電流變化量或者變化規(guī)定電流變化量所需的時(shí)間的電路使用與主電流的每單位時(shí)間的電流變化率成比例地輸出與電流變化率相應(yīng)的電壓值，或者按照某函數(shù)輸出與電流變化率相應(yīng)的電壓值的電路，根據(jù)對(duì)該輸出在開(kāi)關(guān)動(dòng)作期間內(nèi)的規(guī)定期間進(jìn)行積分運(yùn)算而得出的結(jié)果，算出電流變化量。

作為輸出與主電流的每單位時(shí)間的電流變化率相應(yīng)的電壓的電路，例如，能夠使用與主電路的配線磁耦合的電路。另外，作為輸出與電流變化率相應(yīng)的電壓的電路，能夠使用輸出主電路的配線中的至少兩點(diǎn)的電壓的電路，或者，能夠使用輸出該輸出電壓的差動(dòng)電壓的電路。采用這些特征，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)測(cè)量電流變化率的瞬時(shí)值。并且，能夠通過(guò)對(duì)作為瞬時(shí)值的電流變化率進(jìn)行積分運(yùn)算，計(jì)算規(guī)定期間的電流變化量。

在本發(fā)明的其他具體例中，具有：基于電阻、電容器、運(yùn)算放大器構(gòu)成的積分電路，該積分電路與電流變化率成比例地輸入與電流變化率相應(yīng)的電壓值或者按照某函數(shù)輸入與電流變化率相應(yīng)的電壓值、并對(duì)其進(jìn)行積分運(yùn)算；在某特定期間使積分電路的電容器的電荷放電而復(fù)位的電路，在開(kāi)關(guān)動(dòng)作期間內(nèi)的規(guī)定期間，解除復(fù)位。

在本發(fā)明的另一其他具體例中，將與電流變化率相應(yīng)的電壓輸出的模擬值周期性地轉(zhuǎn)換為數(shù)字值并進(jìn)行記錄，根據(jù)將對(duì)該數(shù)字值的某特定期間量進(jìn)行加法運(yùn)算而得到的值和該記錄的周期通過(guò)數(shù)字運(yùn)算算出電流變化量。

在本發(fā)明的又一其他具體例中，具有通信單元，該通信單元將判斷結(jié)果或者電流變化量或者變化規(guī)定電流變化量所需的時(shí)間記錄下來(lái)，從電力轉(zhuǎn)換器或者搭載有電力轉(zhuǎn)換器的裝置向外部輸出該記錄結(jié)果。

在本發(fā)明的再一其他具體例中，診斷部構(gòu)成為具有能夠與主電路連接、分離的構(gòu)造，在不實(shí)施判斷時(shí)能夠分離地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，該診斷部由算出規(guī)定期間的電流變化量的電路、對(duì)電流變化量是否脫離根據(jù)導(dǎo)通時(shí)的電流設(shè)定的基準(zhǔn)值的范圍進(jìn)行比較判斷的電路、用于對(duì)該結(jié)果進(jìn)行顯示、輸出或者根據(jù)判斷結(jié)果輸出電力轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)的最大電流值的限制值的電路構(gòu)成。

在本發(fā)明的再一其他具體例中，具有接收由通信單元輸出的信息并將其記錄下來(lái)的裝置和運(yùn)算電路，還具有基于接收到的信息進(jìn)行診斷的單元、對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行判斷的單元、對(duì)基于它們的輸出或者顯示進(jìn)行指示的單元。

發(fā)明效果

能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，高精度地檢測(cè)出電力用半導(dǎo)體以及與其相關(guān)聯(lián)的電力轉(zhuǎn)換裝置的異常、劣化。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式的框圖。

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的驅(qū)動(dòng)指令和信號(hào)波形的波形圖。

圖3是表示用于算出電力轉(zhuǎn)換裝置的電流變化量的電路的實(shí)施方式的框圖。

圖4是表示用于算出電力轉(zhuǎn)換裝置的電流變化量的電路的其他實(shí)施方式的框圖。

圖5是表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的其他實(shí)施方式的框圖。

圖6是表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的判斷方式的實(shí)施方式的說(shuō)明圖。

圖7是表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)指令以及顯示內(nèi)容的實(shí)施方式的圖表。

圖8是表示將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置搭載于鐵道車(chē)輛的情況的實(shí)施方式的框圖。

圖9是表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的顯示內(nèi)容的實(shí)施方式的俯視圖。

圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電流變化率的測(cè)量條件、判斷條件、滿足判斷的情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的設(shè)定畫(huà)面的例子的俯視圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不能解釋為限定于以下所示的實(shí)施方式的記載內(nèi)容。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易理解在不脫離本發(fā)明的思想或者主旨的范圍內(nèi)，能夠改變其具體構(gòu)成。

在以下說(shuō)明的發(fā)明的構(gòu)成中，對(duì)于同一部分或者具有同樣的功能的部分，有時(shí)在不同的附圖之間共同使用同一附圖標(biāo)記，省略重復(fù)說(shuō)明。

本說(shuō)明書(shū)等中的“第1”、“第2”、“第3”等表述是為了識(shí)別構(gòu)成要素而添加的，并非一定用于限定數(shù)量或者順序。另外，用于識(shí)別構(gòu)成要素的序號(hào)針對(duì)每個(gè)關(guān)聯(lián)說(shuō)明使用，在一個(gè)關(guān)聯(lián)說(shuō)明中使用的序號(hào)在其他關(guān)聯(lián)說(shuō)明中未必表示同一構(gòu)成。并且，利用某一序號(hào)識(shí)別的構(gòu)成要素不妨礙具有利用其他序號(hào)識(shí)別的構(gòu)成要素的功能。

為了容易理解發(fā)明，有時(shí)附圖等中所示的各構(gòu)成的位置、大小、形狀、范圍等并非表示實(shí)際情況的位置、大小、形狀、范圍等。因此，本發(fā)明并非一定限定于附圖等所公開(kāi)的位置、大小、形狀、范圍等。

【實(shí)施例1】

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的框圖。示出了電力轉(zhuǎn)換裝置1和被該電力轉(zhuǎn)換裝置1作為負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的3相的電動(dòng)機(jī)2的例子。圖1的電力轉(zhuǎn)換裝置1僅示出了主電路9的U相，其他的V相、W相也是同樣的結(jié)構(gòu)。

在電力轉(zhuǎn)換裝置1中，基于由驅(qū)動(dòng)指令運(yùn)算電路7生成的驅(qū)動(dòng)指令，利用柵極驅(qū)動(dòng)電路5、6分別控制作為電力用半導(dǎo)體的IGBT3、4的導(dǎo)通、切斷，由此對(duì)電動(dòng)機(jī)2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。作為電力用半導(dǎo)體，除此之外還能夠利用絕緣柵雙極晶體管、功率MOSFET、MOS柵極控制型的功率半導(dǎo)體元件等各種設(shè)備，并不特別限定。

此時(shí)，將在電力轉(zhuǎn)換裝置1的主電路9中流動(dòng)的主電流導(dǎo)通、切斷的開(kāi)關(guān)動(dòng)作中的規(guī)定期間內(nèi)，在電流變化量算出部17，基于從電壓輸出電路10輸出的與電流變化率成比例的電壓，利用電流變化量算出電路12算出主電流的變化量。在判斷電路13，比較判斷被算出的電流變化量有沒(méi)有脫離基準(zhǔn)值，其結(jié)果利用輸出電路14輸出。

根據(jù)發(fā)明人的調(diào)查得知，該電流波形的導(dǎo)通、切斷時(shí)的每單位時(shí)間的電流變化率取決于電力用半導(dǎo)體的溫度。進(jìn)而，發(fā)現(xiàn)了該取決于溫度的特性從導(dǎo)通、切斷的過(guò)程的什么時(shí)點(diǎn)變化。因此，發(fā)現(xiàn)通過(guò)決定某特定的期間，評(píng)價(jià)電流變化率，能夠檢測(cè)得知電力用半導(dǎo)體的溫度。

例如在作為MOS柵極控制型的電力用半導(dǎo)體的絕緣柵雙極晶體管、即IGBT的情況下，電流切斷時(shí)的電流變化率的絕對(duì)值會(huì)由于溫度上升致使開(kāi)關(guān)中的電流增加而降低。因此，若設(shè)定適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)條件、判斷的時(shí)間范圍，則能夠根據(jù)電流變化率的變動(dòng)檢測(cè)出溫度，這一點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)測(cè)量得到了確認(rèn)。

例如，1A/μs的電流變化率的變化能夠檢測(cè)到1℃左右的溫差。利用該特性，評(píng)價(jià)適當(dāng)?shù)臈l件下的開(kāi)關(guān)時(shí)的電流變化量，與由正常時(shí)的電流變化率決定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較判斷。根據(jù)該比較判斷結(jié)果，能夠檢測(cè)、診斷電力用半導(dǎo)體的異常的溫度上升、成為該異常的溫度上升的原因的元件、系統(tǒng)的劣化。其中，所述的數(shù)值為一個(gè)例子，電流變化率的變化與溫差的關(guān)系的值取決于元件的種類。另外，判斷可以是將測(cè)量出的電流變化率與基準(zhǔn)值相比較，也可以是將電流變化率轉(zhuǎn)換為溫差之后再與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。

另外，以下，以由某一定期間內(nèi)的電流變化量算出電流變化率的方式為中心，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。不言而喻，也可以是，計(jì)量從某規(guī)定電流值變化為另一規(guī)定電流值為止所需時(shí)間，由此時(shí)的電流變化量和變化所需時(shí)間算出該電流變化率。此外，如后述那樣，診斷用的電流變化率由某期間內(nèi)的電流變化量和該時(shí)間長(zhǎng)度導(dǎo)出，不是將瞬時(shí)值作為診斷用的電流變化率，從而能夠避免噪音造成的影響。

造成溫度上升的劣化的主要原因可以認(rèn)為有：因安裝構(gòu)造的熱疲勞等引起的冷卻系統(tǒng)的熱阻的增大、電力用半導(dǎo)體的絕緣劣化導(dǎo)致的泄漏電流增加、電力用半導(dǎo)體的特性變動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制電路的經(jīng)時(shí)變化等導(dǎo)致的電力用半導(dǎo)體產(chǎn)生的損失的增加等。在本實(shí)施例中，通過(guò)間接地測(cè)量電力用半導(dǎo)體的溫度上升，從而能夠在電力用半導(dǎo)體成為不能使用以前診斷故障的預(yù)兆。

另外，即使在將多個(gè)元件并聯(lián)連接以使電力用半導(dǎo)體的功率容量增加的情況下，由于若某特定的元件的溫度上升，則并聯(lián)連接的元件的總電流的電流變化率的絕對(duì)值也會(huì)降低，因此能夠利用溫度上升導(dǎo)致的電流變化率變化檢測(cè)出異常。因此，本實(shí)施例尤其是可以適用于被進(jìn)行許多并聯(lián)連接地使用的機(jī)率較大的MOS柵極控制型的電力用半導(dǎo)體的診斷。

此外，電流變化率為電源電壓或者向元件施加的施加電壓、輸出電流值發(fā)生變化或在其方向上發(fā)生變化，因此為了提高基于基準(zhǔn)值的判斷精度，期望設(shè)有圖1所示那樣的電壓檢測(cè)單元15、電流檢測(cè)單元19。另外，電力用半導(dǎo)體的溫度受周?chē)鷾囟鹊挠绊?，因此設(shè)有溫度檢測(cè)單元16，對(duì)實(shí)施判斷的時(shí)機(jī)、電流變化率的判斷基準(zhǔn)值進(jìn)行修正，從而能夠進(jìn)行更高精度的判斷。

另外，作為輸出與電流變化率成比例的電壓的電壓輸出電路10，能夠利用與主電路9的磁耦合而輸出與電流變化率成比例的電壓的羅氏線圈等。采用使用了磁耦合的檢測(cè)出方法，即使主電流是驅(qū)動(dòng)電車(chē)用的馬達(dá)這樣的大電流，也能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)檢測(cè)出來(lái)。

圖2是用于說(shuō)明本實(shí)施例的動(dòng)作的時(shí)序圖。橫軸表示時(shí)間，圖2的(a)表示驅(qū)動(dòng)指令，圖2的(b)表示電流變化率，圖2的(c)表示輸出電流(主電流)的各波形，以電流切斷的動(dòng)作為例。

如圖2的(a)所示，在由驅(qū)動(dòng)指令運(yùn)算電路7生成的驅(qū)動(dòng)指令自作為電力用半導(dǎo)體3、4導(dǎo)通的接通狀態(tài)變化為電力用半導(dǎo)體3、4切斷的斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，主電流延遲某延遲時(shí)間之后降低，開(kāi)始切斷。此時(shí)，在如前面所述那樣電力用半導(dǎo)體3、4出現(xiàn)異常、溫度比設(shè)想的值高的情況下，主電流波形如圖2的(c)中用虛線表示的那樣變化，如圖2的(b)所示那樣電流變化率的絕對(duì)值降低(切斷動(dòng)作中電流變化率是負(fù)的，因此從數(shù)值看，電流變化率增加)。

電流變化率在開(kāi)關(guān)期間內(nèi)也發(fā)生變化，因此如圖2的(b)的期間Z1、Z2那樣設(shè)定期間，設(shè)置各期間的電流變化率的基準(zhǔn)值A(chǔ)、B，這樣能夠使溫度檢測(cè)進(jìn)一步高精度化。在Z1、Z2的各區(qū)間內(nèi)，如從圖2的(c)所示的實(shí)線和虛線的曲線圖可以看出的那樣，每單位時(shí)間的電流的變化量不同。能夠通過(guò)檢測(cè)該現(xiàn)象，對(duì)裝置的故障的前兆進(jìn)行診斷。

例如在規(guī)定圖2的(b)的期間Z2的開(kāi)始時(shí)間時(shí)，以如圖2的(a)所示那樣驅(qū)動(dòng)指令從導(dǎo)通向切斷變化的變化點(diǎn)起算的時(shí)間T1、電流切斷開(kāi)始起算的時(shí)間T2任意設(shè)定即可。另外，Z2的結(jié)束時(shí)間設(shè)定為確保為了計(jì)量用于算出電流變化率的電流變化量所而必要的期間的時(shí)間長(zhǎng)度即可。這些期間Z1、Z2等的設(shè)定例如能夠通過(guò)收集裝置的異常和主電流的變化的模式的采樣，通過(guò)統(tǒng)計(jì)來(lái)確定。

另外，不言而喻，在所述判斷方法中，由開(kāi)關(guān)開(kāi)始時(shí)的電流、電流變化量和相應(yīng)的期間的長(zhǎng)度的乘積也能夠算出電流值本身，因此也能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)值換算為電流值本身后再進(jìn)行判斷。在該情況下，對(duì)于如圖2的(b)的期間Z2那樣電流變化率發(fā)生多次變化之后的期間，能夠根據(jù)各期間的電流變化量算出整個(gè)期間的合計(jì)的電流變化量，根據(jù)該合計(jì)的電流變化量和切斷開(kāi)始前的電流值算出電流值來(lái)進(jìn)行判斷。

在本發(fā)明中，檢測(cè)出異常的情況下，能夠根據(jù)偏離正常時(shí)的電流變化率的變化程度適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制，例如能夠通過(guò)對(duì)出現(xiàn)脫離基準(zhǔn)值的情況的顯示、向外部的信號(hào)輸出、電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流值的限制、停止等早期且高精度地提取裝置的異常、劣化，防止故障。另外，在圖2的(a)中，在期間Z1以及期間Z2的電流變化率被判斷為脫離正常時(shí)較多的情況下，出于保護(hù)裝置，使異常檢測(cè)后的控制指令輸出停止的情況利用虛線201表示。與此相對(duì)地，正常時(shí)(判斷為沒(méi)有脫離基準(zhǔn)值)的情況利用實(shí)線202表示。

另外，在本實(shí)施例中，在脫離基準(zhǔn)值較少的情況下，也可以不使輸出完全停止，而以使接通的控制指令的最大時(shí)間長(zhǎng)度的限制、控制的指令的時(shí)間間隔增大的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由此，能夠一邊使電力用半導(dǎo)體產(chǎn)生的損失降低，抑制溫度上升，避免元件的劣化，一邊使裝置動(dòng)作，防止計(jì)劃外的停止并使裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的延長(zhǎng)使用壽命、由此增大運(yùn)轉(zhuǎn)期間。

另外，將這些電流變化率、診斷的判斷結(jié)果記錄下來(lái)，能夠基于異常的發(fā)生次數(shù)、發(fā)生期間的間隔、電流變化率的變動(dòng)狀況，向著增大運(yùn)轉(zhuǎn)期間的方向調(diào)整控制條件。并且，根據(jù)所述記錄算出裝置的檢查、保養(yǎng)的推薦時(shí)期，反映到運(yùn)用中，從而能夠更高精度地實(shí)現(xiàn)裝置的計(jì)劃外停止的防止、運(yùn)轉(zhuǎn)期間的增大。另外，不言而喻，同樣的利用電流變化率進(jìn)行的判斷、診斷在電流導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)也能夠進(jìn)行。

【實(shí)施例2】

圖3是本發(fā)明的其他實(shí)施方式，示出了電流變化量算出部17的變化量算出電路12的詳細(xì)的方式。在該實(shí)施例中，電壓輸出電路10的與電流變化率成比例的輸出經(jīng)由電壓限制電路27，輸入積分電路20，輸出在規(guī)定的期間之內(nèi)對(duì)電流變化率進(jìn)行積分運(yùn)算而得到的電流變化量。利用判斷電路13將該電流變化量與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，而進(jìn)行診斷。

積分電路20由電阻器24、運(yùn)算放大器23、電容器25、雙向開(kāi)關(guān)26構(gòu)成。雙向開(kāi)關(guān)26被在積分期間司令部21的指令下由復(fù)位信號(hào)生成部22生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，在使積分電路20的輸出電壓復(fù)位的期間為接通狀態(tài)，使電容器25短路而高速放電，使輸出復(fù)位為0V。

這里，電壓限制電路27具有以輸入積分電路20的輸入電壓不超過(guò)容許電壓的方式以適當(dāng)?shù)谋壤謮旱墓δ?、?duì)電壓輸出電路的輸出電壓設(shè)置上限的功能、或者兼具這兩個(gè)功能。通過(guò)這樣的功能，能夠防止積分電路20的破壞，且高精度地檢測(cè)出絕對(duì)值較小的電流變化量。這樣設(shè)置的原因如下，例如在如圖2的期間Z2這樣的期間進(jìn)行診斷的情況下，為了提高診斷精度而期望電壓輸出電路10的輸出電壓高，這樣，在之前的期間Z1電壓輸出電路10的輸出電壓會(huì)更高，因此這樣設(shè)置能夠限制不會(huì)超過(guò)積分電路20的輸入電壓范圍，并且使積分電路不會(huì)飽和。

另外，作為瞬時(shí)的電流變化率的電壓輸出電路10的輸出不直接使用，而使進(jìn)行積分運(yùn)算，換算為電流變化量之后再進(jìn)行判斷，其原因如下：由于開(kāi)關(guān)期間短，電壓輸出為高速，因而追隨它進(jìn)行診斷判斷困難，以及要利用積分排除開(kāi)關(guān)時(shí)的LC共振等導(dǎo)致的噪音的影響。因此，在開(kāi)關(guān)的速度低且噪音比較小的用途的情況下，也可以采用較簡(jiǎn)便的電阻和電容構(gòu)成的低通濾波器這樣的積分電路結(jié)構(gòu)。

利用本實(shí)施例在如圖2的期間Z2這樣的電流變化率的絕對(duì)值低的區(qū)域進(jìn)行診斷的情況下，電容器25的與以前的期間Z1的積分值相應(yīng)的電荷在雙向開(kāi)關(guān)26的操作下放電，積分電路的輸出復(fù)位，因此積分電路在電流變化量較大的期間Z1不會(huì)出現(xiàn)飽和。因此，只有期間Z2的電流變化量被積分運(yùn)算并輸出，所以能夠高精度地檢測(cè)出電流變化量。

另外，為了高精度地診斷期間Z1、Z2這兩者，采用分別設(shè)置電流變化量算出部17作為最適合期間Z1、Z2的電流變化量算出部的方案等即可。另外，作為設(shè)定診斷的期間的方法，也可以是，在電壓限制電路27上設(shè)置開(kāi)關(guān)功能，利用積分期間指令部21的指令在進(jìn)行積分運(yùn)算的期間以外使電壓限制電路27的輸出短路，成為0V。

【實(shí)施例3】

圖4表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式，尤其是表示電壓輸出電路10、電流變化量算出電路12的其他實(shí)施方式。另外，圖4示出了作為電力用半導(dǎo)體4的實(shí)施例使用了多個(gè)電力用MOS晶體管35、36、37并聯(lián)連接而成的元件的主電路的構(gòu)成例。

在該實(shí)施例中，電壓輸出電路10是輸出主電路的一臂30的主電路配線的某兩點(diǎn)間的電位差的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，輸出電壓為所述兩點(diǎn)間的寄生電感31和電流變化率的乘積。利用了寄生電感，因此不需要使用新增加的電路，能夠使用主電路的配線輸出目標(biāo)的與電壓變化率成比例的電壓。因此，適合裝置的低成本、小型化、簡(jiǎn)單化。

這樣結(jié)構(gòu)的情況下，電壓輸出電路10需要設(shè)于各臂，將輸出電壓的兩點(diǎn)設(shè)于圖1所示的主電路電容器8的附近，同時(shí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令運(yùn)算電路7的指令，確定正進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的該臂，實(shí)施判斷，則能夠利用一個(gè)電壓輸出電路10診斷多個(gè)臂的電力用半導(dǎo)體。

接著，在電流變化量算出電路12，將電壓輸出電路10的輸出作為輸入，經(jīng)由電壓限制電路27和濾波器32輸入AD轉(zhuǎn)換電路33，將電壓的模擬值在某采樣周期轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。由該數(shù)字值和采樣周期利用下一階段的積分運(yùn)算電路34基于積分期間司令部21的指令通過(guò)數(shù)字運(yùn)算算出該期間的電流變化量。利用這樣的數(shù)字運(yùn)算進(jìn)行積分運(yùn)算，從而能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)避免積分電路的飽和導(dǎo)致的電流變化量的誤差，能夠高精度地算出電流變化量。

【實(shí)施例4】

圖5表示本發(fā)明的另一實(shí)施例，尤其是表示在診斷電力轉(zhuǎn)換裝置時(shí)追加設(shè)置本發(fā)明的功能的結(jié)構(gòu)。以與圖1的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，在圖5的例子中，在電力轉(zhuǎn)換裝置42設(shè)有電壓輸出電路10、電壓傳感器15，經(jīng)由連接器11、41將信號(hào)輸入相對(duì)獨(dú)立的診斷裝置40。并且，電流檢出單元19、溫度單元16的信號(hào)的值以及驅(qū)動(dòng)指令運(yùn)算部7的驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)從控制指令運(yùn)算電路7經(jīng)由連接器43、44向診斷裝置40輸入信號(hào)。這里，電流檢出單元19、溫度單元16是在電力轉(zhuǎn)換裝置中用于驅(qū)動(dòng)指令運(yùn)算的電路。

采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠以向現(xiàn)有制品的最小限度的電路的追加添加推定溫度異常的診斷、保養(yǎng)的時(shí)期的功能。并且，通常的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不連接診斷電路40，在定期檢查等時(shí)，暫時(shí)性地連接診斷裝置40，使電力轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，評(píng)價(jià)電流變化量，從而能夠進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換裝置的健全性的確認(rèn)、診斷。

例如在將本實(shí)施例應(yīng)用于鐵道車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)用的電力轉(zhuǎn)換裝置的情況下，定期維護(hù)時(shí)外部連接所述診斷裝置40后進(jìn)行診斷即可，能夠?qū)崿F(xiàn)電力轉(zhuǎn)換裝置的小型化。另外，此時(shí)，將存儲(chǔ)于記錄裝置的數(shù)據(jù)連同車(chē)輛的識(shí)別序號(hào)一起定期地存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)中心，將劣化的動(dòng)向與包含同樣結(jié)構(gòu)的其他鐵道車(chē)輛的轉(zhuǎn)換器的統(tǒng)計(jì)總體相比較，能夠進(jìn)行更高精度的診斷。

另外，在圖5中，示出了與電動(dòng)機(jī)的U相連接的電力轉(zhuǎn)換裝置42，在V相、W相也存在同樣的電力轉(zhuǎn)換電路42。診斷裝置40若在每次診斷各電力轉(zhuǎn)換電路42時(shí)都與各電力轉(zhuǎn)換電路42的連接器11、43后再使用，則能夠使用一臺(tái)裝置進(jìn)行診斷。

【實(shí)施例5】

圖6表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的判斷方式的實(shí)施方式。在該例中，由規(guī)定期間內(nèi)的電流變化量ΔI算出自最初的正常情況下的電力用半導(dǎo)體的溫度起算的溫度變化量即ΔT，與包含該值的溫度變化量的區(qū)域A～區(qū)域D相應(yīng)地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)條件的設(shè)定、警告顯示。在圖6的(a)中，電流變化量與電力用半導(dǎo)體的溫度之間的關(guān)系設(shè)想成了線形的關(guān)系。

在圖6的(a)中，區(qū)域A是接近正常情況下的電力用半導(dǎo)體的溫度(ΔT＝0)、因此電力用半導(dǎo)體沒(méi)有劣化、或者輕微劣化、能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)域，圖中的電流變化量為DImin～DImax的范圍。

區(qū)域B是能夠看出少許劣化、但能夠運(yùn)轉(zhuǎn)、為了抑制劣化的進(jìn)展、特別是不承載高負(fù)載而限制電力用半導(dǎo)體的最大電流值、從而延長(zhǎng)使用壽命運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)域，相當(dāng)于圖中的DImax～DIins的范圍。對(duì)于該區(qū)域的情況，例如像鐵道車(chē)輛那樣多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，進(jìn)行使在別的正常的區(qū)域A運(yùn)轉(zhuǎn)的電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出在容許范圍內(nèi)提高等應(yīng)對(duì)，從而能夠不使系統(tǒng)整體的輸出降低，維持最初的性能。

區(qū)域C是設(shè)想為劣化進(jìn)一步進(jìn)展、能夠運(yùn)轉(zhuǎn)、但是無(wú)法維持系統(tǒng)的性能、需要進(jìn)行保養(yǎng)檢查的情況的區(qū)域，電流變化量為DIins以上。該情況下也是在對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件進(jìn)行了緩和的延長(zhǎng)使用壽命條件下運(yùn)轉(zhuǎn)、系統(tǒng)整體的性能也受到限制的狀態(tài)，因此顯示指示要實(shí)施保養(yǎng)檢查的警告和輸出受到了限制的狀況。

區(qū)域D是電力用半導(dǎo)體的溫度相對(duì)于最初的正常情況變低的情況，是電流變化量為DImin以下的區(qū)域。在該情況下，雖然不能看出電力用半導(dǎo)體本身的劣化，但是診斷用的計(jì)量裝置、診斷電路可能出現(xiàn)異常，因此警告顯示要實(shí)施保養(yǎng)檢查。

這樣的判斷的定義，根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域、狀況來(lái)定，圖6的(b)所示那樣的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)于判斷電路13。

【實(shí)施例6】

圖7是以橫軸為時(shí)間軸地表示電力轉(zhuǎn)換裝置的控制以及顯示內(nèi)容的詳細(xì)的實(shí)施方式的例子的曲線圖。這里，對(duì)于電流變化量ΔI與溫度變化量ΔT的關(guān)系，以圖6的(a)所示內(nèi)容為例進(jìn)行說(shuō)明。圖7的實(shí)施例示出了這樣的方式：不僅電流變化量的值，還將該值超過(guò)圖6的(a)所示的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)的區(qū)域A的范圍的次數(shù)包含在內(nèi)地進(jìn)行判斷。

如圖7的(a)所示，電流變化量在運(yùn)轉(zhuǎn)中的某特定條件下測(cè)量得出，并判斷該值在哪個(gè)范圍內(nèi)。判斷結(jié)果用圖7的(a)的圖示表示。

然后，例如，將符合超過(guò)了圖6的(a)的區(qū)域A的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍的區(qū)域次數(shù)如圖7的(b)這樣記錄下來(lái)。在圖7的(a)(b)中，在最初的標(biāo)準(zhǔn)可動(dòng)期間(參照?qǐng)D7的(c))內(nèi)，超過(guò)區(qū)域A的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍5次，因此在圖7的(b)中異常判斷次數(shù)被記作5次。

針對(duì)可動(dòng)條件和異常判斷次數(shù)的組合，設(shè)定了判斷次數(shù)條件。例如，將“在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)超過(guò)區(qū)域A的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍5次”這樣的條件設(shè)定為“判斷次數(shù)條件#1”。另外，將“在緩和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)超過(guò)區(qū)域A的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍4次”這樣的條件設(shè)定為“判斷次數(shù)條件#2”。此外，將“在緩和運(yùn)轉(zhuǎn)檢查顯示時(shí)超過(guò)區(qū)域A的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍4次”這樣的條件設(shè)定為“判斷次數(shù)條件#3”。

根據(jù)該判斷的次數(shù)和區(qū)域，在超過(guò)與之相應(yīng)的判斷次數(shù)條件的情況下，改變運(yùn)轉(zhuǎn)條件。例如，如圖7的(c)、圖7的(d)那樣，在滿足“判斷次數(shù)條件#1”的情況下，使最大電流降低至Im2，在滿足“判斷次數(shù)條件#2”的情況下，使最大電流降低至Im3，在滿足“判斷次數(shù)條件#3”的情況下，使最大電流降低至Im4。

這樣進(jìn)行緩和運(yùn)轉(zhuǎn)，從而對(duì)電力用半導(dǎo)體的導(dǎo)通時(shí)的最大電流進(jìn)行限制，抑制進(jìn)一步的劣化，并警告顯示以促使進(jìn)行檢查。即、在圖7的(c)中，作為緩和運(yùn)轉(zhuǎn)的條件，使導(dǎo)通時(shí)的最大電流的值從Im1向Im4依次減小，從而減小裝置承載的負(fù)載。

進(jìn)而，在判斷為電流變化量的偏離最初時(shí)值的變化量較大、繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)困難的情況下，也可以為了避免破壞而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示要進(jìn)行檢查。例如，也可以構(gòu)成為：在圖7的(a)的右端，規(guī)定期間電流變化超過(guò)Dlins，因此立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

如上所述，在該實(shí)施例中，將以規(guī)定條件比較判斷的結(jié)果記錄下來(lái)，在其次數(shù)、時(shí)間間隔滿足某條件的情況下，顯示、輸出該結(jié)果，或者，與判斷結(jié)果相應(yīng)地對(duì)電力轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行控制。在所述例中，示出了設(shè)置電力轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)的最大電流的值的限制值的例子、使電力用半導(dǎo)體成為切斷狀態(tài)地進(jìn)行控制的例子，但控制的例子不限于此。在將電力用半導(dǎo)體切斷時(shí)，眾所周知，對(duì)電力用半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)指令、施加于電力用半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行一定的期間控制即可。

通過(guò)采用這樣的方式，顯示運(yùn)轉(zhuǎn)條件的緩和、檢查時(shí)期，從而能夠高精度地防止使用了電力轉(zhuǎn)換裝置的系統(tǒng)的計(jì)劃外的停止、破壞，進(jìn)而，能夠提供低成本且系統(tǒng)本身的壽命也能延長(zhǎng)的電力轉(zhuǎn)換裝置。

【實(shí)施例7】

圖8表示將本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置搭載于鐵道車(chē)輛的情況的實(shí)施方式。由鐵道車(chē)輛50的車(chē)上控制裝置52通過(guò)車(chē)上通信單元53控制電力轉(zhuǎn)換裝置54、55，利用這些電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)56、57、58、59、62、63、64、65。

電力轉(zhuǎn)換裝置54、55的結(jié)構(gòu)能夠采用圖1的電力轉(zhuǎn)換裝置1這樣的結(jié)構(gòu)。

在圖8中，車(chē)上控制裝置52上設(shè)有車(chē)上天線60，成為能夠與車(chē)輛外的地上診斷裝置70通信的結(jié)構(gòu)。另外，車(chē)上控制裝置52上連接有車(chē)上顯示裝置61，能夠顯示警告、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。地上診斷裝置70設(shè)有地面天線71和地上通信單元72、運(yùn)算裝置73和顯示終端74、存儲(chǔ)裝置75、診斷單元76、運(yùn)轉(zhuǎn)條件判斷單元77、輸出指示單元78。

采用該結(jié)構(gòu)，將與例如圖7所示的規(guī)定期間的電流變化量、與之相應(yīng)的溫度變化量的范圍相當(dāng)?shù)男畔⒍ㄆ诘赜绍?chē)上天線61向地上診斷裝置70發(fā)送。具體而言，例如，將圖1的判斷電路13的輸出由車(chē)上天線61發(fā)送出去?；蛘?，也可以是將圖1的電壓檢測(cè)電路15、溫度檢測(cè)電路16、電流變化量算出電路17、電流檢測(cè)電路19的輸出由車(chē)上天線61發(fā)送出去。在該情況下，使地上診斷裝置70側(cè)具備判斷電路13的功能?；蛘?，也可以是將圖5的端子11、43的輸出信號(hào)由車(chē)上天線61發(fā)送出去。在該情況下，使地上診斷裝置70側(cè)具備電流變化算出電路12、判斷電路13的功能。這樣，能夠在車(chē)上側(cè)和地上側(cè)將診斷功能分離開(kāi)。另外，車(chē)上側(cè)和地上側(cè)的相互通訊方法可以采用無(wú)線，也可以采用有線。

將來(lái)自車(chē)上天線61的信息經(jīng)由運(yùn)算裝置73存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置75，基于該信息利用診斷單元76將電力轉(zhuǎn)換裝置54、55的劣化定量化，利用運(yùn)轉(zhuǎn)條件判斷單元77根據(jù)電力轉(zhuǎn)換裝置54、55各自的狀態(tài)決定各電力轉(zhuǎn)換裝置以及作為鐵道車(chē)輛整體的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。例如，能夠想到這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法：使電力轉(zhuǎn)換裝置54進(jìn)行延長(zhǎng)使用壽命運(yùn)轉(zhuǎn)，使電力轉(zhuǎn)換裝置55的輸出上升，彌補(bǔ)電力轉(zhuǎn)換裝置54的不足部分的輸出。

并且，其結(jié)果經(jīng)由輸出指示單元78通過(guò)地上的顯示終端、郵件向關(guān)聯(lián)崗位發(fā)送，并且在鐵道車(chē)輛側(cè)也經(jīng)由通信單元發(fā)送信息，基于該信息利用車(chē)上控制裝置52調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)條件，反映到運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

這里，作為所述通信的時(shí)期、頻度，可以想到下述方式等：例如將地上診斷裝置70設(shè)置于車(chē)輛基地等，在進(jìn)行定期的保養(yǎng)檢查等時(shí)進(jìn)行通信，實(shí)施診斷和根據(jù)需要進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)條件的調(diào)整、保養(yǎng)。或者，也能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行監(jiān)視診斷。

另外，地上診斷裝置70的存儲(chǔ)裝置、診斷單元、判斷單元這部分不分設(shè)于個(gè)別的車(chē)輛基地，而是配置于統(tǒng)合為一體的數(shù)據(jù)中心，能夠收集類似的型式的電力轉(zhuǎn)換裝置的信息，這樣，由于診斷對(duì)象件數(shù)增加，因此在這之前所述的方式的基礎(chǔ)上，還能夠利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)判斷基準(zhǔn)值的高精度化。像這樣，地上診斷裝置70也可以由單個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成，或者，也可以是任意的部分由通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接的其他計(jì)算機(jī)構(gòu)成，分擔(dān)作業(yè)。

圖9表示本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的顯示內(nèi)容的實(shí)施方式。對(duì)于圖8的例子而言，相當(dāng)于由車(chē)上顯示裝置61、地上的顯示終端74輸出的顯示內(nèi)容。顯示終端具有鍵盤(pán)等輸入裝置，能夠進(jìn)行診斷的各種設(shè)定。

作為顯示內(nèi)容的例子，基于圖9的(a)所示這樣的判斷結(jié)果，首先顯示運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和保養(yǎng)檢查狀況。通過(guò)選擇“檢查對(duì)象”按鈕，詳細(xì)的檢查對(duì)象以階層子菜單的方式如圖9的(b)這樣顯示出來(lái)。

在圖9的(b)中，從轉(zhuǎn)換器54、55選擇指定檢查對(duì)象。所選擇的轉(zhuǎn)換器的設(shè)備代碼自動(dòng)顯示出來(lái)。從檢查對(duì)象選擇特定的對(duì)象，則以分層菜單如圖9的(c)這樣顯示檢查內(nèi)容，對(duì)其程序提供信息。作為檢查內(nèi)容，例如，特別指定裝置中的電力用半導(dǎo)體。另外，對(duì)于基于檢查程序檢查的結(jié)果，也能夠如圖9的(d)這樣由“設(shè)定值變更”輸入設(shè)定值，反映到診斷、運(yùn)轉(zhuǎn)條件的判斷。圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式的電流變化率的測(cè)量條件、判斷條件、滿足判斷的情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的設(shè)定的例子。與圖9同樣地被顯示出來(lái)。作為顯示時(shí)機(jī)，如上所述，可以是在檢查時(shí)，也能夠在任意時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。

圖10的(a)是電流切斷時(shí)的測(cè)量條件的設(shè)定畫(huà)面例，能夠針對(duì)各診斷對(duì)象的裝置進(jìn)行設(shè)定。在圖10的(a)的例子中，對(duì)圖2所示的期間Z1、Z2進(jìn)行設(shè)定。此時(shí)，也可以同時(shí)顯示圖2那樣的參考圖像。像這樣，限定測(cè)量的時(shí)間，則通過(guò)指定對(duì)診斷有意義的時(shí)機(jī)，能夠壓縮記錄數(shù)據(jù)的量、使判斷容易進(jìn)行等。

圖10的(b)是電流切斷時(shí)的期間Z1的判斷條件和滿足判斷的情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的設(shè)定的例子。例如，由圖2所示的期間Z1、Z2的電流變化量算出溫度變化量，針對(duì)溫度變化量確定控制的內(nèi)容。例如，設(shè)定圖6的溫度變化區(qū)域A、B、C、D等范圍。在圖6中，以溫度變化量ΔT進(jìn)行定義，但是若基準(zhǔn)溫度設(shè)為例如室溫，則也能夠輸入溫度本身。另外，也能夠在相同畫(huà)面或者其他畫(huà)面設(shè)定該區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的內(nèi)容(模式)。此時(shí)，也可以同時(shí)顯示圖6、圖7那樣的圖，以作參考。

在圖9、圖10輸入的設(shè)定條件的數(shù)據(jù)能夠存儲(chǔ)于判斷電路13、地上診斷裝置70的存儲(chǔ)裝置。

以上，說(shuō)明了本實(shí)施例的基于電力用半導(dǎo)體的電流變化量對(duì)異常、劣化的診斷、保護(hù)、緩和劣化的進(jìn)展、能夠進(jìn)行長(zhǎng)期間的運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方法，但是，不言而喻，關(guān)于會(huì)產(chǎn)生同樣的電力用半導(dǎo)體的溫度異常的在電力用半導(dǎo)體以外產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換裝置的各部分的劣化、異常，也能夠利用同樣的方法進(jìn)行診斷、保護(hù)。作為這些異常的例子，能夠列舉出冷卻裝置的性能劣化、通信電路的信號(hào)劣化、門(mén)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)波形異常等。

本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式，包含各種各樣的變形例。例如，能夠?qū)⒛硨?shí)施例的構(gòu)成的一部分置換為其他實(shí)施例的構(gòu)成，另外，能夠在某實(shí)施例的構(gòu)成上增加其他實(shí)施例的構(gòu)成。此外，對(duì)于各實(shí)施例的構(gòu)成的一部分能夠進(jìn)行其他實(shí)施例的構(gòu)成的追加、削除、置換。

采用以上詳細(xì)說(shuō)明的本實(shí)施例，檢測(cè)出電力用半導(dǎo)體的電流變化率，與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較判斷，從而能夠高精度地檢測(cè)出電力用半導(dǎo)體以及與其相關(guān)的電力轉(zhuǎn)換裝置的異常、劣化，高精度地防止故障等不良狀況，進(jìn)而能夠提供能夠長(zhǎng)期間使用的電力轉(zhuǎn)換裝置。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

能夠利用于各種的電力用半導(dǎo)體等的保養(yǎng)檢查領(lǐng)域。

符號(hào)說(shuō)明

1、42 電力轉(zhuǎn)換裝置

2 電動(dòng)機(jī)

3、4 IGBT

5、6 柵極驅(qū)動(dòng)電路

7 驅(qū)動(dòng)控制電路

8 主電路電容器

9 主電路

10 電壓輸出電路

11、41、43 連接器

12 電流變化量算出電路

13 判斷電路

14 輸出電路

15 電壓檢測(cè)單元

16 溫度檢測(cè)單元

17 電流變化量算出部

18 診斷部

19 電流檢測(cè)單元

20 積分電路

21 積分期間司令部

22 復(fù)位信號(hào)生成部

23 運(yùn)算放大器

24 電阻器

25 電容器

26 雙向開(kāi)關(guān)

27 電壓限制電路

30 主電路的一臂

31 主電路的寄生電感

32 濾波電路

33 AD轉(zhuǎn)換電路

34 積分運(yùn)算電路

35、36、37 MOS晶體管

40 診斷裝置

50 鐵道車(chē)輛

51 車(chē)輛

52 車(chē)上控制裝置

53 車(chē)上通信單元

54、55 電力轉(zhuǎn)換裝置

56、57、58、59、62、63、64、65 電動(dòng)機(jī)

60 車(chē)上天線

61 車(chē)上顯示裝置

70 地上診斷裝置

71 地面天線

72 收發(fā)部

73 運(yùn)算裝置

74 顯示終端

75 存儲(chǔ)裝置

76 診斷單元

77 運(yùn)轉(zhuǎn)條件判斷單元

78 輸出指示單元