專(zhuān)利名稱(chēng):電力轉(zhuǎn)換裝置以及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提供電力轉(zhuǎn)換裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在電力轉(zhuǎn)換裝置中，當(dāng)對(duì)電力在交流和直流之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，利用散熱風(fēng)扇等將由進(jìn)行該轉(zhuǎn)換的元件所產(chǎn)生的熱進(jìn)行冷卻。對(duì)此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中有所記載。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2005-287214號(hào)公報(bào)在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，使用冷卻風(fēng)扇對(duì)所述元件的發(fā)熱進(jìn)行冷卻。
但是，對(duì)于電力在交流和直流之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)換而言，具體地說(shuō)，從交流轉(zhuǎn)換為直流的被稱(chēng)為變流部(convertor)，而從直流轉(zhuǎn)換為交流的則稱(chēng)為逆變部(inverter)。
在圖5中表示的是有關(guān)該逆變部和變流部發(fā)熱的特性。
圖5是表示使用電力轉(zhuǎn)換裝置以定轉(zhuǎn)矩特性對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制時(shí)的速度與逆變部和變流部的損耗之間的關(guān)系。
在圖5中，Pi是逆變部等的損耗，Pc是變流部的損耗。如圖5所示，即使電動(dòng)機(jī)的速度變化，逆變部的損耗Pi基本是一定的。另一方面，變流部的損耗Pc基本上與電動(dòng)機(jī)的速度變化成正比，損耗是有變化的。從圖5的逆變部的損耗Pi和變流部的損耗Pc可知，損耗的大小變化狀態(tài)是存在較大不同的。
這樣，可以預(yù)想到逆變部和變流部的損耗變化的不同在進(jìn)行所述冷卻處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
例如，如果與逆變部的溫度變化相對(duì)應(yīng)來(lái)進(jìn)行冷卻處理，則由于即使電動(dòng)機(jī)的速度變化，逆變部損耗Pi基本也是一定的，所以在速度快的區(qū)域，即使變流部的損耗Pc與速度成正比而變大，其也沒(méi)有得到處置。在這種情況下，導(dǎo)致變流部的溫度上升。
此外，逆變部、變流部具有開(kāi)關(guān)元件，這些開(kāi)關(guān)元件均超過(guò)允許溫度。此外，如果即使沒(méi)有達(dá)到允許溫度，而以接近允許溫度的高溫來(lái)使用，則開(kāi)關(guān)元件的壽命有縮短的傾向。
此外，可知當(dāng)開(kāi)關(guān)元件的溫度變化大時(shí)，具有開(kāi)關(guān)元件的壽命縮短的傾向。而且，如果開(kāi)關(guān)元件的溫度變化大，則當(dāng)該開(kāi)關(guān)元件通過(guò)焊接等而被固定在基板等上時(shí)，由于開(kāi)關(guān)元件和基板等的膨脹率的不同，會(huì)發(fā)生焊接處產(chǎn)生龜裂等使開(kāi)關(guān)元件在基板上的固定不牢固的現(xiàn)象(這種現(xiàn)象也被為功率循環(huán))。
由這些現(xiàn)象也可以預(yù)想到，由于逆變部和變流部的損耗的大小變化的狀態(tài)變大，所以逆變部或者變流部的某一方會(huì)首先達(dá)到壽命。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決這種所述的冷卻處理時(shí)的問(wèn)題。
為了解決所述課題，分別對(duì)逆變部與變流部推定溫度。
這種溫度推定，根據(jù)以下的特性，使用輸出電流進(jìn)行推定。
一般，在知道定轉(zhuǎn)矩(torque)特性或者負(fù)荷特性時(shí)，變流部和逆變部的損耗可以利用下式來(lái)表示。
(變流部損耗)＝αc×(輸出電流×頻率) (式1)(逆變部損耗)＝αi×(輸出電流) (式2)在此，αc、αi為比例常數(shù)。
所以，通過(guò)檢測(cè)射出電流，首先可以由輸出電流與比例常數(shù)αi的乘積而得到逆變部損耗。
接下來(lái)，可以由輸出電流與頻率和比例常數(shù)αc的乘積而得到變流部損耗。
由這些逆變部損耗和變流部損耗，可以推定出逆變部、變流部的溫度。
輸出電流可以通過(guò)霍爾元件、分流電阻等的電流檢測(cè)元件而檢測(cè)。
其中，頻率因?yàn)槭怯煽刂颇孀儾康目刂撇刻幚淼膮?shù)，所以容易得到。
這樣，通過(guò)由輸出電流求得逆變部損耗、變流部損耗那樣，也可以省略溫度檢測(cè)器。而且，也可以使用溫度監(jiān)測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
這種溫度測(cè)定首先在所述電力轉(zhuǎn)換裝置開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行測(cè)定，作為開(kāi)始運(yùn)行時(shí)的值進(jìn)行存儲(chǔ)。
接下來(lái)，求得在運(yùn)行中的任意時(shí)間測(cè)定的溫度和運(yùn)行開(kāi)始時(shí)的值之間的差分。
在該差分大于預(yù)先求得的規(guī)定值時(shí)，控制冷卻風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)冷卻所述變流部或者逆變部的散熱風(fēng)扇的控制，冷卻散熱風(fēng)扇，然后降低變流部或者逆變部的溫度。
特別是，通過(guò)可以對(duì)于變流部進(jìn)行所述溫度推定那樣作，使變流部的溫度變化幅度與現(xiàn)有技術(shù)相比而減小。
為使變流部的溫度變化幅度與現(xiàn)有技術(shù)相比而減小，通過(guò)冷卻風(fēng)扇的空冷的作用，單純地使熱量進(jìn)行散熱，可以減小溫度升高。換言之，在變流部或者逆變部或者裝置內(nèi)部的發(fā)熱部中，對(duì)于產(chǎn)生的熱，如果使通過(guò)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行散熱的熱量與發(fā)熱的熱量相比單純地不斷地加大，則可以減少溫度升高。
但是，不僅限于此，例如，當(dāng)設(shè)定的目標(biāo)溫度與檢測(cè)溫度之間的差別大時(shí)，按照增大由冷卻而造成的溫度下降的方式進(jìn)行控制；另一方面，當(dāng)設(shè)定的目標(biāo)溫度與檢測(cè)溫度之間的差別小時(shí)，按照減小由冷卻而造成的溫度下降的方式進(jìn)行控制即可。
例如，在圖5的變流部損耗Pi中，速度快(頻率高)時(shí)，如果按照增加由冷卻風(fēng)扇等進(jìn)行的冷卻而引起的溫度下降的方式進(jìn)行控制，則變流部的溫度升高被大幅地降低。其結(jié)果，在圖5中的速度高的區(qū)域中的變流部損耗Pi向下降方向變化。
另一方面，在速度慢(頻率低)時(shí)，如果按照減小由冷卻風(fēng)扇等進(jìn)行的冷卻而引起的溫度下降的方式進(jìn)行控制，則變流部的溫度升高被降低的比例變小。在這種情況下，變流部的溫度，有時(shí)看上去是升高的。其結(jié)果是，在圖5中的速度慢的區(qū)域中的變流部損耗Pi向升高方向變化。
如上述那樣進(jìn)行控制，如果在速度快的區(qū)域內(nèi)，變流部的溫度下降，在速度慢的區(qū)域內(nèi)看上去溫度升高，則作為整體，在圖5中的變流部損耗Pi的溫度變化的斜率減小。由此，可以減小變流部溫度變化的幅度。
其中，作為所述散熱風(fēng)扇的冷卻，可以是由冷卻風(fēng)扇進(jìn)行空冷，但是，也可以采用水冷和油冷。
此外，所述溫度推定既可以測(cè)定逆變部和變流部的模塊的溫度而進(jìn)行，也可以測(cè)定逆變部和變流部搭載的散熱風(fēng)扇的溫度而進(jìn)行。
此外，所述冷卻風(fēng)扇的控制，對(duì)于關(guān)于該控制預(yù)先確定的規(guī)定值，由逆變部、變流部的所述溫度推定而得到的推定結(jié)果，也可以推定為搭載在逆變部、變流部上的元件的結(jié)合部而進(jìn)行處理。
根據(jù)所述裝置，可以提供比現(xiàn)有技術(shù)的可靠性高的電力轉(zhuǎn)換裝置。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而得到的電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成的圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而得到的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制部的冷卻控制的流程圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例而得到的電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成的圖。
圖4是將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而得到的電力轉(zhuǎn)換裝置的散熱風(fēng)扇的冷卻改為水冷或者油冷時(shí)的圖。
圖5是表示用電力轉(zhuǎn)換裝置以定轉(zhuǎn)矩特性進(jìn)行速度控制時(shí)的速度與逆變部、變流部之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施方式以下，利用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1圖1是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)成的圖。
圖1中，從商用電源10利用變流部20將交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力后，在平滑部30平滑后，利用逆變部40轉(zhuǎn)換為交流電力，并將其輸出至作為負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)50?？刂撇?10在逆變部40將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力時(shí)進(jìn)行控制。例如，進(jìn)行PWM控制。
此外，在圖1中，變流部20被設(shè)置成能夠利用散熱風(fēng)扇80進(jìn)行散熱。
而且，逆變部40被設(shè)置成可以利用散熱風(fēng)扇85進(jìn)行散熱。
此外，來(lái)自電流檢測(cè)器140的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制部110，能夠得到輸出電流。
根據(jù)該被檢測(cè)到的輸出電流值和作為由控制部110處理的參數(shù)的頻率，控制部110控制冷卻風(fēng)扇120，向散熱風(fēng)扇80、85送風(fēng)，進(jìn)行散熱。
在此，控制部110由上述式1、式2推定逆變部、變流部的溫度。
對(duì)利用該控制部110對(duì)冷卻風(fēng)扇120的控制進(jìn)行說(shuō)明，圖2所示的是流程圖。
在圖2中，若開(kāi)始進(jìn)行控制(步驟200)，則首先推定或者測(cè)定逆變部或者變流部的溫度(步驟210)。然后，若所述推定/測(cè)定是在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)(步驟220-YES(是))，則將該推定/測(cè)定值作為運(yùn)行開(kāi)始時(shí)的數(shù)據(jù)而存儲(chǔ)(步驟230)。
另一方面，若所述推定/測(cè)定不是在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，而是在運(yùn)行開(kāi)始后(步驟220-NO(否))，則求得該值與先前存儲(chǔ)的運(yùn)行開(kāi)始時(shí)的值之間的差分(步驟240)。
若該差分比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值小(步驟260-NO(否))，則回到運(yùn)行開(kāi)始之后(步驟200的下一步)。
另一方面，若該差分比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值大(步驟260-YES(是))，則對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行控制，進(jìn)行散熱風(fēng)扇的冷卻等(步驟270)，返回到運(yùn)行開(kāi)始之后(步驟200的下一步)。
圖3是替代圖1的實(shí)施例中根據(jù)輸出電流值推定逆變部、變流部的溫度，而通過(guò)溫度檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定，用于控制部110的控制的圖。
圖4是替代圖1實(shí)施例中的冷卻風(fēng)扇120，設(shè)置水冷或者油冷裝置310的圖，其他構(gòu)成與圖1相同。這樣，圖4中的控制順序，也可以將該圖2的流程圖中的步驟270的冷卻風(fēng)扇的控制改為水冷裝置或者油冷裝置。
如上述那樣，由于在本實(shí)施例的實(shí)施例中，特別是對(duì)于變流部進(jìn)行所述溫度的推定或者測(cè)定，使變流部的溫度變化幅度比現(xiàn)有技術(shù)減小，所以例如可以通過(guò)這種溫度變化，解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
此外，雖然在所述說(shuō)明中，作為電動(dòng)機(jī)的速度控制，敘述定轉(zhuǎn)矩控制而進(jìn)行說(shuō)明，但是不限于此，也可以進(jìn)行降低轉(zhuǎn)矩控制和其他的控制。
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，包括將來(lái)自商用電源的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的變流部；使所述變流部的直流電力平滑的平滑部；將從所述平滑部的輸出轉(zhuǎn)換為交流電力的逆變部；控制所述逆變部的控制部；和檢測(cè)所述逆變部的輸出電流的電流檢測(cè)器，所述電力轉(zhuǎn)換裝置向負(fù)荷輸出所述逆變部的輸出，其特征在于設(shè)置有冷卻所述變流部和所述逆變部的冷卻風(fēng)扇，其中，將來(lái)自所述電流檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)輸入所述控制部，通過(guò)所述控制部，推定所述逆變部或者所述變流部的溫度，所述控制部控制所述冷卻風(fēng)扇。
2.如權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述控制部中的所述逆變部或者所述變流部的溫度推定，根據(jù)以下式子進(jìn)行計(jì)算，變流部的溫度推定＝αc×(輸出電流×頻率)，逆變部的溫度推定＝αi×輸出電流，其中，αc、αi為比例常數(shù)。
3.如權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于使用水冷裝置替代所述冷卻風(fēng)扇。
4.如權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于使用油冷裝置替代所述冷卻風(fēng)扇。
5.如權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電流檢測(cè)器使用霍爾元件。
6.如權(quán)利要求
1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電流檢測(cè)器使用分流電阻。
7.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，包括將來(lái)自商用電源的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的變流部；使所述變流部的直流電力平滑的平滑部；將從所述平滑部的輸出轉(zhuǎn)換為交流電力的逆變部；和控制所述逆變部的控制部，所述電力轉(zhuǎn)換裝置向負(fù)荷輸出所述逆變部的輸出，其特征在于設(shè)置有冷卻所述變流部和所述逆變部的冷卻風(fēng)扇，以及測(cè)定所述變流部的溫度或者所述逆變部的溫度的變流部逆變部溫度檢測(cè)器，其中，將來(lái)自所述變流部逆變部溫度檢測(cè)器的溫度檢測(cè)信息向所述控制部輸入，通過(guò)控制部控制所述冷卻風(fēng)扇。
8.如權(quán)利要求
7所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于在散熱所述變流部或者所述逆變部的散熱風(fēng)扇上設(shè)置所述變流部逆變部溫度檢測(cè)器。
9.如權(quán)利要求
7所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于作為所述變流部逆變部溫度檢測(cè)器，設(shè)置有測(cè)定所述變流部溫度的變流部溫度檢測(cè)器，以及測(cè)定所述逆變部溫度的逆變部溫度檢測(cè)器。
10.如權(quán)利要求
7所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于使用水冷裝置替代所述冷卻風(fēng)扇。
11.如權(quán)利要求
7所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于使用油冷裝置替代所述冷卻風(fēng)扇。
12.一種控制電力轉(zhuǎn)換裝置的電力轉(zhuǎn)換裝置控制方法，其中，所述電力轉(zhuǎn)換裝置包括將來(lái)自商用電源的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力的變流部；使所述變流部的直流電力平滑的平滑部；將從所述平滑部的輸出轉(zhuǎn)換為交流電力的逆變部；控制所述逆變部的控制部；和檢測(cè)所述逆變部的輸出電流的電流檢測(cè)器，所述電力轉(zhuǎn)換裝置向負(fù)荷輸出所述逆變部的輸出，所述控制方法特征在于將來(lái)自所述電流檢測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)向所述控制部輸入，通過(guò)控制部推定所述逆變部或者變流部的溫度，將運(yùn)行開(kāi)始時(shí)的由所述控制部推定的變流部溫度信息或者所述逆變部溫度信息作為運(yùn)行開(kāi)始時(shí)的值而存儲(chǔ)，接下來(lái)，求得在運(yùn)行中的任意時(shí)刻推定的溫度信息與運(yùn)行開(kāi)始時(shí)存儲(chǔ)的值之間的差分，在該差分大于預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值時(shí)，控制冷卻風(fēng)扇，冷卻所述變流部或者所述逆變部。
13.如權(quán)利要求
12所述的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于冷卻使所述變流部或者所述逆變部散熱的散熱風(fēng)扇來(lái)作為所述變流部或者所述逆變部的冷卻。
14.如權(quán)利要求
12所述的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于使用水冷裝置替代所述冷卻風(fēng)扇。
15.如權(quán)利要求
12所述的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于使用油冷裝置替代所述冷卻風(fēng)扇。
16.如權(quán)利要求
12所述的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于所述電流檢測(cè)器使用霍爾元件。
17.如權(quán)利要求
12所述的電力轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于所述電流檢測(cè)器使用分流電阻。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置以及其控制方法，通過(guò)內(nèi)部的構(gòu)成，進(jìn)行溫度測(cè)定，根據(jù)所得到的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行冷卻風(fēng)扇等的冷卻控制。通過(guò)這樣的冷卻風(fēng)扇的冷卻控制，使逆變部、變流部的開(kāi)關(guān)元件的壽命延長(zhǎng)。解決有時(shí)由在電力轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)部處理的不同，而產(chǎn)生發(fā)熱的不同，在冷卻處理中逆變部、變流部的模塊的溫度變大，在可靠性方面發(fā)生的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02M7/12GK1992498SQ200610128917
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年9月1日
發(fā)明者田島清巳, 鈴木宣長(zhǎng) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan