CN102150353A - 逆变器装置、逆变器控制***、电机控制***及逆变器装置的控制方法 - Google Patents

逆变器装置、逆变器控制***、电机控制***及逆变器装置的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102150353A
CN102150353A CN200980135411.9A CN200980135411A CN102150353A CN 102150353 A CN102150353 A CN 102150353A CN 200980135411 A CN200980135411 A CN 200980135411A CN 102150353 A CN102150353 A CN 102150353A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
radiator
converter
temperature
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200980135411.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102150353B (zh
Inventor
佐佐木亮
下池正一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Publication of CN102150353A publication Critical patent/CN102150353A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102150353B publication Critical patent/CN102150353B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/68—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/12—Control or stabilisation of current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20945—Thermal management, e.g. inverter temperature control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种在未知散热器上设置有功率模块的逆变器装置，该逆变器装置能够在维持装置高性能的同时实现过负荷保护。该逆变器装置(I)具有：散热器；逆变器(3)，其具有半导体元件，且被安装在上述散热器上；检测部(16、17)，其检测上述逆变器(3)的温度；估计部(9)，其根据上述检测部(16、17)检测出的温度，计算上述散热器的热电阻及热电容的估计值；以及控制部(C)，其根据上述估计值，控制上述逆变器(3)的驱动。

Description

逆变器装置、逆变器控制***、电机控制***及逆变器装置的控制方法
技术领域
本发明涉及逆变器装置及其控制方法，特别涉及过负荷时的保护功能。
背景技术
作为以往的结构，例如存在日本特开2002-345147号公报(专利文献1)中记载的结构。在专利文献1中提出了如下技术，即：为了在使用条件或周围温度发生变化的情况下也能够维持电机的最大输出、同时进行过负荷时的保护(以下称为“过负荷保护”)，根据将发热量、周围温度作为变量的热模型来求取电机的表面温度及内部温度。
在日本特开平10-164703号公报(专利文献2)中提出了如下技术，即：即使在电机的停止状态或超低速旋转状态等的工作条件发生变化的情况下，也能维持最大输出、同时进行过负荷保护。
在日本特开2007-215250号公报(专利文献3)中提出了如下技术，即：根据周围温度、直流电压等环境条件及工作条件的差异，自动进行用于重新设定额定值的降额(derating)。
在日本特开2003-134839号公报(专利文献4)中提出了如下技术，即：根据电力***的工作状况来估计可工作的时间。
在日本特开平8-33104号公报(专利文献5)中提出了如下技术，即：为了将半导体元件的结温保持在阈值以下，而实时地计测必要的散热片的瞬态热电阻。
在上述专利文献中，以将散热器的热特性限定为特定状态为前提，对过负荷保护进行了研究。
专利文献1：日本特开2002-345147号公报(第5页，图2)
专利文献2：日本特开平10-164703号公报(第7页，图8)
专利文献3：日本特开2007-215250号公报(第12页，图7)
专利文献4：日本特开2003-134839号公报(第14页，图1)
专利文献5：日本特开平8-33104号公报(第5页，图1)
以往的过负荷保护的功能的目的为，即便使用条件不同，也能维持最大输出且同时进行过负荷保护。因此，采用了如下结构：使用根据作为工作条件的输出频率和直流电压而预测的指令电流，构筑将发热量和周围温度的数据作为变量的热模型，求出功率模块的功率半导体元件的结温。在该结构中，当在未知散热器中设置有功率模块时，存在无法构筑对于设置条件最为适合的热模型的问题。这里，所谓未知散热器，是指不具有热电阻及热电容数据的散热器。
发明内容
本申请的代表性的发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种在未知散热器中设置了功率模块的逆变器装置，其能够在维持装置的高性能的同时实现过负荷保护。
本发明的代表性的发明具有如下结构。
(1)一种逆变器装置，其具有：
散热器；
逆变器，其安装在所述散热器中，且具有半导体元件；
检测部，其用于检测所述逆变器的温度；
估计部，其根据所述检测部检测出的温度，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值；以及
控制部，其根据所述估计值，控制所述逆变器的驱动。
(2)在上述(1)中记载的逆变器装置中，
通过限制所述逆变器的驱动，来保护所述逆变器不发生过负荷。
(3)在上述(1)或(2)中记载的逆变器装置中，
所述估计部具有存储部，该存储部存储标准散热器的热电阻和热电容的标准值。
(4)在上述(3)中记载的逆变器装置中，
所述估计部根据所述标准值计算所述半导体元件的结温，由此导出所述估计值。
(5)在上述(1)至(4)中任意一项记载的逆变器装置中，
所述控制部具有：
电流控制部，其在通常动作模式下，向所述逆变器提供第1电流指令；
电流指令部，其在由所述估计部计算所述估计值的估计动作模式下，向所述逆变器提供第2电流指令；以及
切换部，其响应于切换信号对所述通常动作模式与所述估计动作模式进行切换。
(6)在上述(5)中记载的逆变器装置中，
所述第2电流指令与基于根据所述标准值计算出的热时间常数的、多个动作时间的指令模式相对应。
(7)在上述(6)中记载的逆变器装置中，
该逆变器装置根据所述估计值，自动地设定所述散热器的电流限制值。
(8)一种逆变器控制***，其具有控制器，该控制器与上述(5)至(7)中任意一项所述的所述逆变器装置连接，向所述切换部提供所述切换信号。
(9)一种电机控制***，该电机控制***具有电机，该电机与上述(5)至(8)中任意一项所述的所述逆变器连接，所述逆变器装置在所述估计动作模式下，响应于所述第2电流指令，以不使所述电机旋转的方式对所述电机进行通电，使所述逆变器的温度上升。
(10)一种逆变器装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
将散热器安装到逆变器上的步骤；
检测所述逆变器的温度的步骤；
根据所述检测器检测出的温度，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值的步骤；以及
根据所述估计值，限制所述逆变器的驱动的步骤。
(11)在上述(10)中记载的逆变器装置的控制方法中，
通过限制所述逆变器的驱动，来保护所述逆变器不发生过负荷。
(12)在上述(11)或(12)中记载的逆变器装置的控制方法中，
在计算所述估计值的步骤中，根据标准散热器的热电阻和热电容的标准值，计算所述估计值。
(13)在上述(10)至(12)中记载的逆变器装置的控制方法中，
设置与所述逆变器连接的电机，
在计算所述估计值的步骤中，以不使所述电机旋转的方式对所述电机进行通电，使所述逆变器的温度上升。
根据上述(1)及(2)的发明，能够估计散热器的热电阻及热电容，因此，能够有效地保护搭载在未知散热器上的逆变器不出现过负荷状态。而且，构成为根据逆变器的温度计算估计值，并根据该估计值来控制逆变器的驱动，因此，能够根据逆变器的温度自动地变更估计值。
根据上述(3)的发明，除了由上述发明得到的效果以外，还存储了标准散热器的热电阻及热电容的标准值，因此，能够高精度地估计热特性的变化和环境的变化。
根据上述(4)的发明，除了由上述发明得到的效果以外，还能够有效地保护搭载在未知散热器上的逆变器不出现过负荷状态。
根据上述(5)至(9)的发明，除了由上述发明得到的效果以外，还与电流控制部独立地具有电流指令部，因此，能够以不使电机旋转的方式流过电机电流。即、能够在不使电机旋转的情况下，使逆变器的温度上升而计算估计值。
根据上述(6)的发明，第2电流指令与根据上述标准值计算出的基于热时间常数的多个动作时间的指令模式相对应，因此，能够有效地估计未知散热器的热电阻及热电容。
根据上述(7)的发明，能够根据基于标准散热器的热电阻及热电容的标准值估计的温度数据，对标准散热器的过负荷保护的电流限制曲线进行降额，而自动地设定未知散热器的过负荷保护的电流限制曲线。因此，即使在逆变器装置的设置环境发生变化、或者散热器的热特性发生变化的情况下，也能够在维持功率模块的高性能的同时使过负荷保护有效地发挥功能。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的框图。
图2是本发明的实施方式的逆变器部的概略剖面图。
图3是本发明的实施方式的逆变器部的概略剖面图。
图4是本发明的实施方式的热等效电路图。
图5是示出本发明的实施方式的散热器的温度变化的图。
图6是示出本发明的实施方式的电流指令时序的图。
图7是示出本发明的实施方式的过负荷保护的电流限制曲线的图。
标号说明
1：变流器部
2：平滑电容器
3：逆变器部
4：电流检测部
5：速度限制部
6：电流限制部
7：电流限制部
8：过负荷保护部
9：估计部
10：模式切换部
11：d轴/q轴电流指令部
12：电源
13：电机
14：位置检测传感器
15：上位控制器
16：温度检测器
17：温度检测器
I：逆变器装置
C：控制部
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在本实施方式所参照的附图中，为了使发明容易理解，示意地示出了各个要素。在这部分内容中，对与之前出现的要素相同的要素标注相同符号而省略其说明。
实施例1
图1中示出了本实施方式的逆变器装置I。在逆变器装置I的外部设置有向该逆变器装置I提供电力的电源12。控制逆变器装置I的CPU等上位控制器15也设在逆变器装置I的外部。将逆变器装置I、电源12、上位控制器15统称为逆变器控制***。
由逆变器装置I控制的电机13、进行电机位置检测的位置检测部14设置在逆变器装置I的外部。将逆变器装置I、电机13和位置检测部14、或者在此基础上加入了电源12及上位控制器15后的结构统称为电机控制***。
本实施方式的逆变器装置I由控制部C、变流器部1、逆变器部3构成。控制部C具有：平滑电容器2、电流检测部4、速度控制部5、电流限制部6、电流控制部7、过负荷保护部8、估计部9、模式切换部10、d/q轴电流指令部11、温度检测器16、17。在本实施方式中，至少逆变器部3搭载于图1中未示出的散热器上。逆变器部3具有多个功率用半导体元件，且实现了模块化，因此，有时也将该模块称为功率模块。其结构本身是公知的，因此这里不作详述。并且，在逆变器装置I自身实现了模块化时，有时也将该模块称为逆变器模块。
变流器部1与电源12连接，对电源电压进行变换而提供给逆变器部3。在变流器部1与逆变器部3之间并联连接有平滑电容器2。
逆变器部3对直流电源进行功率变换而提供给电机13，使得电机13按指令工作。
速度控制部5利用来自上位控制器15的速度指令和根据位置检测器14的位置信号生成的速度信号，生成电流指令信号，并经由模式切换部10向电流限制部6提供电流指令信号。电流限制部6响应于电流指令信号生成新的电流指令。电流控制部7使用由电流检测部14生成的电流信号生成电压指令，进而生成PWM门控信号，对搭载于逆变器部3中的功率用半导体元件进行驱动。
在逆变器部3中设有检测逆变器部3的温度的检测器16，通过该检测器16，能够测定设置有逆变器的环境中的散热器的温度(周围温度)。过负荷保护部8根据电流检测部4检测出的电机电流和周围温度，估计构成逆变器部3的半导体元件的结温。根据其估计温度计算电机的电流限制值，电流限制部6根据其计算结果，生成报警信号、或者生成使电机停止运转的停止信号，并向电流控制部7输出该信号。电流控制部7响应于此，控制逆变器部3的半导体元件的驱动，保护逆变器部3不发生过负荷。
而且，如图2所示，在逆变器装置I中设有检测功率模块部200的温度的检测器17，通过该检测器17，能够测定由逆变器部3的功率用半导体元件201构成的功率模块200的温度。如图2所示，检测器16配置在逆变器部3的壳体内部，测定逆变器部3的壳体内部的环境温度。逆变器部3如图2所示地搭载于散热器203上。
估计部9具有计算如图3所示的未知散热器204的热电阻及热电容的估计值的功能。该估计部9通过与电机电流、逆变器部3的周围温度及标准的散热器203的热电阻和热电容数据进行比较，来估计散热器204的热电阻和热电容。这里，所谓未知散热器，是指不具有热电阻及热电容数据的散热器，而标准的散热器是指预先具有热电阻及热电容数据的散热器。估计部9具有存储部，该存储部存储标准的散热器203中的热电阻和热电容的值(标准值)。
将估计部9计算出的估计值反映到过负荷保护部8中，根据利用电机电流、逆变器部3的周围温度以及估计出的未知散热器的热电阻和热电容构筑的热等效电路，计算构成逆变器部3的半导体元件201的结温。根据由其计算结果导出的电机的电流限制值，电流限制部6进行电流限制，由此保护逆变器部3不发生过负荷。在本实施方式中，有时也将该保护简称为过负荷保护。
模式切换部10及d/q轴电流指令部11具有以不使电机13旋转的方式向电机13通电而使逆变器部3的温度上升的功能，以便估计未知散热器204的热电阻及热电容。
在该逆变器装置I中，在通常动作模式下，上位控制器15的速度指令从速度指令部5经过电流限制部6而进行电流限制，由电流控制部7变换为电流指令，生成PWM门控信号而传达驱动逆变器部3的半导体元件201的指令，对电机13进行驱动。在估计未知散热器204的热电阻及热电容的估计动作模式下，将来自上位控制器15的切换信号发送到模式切换部10，从上位控制器直接向d/q轴电流指令部11提供电流指令。
图4是由过负荷保护部8使用逆变器部3的周围温度和电机电流来估计半导体元件201的结温的热等效电路。在图2、图3中，也是针对对应的部位标注相同的符号。在图4中，20为发热量Q0、21为壳体的热电容Cc、22为散热器204的热电容Cf、23为结(iunction)与壳体之间的热电阻Rjc、24为壳体与散热器之间的热电阻Rcf、25为散热器204与周围温度之间的热电阻Rfa、26为结温Ti、27为壳体的温度Tc、28为散热器204的温度Tf、29为周围温度Ta。
首先，对根据标准散热器203的热等效电路来估计散热器的温度上升的情况进行说明。这里，可以用下式来表示标准的散热器的饱和温度Tf。
Tf＝Ta+Rfa×Q    (1)
并且，可以用下式来表示从电机电流的通电开始到温度达到饱和为止的过渡状态中的散热器203在时间t1中的温度Tf’。
Tf’＝Ta+Rfa·Q[1-e(-t1/(Rfa·Cf))]  (2)
因此，在图4的热等效电路中，对发热量Q赋予恒定值，并且由半导体元件201构成的结与壳体之间的热电阻Rjc、壳体与散热器之间的热电阻Rcf、壳体的热电容Qc是已知的，因此，为了估计结温Ti、散热器的温度Tf以及该过渡状态中的温度Tf’，只要估计散热器与周围温度之间的热电阻Rfa和散热器的热电容Cf即可。
接着，使用图5来说明估计未知散热器204的热电阻和热电容的方法。在图5中，31为标准散热器203的温度变化、32为未知散热器204-1的温度变化、33为未知散热器204-2的温度变化、35为标准散热器的热时间常数τ、36为以标准散热器203的时间常数为基准的时间t1、37为以标准散热器203的时间常数为基准的时间t2。
可以利用逆变器部3的检测器16来测定标准散热器203的温度变化31和未知散热器的温度变化32及33的温度中的任意一个。作为数据，在估计部9中存储有根据标准散热器203的温度变化31得到的散热器与周围温度之间的热电阻Rfa、标准散热器的热电容Cf、以及根据它们的值求出的标准散热器的热时间常数τ35。
给出使用存储在估计部9中的数据来估计未知散热器的热电阻和热电容的方法。作为估计例，针对未知散热器204-1，设定了热电阻具有与标准散热器203相同的值、热电容具有标准散热器203的二分之一的值的散热器。并且，将未知散热器204-2的热电阻设定为标准散热器两倍的值，将其热电容设定为与标准散热器相同的值。为了根据这样的未知散热器204-1的温度变化32和未知散热器204-2的温度变化33来估计上述热电容，测定标准散热器的热时间常数τ35的十分之一的时间(t1＝0.1τ)36的温度变化。
关于未知散热器在比时常数短的t1中的温度变化，在散热器具有与标准散热器的热电容Cf相同的热电容的情况下，即使热电阻值不同，未知散热器204-2的温度变化33也展现出与标准散热器的温度变化31大致相同的温度上升。另一方面，具有标准散热器的热电容Cf的二分之一的热电容的未知散热器204-1的温度变化32在1/10·τ的时间中展现出大致两倍的温度变化。即、为了估计未知散热器的热电容Cfx，根据时间1/10τ中的、标准散热器的温度变化Tt1与未知散热器的温度变化Tt1X之比，利用下式来进行估计。其中，将未知散热器的热电容设为CfX，将标准散热器的热电容设为Cf。
Cfx＝Cf·Tt1/Tt1X    (3)
接着，给出作为另一个变量的、未知散热器与周围温度之间的热电阻Rfax的估计方法。计测在相当于标准散热器的时间常数τ的一半的t2(t2＝0.5τ)中、未知散热器的温度变化Tt2x(32及33)。将其值与估计出的上述未知散热器的热电容Cfx代入上述(2)式。通过计算(2)式，能够估计未知散热器的热电阻Rfax。另外，如果在时间t2中，未知散热器的温度变化与标准散热器的温度变化31之间没有差异，则在测定时间t3中利用标准散热器的热时间常数τ再次测定温度变化。此时，如果与标准散热器在时间τ中的温度变化31之间没有差别，则估计为未知散热器的热电阻Rfax与Rfa相同。而如果与时间τ中的温度变化31存在差别，则同样地通过上述(2)式的计算来估计Rfax。计测时间t3可以不必是与标准散热器的时间常数τ相同的时间。
接着，使用图1和图6来说明估计部9进行估计动作时的电流指令模式。图6(a)是仅在时间t1(0.1τ)期间进行通电的电流指令模式，图6(b)是仅在t2(0.5τ)期间进行通电的电流指令模式，图6(c)是仅在时间τ期间进行通电的电流指令模式，41为Id轴指令值1、42为Iq轴指令值1、43为Id轴指令值2、44为Id轴指令值3。
为了估计散热器的热电阻和热电容，需要使恒定的电流指令接通一定时间。而且，由于几乎都是将电机组装到***中的情况，因此，需要在不使电机旋转的情况下接通基于上述电流指令模式的电流。以下，对其方法进行说明。
首先，使电机的相位角移动到规定位置。在图1中，在通常的速度指令模式下，对速度控制部5提供指令，根据位置检测器14的信号使电机13的相位角与特定的相位角一致。
接着，从上位控制器15向控制模式切换部10提供信号，使控制模式暂时停止通过通常的速度控制进行电流控制的控制，使用d/q轴电流指令部11向逆变器部3直接提供电流指令值而生成电机电流。此时，如图6(a)所示，向电机的产生无效电流的Id轴提供t1时间的相当于额定值电流大小的指令信号。此时，向电机的产生有效电流的Iq轴提供t1时间的零电流指令。
由此，半导体元件的各相门控信号工作而使电流以如下方式流动，即：与Id电流指令的大小对应地，使相当于电机相位角的电流分配给电机线圈而流动。此时，向电机的产生有效电流的Id轴提供了零电流指令，因此，能够以不使电机旋转的方式进行通电。为了估计未知散热器的热电阻和热电容，与上述的图6(a)的情况同样，如图6(b)、图6(c)所示，可以通过适当地改变电流指令时间的长度来进行对应。
接着，参照图7来说明使用估计出的未知散热器的热电阻和热电容，使过负荷部8具备电流限制功能的方法。在图7中，47为标准散热器的过负荷保护的电流限制曲线，48为搭载于未知散热器204-1上的逆变器的过负荷保护的电流限制曲线。关于该电流限制曲线48，将根据未知散热器204-1的热电阻及热电容的估计值计算出的温度变化32在时间常数t1中的温度估计值与标准散热器的温度数据之比的倒数，乘到标准散热器的过负荷保护的电流限制曲线上，进行降额。将该进行降额后的曲线设定为未知散热器的过负荷保护的电流限制曲线47，并自动更新图1所示的过负荷保护部的数据，进行过负荷保护动作。由此，能够实现可自动设定散热器的电流限制值的逆变器。
产业上的可利用性
由于本发明的方法是估计未知散热器的热电阻和热电容而进行过负荷保护的电流限制的方法，因此，还可以应用于固定着散热器的通用逆变器、伺服放大器的功率模块或散热器之间的热电阻劣化等的寿命诊断。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种逆变器装置，该逆变器装置具有：
散热器；
第1检测部，其检测所述散热器的温度；
逆变器，其被安装在所述散热器上，且具有由半导体元件构成的功率模块；
第2检测部，其检测所述功率模块的温度；
估计部，其根据所述第2检测部检测出的温度，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值；以及
控制部，其根据所述估计值，控制所述逆变器的驱动。
2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其中，
通过限制所述逆变器的驱动，来保护所述逆变器不发生过负荷。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器装置，其中，
所述估计部具有存储部，该存储部存储标准散热器的热电阻和热电容的标准值。
4.根据权利要求3所述的逆变器装置，其中，
所述估计部根据所述标准值计算所述半导体元件的结温，由此导出所述估计值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的逆变器装置，其中，
所述控制部具有：
电流控制部，其在通常动作模式下，向所述逆变器提供第1电流指令；
电流指令部，其在所述估计部计算所述估计值的估计动作模式下，向所述逆变器提供第2电流指令；以及
切换部，其响应于切换信号对所述通常动作模式与所述估计动作模式进行切换。
6.根据权利要求5所述的逆变器装置，其中，
所述第2电流指令与基于根据所述标准值计算出的热时间常数的、多个动作时间的指令模式相对应。
7.根据权利要求6所述的逆变器装置，其中，
该逆变器装置根据所述估计值，自动地设定所述散热器的电流限制值。
8.一种逆变器控制***，其中，
该逆变器控制***具有控制器，该控制器与权利要求5至7中任意一项所述的所述逆变器装置连接，向所述切换部提供所述切换信号。
9.一种电机控制***，其中，
该电机控制***具有电机，该电机与权利要求5至8中任意一项所述的所述逆变器连接，
所述逆变器装置在所述估计动作模式下，响应于所述第2电流指令，以不使所述电机旋转的方式对所述电机进行通电，使所述逆变器的温度上升。
10.一种逆变器装置的控制方法，其中，该控制方法包括以下步骤：
准备散热器的步骤；
将逆变器安装到所述散热器上的步骤，该逆变器具有由半导体元件构成的功率模块；
测量所述散热器的温度的步骤；
检测所述功率模块的温度的步骤；
根据所述检测出的功率模块的温度，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值的步骤；以及
根据所述估计值，限制所述逆变器的驱动的步骤。
11.根据权利要求10所述的逆变器装置的控制方法，其中，
通过限制所述逆变器的驱动，来保护所述逆变器不发生过负荷。
12.根据权利要求11或12所述的逆变器装置的控制方法，其中，
在计算所述估计值的步骤中，根据标准散热器的热电阻和热电容的标准值，计算所述估计值。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的逆变器装置的控制方法，其中，
具有与所述逆变器连接的电机，
在计算所述估计值的步骤中，以不使所述电机旋转的方式对所述电机进行通电，使所述逆变器的温度上升。
14.一种逆变器装置，该逆变器装置具有：
散热器；
逆变器，其被安装在所述散热器上，且具有半导体元件；
检测部，其检测所述逆变器的温度；
估计部，其具有存储标准散热器的热电阻和热电容的标准值的存储部，根据所述检测部检测出的温度和所述标准值，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值；以及
控制部，其根据所述估计值，限制所述逆变器的驱动，由此保护所述逆变器不发生过负荷。
15.一种逆变器装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
将散热器安装到逆变器上的步骤；
检测所述逆变器的温度的步骤；
根据所述检测出的逆变器的温度和标准散热器的热电阻和热电容的标准值，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值的步骤；以及
根据所述估计值，限制所述逆变器的驱动而保护所述逆变器不发生过负荷的步骤。

Claims (13)

1.一种逆变器装置，其特征在于，该逆变器装置具有：
散热器；
逆变器，其被安装在所述散热器上，且具有半导体元件；
检测部，其检测所述逆变器的温度；
估计部，其根据所述检测部检测出的温度，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值；以及
控制部，其根据所述估计值，控制所述逆变器的驱动。
2.根据权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，
通过限制所述逆变器的驱动，来保护所述逆变器不发生过负荷。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器装置，其特征在于，
所述估计部具有存储部，该存储部存储标准散热器的热电阻和热电容的标准值。
4.根据权利要求3所述的逆变器装置，其特征在于，
所述估计部根据所述标准值计算所述半导体元件的结温，由此导出所述估计值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的逆变器装置，其特征在于，
所述控制部具有：
电流控制部，其在通常动作模式下，向所述逆变器提供第1电流指令；
电流指令部，其在所述估计部计算所述估计值的估计动作模式下，向所述逆变器提供第2电流指令；以及
切换部，其响应于切换信号对所述通常动作模式与所述估计动作模式进行切换。
6.根据权利要求5所述的逆变器装置，其特征在于，
所述第2电流指令与基于根据所述标准值计算出的热时间常数的、多个动作时间的指令模式相对应。
7.根据权利要求6所述的逆变器装置，其特征在于，
该逆变器装置根据所述估计值，自动地设定所述散热器的电流限制值。
8.一种逆变器控制***，其中，
该逆变器控制***具有控制器，该控制器与权利要求5至7中任意一项所述的所述逆变器装置连接，向所述切换部提供所述切换信号。
9.一种电机控制***，其特征在于，
该电机控制***具有电机，该电机与权利要求5至8中任意一项所述的所述逆变器连接，
所述逆变器装置在所述估计动作模式下，响应于所述第2电流指令，以不使所述电机旋转的方式对所述电机进行通电，使所述逆变器的温度上升。
10.一种逆变器装置的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
将散热器安装到逆变器上的步骤；
检测所述逆变器的温度的步骤；
根据所述检测部检测出的温度，计算所述散热器的热电阻及热电容的估计值的步骤；以及
根据所述估计值，限制所述逆变器的驱动的步骤。
11.根据权利要求10所述的逆变器装置的控制方法，其特征在于，
通过限制所述逆变器的驱动，来保护所述逆变器不发生过负荷。
12.根据权利要求11或12所述的逆变器装置的控制方法，其特征在于，
在计算所述估计值的步骤中，根据标准散热器的热电阻和热电容的标准值，计算所述估计值。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的逆变器装置的控制方法，其特征在于，
具有与所述逆变器连接的电机，
在计算所述估计值的步骤中，以不使所述电机旋转的方式对所述电机进行通电，使所述逆变器的温度上升。
CN200980135411.9A 2008-09-11 2009-03-12 逆变器装置、逆变器控制***、电机控制***及逆变器装置的控制方法 Expired - Fee Related CN102150353B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008233459 2008-09-11
JP2008-233459 2008-09-11
PCT/JP2009/054771 WO2010029780A1 (ja) 2008-09-11 2009-03-12 インバータ装置、インバータコントロールシステム、モータ制御システム、インバータ装置の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102150353A true CN102150353A (zh) 2011-08-10
CN102150353B CN102150353B (zh) 2014-06-18

Family

ID=42005043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980135411.9A Expired - Fee Related CN102150353B (zh) 2008-09-11 2009-03-12 逆变器装置、逆变器控制***、电机控制***及逆变器装置的控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8319463B2 (zh)
EP (1) EP2325992B1 (zh)
JP (1) JP5408136B2 (zh)
CN (1) CN102150353B (zh)
WO (1) WO2010029780A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103744453A (zh) * 2014-01-17 2014-04-23 四川英杰电气股份有限公司 逆变器温控***及基于温控的逆变器输出功率控制方法
CN107408896A (zh) * 2015-02-26 2017-11-28 株式会社日立产机*** 电力转换装置及其控制方法
CN108233636A (zh) * 2016-12-12 2018-06-29 现代自动车株式会社 利用热等效电路的电机的温度计算***
CN108957276A (zh) * 2018-06-29 2018-12-07 西安翌飞核能装备股份有限公司 基于集成热电阻的半导体功率器件保护方法及电路
CN109831931A (zh) * 2016-09-14 2019-05-31 三电汽车部件株式会社 逆变器装置及具备该逆变器装置的车辆用电动压缩机

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5455756B2 (ja) * 2010-04-06 2014-03-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP5486434B2 (ja) * 2010-08-06 2014-05-07 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP5943556B2 (ja) * 2011-05-30 2016-07-05 三菱電機株式会社 ファン駆動用電動機
DE102012103022A1 (de) * 2012-04-05 2013-10-10 Minebea Co., Ltd. Bürstenloser Elektromotor
FR3001035B1 (fr) * 2013-01-15 2015-01-30 Renault Sa Systeme et procede correspondant de calcul de la temperature d'elements d'un onduleur alimentant une machine electrique
JP5875995B2 (ja) * 2013-01-16 2016-03-02 株式会社日立製作所 鉄道車両用の駆動装置
US9130368B2 (en) * 2013-02-14 2015-09-08 Deere & Company Overload prevention system to improve intermittent load capacity of electric drive applications
JP2014187789A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Fanuc Ltd 異常検出機能を備えたモータ駆動装置
US9485889B2 (en) 2013-08-15 2016-11-01 Eaton Corporation Medium voltage hybrid air/liquid cooled adjustable frequency drive
US20150103450A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-16 Unico, Inc. Thermal Protection For Electrical Device
JP6279898B2 (ja) * 2013-12-26 2018-02-14 株式会社東芝 スイッチング制御装置
KR101646346B1 (ko) * 2014-09-23 2016-08-05 현대자동차주식회사 모터 제어 장치 및 방법
JP6316777B2 (ja) * 2015-07-21 2018-04-25 ファナック株式会社 ヒートシンクの放熱性能の異常を検知するモータ駆動装置、および検知方法
DE102015217952A1 (de) * 2015-09-18 2017-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Energieversorgungseinrichtung für einen Weichenantrieb und Verfahren zur Energieversorgung und Steuerung eines Weichenantriebs
JP6569447B2 (ja) 2015-10-07 2019-09-04 株式会社デンソー 電動機制御装置
DE102016201923B4 (de) 2016-02-09 2021-10-28 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Robuste Strombegrenzung für einen elektrischen Antrieb
DE102016215008A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters sowie danach arbeitender Stromrichter
KR102487157B1 (ko) * 2016-12-12 2023-01-10 현대자동차 주식회사 열등가회로를 이용한 모터의 온도 연산 시스템
WO2018229849A1 (ja) * 2017-06-13 2018-12-20 三菱電機株式会社 半導体素子の温度保護装置
JP7420771B2 (ja) * 2021-07-07 2024-01-23 矢崎総業株式会社 電源制御装置および温度制御方法
DE102021209514A1 (de) 2021-08-31 2023-03-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung und Vorrichtung
CN116722758B (zh) * 2023-08-10 2023-12-29 深圳市智赋新能源有限公司 一种微型逆变器控制***

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0833104A (ja) 1994-07-13 1996-02-02 Meidensha Corp 電気自動車用電力変換装置の冷却方法
US5712802A (en) * 1996-04-16 1998-01-27 General Electric Company Thermal protection of traction inverters
JP3695023B2 (ja) 1996-11-27 2005-09-14 日産自動車株式会社 電気自動車の過負荷防止装置
DE10048704B4 (de) * 2000-09-30 2014-07-10 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verfahren für eine Vorrichtung mit Leistungshalbleitern und Vorrichtung
JP3374918B2 (ja) * 2001-03-02 2003-02-10 サンケン電気株式会社 インバ−タ装置
JP2002345147A (ja) 2001-05-15 2002-11-29 Hitachi Ltd モータ制御装置
US6835483B2 (en) * 2001-05-31 2004-12-28 Plug Power, Inc. Method and apparatus for controlling a combined heat and power fuel cell system
JP2003014552A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Nissan Motor Co Ltd 温度検知装置
JP3668708B2 (ja) * 2001-10-22 2005-07-06 株式会社日立製作所 故障検知システム
JP2003134839A (ja) 2001-10-26 2003-05-09 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP3760871B2 (ja) * 2002-02-06 2006-03-29 日産自動車株式会社 インバータ
JP3933627B2 (ja) * 2003-12-19 2007-06-20 株式会社日立製作所 インバータ装置およびこれを用いた車両
JP2005218226A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Yaskawa Electric Corp モータ制御方法および装置
US7738228B2 (en) * 2005-04-07 2010-06-15 Pv Powered, Inc. Inverter thermal protection
JP4710399B2 (ja) * 2005-04-25 2011-06-29 日産自動車株式会社 インバータの保護装置
US7356441B2 (en) * 2005-09-28 2008-04-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Junction temperature prediction method and apparatus for use in a power conversion module
JP4773822B2 (ja) * 2005-12-26 2011-09-14 株式会社オートネットワーク技術研究所 電力供給制御装置
JP4848785B2 (ja) 2006-02-07 2011-12-28 株式会社明電舎 インバータ装置の過負荷保護装置
JP4577336B2 (ja) * 2007-08-09 2010-11-10 日産自動車株式会社 電動車両における電動機の制御装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103744453A (zh) * 2014-01-17 2014-04-23 四川英杰电气股份有限公司 逆变器温控***及基于温控的逆变器输出功率控制方法
CN107408896A (zh) * 2015-02-26 2017-11-28 株式会社日立产机*** 电力转换装置及其控制方法
CN107408896B (zh) * 2015-02-26 2020-01-03 株式会社日立产机*** 电力转换装置及其控制方法
CN109831931A (zh) * 2016-09-14 2019-05-31 三电汽车部件株式会社 逆变器装置及具备该逆变器装置的车辆用电动压缩机
CN108233636A (zh) * 2016-12-12 2018-06-29 现代自动车株式会社 利用热等效电路的电机的温度计算***
CN108233636B (zh) * 2016-12-12 2020-12-18 现代自动车株式会社 利用热等效电路的电机的温度计算***
CN108957276A (zh) * 2018-06-29 2018-12-07 西安翌飞核能装备股份有限公司 基于集成热电阻的半导体功率器件保护方法及电路

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010029780A1 (ja) 2010-03-18
JPWO2010029780A1 (ja) 2012-02-02
EP2325992A1 (en) 2011-05-25
US8319463B2 (en) 2012-11-27
EP2325992A4 (en) 2017-04-19
CN102150353B (zh) 2014-06-18
US20110080124A1 (en) 2011-04-07
JP5408136B2 (ja) 2014-02-05
EP2325992B1 (en) 2019-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102150353B (zh) 逆变器装置、逆变器控制***、电机控制***及逆变器装置的控制方法
JP5514010B2 (ja) 電力変換装置およびその温度上昇演算方法
JP5443946B2 (ja) インバータ装置
JP5161641B2 (ja) 温度検出回路
JP2007195343A (ja) インバータ装置
JP4894312B2 (ja) インバータ装置
US10211770B2 (en) Motor drive control device and control method thereof
KR20190074364A (ko) 발열체의 온도 제어방법 및 제어시스템
JP2009077503A (ja) 電動機の制御装置，空気調和機の制御装置
JP2001268989A (ja) 同期電動機とそれを用いた電気車及びその制御方法
KR102484878B1 (ko) 스위칭 소자 온도 추정 시스템 및 방법
US20220299377A1 (en) Controller and control method
JP4343898B2 (ja) 回転電機の温度推定装置
JP2000228882A (ja) 可変速インバータの保護装置
JP7099445B2 (ja) モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置
JP2020202691A (ja) 直流分巻モータの制御装置及びモータユニット
US20220373374A1 (en) Method for determining a target volumetric flow rate for a coolant
JP2003189668A (ja) 電力変換装置
JP4884434B2 (ja) 電動機駆動装置
US11063542B2 (en) Motor drive apparatus and electric power steering apparatus
JP2007053895A (ja) インバータ装置
JP2006050711A (ja) モータ駆動回路
JP2020191708A (ja) 推定装置及び解析装置
JP4631575B2 (ja) インバータ装置
US20230238911A1 (en) Motor control system and motor control method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140618