JP2019022309A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019022309A JP2019022309A JP2017138301A JP2017138301A JP2019022309A JP 2019022309 A JP2019022309 A JP 2019022309A JP 2017138301 A JP2017138301 A JP 2017138301A JP 2017138301 A JP2017138301 A JP 2017138301A JP 2019022309 A JP2019022309 A JP 2019022309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistors
- water
- temperature
- cooled
- thyristors
- 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
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 59
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 38
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 32
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 235000011468 Albizia julibrissin Nutrition 0.000 description 1
- 240000007185 Albizia julibrissin Species 0.000 description 1
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical compound F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る電力変換装置10の一例を示す図である。
N個のサイリスタ201〜20N、211〜21Nは、全て直列に接続される。N個のサイリスタ20とN個のサイリスタ21は、個々に対応するように互いに逆並列に接続される。N個のスナバ回路22は、N組の逆並列に接続されたサイリスタ20,21の各組に対応するように並列に接続される。スナバ回路22は、コンデンサ30と抵抗28が直列に接続された構成である。N個の分圧抵抗241〜24Nは、N個の電圧検出器261〜26Nとそれぞれ直列に接続される。分圧抵抗241〜24Nと電圧検出器261〜26Nとがそれぞれ直列に接続されたN個の回路は、N個のサイリスタ201〜20N、211〜21Nとそれぞれ並列に接続される。
ヒートシンク621〜62N+1(任意のヒートシンクは、ヒートシンク62と称する)は、サイリスタ201〜20Nの両側に配置される。ヒートシンク621〜62N+1の注水口は枝管を介して冷却水入側母管68に接続され、ヒートシンク621〜62N+1の出水口は枝管を介して冷却水出側母管70に接続される。
計算部14aは、サイリスタ20の素子接合温度Tvjを、センサ群12から取得したデータを基に以下の式で計算する。
Tvj=(Rthy+Rfin)Pthy+Ttin (1)
ここで、Ttinは各サイリスタに隣接するヒートシンク621〜62N+1の注水口に設置されたセンサにより検出される冷却水の入水温度(℃)である。
ここで、Pcnd、Pswon、Pswoffはそれぞれ以下の式で計算される。
Pswon= 0.02Pcnd (di/dt ≦ 2 A/μs) (6)
= 0.035Pcnd (di/dt > 2 A/μus)
ここで、Ithyはサイリスタに流れる電流(素子電流)(A)、Utは実際の素子損失に合うように選定したスレッショルド電圧(V)であり、Rtは実際の素子損失に合うように選定したスロープ抵抗(Ω)である。スレッショルド電圧Ut、スロープ抵抗Rtは(5)式〜(7)式を(4)式に代入して計算した結果と、(8)式の計算結果が一致するように選定された既知の値であり、素子電流Ithyはサイリスタに設置されたセンサにより検出される。
(2)抵抗器64、66の抵抗線温度の計算
計算部14aは、抵抗器64、66Nの抵抗線温度Trをセンサ群12から取得したデータを基に以下の式で計算する。 Tr=Rr・Pr+Trin (9)
ここで、Trinは抵抗器64、66の注水口に設置されたセンサにより検出される冷却水の温度である。
計算部14aで計算された温度は、制御部14bに供給される。制御部14bは、計算部14aによって計算されたサイリスタ201〜20Nの素子接合温度、スナバ抵抗281〜28Nの抵抗線温度、分圧抵抗241〜24Nの抵抗線温度の少なくともいずれかが閾値を超えた場合、熱の発生が少なくなるようにサイリスタバルブ8Uの動作を制御する。例えば、サイリスタバルブ8Uの運転を停止、あるいは逆電圧が印加されないようにサイリスタ201〜20Nのゲートにゲートパルスを供給し続ける軽負荷運転を行う。サイリスタの各種特性、例えばタ―ンオフタイムや耐電圧は、そのサイリスタの温度に依存しており、温度が所定値以上となると設計性能を維持できなくなる。サイリスタの発熱量は、その通電電流に依存しており、過負荷等により温度が閾値を越えた場合、通電電流を速かに下げることが必要である。
[第2実施形態]
第1実施形態は、ヒートシンクと水冷抵抗器が並列に接続される冷却配管を用いた。温度の計算は、冷却配管の経路に応じている。図6とは異なる経路の冷却配管を用いる第2実施形態を説明する。第2実施形態では、図7に示すように、ヒートシンクと水冷抵抗器が直列に接続される。
Pは発熱量、Qは冷却水の流量(L/min)、ρは冷却水の密度(kg/m)、cは冷却水の比熱(kJ/(kg・K))である。発熱量は素子損失Pthyが用いられる。冷却水の流量Qはセンサ群12により検出され、冷却水の密度ρ、冷却水の比熱cは、既知である。
図7では、ヒートシンクと水冷抵抗器とを直列に接続する際、ヒートシンクを冷却水入側母管68に接続し、ヒートシンクを介した冷却水を水冷抵抗器に注入したが、ヒートシンクと水冷抵抗器の接続を逆にしてもよい。すなわち、水冷抵抗器を冷却水入側母管68に接続し、水冷抵抗器を介した冷却水をヒートシンクに注入してもよい。
これにより、図7のように、冷却水がヒートシンクと水冷抵抗器に一斉に注入されず、ヒートシンクあるいは水冷抵抗器により冷却水の温度が上昇した場合でも、(1)式、(9)式により、素子接合温度あるいは抵抗線温度を正しく計算することができる。 上述した実施形態によれば、(1)式、(9)式を用いた計算をすることで、サイリスタの素子接合温度、及び抵抗の抵抗線温度を推定できる。また、サイリスタの素子接合温度、抵抗線温度を監視し、サイリスタバルブの運転制御を行うことで、サイリスタ、抵抗の破損を未然に防ぐことができる。また、ヒートシンクと水冷抵抗器が直列に接続している冷却配管構成であっても、冷却水の温度の上昇分を(13)式で計算し、その結果を用いることでサイリスタの素子接合温度、及び抵抗線の温度を計算することができる。
Claims (8)
- 複数のサイリスタバルブを具備する無効電力補償装置と、
前記無効電力補償装置の動作状態を示す状態データを検出するセンサ手段と、
前記センサ手段の出力に基づいて温度を計算し、計算した温度に応じて前記無効電力補償装置を制御する制御手段と、を具備する電力変換装置であって、
前記サイリスタバルブは、
直列に接続される複数のサイリスタと、
前記複数のサイリスタにそれぞれ並列に接続される複数のスナバ抵抗と、
前記複数のサイリスタにそれぞれ並列に接続される複数の分圧抵抗と、を具備し、
前記制御手段は、前記複数のサイリスタの素子接合温度と、前記複数のスナバ抵抗の抵抗線温度と、前記複数の分圧抵抗の抵抗線温度とを計算する電力変換装置。 - 前記複数のサイリスタを冷却する複数のヒートシンクと、
前記複数のスナバ抵抗と前記複数の分圧抵抗を構成する複数の水冷抵抗器と、をさらに具備し、
前記制御手段は、
前記複数のサイリスタの熱抵抗と、前記複数のヒートシンクの熱抵抗と、前記複数のサイリスタの素子損失と、前記複数のヒートシンクに注入される冷却水の入水温度とに基づいて、前記複数のサイリスタの素子接合温度を計算し、
前記複数のスナバ抵抗の熱抵抗と、前記複数のスナバ抵抗に生じる損失と、前記複数のスナバ抵抗を構成する複数の水冷抵抗器に注入される冷却水の入水温度とに基づいて、前記複数のスナバ抵抗の抵抗線温度を計算し、
前記複数の分圧抵抗の熱抵抗と、前記複数の分圧抵抗に生じる損失と、前記複数の分圧抵抗を構成する複数の水冷抵抗器に注入される冷却水の入水温度とに基づいて、前記複数の分圧抵抗の抵抗線温度を計算する請求項1記載の電力変換装置。 - 前記複数の水冷抵抗器は、前記複数のスナバ抵抗を構成する複数の第1水冷抵抗器と、前記複数の分圧抵抗を構成する複数の第2水冷抵抗器と、を具備し、
前記複数のサイリスタバルブの各々は、前記複数の第1水冷抵抗器と、前記複数の第2水冷抵抗器と、前記複数のシートシンクと、を具備し、
前記複数の第1水冷抵抗器と、前記複数の第2水冷抵抗器と、前記複数のヒートシンクは、冷却水の入側端部と冷却水の出側端部との間に並列に配置される請求項2記載の電力変換装置。 - 前記複数のスナバ抵抗の各々は第1抵抗と第2抵抗に分割され、
前記複数の水冷抵抗器は、前記複数の分圧抵抗と前記複数のスナバ抵抗の第1抵抗を構成する複数の第1水冷抵抗器と、前記複数のスナバ抵抗の第2抵抗を構成する複数の第2水冷抵抗器と、を具備し、
前記複数のサイリスタバルブの各々は、前記複数の第1水冷抵抗器と、前記複数の第2水冷抵抗器と、前記複数のシートシンクと、を具備し、
前記複数のヒートシンクは、前記複数の第1水冷抵抗器または前記複数の第2水冷抵抗器と直列に接続され、
前記複数のヒートシンクと前記複数の第1水冷抵抗器、または前記複数の第2水冷抵抗器との直列回路は、冷却水の入側端部と冷却水の出側端部との間に並列に配置される請求項1または請求項2記載の電力変換装置。 - 前記複数のヒートシンクから排出された冷却水は、前記複数の第1水冷抵抗器または前記複数の第2水冷抵抗器に注入される請求項4記載の電力変換装置。
- 前記複数の第1水冷抵抗器または前記複数の第2水冷抵抗器から排出された冷却水は前記複数のヒートシンクに注入される請求項4記載の電力変換装置。
- 前記制御手段は、前記複数のサイリスタの素子接合温度と、前記複数のスナバ抵抗の抵抗線温度と、前記複数の分圧抵抗の抵抗線温度の少なくとも1つが閾値以上の場合、前記無効電力補償装置を停止、あるいは低負荷運転する請求項1乃至請求項6のいずれか一項記載の電力変換装置。
- 複数のサイリスタバルブを具備する無効電力補償装置と、
前記無効電力補償装置の動作状態を示す状態データを検出するセンサ手段と、
前記センサ手段の出力に基づいて温度を計算し、計算した温度に応じて前記無効電力補償装置を制御する制御手段と、を具備し、
前記サイリスタバルブは、
直列に接続される複数のサイリスタと、
前記複数のサイリスタにそれぞれ並列に接続される複数のスナバ抵抗と、
前記複数のサイリスタにそれぞれ並列に接続される複数の分圧抵抗と、を具備し、
前記複数のサイリスタは複数のヒートシンクにより冷却され、
前記複数のスナバ抵抗は複数の第1水冷抵抗器により構成され、
前記複数の分圧抵抗は複数の第2水冷抵抗器により構成される電力変換装置の温度モニタ方法であって、
前記複数のサイリスタの熱抵抗と、前記複数のヒートシンクの熱抵抗と、前記複数のサイリスタの素子損失と、前記複数のヒートシンクに注入される冷却水の入水温度とに基づいて前記複数のサイリスタの素子接合温度を計算し、
前記複数のスナバ抵抗の熱抵抗と、前記複数のスナバ抵抗に生じる損失と、前記複数の第1冷却抵抗器の冷却水の入水温度とに基づいて、前記複数のスナバ抵抗の抵抗線温度を計算し、
前記複数の分圧抵抗の熱抵抗と、前記複数の分圧抵抗に生じる損失と、前記複数の第2水冷抵抗器の冷却水の入水温度とに基づいて、前記複数の分圧抵抗の抵抗線温度とを計算する温度モニタ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017138301A JP6803121B2 (ja) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017138301A JP6803121B2 (ja) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019022309A true JP2019022309A (ja) | 2019-02-07 |
JP6803121B2 JP6803121B2 (ja) | 2020-12-23 |
Family
ID=65353258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017138301A Active JP6803121B2 (ja) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6803121B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022074661A (ja) * | 2020-11-05 | 2022-05-18 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6055289U (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-18 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
JPH0389843A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 変換器 |
JPH05130728A (ja) * | 1991-11-01 | 1993-05-25 | Toshiba Corp | 電力用変換装置の保護装置 |
JPH06335252A (ja) * | 1993-05-19 | 1994-12-02 | Hitachi Ltd | 電力用自励式変換器の制御方法及びその装置 |
JPH09131061A (ja) * | 1995-11-02 | 1997-05-16 | Toshiba Corp | 水冷式半導体変換器 |
JPH10295071A (ja) * | 1997-04-17 | 1998-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 水冷式高電圧半導体装置 |
JPH10337029A (ja) * | 1997-05-27 | 1998-12-18 | Toshiba Corp | サイリスタ変換器 |
WO1999056141A1 (en) * | 1998-04-28 | 1999-11-04 | Abb Ab | A method and a device for functional test of a semiconductor valve |
JP2011205812A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | サイリスタ直列回路の故障検出回路 |
-
2017
- 2017-07-14 JP JP2017138301A patent/JP6803121B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6055289U (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-18 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
JPH0389843A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 変換器 |
JPH05130728A (ja) * | 1991-11-01 | 1993-05-25 | Toshiba Corp | 電力用変換装置の保護装置 |
JPH06335252A (ja) * | 1993-05-19 | 1994-12-02 | Hitachi Ltd | 電力用自励式変換器の制御方法及びその装置 |
JPH09131061A (ja) * | 1995-11-02 | 1997-05-16 | Toshiba Corp | 水冷式半導体変換器 |
JPH10295071A (ja) * | 1997-04-17 | 1998-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 水冷式高電圧半導体装置 |
JPH10337029A (ja) * | 1997-05-27 | 1998-12-18 | Toshiba Corp | サイリスタ変換器 |
WO1999056141A1 (en) * | 1998-04-28 | 1999-11-04 | Abb Ab | A method and a device for functional test of a semiconductor valve |
JP2011205812A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | サイリスタ直列回路の故障検出回路 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022074661A (ja) * | 2020-11-05 | 2022-05-18 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
JP7399063B2 (ja) | 2020-11-05 | 2023-12-15 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6803121B2 (ja) | 2020-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5574845B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4642081B2 (ja) | 電動機制御装置の過温検知方式 | |
JP6067105B2 (ja) | 電力変換装置、およびそれを備えたモータ駆動装置、およびそれを備えた送風機、圧縮機、およびそれらを備えた空気調和機、冷蔵庫、ならびに冷凍機 | |
US10338128B2 (en) | Life estimation circuit and semiconductor device made using the same | |
US9825518B2 (en) | System and method for over-current protection | |
US9030054B2 (en) | Adaptive gate drive control method and circuit for composite power switch | |
US9759458B2 (en) | Temperature adjustment apparatus utilizing state detector detecting the electrical state of the Peltier device | |
EP1583197A2 (en) | Protection of power semiconductor components | |
US20160048149A1 (en) | Current limiter | |
KR101961575B1 (ko) | 전동기 구동 장치 및 공기 조화기 | |
JP6164995B2 (ja) | 発熱素子寿命推定装置及びモジュール | |
KR102254529B1 (ko) | 전력 변환 장치 및 전력 변환 방법 | |
JP6653609B2 (ja) | インバータ冷却装置の水抜け検知装置 | |
JP6803121B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6576846B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6180576B1 (ja) | Dc−dc電圧変換装置 | |
WO2016170584A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2011023569A (ja) | パワーモジュール | |
JP6619393B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5839374B1 (ja) | モータ制御装置 | |
WO2017179095A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2014225972A (ja) | 電力変換装置およびその制御方法 | |
JP2016140122A (ja) | 電力変換装置の制御方法 | |
JP2017130985A (ja) | 半導体素子の駆動装置 | |
JP5220682B2 (ja) | 電力変換器の過熱保護装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20180308 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20180327 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190906 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200715 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200819 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201016 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201127 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6803121 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |