JP3818082B2

JP3818082B2 - Inverter

Info

Publication number: JP3818082B2
Application number: JP2001128577A
Authority: JP
Inventors: 徹掛林
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002325463A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を主回路スイッチ素子とするインバータに係り、特にファンのオン・オフ制御で半導体素子を空冷する保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の保護装置を備えたインバータの構成例を図４に示す。インバータ本体は、整流器１で交流電力を直流に変換し、電解コンデンサ２で平滑し、逆変換器３で直流から電圧と周波数を制御した交流出力を得て負荷となるモータ４等に供給する。ＰＷＭ制御回路５は、モータ速度指令とモータ４の速度検出器６の検出信号を比較し、さらにＰＷＭ波形にして逆変換器３のゲート信号を得る。
【０００３】
保護装置７は、インバータの運転における電圧や電流を監視し、過電流や過電圧、不足電圧の検出でインバータの出力制限や遮断器解離等の保護出力を得る。この保護装置７は、他の保護機能として、逆変換器３に設けられる半導体素子の温度保護機能が設けられる。
【０００４】
この温度保護機能を説明する。逆変換器３は、ヒートシンク８に複数（例えば６アーム）の半導体素子９を装着してそのゲート信号によりオン・オフ制御され、このときの半導体素子９の発熱をヒートシンク８を通して放熱することで半導体素子９の熱破壊を防止する。ヒートシンク８の周辺には空冷用ファン１０を設ける。また、ヒートシンク８にはその温度検出器としてのサーミスタ１１を接触させる。
【０００５】
保護装置７は、サーミスタ１１で検出するヒートシンク８の温度Ｔｈを監視し、この温度Ｔｈがファン１０のオン条件温度Ｔｏｎ以上になったときにファン１０をオン制御することで半導体素子を過熱から保護し、温度Ｔｈがファン１０のオフ条件温度Ｔｏｆｆ以下になったときにファン１０をオフ制御することでファンの電力消費を抑制する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）温度サイクルの問題点
従来の温度保護方式では、インバータの周囲温度Ｔａを考慮することなくヒートシンク８の検出温度に基づいてのみファン制御するため、周囲温度Ｔａが低い状態ではヒートシンク８の温度上昇値（ΔＴ＝Ｔｈ−Ｔａ）が大きくなってもファンはオン制御されない。例えば、Ｔｏｎ＝６０℃に設定され、Ｔａ＝０℃のときには ΔＴ＝６０℃の温度上昇までファンがオン制御されない。
【０００７】
このため、例えば、インバータがモータ４の断続運転や加減速運転を繰り返し、ヒートシンク８の温度が０℃→６０℃→０℃という温度サイクルを繰り返した場合、ヒートシンク８に取り付けられた半導体素子９が熱疲労により破壊してしまう恐れがある。
【０００８】
（２）サーミスタ異常の問題点
従来の温度保護方式では、ファン１０の制御はサーミスタ１１の検出温度に依存しているため、サーミスタの温度検出回路に異常が発生した場合、ΔＴが許容値を超えた場合にもファンをオンすることができず、半導体素子９の熱破壊の原因となる。
【０００９】
この対策として、従来装置ではサーミスタ１１の回路がオープンまたはショートした場合にその検出で異常と判定し、運転停止等の保護動作を得るようにしている。しかし、サーミスタ１１の回路がオープンでもショートでもない異常発生、例えばヒートシンク８へのサーミスタ１１の取り付け不良等が発生した場合、温度異常を検出できず、半導体素子９の熱破壊を起こしてしまう。
【００１０】
本発明の目的は、前記の課題を解決したインバータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サーミスタ等の感温素子の検出温度履歴からヒートシンクの周囲温度を予測し、この温度がファンのオン、オフ条件差分温度内に検出温度が入るようファンを制御することにより、温度サイクルによる半導体素子の熱疲労を防止するものであり、以下の構成を特徴とする。
【００１２】
（１）ヒートシンクに装着した半導体素子を主回路スイッチ素子とし、ヒートシンクを空冷用ファンのオン・オフ制御で半導体素子を熱破壊から保護する保護装置を備えたインバータにおいて、
前記保護装置は、前記ヒートシンクに取り付けた感温素子により検出する半導体素子の温度検出値のうち、設定時間内の最低温度と現在の温度検出値との偏差ΔＴを求め、この偏差ΔＴが前記ファンのオン条件差分温度ΔＴｏｎよりも大きいときに前記ファンをオン制御し、前記偏差ΔＴが前記ファンのオフ条件差分温度ΔＴｏｆｆよりも小さいときに前記ファンをオフ制御する保護手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
なお、前記保護装置は、前記感温素子の温度検出値Ｔｈが前記ファンのオン条件温度設定値Ｔｏｎよりも大きいときに前記ファンをオン制御し、前記温度検出値Ｔｈが前記ファンのオフ条件温度設定値Ｔｏｆｆよりも小さいときに前記ファンをオフ制御する保護手段を備えるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、インバータの負荷電流の積分値を感温素子の検出温度に対応付けることで、サーミスタ回路の接触不良等の異常検出を可能にし、さらにサーミスタ回路を不要にしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１５】
（２）ヒートシンクに装着した半導体素子を主回路スイッチ素子とし、ヒートシンクを空冷用ファンのオン・オフ制御で半導体素子を熱破壊から保護する保護装置を備えたインバータにおいて、
前記保護装置は、インバータの負荷電流ｉの設定時間内の積分値Ｉが感温素子異常判定値ＴＨｅｒｒより大きいときに前記感温素子の異常と判定して保護出力を得る保護手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
なお、前記感温素子異常判定値ＴＨｅｒｒは、前記設定時間内の負荷電流パターンのうち、半導体素子の温度上昇が最も小さくなる運転パターンでの温度偏差ΔＴがファンのオン制御差分温度ΔＴｏｎに一致する電流積分値とするのが好ましい。
【００１７】
また、前記保護装置は、前記感温素子の温度検出値Ｔｈが前記ファンのオン条件温度設定値Ｔｏｎよりも大きいときに前記ファンをオン制御し、前記温度検出値Ｔｈが前記ファンのオフ条件温度設定値Ｔｏｆｆよりも小さいときに前記ファンをオフ制御する保護手段を備えるのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の保護処理フローであり、保護装置７をマイクロプロセッサによるソフトウェア構成とする場合での前記の温度サイクルの問題を解消した保護方式である。
【００２１】
保護装置７は、サーミスタ１１の検出温度Ｔｈを周期的に読み込み（Ｓ１）、この温度Ｔｈについて設定時間（例えば過去４時間）内の最低温度Ｔｍｉｎを記録更新を繰り返しておく（Ｓ２）。この処理Ｓ２は、最低温度Ｔｍｉｎを半導体素子またはヒートシンクの現在の周囲温度として求めておくものである。
【００２２】
次に、保護装置７は、サーミスタ１１の検出温度Ｔｈを読み込む毎に、検出温度Ｔｈと最低温度Ｔｍｉｎとの偏差ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｍｉｎ）を求め（Ｓ３）、このΔＴがファン１０のオン条件差分温度ΔＴｏｎ（例えば１５℃）よりも大きいか否かを判定し（Ｓ４）、ΔＴｏｎよりも大きいときにファン１０のオン制御を行う（Ｓ５）。
【００２３】
ΔＴがΔＴｏｎよりも小さいとき、ΔＴがファン１０のオフ条件差分温度ΔＴｏｆｆ（例えば１５℃）よりも大きいか否かを判定し（Ｓ６）、ΔＴｏｆｆよりも小さいときにファン１０のオフ制御を行う（Ｓ７）。
【００２４】
したがって、サーミスタ１１で検出するヒートシンクの温度（半導体素子９の温度）Ｔｈがファンのオン条件温度Ｔｏｎまたはオフ条件温度にならない場合、従来ではファンのオン・オフ制御がなされないが、本実施形態では、上限が差分温度ΔＴｏｎ以上、または下限が差分温度ΔＴｏｆｆ以下になる場合にファン制御がなされ、半導体素子が広い温度範囲で温度サイクルが発生してその熱疲労を招くのを防止し、半導体素子の寿命を大幅に改善できる。
【００２５】
（実施形態２）
図２は、実施形態２の保護処理フローを示し、サーミスタ回路の異常を検出することにより半導体素子を保護する場合である。
【００２６】
保護装置７は、過電流保護のためのインバータの出力電流検出信号を負荷電流ｉとして周期的に読み込み（Ｓ１１）、この負荷電流ｉについて設定時間（例えば１６分間）での積分値Ｉを演算・更新しておく（Ｓ１２）。この電流積分値Ｉは、設定時間での負荷電流の平均値に対応するものであり、この負荷電流の大小が半導体素子の発熱量に相関性をもつことから、サーミスタ１１の検出信号に対応する量として求めるものである。
【００２７】
次に、保護装置７は、電流積分値Ｉが設定値ＴＨｅｒｒよりも大きいか否かを判定し（Ｓ１３）、大きい場合にはサーミスタ回路の異常と判定してその出力で保護動作を行う（Ｓ１４）。また、小さいは場合にはサーミスタ回路の正常として次回の保護処理に戻る。
【００２８】
ここで、設定値ＴＨｅｒｒの算出を説明する。電流積分値Ｉが設定値ＴＨｅｒｒに一致すれば、常にΔＴ＞ΔＴｏｎでなければ、誤検出してしまう。そこで、設定時間の電流パターンの中で、温度上昇が最も小さくなるパターンによりインバータ運転を行い、このときのΔＴ＝ΔＴｏｎとなる平均電流を求めてＴＨｅｒｒとする。
【００２９】
この方式を採用することにより、サーミスタ異常を検出した時点でも、半導体素子の動作保証温度範囲内で確実に保護をかけることが可能となる。
【００３０】
したがって、本実施形態によれば、設定時間での負荷電流の積分値を基にしてサーミスタ回路の異常を検出することができ、サーミスタ回路の接触不良などの異常にもその確実な検出ができ、ひいては半導体素子の保護を確実にする。
【００３１】
なお、負荷電流の検出を出力電流から求めるのに代えて、インバータの直流電流を検出することでもよい。
【００３２】
（実施形態３）
図３は、実施形態３の保護処理フローであり、保護装置７をマイクロプロセッサによるソフトウェア構成とする場合でのサーミスタ回路の異常にも保護を可能にする方式である。
【００３３】
保護装置７は、実施形態２と同様に、インバータ直流回路の電流検出信号を負荷電流ｉとして周期的に読み込み（Ｓ２１）、この負荷電流ｉについて設定時間（例えば１６分間）での積分値Ｉを演算・更新する（Ｓ２２）。
【００３４】
次に、保護装置７は、電流積分値Ｉを求める毎に、この積分値Ｉがファン１０のオン条件電流設定値Ｉｏｎよりも大きいか否かを判定し（Ｓ２３）、Ｉｏｎよりも大きいときにファン１０のオン制御を行う（Ｓ２４）。
【００３５】
ＩがＩｏｎよりも小さいとき、Ｉがファン１０のオフ条件電流設定値Ｉｏｆｆよりも大きいか否かを判定し（Ｓ２５）、Ｉｏｆｆよりも小さいときにファン１０のオフ制御を行う（Ｓ２６）。
【００３６】
ここで、電流設定値Ｉｏｎの算出は、設定時間での電流パターンの中で、温度上昇が最も大きくなるパターンによりインバータ運転を行い、ΔＴ＝ΔＴｏｎとなる電流積分値をＩｏｎとする。同様に、電流設定値Ｉｏｆｆの算出は、設定時間での電流パターンの中で、温度上昇が最も大きくなるパターンによりインバータ運転を行い、ΔＴ＝ΔＴｏｆｆとなる電流積分値をＩｏｆｆとする。
【００３７】
したがって、サーミスタ１１で検出するヒートシンクの温度（半導体素子９の温度）Ｔｈを基にしたファン制御に代えて、負荷電流ｉの平均値Ｉを基にしたファン制御を行うことができ、サーミスタによる温度検出が不要になる。
【００３８】
なお、以上までの各実施形態は、逆変換器３の温度保護方式を示すが、整流器１に代えて半導体素子構成の順変換器を設ける場合は、該順変換器の保護に適用して同等の作用を効果を得ることができる。また、保護装置をソフトウェア構成とする場合で示すが、これらをハードウェア構成に置換できるのは勿論である。また、各実施形態を従来の保護方式と併用して、半導体素子の保護が一層効果的となる。また、温度検出素子としてサーミスタを示すが他の感温素子で置換できるし、インバータの制御方式はＰＷＭ方式に限られるものではない。さらに、負荷はモータに限らない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、感温素子の検出温度履歴からヒートシンクの周囲温度を予測し、ファンのオン、オフ条件差分温度内に検出温度が入るようファンを制御するようにしたため、半導体素子に加えられる温度サイクルによる熱疲労で素子が破壊するのを防止できる。
【００４０】
また、本発明によれば、インバータの負荷電流の積分値を感温素子の検出温度に対応付けた保護を行うようにしたため、サーミスタ回路の接触不良等の異常検出が可能になるし、サーミスタ回路が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の保護処理フロー。
【図２】本発明の実施形態２の保護処理フロー。
【図３】本発明の実施形態３の保護処理フロー。
【図４】インバータの構成例。
【符号の説明】
１…整流器
２…電界コンデンサ
３…逆変換器
４…モータ
５…ＰＷＭ制御回路
７…保護装置
８…ヒートシンク
９…半導体素子
１０…ファン
１１…サーミスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter having a semiconductor element as a main circuit switch element, and more particularly to a protection device for air-cooling a semiconductor element by on / off control of a fan.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a configuration example of an inverter provided with this kind of protection device. The inverter main body converts alternating current power into direct current by the rectifier 1, smoothes it by the electrolytic capacitor 2, obtains an alternating current output in which the voltage and frequency are controlled from the direct current by the inverse converter 3, and supplies the alternating current output to the motor 4 as a load. The PWM control circuit 5 compares the motor speed command with the detection signal of the speed detector 6 of the motor 4, and further obtains the gate signal of the inverse converter 3 with a PWM waveform.
[0003]
The protective device 7 monitors the voltage and current in the operation of the inverter, and obtains a protective output such as output limitation of the inverter and circuit breaker disengagement by detecting overcurrent, overvoltage, and undervoltage. The protection device 7 is provided with a temperature protection function of a semiconductor element provided in the inverse converter 3 as another protection function.
[0004]
This temperature protection function will be described. The inverse converter 3 is equipped with a plurality of (for example, 6 arms) semiconductor elements 9 mounted on the heat sink 8 and is turned on / off by the gate signal. The element 9 is prevented from being thermally destroyed. An air cooling fan 10 is provided around the heat sink 8. Further, the thermistor 11 as a temperature detector is brought into contact with the heat sink 8.
[0005]
The protection device 7 monitors the temperature Th of the heat sink 8 detected by the thermistor 11, and protects the semiconductor element from overheating by controlling the fan 10 to turn on when the temperature Th exceeds the on-condition temperature Ton of the fan 10. Then, when the temperature Th is equal to or lower than the off-condition temperature Toff of the fan 10, the fan 10 is controlled to be turned off to suppress the power consumption of the fan.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
(1) Problems of the temperature cycle In the conventional temperature protection system, the fan is controlled only based on the detected temperature of the heat sink 8 without considering the ambient temperature Ta of the inverter. Therefore, the temperature of the heat sink 8 is low when the ambient temperature Ta is low. Even if the increase value (ΔT = Th−Ta) increases, the fan is not controlled to be turned on. For example, when Ton = 60 ° C. and Ta = 0 ° C., the fan is not controlled to turn on until ΔT = 60 ° C.
[0007]
For this reason, for example, when the inverter repeats intermittent operation and acceleration / deceleration operation of the motor 4 and the temperature of the heat sink 8 repeats the temperature cycle of 0 ° C. → 60 ° C. → 0 ° C., the semiconductor element 9 attached to the heat sink 8 There is a risk of destruction due to thermal fatigue.
[0008]
(2) Problem of thermistor abnormality In the conventional temperature protection method, the control of the fan 10 depends on the detected temperature of the thermistor 11, so that if an abnormality occurs in the temperature detection circuit of the thermistor, ΔT exceeds the allowable value. In this case, the fan cannot be turned on, which causes thermal destruction of the semiconductor element 9.
[0009]
As a countermeasure, in the conventional apparatus, when the circuit of the thermistor 11 is opened or short-circuited, it is determined that the abnormality is detected, and a protective operation such as operation stop is obtained. However, when an abnormality occurs in which the circuit of the thermistor 11 is neither open nor short-circuited, for example, a defective attachment of the thermistor 11 to the heat sink 8 occurs, the temperature abnormality cannot be detected and the semiconductor element 9 is thermally destroyed.
[0010]
The objective of this invention is providing the inverter which solved the said subject.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention predicts the ambient temperature of the heat sink from the detected temperature history of a temperature sensitive element such as a thermistor, and controls the fan so that the detected temperature falls within the temperature difference between the on and off conditions of the fan, thereby controlling the temperature cycle. Is to prevent thermal fatigue of the semiconductor element due to, and is characterized by the following configuration.
[0012]
(1) In an inverter provided with a protective device that protects a semiconductor element from thermal destruction by using a semiconductor element mounted on a heat sink as a main circuit switch element, and controlling the heat sink by on / off control of an air cooling fan.
The protection device obtains a deviation ΔT between a minimum temperature within a set time and a current temperature detection value among temperature detection values of a semiconductor element detected by a temperature sensing element attached to the heat sink, and the deviation ΔT is calculated as the fan ΔT. Protective means for controlling the fan to turn on when the temperature difference is larger than the on-condition difference temperature ΔTon of the fan and to turn off the fan when the deviation ΔT is smaller than the fan-off condition difference temperature ΔToff. To do.
[0013]
The protection device controls the fan to turn on when the temperature detection value Th of the temperature sensing element is larger than the fan on-condition temperature setting value Ton, and the temperature detection value Th is the off-condition temperature of the fan. It is preferable to provide protection means for controlling the fan to be turned off when it is smaller than the set value Toff.
[0014]
Further, the present invention associates the integral value of the load current of the inverter with the detected temperature of the temperature sensing element, thereby enabling the detection of an abnormality such as a contact failure of the thermistor circuit and further eliminating the need for the thermistor circuit. Features the configuration.
[0015]
(2) In an inverter provided with a protection device that protects a semiconductor element from thermal destruction by using a semiconductor element mounted on a heat sink as a main circuit switch element, and the heat sink is controlled by on / off control of an air cooling fan.
The protection device includes protection means for obtaining a protection output by determining that the temperature sensing element is abnormal when the integral value I within the set time of the load current i of the inverter is greater than the temperature sensing element abnormality determination value THErr. It is characterized by.
[0016]
The temperature-sensitive element abnormality determination value THerr is such that the temperature deviation ΔT in the operation pattern in which the temperature rise of the semiconductor element is the smallest among the load current patterns within the set time coincides with the fan on-control difference temperature ΔTon. The current integral value is preferable.
[0017]
The protection device controls the fan to turn on when the temperature detection value Th of the temperature sensing element is larger than the fan on-condition temperature setting value Ton, and the temperature detection value Th is the fan off-condition temperature. It is preferable to provide protection means for controlling the fan to be turned off when it is smaller than the set value Toff.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a protection processing flow according to the first embodiment, which is a protection method that solves the above-described temperature cycle problem when the protection device 7 has a software configuration of a microprocessor.
[0021]
The protection device 7 periodically reads the detected temperature Th of the thermistor 11 (S1), and repeats recording and updating the minimum temperature Tmin within a set time (for example, the past 4 hours) for this temperature Th (S2). In the process S2, the minimum temperature Tmin is obtained as the current ambient temperature of the semiconductor element or the heat sink.
[0022]
Next, every time the protection device 7 reads the detection temperature Th of the thermistor 11, it obtains a deviation ΔT (= Th−Tmin) between the detection temperature Th and the minimum temperature Tmin (S3), and this ΔT is the ON condition of the fan 10. It is determined whether or not the temperature is higher than the difference temperature ΔTon (for example, 15 ° C.) (S4). When the temperature is higher than ΔTon, the fan 10 is turned on (S5).
[0023]
When ΔT is smaller than ΔTon, it is determined whether ΔT is larger than an OFF condition difference temperature ΔToff (for example, 15 ° C.) of the fan 10 (S6), and when it is smaller than ΔToff, the fan 10 is turned off ( S7).
[0024]
Therefore, when the heat sink temperature (temperature of the semiconductor element 9) Th detected by the thermistor 11 does not reach the fan on-condition temperature Ton or the off-condition temperature, the fan on / off control is not conventionally performed. Fan control is performed when the upper limit is equal to or higher than the differential temperature ΔTon, or the lower limit is equal to or lower than the differential temperature ΔToff, thereby preventing the semiconductor element from causing a thermal cycle in a wide temperature range and causing thermal fatigue of the semiconductor element. Lifetime can be greatly improved.
[0025]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a protection processing flow according to the second embodiment, in which a semiconductor element is protected by detecting an abnormality in the thermistor circuit.
[0026]
The protection device 7 periodically reads the output current detection signal of the inverter for overcurrent protection as a load current i (S11), and calculates an integral value I for a set time (for example, 16 minutes) for this load current i. Update (S12). This integrated current value I corresponds to the average value of the load current at the set time, and the magnitude of this load current has a correlation with the heat generation amount of the semiconductor element, and therefore corresponds to the detection signal of the thermistor 11. It is calculated as a quantity.
[0027]
Next, the protection device 7 determines whether or not the current integral value I is larger than the set value THErr (S13). If the current integration value I is larger, it is determined that the thermistor circuit is abnormal, and a protection operation is performed with the output (S14). ). On the other hand, if it is smaller, the thermistor circuit is normal and the process returns to the next protection process.
[0028]
Here, the calculation of the set value THerr will be described. If the current integrated value I matches the set value THerr, it will be erroneously detected unless ΔT> ΔTon. In view of this, the inverter operation is performed with a pattern in which the temperature rise is the smallest among the current patterns of the set time, and an average current at which ΔT = ΔTon at this time is obtained and set as THerr.
[0029]
By adopting this method, even when the thermistor abnormality is detected, it is possible to reliably protect the semiconductor element within the guaranteed operating temperature range.
[0030]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to detect abnormality of the thermistor circuit based on the integrated value of the load current at the set time, and it is possible to reliably detect abnormality such as contact failure of the thermistor circuit, As a result, protection of the semiconductor element is ensured.
[0031]
Instead of obtaining the load current from the output current, the DC current of the inverter may be detected.
[0032]
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a protection processing flow according to the third embodiment, which is a system that enables protection even when the thermistor circuit is abnormal when the protection device 7 has a software configuration of a microprocessor.
[0033]
Similarly to the second embodiment, the protection device 7 periodically reads the current detection signal of the inverter DC circuit as the load current i (S21), and uses the integrated value I for a set time (for example, 16 minutes) for the load current i. Calculate and update (S22).
[0034]
Next, every time the protection device 7 calculates the current integral value I, it determines whether or not the integral value I is larger than the on-condition current setting value Ion of the fan 10 (S23). The fan 10 is turned on (S24).
[0035]
When I is smaller than Ion, it is determined whether I is larger than the off-condition current setting value Ioff of the fan 10 (S25). When I is smaller than Ioff, the fan 10 is controlled to be turned off (S26).
[0036]
Here, the current set value Ion is calculated by performing inverter operation using a pattern in which the temperature rise is the largest in the current pattern at the set time, and setting the current integrated value where ΔT = ΔTon is Ion. Similarly, the current set value Ioff is calculated by performing inverter operation with a pattern in which the temperature rise is the largest in the current pattern at the set time, and setting the current integral value where ΔT = ΔToff is Ioff.
[0037]
Therefore, instead of the fan control based on the heat sink temperature (temperature of the semiconductor element 9) Th detected by the thermistor 11, the fan control based on the average value I of the load current i can be performed. Detection is not necessary.
[0038]
In addition, although each embodiment until the above shows the temperature protection system of the reverse converter 3, when replacing with the rectifier 1 and providing the forward converter of a semiconductor element structure, it applies to protection of this forward converter, and is equivalent The effect can be obtained. Although the protection device has a software configuration, it is needless to say that these can be replaced with a hardware configuration. Further, each embodiment is used in combination with a conventional protection method, so that the protection of the semiconductor element becomes more effective. Although the thermistor is shown as the temperature detection element, it can be replaced with another temperature sensing element, and the inverter control method is not limited to the PWM method. Furthermore, the load is not limited to the motor.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ambient temperature of the heat sink is predicted from the detected temperature history of the temperature sensing element, and the fan is controlled so that the detected temperature falls within the fan ON / OFF condition differential temperature. It is possible to prevent the element from being destroyed by thermal fatigue due to a temperature cycle applied to the element.
[0040]
In addition, according to the present invention, since the integral value of the load current of the inverter is protected in correspondence with the detected temperature of the temperature sensing element, it is possible to detect abnormality such as contact failure of the thermistor circuit, and thermistor circuit Is no longer necessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a protection processing flow according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a protection processing flow according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a protection processing flow according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration example of an inverter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rectifier 2 ... Electric field capacitor 3 ... Inverter 4 ... Motor 5 ... PWM control circuit 7 ... Protection apparatus 8 ... Heat sink 9 ... Semiconductor element 10 ... Fan 11 ... Thermistor

Claims

ヒートシンクに装着した半導体素子を主回路スイッチ素子とし、ヒートシンクを空冷用ファンのオン・オフ制御で半導体素子を熱破壊から保護する保護装置を備えたインバータにおいて、
前記保護装置は、前記ヒートシンクに取り付けた感温素子により検出する半導体素子の温度検出値のうち、設定時間内の最低温度と現在の温度検出値との偏差ΔＴを求め、この偏差ΔＴが前記ファンのオン条件差分温度ΔＴｏｎよりも大きいときに前記ファンをオン制御し、前記偏差ΔＴが前記ファンのオフ条件差分温度ΔＴｏｆｆよりも小さいときに前記ファンをオフ制御する保護手段を備えたことを特徴とするインバータ。In an inverter equipped with a protection device that protects the semiconductor element from thermal destruction by turning on and off the air cooling fan as a main circuit switch element, the semiconductor element mounted on the heat sink.
The protection device obtains a deviation ΔT between a minimum temperature within a set time and a current temperature detection value among temperature detection values of a semiconductor element detected by a temperature sensing element attached to the heat sink, and the deviation ΔT is calculated as the fan ΔT. Protective means for controlling the fan to turn on when the temperature difference is larger than the on-condition difference temperature ΔTon of the fan and to turn off the fan when the deviation ΔT is smaller than the fan-off condition difference temperature ΔToff. To inverter.

前記保護装置は、インバータの負荷電流ｉの設定時間内の積分値Ｉが感温素子異常判定値ＴＨｅｒｒより大きいときに前記感温素子の異常と判定して保護出力を得る保護手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ。The protection device includes protection means for obtaining a protection output by determining that the temperature sensing element is abnormal when the integral value I within the set time of the load current i of the inverter is greater than the temperature sensing element abnormality determination value THErr. The inverter according to claim 1 .