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公開番号2024039777
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-25
出願番号2022144381
出願日2022-09-12
発明の名称電力変換器の過熱保護制御装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240315BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換器に対する過剰な保護を抑制し、電力変換器の運転効率の低下を抑制することができる電力変換器の過熱保護制御装置を得ることを目的とする。
【解決手段】DC電力指令部78は、熱量演算部75により算出された熱量相当値に基づいて、インバータ20の電力を制御する。DC電力指令部78は、熱量演算部75により算出された熱量相当値が第1判定熱量相当値以上になると、DC電力制限値を下げる。DC電力指令部78は、熱量演算部75により算出された熱量相当値が第2判定熱量相当値以下になると、DC電力制限値を上げる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源と交流回転電機との間に設けられている電力変換器における電力を算出する電力演算部、
前記電力演算部によって算出された前記電力と、前記電力の閾値である第１判定出力値とに基づいて、熱量相当値を算出する熱量演算部、及び
前記熱量演算部によって算出された前記熱量相当値に基づいて、前記電力変換器における電力を制御する電力指令部
を備え、
前記熱量演算部は、
前記電力が前記第１判定出力値以上である場合、前記直流電源と前記電力変換器との間に流れる電流の２乗に時間を掛けた値である電流２乗時間積値を、前回の前記熱量相当値に加算し、
前記電力が前記第１判定出力値未満である場合、前回の前記熱量相当値から減算値を減算し、
前記電力指令部は、
前記熱量演算部によって算出された前記熱量相当値が、第１判定熱量相当値以上になると、前記電力変換器における前記電力を制限し、
前記熱量演算部によって算出された前記熱量相当値が、前記第１判定熱量相当値よりも小さい第２判定熱量相当値以下になると、前記電力変換器における前記電力の制限を解除し、
前記第２判定熱量相当値は、前記熱量相当値が前記第１判定熱量相当値以上になったときから、前記熱量相当値が前記第２判定熱量相当値以下になるまで固定される
電力変換器の過熱保護制御装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記第１判定熱量相当値は、前記電力変換器の冷却水の水温、前記電力演算部によって算出された前記電力、前記交流回転電機の回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に対してローパスフィルタ処理を施した値に応じて変化する熱量相当値である請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
【請求項３】
前記第２判定熱量相当値は、前記電力の制限開始時の前記熱量相当値から、監視対象部品の放熱量に相当する値である放熱量設定値を減算した値に設定される請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
【請求項４】
前記第２判定熱量相当値は、前記電力の制限開始時における前記第１判定熱量相当値から、監視対象部品の放熱量に相当する値である放熱量設定値を減算した値に設定される請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
【請求項５】
前記第２判定熱量相当値は、前記電力の制限開始時における、前記電力変換器の冷却水の水温、前記電力演算部によって算出された前記電力、前記交流回転電機の回転数、及びＡＣ電流のいずれか１つ以上に基づいて算出される請求項１記載の電力変換器の過熱保護制御装置。
【請求項６】
前記第２判定熱量相当値は、前記水温、前記電力、前記回転数、及び前記ＡＣ電流のいずれか１つ以上にローパスフィルタ処理を施した値に基づいて算出される請求項５記載の電力変換器の過熱保護制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換器の過熱保護制御装置に関するものである。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置では、制御部は、交流電動機の過負荷運転時に、内蔵の電子カウンタの積算値を、電流検出器の検出電流に応じた重み値で電子的に加算する。また、制御部は、交流電動機が過負荷運転でないときに、電子カウンタの積算値を、過負荷時の電流検出器における検出電流の２乗時間積値に見合った重み値で減算する。
【０００３】
また、制御部は、電子カウンタの積算値が熱時限特性上の設定値に達したとき、ドライブ回路にインバータの停止信号を送り、交流電動機を停止させる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５５２０６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の電力変換装置では、過熱保護時にインバータの動作が停止されるため、インバータへの出力が過保護に制限され、インバータの運転効率が低下する恐れがある。
【０００６】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電力変換器に対する過剰な保護を抑制し、電力変換器の運転効率の低下を抑制することができる電力変換器の過熱保護制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る電力変換器の過熱保護制御装置は、直流電源と交流回転電機との間に設けられている電力変換器における電力を算出する電力演算部、電力演算部によって算出された電力と、電力の閾値である第１判定出力値とに基づいて、熱量相当値を算出する熱量演算部、及び熱量演算部によって算出された熱量相当値に基づいて、電力変換器における電力を制御する電力指令部を備え、熱量演算部は、電力が第１判定出力値以上である場合、直流電源と電力変換器との間に流れる電流の２乗に時間を掛けた値である電流２乗時間積値を、前回の熱量相当値に加算し、電力が第１判定出力値未満である場合、前回の熱量相当値から減算値を減算し、電力指令部は、熱量演算部によって算出された熱量相当値が、第１判定熱量相当値以上になると、電力変換器における電力を制限し、熱量演算部によって算出された熱量相当値が、第１判定熱量相当値よりも小さい第２判定熱量相当値以下になると、電力変換器における電力の制限を解除し、第２判定熱量相当値は、熱量相当値が第１判定熱量相当値以上になったときから、熱量相当値が第２判定熱量相当値以下になるまで固定される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の電力変換器の過熱保護制御装置によれば、電力変換器に対する過剰な保護を抑制し、電力変換器の運転効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１による車両駆動システムを示す構成図である。
図１の第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタを用いない場合における第１判定熱量相当値設定部への入力信号と、第１判定熱量相当値設定部からの出力信号とを示すグラフである。
図１の第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタへの入力信号と、第１判定熱量相当値設定部からの出力信号とを示すグラフである。
熱量相当値と温度との関係の一例を示すグラフである。
図１のＤＣ電力指令部によるＤＣ電力制限値の切り替え時におけるＤＣ電力制限値の変化を、漸増処理を行う場合と行わない場合とで比較して示すグラフである。
図１のＤＣ電力指令部によるＤＣ電力制限値の切り替え時におけるＤＣ電力制限値の変化を、漸減処理を行う場合と行わない場合とで比較して示すグラフである。
図１の過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。
図７の最大電流調整部の詳細な構成の一例を示すブロック図である。
図７の最大電流調整部における入力と出力との関係の第１例を示すグラフである。
図７の最大電流調整部における入力と出力との関係の第２例を示すグラフである。
図７の許容トルク演算部において、許容トルクの上限値を求める方法の一例を示すテーブルである。
図７の許容トルク演算部において、許容トルクの下限値を求める方法の一例を示すテーブルである。
図１の過熱保護制御装置の動作における前半部分を示すフローチャートである。
図１の過熱保護制御装置の動作における後半部分を示すフローチャートである。
水温と、ＤＣ電力と、第１判定熱量相当値との関係の一例を示す表である。
図１５に対応する水温と、ＤＣ電力と、第１判定熱量相当値との関係を示すグラフである。
水温と、ＤＣ電力と、減算値との関係の一例を示す表である。
図１７に対応する水温と、ＤＣ電力と、減算値との関係を示すグラフである。
図１のインバータに接続されている導体の温度の時間変化を、高水温時と低水温時とのそれぞれにおいて測定した結果を示すグラフである。
水温と制限時ＤＣ電力制限値との関係の一例を示す表である。
図２０に対応する水温と制限時ＤＣ電力制限値との関係を示すグラフである。
実施の形態１の過熱保護動作を示すタイミングチャートである。
実施の形態２による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。
回転数とＡＣ電流との関係の一例を示すグラフである。
回転数と、第１判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。
実施の形態３による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。
ＡＣ電流とＤＣ電流との関係の一例を示すグラフである。
ＡＣ電流と、第１判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。
実施の形態４による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。
実施の形態５による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。
実施の形態６による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。
実施の形態７による過熱保護制御装置の要素を示すブロック図である。
水温と、ＤＣ電力と、第２判定熱量相当値との関係の一例を示す表である。
図３３に対応する水温と、ＤＣ電力と、第２判定熱量相当値との関係を示すグラフである。
実施の形態８による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。
回転数と、第１判定熱量相当値及び第２判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。
実施の形態９による過熱保護制御装置の要部を示すブロック図である。
ＡＣ電流と、第１判定熱量相当値及び第２判定熱量相当値との関係の一例を示すグラフである。
実施の形態１～９のインバータ制御装置及び過熱保護制御装置の各機能を実現する処理回路の第１例を示す構成図である。
実施の形態１～９のインバータ制御装置及び過熱保護制御装置の各機能を実現する処理回路の第２例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
＜車両駆動システム＞
図１は、実施の形態１による車両駆動システムを示す構成図である。図において、車両駆動システムは、直流電源１０、電圧検出器１１、電流検出器１２、平滑コンデンサ１３、電力変換器としてのインバータ２０、交流回転電機３０、磁極位置検出器３１、第１電流センサ３３ａ、第２電流センサ３３ｂ、第３電流センサ３３ｃ、インバータ制御装置４０、電気角速度演算部５０、過熱保護制御装置７０、及び水温検出器８０を有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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