[發明專利]電力變換裝置

有效

• 申請號: 200910005864.1
• 申請日: 2009-02-10
• 公開（公告）號: CN101534068A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 井堀敏;內野禎敬;渡邊弘;平賀正宏
• 申請（專利權）人: 株式會社日立產機系統
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 曲 瑞

技術領域

本發明涉及電力變換裝置。

背景技術

作為電力變換裝置的逆變器不僅在以工業界而且在家電產品中 也被廣泛用作交流電動機的速度控制裝置。在使交流電動機減速的情 況下，在電動機的減速時旋轉能量作為靜電能量積蓄到處于電力變換 裝置的直流中間電路的平滑電容器中，但由于其可以處理的積蓄量 小，所以平滑電容器的兩端電壓上升，設置在電力變換裝置的直流中 間電路內的過電壓檢測保護電路動作，而電力變換裝置停止。

因此，在電力變換裝置中，在上述直流中間電路中搭載有再生制 動電路，在上述交流電動機的減速時，使用再生制動電阻器將旋轉能 量以熱能方式消耗。

上述再生制動電阻器以及再生制動電路內的功率半導體的額定 值是有限的，所以如果超過該容許電力容量而繼續使用，則對再生制 動電阻器以及功率半導體施加極其大的電力而由于電氣性的發熱導 致熱破壞。因此，在再生制動電阻器中，預定有作為可以容許的定量 數值的容許負載時間率(以下稱為％ED)。

因此電力變換裝置構成為對設置于上述直流中間電路內的再生 制動電路的動作累積時間進行管理，在其百分比超過上述再生制動電 阻器的％ED而繼續使用的情況下，為了保護再生制動電阻器而不受 起因于電氣性發熱的熱破壞的影響，切斷設置于上述直流中間電路中 的再生制動電路內的開關元件，切斷再生制動電阻器中流過的電流。

但是，關于作為電力變換裝置內部的直流中間電路內設置的再生 制動電路的開關元件用功率半導體的容許負載時間率的％ED_PM，未嚴 格地進行規定，主要根據與再生制動電阻器的相關僅決定了％ED_R。

電力變換裝置中使用的IGBT等功率半導體由于電力變換時的 電氣發生損失而發熱，如果即使超過半導體元件的動作界限溫度也仍 在發熱的狀態下繼續使用，則半導體元件有可能發生熱破壞而無法動 作。因此，構成為具備冷卻功率半導體的冷卻葉片和冷卻風扇，使來 自作為發熱體的功率半導體的熱向冷卻葉片熱傳導，利用冷卻風扇將 空氣送到冷卻葉片以進行熱交換而實現散熱。

在專利文獻1的第0007段中，記載有“具備：連接在上述平滑用 電容器的兩端上的制動電阻和開關的串聯電路；在上述平滑用電容器 的兩端的電壓超過規定值時使上述開關閉合的電壓檢測電路；根據來 自外部的開始指令，合計規定期間(T)內的上述開關閉合的時間， 并輸出該合計時間(∑t)的合計電路；根據上述期間(T)和合計時 間(∑t)運算上述制動電阻的使用率(X％：X＝(∑t/T)＊100)的使 用率運算電路；以及在上述期間(T)結束時向外部顯示上述使用率 (X％)的顯示電路”。

另外，在專利文獻2以及專利文獻3中，記載有進行再生制動電 阻的過負載保護以及過熱保護的內容。

專利文獻1：日本特許第3648932號

專利文獻2：日本特開平5-168287號公報

專利文獻3：日本特許平10-229607號公報

在上述以往技術中，記載了基于再生制動電阻器的容許負載時間 率％ED管理的過負載保護以及過熱保護，但未記載與再生制動電路 內的功率半導體相關的％ED管理。因此，存在未考慮如下方面的問 題：由于電氣發生損失而發熱，如果即使超過上述再生制動電路內的 功率半導體元件的動作界限溫度也仍在發熱的狀態下繼續使用，則功 率半導體元件發生熱破壞而無法動作。

發明內容

本發明的目的在于，對設置于電力變換裝置內部的再生制動電路 內的功率半導體的容許負載時間率％ED也進行管理，而實現功率半 導體的有效利用，并且提高電力變換裝置的性能。

用于解決上述目的的本發明的具體方式如下所述。一種電力變換 裝置，輸出可變電壓可變頻率的交流電力，其特征在于，具備：正變 換器，對交流電源的交流電壓進行整流而變換成直流電壓；直流中間 電路，具有對該正變換器的直流電壓進行平滑化的平滑電容器；檢測 電路，檢測上述直流中間電路的電壓；再生制動電路，設置在上述直 流中間電路中；定時器，累計上述再生制動電路的動作累積時間；以 及逆變換器，將上述正變換器的直流電壓變換成交流電壓，其中，能 夠獨立地設定與上述直流中間電路中具備的再生制動電路上連接的 再生制動電阻器的容許負載時間率％ED和再生制動電阻器的電阻值 R。

進而，在上述方式中，更優選的具體方式如下所述。