特許 5743944 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5743944

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年7月1日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 5/04 20060101AFI20150611BHJP

   H01H 9/54 20060101ALI20150611BHJP

   H02H 7/122 20060101ALI20150611BHJP

【ＦＩ】

   H02H5/04 E

   H01H9/54 C

   H02H7/122 Z

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-78883(P2012-78883)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-211950(P2013-211950A)

(43)【公開日】2013年10月10日

【審査請求日】2014年5月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】井堀 敏

(72)【発明者】

【氏名】平賀 正宏

(72)【発明者】

【氏名】広田 雅之

(72)【発明者】

【氏名】荒尾 祐介

(72)【発明者】

【氏名】田中 良

【審査官】 杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平２−２２１８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−５６５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−４１４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３５３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０６２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２７５９９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ ７／２４

Ｈ０１Ｈ ９／５４

Ｈ０２Ｈ ５／０４

Ｈ０２Ｈ ７／１２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
この順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
前記直流中間回路の平滑コンデンサへの充電電流を抑制する限流回路と、
前記直流中間回路の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
前記限流回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの接点部に対する端子が接続される回路基板に配置された前記n個のリレーのそれぞれの温度を検出するn個の温度検出素子と、
前記各温度検出素子の検出結果に基づいて前記n個のリレーの何れかが異常であることを検出する制御部と、
を備えることを可能であることを特徴とする可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置。

【請求項2】

交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
この順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
前記直流中間回路の平滑コンデンサへの充電電流を抑制する限流回路と、
前記直流中間回路の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
前記限流回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの接点部に対する端子が接続される回路基板に配置した(n-1)個の温度検出素子と、
前記(n-1)個の温度検出素子の検出結果に基づいて前記n個のリレーの何れかが異常である
ことを検出する制御部と、
を備えることを特徴とする可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置。

【請求項3】

請求項1から請求項2のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記並列に接続されたn個のリレーは同一定格容量のリレーで構成されたことを特徴とする電力変換装置。

【請求項4】

請求項1から請求項2のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記温度検出素子は、温度上昇に伴い抵抗値が減少または増加する温度特性を備えるサーミスタで構成されていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項5】

請求項1から請求項4のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記温度検出素子によって検出された温度により、n個中どのリレーが異常かを表示する表示部を備えたことを特徴とする電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、突入防止回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの異常を検出し、装置を安全に停止する事ができる電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置は、産業界をはじめ家電製品にも電動機の速度制御装置として多く採用されている。現在主流の電力変換装置である電圧型インバータは、交流電圧を順変換器で直流に変換し、直流中間回路にある大きな容量の電解コンデンサで平滑化し、逆変換器で再び任意の周波数の交流電圧に変換する。

【0003】

前記直流中間回路にある電解コンデンサへの大きな充電電流から前記順変換器を構成する整流ダイオードを前記充電電流から保護する目的で突入防止回路が設けられている。この突入防止回路には、電流を抑制する抵抗とその抵抗に並列にリレーが接続されるのが一般的である。

【0004】

電源の投入時には、前記電解コンデンサへの充電電流を前記抵抗で抑制し、電解コンデンサの充電電圧が満充電された時点でリレーをオンさせる。リレーオン後は、前記電流を抑制する抵抗には電流は流れず全ての電流がリレーに流れることになるため、電流を抑制する抵抗には、前記リレーがオンするまでの間、抵抗損失が発生することになる。

【0005】

しかし、電力変換装置の容量が大きくなると、その容量に比例して、前記リレーに流れる電流も大きくなるため、突入防止回路の抵抗に並列に2個のリレーを設けることが例えば特許文献1に記載されている。

【0006】

しかし、2個以上のリレーを設けた場合、リレーの接点がオンしなかった場合を検出する必要がある。

【0007】

特許文献1には、並列接点異常検出装置として、互いに減極性となるようなソレノイドコイルを並列接続点と直列に接続し、更にそれぞれの接続点間に発生した電圧を検出する接点検出信号を出力する電圧検出器を備え、突入電流制限用リレーを用いて並列接点部の異常検出を行い、システムを安全に停止する事ができることが開示されている。

【0008】

特許文献2には、電力変換装置の逆変換部に用いる半導体素子の温度を、当該半導体素子の接合部に対する端子が接続される回路基板に配置した温度検出素子で検出するとともに、前記端子が、前記半導体素子のエミッタ端子とコレクタ端子の一方であることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開2008-206280号

【特許文献2】特許第4366269号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

前記特許文献1の段落［0004］には、従来技術による電力変換装置の並列接点異常検出装置は、突入電流制限用リレーに内蔵された異常検出接点を用いて行われるため、高価であった。また異常検出接点を持たない突入電流制限用リレー接点の並列使用は、片方の接点が開放故障した場合にもう一方の接点へ電流が集中し焼損してしまうという問題があったことが開示されており、段落［0005］には、このような問題点に鑑みてなされたものとして、異常検出接点を持たない突入電流制限用リレーを用いて安価に並列接点部の異常検出ができ、システムを安全に停止する事ができる電力変換装置を提供することを目的とすることが開示されているが、回路基板に配置した温度検出素子の温度差を検出することにより並列接点の異常を検出する点についての開示はない。

【0011】

また、直流回路に流れる大きな電流がソレノイドコイルにも流れるため、体格の大きい巻物であるコイルが必要となり、インバータ装置の小型化の大きな隘路事項となる。

【0012】

また、前記特許文献2の段落［0010］には、制御部400は、上記したように、パワー半導体素子の温度を検出し、検出した温度が予め定めてある所定の温度、例えば80℃に達したときは、パワー半導体素子の通電を遮断(OFF)し、パワー半導体素子の発熱を止めて温度の上昇を抑え、これによりパワー半導体素子の保護と、電力変換装置の保護が与えられるようにするのであることが記載されている。

【0013】

また、段落［0023］には、電力変換装置の逆変換部に用いる半導体素子の温度を、当該半導体素子の接合部に対する端子が接続される回路基板に配置した温度検出素子で検出することにより達成される。または、電力変換装置の逆変換部に用いる半導体素子の温度検出を、当該半導体素子の接合部に対する端子の近傍に配置した温度検出素子で行うことにより達成されることが開示されているように、温度検出器で検出した温度が予め定めてある所定の温度になった時点での処理であり、n個の温度検出器の検出温度差により何らかの処理を行うという点については配慮されていない。

【0014】

以上のように、特許文献1および特許文献2には、突入防止回路を構成する抵抗に同一容量のリレーをn個並列に接続し、前記並列に接続されたn個のリレーに対し、n個のリレーの接点部に対する端子が接続される回路基板に配置したn個の温度検出素子の温度を検出し、前記検出温度からどちらのサーミスタの温度がどのように高いかをMCUで判断し、接点不良としてオンしていないリレーを検出することができるリレーの異常検出方法については一切開示されていない。

【0015】

本発明の目的は、突入防止回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの異常を検出し、装置を安全に停止する事ができる電力変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記課題を解決するため、例えば、以下のような構成をとる。

【0017】

可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置において、前記限流回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの接点部に対する端子が接続される回路基板に配置された前記n個のリレーのそれぞれの温度を検出するn個の温度検出素子と、前記各温度検出素子の検出結果に基づいて前記n個のリレーの何れかが異常であることを検出する制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、限流回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの接点部に対する端子が接続されるn個の端子の回路基板上に配置したn個の温度検出素子の温度差を検出することにより、リレーの異常を検出することができ、装置を安全に停止する事が可能な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】電力変換装置の主回路構成図である。

【図2】電力変換装置の部品配置構成図の一例である。

【図3(a)】A/D変換器を使用した温度検出回路図の一例である。

【図3(b)】比較器を使用した温度検出回路図の一例である。

【図4(a)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーが正常に動作した場合の例である。

【図4(b)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーのうち一方が正常に動作しなかった場合の例である。

【図4(c)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーのうち一方が正常に動作しなかった場合の例である。

【図5(a)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーが正常に動作した場合の例である。

【図5(b)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーのうち一方が正常に動作しなかった場合の例である。

【図5(c)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーのうち一方が正常に動作しなかった場合の例である。

【図6(a)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーが正常に動作した場合の例である。

【図6(b)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーのうち一方が正常に動作しなかった場合の例である。

【図6(c)】基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例であって、２つのリレーのうち一方が正常に動作しなかった場合の例である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0020】

以下図面を用いて本発明について説明する。なお、各図における共通の構成については同一の参照番号を付してある。また、本発明は図示例に限定されるものではない。

【0021】

図1は、本実施例に係る電力変換装置12の主回路構成図を示すものである。

【0022】

1は交流電力を直流電力に変換する順変換器、2は平滑用コンデンサ、3は直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する逆変換器、4は交流電動機である。6は順変換器1および逆変換器3を備えるパワー半導体モジュール11を冷却するための冷却ファンである。7は電力変換装置12の各種制御データを設定、変更および異常表示が行えるデジタル操作パネルである。制御回路5に実装されたマイコンであるMCUは、各種の制御データが格納された記憶部の記憶データからの情報に基づいて演算が行われ、デジタル操作パネル７から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行えるように構成されている。

【0023】

なお、このデジタル操作パネル7には異常が発生した場合にその異常が表示される構成になっている。5は、逆変換器のパワー半導体であるスイッチング素子を制御すると共に、電力変換装置12全体の制御を司る働きをするもので、マイコンMCUが搭載された制御回路であり、デジタル操作パネル7から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行なえるように構成されている。8は逆変換器のスイッチング素子を駆動するドライバー回路である。そして、逆変換器3とドライバー回路8はコネクタ10を介して接続されている。

【0024】

9は、突入防止回路であり、前記平滑用コンデンサ2への初期充電電流を抑制するための抵抗RBと抵抗RBに並列に接続された2個のリレーRY1とRY2で構成されている。リレーRY1とリレーRY2をオンする信号がRYSである。THM1とTHM2は、温度を検出するサーミスタである。

【0025】

また、リレーRY1とリレーRY2は直流中間回路のプラス電位側(P1とP間)に設置しているが、直流中間回路の基準電位側(N1とN2間)に設置しても動作としては同様であり、リレーRY1とリレーRY2の設置位置を限定するものではない。

【0026】

並列されたリレーが2個の場合について記載したものであるが、並列されたリレーの個数を限定するものではない。電力変換装置12であるインバータは公知の技術であるため、詳細な説明は割愛する。

【0027】

図2は、主回路部品配置図の一例である。リード端子構成の同一容量のリレーRY1とリレーRY2がドライブ回路を搭載した基板8にはんだ接続された状態で搭載されている。THM1は温度を検出するサーミスタであり、基板8に搭載されている。順変換器1と逆変換器3が一個のモジュール内に搭載された集合パワー半導体である複合モジュール11を冷却フィン13に搭載し、冷却フィンを冷却するための冷却ファン6(図中の点線部分)が冷却フィンの上面に取り付けられた構造である。集合パワー半導体として構成された複合モジュール11は、大きな損失を発生するため、この損失による発熱を冷却フィン13に熱伝導させ、冷却ファン6により冷却フィン13を冷却する構成となっている。

【0028】

図3は、温度検出回路図の一例である。2個の温度検出器THM1とTHM2がサーミスタであり、それぞれリレーRY1とリレーRY2の温度を間接的に検出するようになっている。そして、サーミスタTHM1とサーミスタTHM2により検出された温度のデータは制御回路5内のMCUに入力されるようになっている。

【0029】

この場合のサーミスタの温度特性は、温度上昇と共にその抵抗値が減少するものであり、温度Tにおけるサーミスタの抵抗値RTは、下式で表される物を使用した場合の例である。

【0030】

RT＝R25＊exp[B＊{1/(T+273)−1/(T25+273)}]---------------式(1)
ここで、
R25：温度25℃におけるサーミスタの抵抗値
T25：温度25℃（T25＝25）
B：定数
サーミスタの温度が上昇すると、サーミスタの抵抗値RTが小さくなるため、分圧抵抗R1によりMCUのアナログポート端子ADの入力電圧が大きくなる。

【0031】

図3(a)は、MCUのアナログポート端子ADを用いた場合の一例である。

【0032】

アナログポート端子ADの入力電圧値に従い、MCUが式(1)からサーミスタTHM1の検出温度T=THM1tとサーミスタTHM2の検出温度T=THM2tをリアルタイムに演算する。検出温度THM1tと検出温度THM2tからどちらのサーミスタの温度がどのように高いかをMCUで判断し、接点不良としてオンしない側のリレーを検出することができる。具体的判断手法については、［実施例2］で説明する。

【0033】

式(1)は演算が複雑なため、サーミスタの抵抗値に比例したアナログポート端子ADの入力電圧とサーミスタの温度との相関を示すデータを式(1)式から求め、これを予め不揮発性のメモリーにテーブルデータとして持ち、このテーブルデータからサーミスタの温度THM1tとTHM2tをリアルタイムに呼び出してもよい。

【0034】

図3(b)は、差動増幅器AP1とAP2および比較器CP1とCP2を用いた場合の一例である。

【0035】

差動増幅器AP1と比較器CP1から構成される回路では、分圧電圧V1と分圧電圧V2の差を増幅し、V1とV2の差が予め設定された以上の電圧値を比較器CP1の基準電圧にしておけば、V1＞V2の時に比較器CP1の出力が”H”となるように構成されている。

【0036】

また、差動増幅器AP2と比較器CP2から構成される回路では、分圧電圧V1と分圧電圧V2の差を増幅し、V1とV2の差が予め設定された以上の電圧値を比較器CP1の基準電圧にしておけば、V1＜V2の際に比較器CP2の出力が”H”となるように構成されている。

【0037】

比較器CP1は、V1＞V2の場合に動作するため、サーミスタTHM1の抵抗の方がサーミスタTHM2の抵抗より低い状態、すなわち、サーミスタTHM1の検出温度がサーミスタTHM2の検出温度より高いことを意味する。この状態は、リレーRY1がオン(正常)、リレーRY2がオフ(異常)した場合を意味する。

【0038】

逆に、比較器CP2は、V1＜V2の場合に動作するため、サーミスタTHM2の抵抗の方がサーミスタTHM1の抵抗より低い状態、すなわち、サーミスタTHM2の検出温度がサーミスタTHM1の検出温度より高いことを意味する。この状態は、リレーRY2がオン(正常)、リレーRY1がオフ(異常)した場合を意味する。

【0039】

本実施例では、サーミスタTHM1とサーミスタTHM2を構成するサーミスタの温度特性が、温度上昇と共にその抵抗値が減少する物で説明したが、温度上昇と共にその抵抗値が増加する特性のものでも、本発明の意図は変わらない。

【実施例2】

【0040】

図4は、基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の一例である。

【0041】

図4(a)と図4(b)は、ドライブ回路8を構成する各部品のうちリレーが搭載された箇所を拡大したものであり、黒塗りされた太線は、基板上に配線された銅箔パターンで、この銅箔パターンに電流が流れる。リレーRY1とリレーRY2のリード端子が基板上に設けられたスルーホールを貫通し、はんだ接続されている一例である。

【0042】

ここで、図4(a)は、並列接続されたリレーRY1とリレーRY2が正常に動作し、各々のリレーに流れる電流が略同一の場合である。リレーRY1とリレーRY2に流入する電流Iは、流入点から流出点までのインピーダンス、すなわち銅箔パターンの配線長に反比例する。銅箔パターンの断面積が同一であれば、配線長が長い程インピーダンスは高くなり電流は小さく、配線長が短い程インピーダンスは小さくなり電流は大きくなる。

【0043】

このため、並列接続されたリレーRY1とリレーRY2が正常にオン動作し、各リレーに流れる電流が略同一(0.5I：50%)であれば、リレーのリード端子に接続された銅箔パターンの近傍に設けられた温度検出器であるサーミスタTHM1とサーミスタTHM2で検出される温度も略同一に近い状態になる。

【0044】

しかし、図4(b)に示したようにリレーRY1がオン(正常)、リレーRY2がオフ(異常)した場合には、流入電流Iは全てリレーRY1に流れ、リレーRY2には全く流れないことになる。すなわち、流入する電流IがリレーRY1に集中し、定格電流仕様をオーバーする結果となり、リレーRY1の接点溶着など破壊の要因となる。

【0045】

この場合には、リレーRY1のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY1の温度を検出できるように配置された温度検出器であるサーミスタTHM1とリレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY2の温度を検出できるように配置された温度検出器であるサーミスタTHM2との間には大きな温度勾配が発生することになる。つまり、リレーRY1のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY1の温度を検出できるよう配置された温度検出器であるサーミスタTHM1の検出温度の方が、リレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY2の温度を検出できるように配置された温度検出器であるサーミスタTHM2の検出温度より当然高くなる(ΔTthm=THM1t-THM2t＞0)。

【0046】

逆に図４(ｃ)に示すように、リレーRY2がオン(正常)、リレーRY1がオフ(異常)した場合には、流入電流Iは全てリレーRY2に流れ、リレーRY1には全く流れないことになる。
この際には、リレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY2の温度を検出できるように配置された温度検出器であるサーミスタTHM2の検出温度の方が、リレーRY1のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY1の温度を検出できるように配置された温度検出器であるサーミスタTHM1の検出温度より当然高くなる(ΔTthm=THM1t-THM2t＜0)。

【0047】

このため、リレーRY1のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍に設けられた温度検出器であるサーミスタTHM1とリレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍に設けられた温度検出器であるサーミスタTHM2との検出温度の差の絶対値ΔTthmを取り、この差が予め設定された温度以上{(ΔTthmの絶対値)＞Tm1}であればリレーが異常かを判別可能である。

【0048】

また、検出温度の差ΔTthmの符号により、リレーRY1とリレーRY2のどちらのリレーが異常かも判別可能である。

【0049】

つまり、その差が正か負かでどちらのリレーが異常な状態かを判別することが可能である。

【0050】

・ΔTthm=THM1t-THM2t＞0 → RY1がオン(正常)、RY2がオフ(異常)の場合
・ΔTthm=THM1t-THM2t＜0 → RY1がオフ(異常)、RY2がオン(正常)の場合

すなわち、検出温度の差ΔTthmの符号が正か負かで判定可能であることが判る。この場合には、流入する電流IがリレーRY1に集中し、定格電流仕様をオーバーする結果となり、リレーRY1の接点溶着など破壊の要因となるため、電力変換装置12を停止させ、リレーRY2が異常である旨をデジタル操作パネル7に表示し、ユーザに告知することにより、電力変換装置の停止の原因が特定でき保守時間を最短で対応することが可能となる。

【0051】

つまり、操作者は、このデジタル操作パネル7に表示されたリレー異常の表示を目視することにより電力変換装置12の温度状況を即座に判断することができ、適切な処置を施すことが可能となる。もちろん、この場合の温度検出器であるサーミスタTHM1の検出温度もデジタル操作パネル7に表示してもよい。

【0052】

本実施例は、並列されたリレーが2個の場合について記載したものであるが、並列されたリレーの個数を限定するものではない。

【実施例3】

【0053】

図5は、基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の他の一例である。図5(a)は、並列接続されたリレーRY1とリレーRY2が正常に動作し、各々のリレーに流れる電流が略同一の場合である。図5(b)はリレーRY1がオン(正常)、リレーRY2がオフ(異常)した場合であり、図5(c)はリレーRY1がオフ(異常)、リレーRY2がオン(正常)した状態である。

【0054】

図4と異なる点は、リレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーRY2の温度を検出できるように配置された温度検出器であるサーミスタTHM2の位置である。

【0055】

動作、考え方については、［実施例2］で記載した内容と同一である。

【0056】

基板上に設けられた温度検出器であるサーミスタTHM1とサーミスタTHM2の設置場所は、［実施例2］あるいは［実施例3］で説明した位置に限定されるものではなく、予め試験的に求められた位置に設置しても本特許の意図することは何も変わらない。

【0057】

このため、基板の表面側だけではなく、基板の裏面側に温度検出器を搭載しても、どちらか一方を基板の裏面側に搭載しても、あるいは銅箔パターン上に設置しても本特許の意図することは何も変わらない。

【0058】

もちろん本実施例でも、並列されたリレーが2個の場合について記載したが、並列されたリレーの個数を限定するものではない。

【実施例4】

【0059】

図6は、基板上の銅箔パターンと温度検出器配置図の更に他の一例である。リレーRY1とリレーRY2に対し、リード端子に接続された銅箔パターンの近傍であってリレーの温度を検出できるよう配置されたに設けられた温度検出器(サーミスタTHM1)が1個の場合について開示したものである。

【0060】

図6(b)において、リレーRY1がオン(正常)、リレーRY2がオフ(異常)した場合には、流入電流Iは全てリレーRY1に流れ、RY2には全く流れないことになる。

【0061】

リレーRY1のリード端子に接続された銅箔パターンの温度、即ちリレーRY1の温度の方が、リレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターン温度、即ちリレーRY2の温度より当然高くなる。

【0062】

逆にリレーRY2がオン(正常)、リレーRY1がオフ(異常)した場合には、流入電流Iは全てリレーRY2に流れ、リレーRY1には全く流れないことになる。この際には、リレーRY2のリード端子に接続された銅箔パターンの温度、即ちリレーRY2の温度の方が、リレーRY1のリード端子に接続された銅箔パターンの温度、即ちリレーRY1の温度より当然高くなる。このため、図6(a)に示す並列接続されたリレーRY1とリレーRY2が正常に動作し、各々のリレーに流れる電流が略同一の場合、温度検出器THM1の検出温度Tthm10を予め試験的に求めておき不揮発性メモリに記憶しておけば、図6(b)におけるRY1がオン(正常)、RY2がオフ(異常)した際の温度検出器THM1の検出温度Tthm11との検出温度の差の絶対値ΔTthmを取り、この差が予め設定された温度以上{(ΔTthmの絶対値)＞Tm2} であればリレーが異常かを判別可能である。

【0063】

また、前記検出温度の差ΔTthmの符号により、リレーRY1とリレーRY2のどちらのリレーが異常かも判別可能である。

【0064】

つまり、以下に示すようにその差が正か負かでどちらのリレーが異常な状態かを判別することが可能である。

【0065】

ΔTthm=THM11-THM10＞0 → RY1がオン(正常)、RY2がオフ(異常)の場合
ΔTthm=THM11-THM10＜0 → RY1がオフ(異常)、RY2がオン(正常)の場合
すなわち、上記ΔTthmの符号が正か負かで判定可能であることが判る。

【0066】

もちろん、図6(b)に示すリレーRY1がオン(正常)、リレーRY2がオフ(異常)した際の温度検出器であるサーミスタTHM1の検出温度Tthm11と図6(c)に示すリレーRY2がオン(正常)、RY1がオフ(異常)した際の温度検出器THM1の検出温度Tthm12を予め試験的に求めておき不揮発性メモリに記憶しておけば、検出温度Tthm1の値をリアルタイムに検出し、前記不揮発性メモリに格納された温度Tthm11あるいはTthm12を用いて、上記同様にリレーRY1とリレーRY2のどちらのリレーが異常かも判別可能である。本実施例でも、並列されたリレーが2個の場合について記載したが、並列されたリレーの個数を限定するものではない。

【0067】

本発明により、限流回路の抵抗に並列に接続されたn個のリレーの接点部に対する端子が接続される回路基板上に配置した温度検出素子の温度を検出することにより、リレーの異常個所を特定することができ、装置を安全に停止する事が可能な電力変換装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0068】

1… 順変換器、2… 平滑用電解コンデンサ、3… 逆変換器、4… 交流電動機、5… 制御回路、6… 冷却ファン、7… デジタル操作パネル、8… ドライブ回路、9…突入防止回路、10… コネクタ、11… パワー半導体、12… 電力変換装置、13… 冷却フィン、14… 樹脂モールドケース、RB… 限流抵抗、THM1,THM2… サーミスタ、RY1,RY2… リレー、MCU… マイコン、Vpn… 平滑コンデンサを有する直流中間回路検出電圧、RYS… リレー接点オン信号、AD… A/D変換器、AP1,AP2… 差動増幅器、CP1,CP2… 比較器、Tm1,Tm2… 予め設定された温度

【図1】

【図2】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図4(c)】

【図5(a)】

【図5(b)】

【図5(c)】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図6(c)】