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公開番号2025162868
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024066338
出願日2024-04-16
発明の名称電力変換装置、制御装置及び制御方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20251021BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】半導体素子の寿命を目標寿命に到達させること。
【解決手段】電力変換用の半導体素子QU～QZと、前記半導体素子の寿命が目標寿命に到達する動作温度制限値を求め、前記半導体素子の動作温度が前記動作温度制限値を超えないように電力変換装置101の出力を制限する制御装置50と、を備える、電力変換装置。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
電力変換用の半導体素子と、
前記半導体素子の寿命が目標寿命に到達する動作温度制限値を求め、前記半導体素子の動作温度が前記動作温度制限値を超えないように電力変換装置の出力を制限する制御装置と、を備える、電力変換装置。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記制御装置は、複数のタイミングで前記動作温度制限値を求める処理を実施し、前記動作温度が更新後の前記動作温度制限値を超えないように前記出力を制限する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御装置は、第１のタイミングまでの前記動作温度の変化を表す値と比較して、前記第１のタイミングの後の第２のタイミングまでの前記動作温度の変化を表す値が所定値以上変化した場合、前記処理を実施する、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記動作温度の変化を表す値は、前記動作温度の移動平均値である、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記動作温度の変化を表す値は、前記半導体素子の単位時間当たりのパワーサイクル回数である、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御装置は、求められた前記動作温度制限値が所定の下限値以下の場合、故障予報を出力する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記故障予報は、故障までの推定時間を含む、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記半導体素子の劣化状態を推定し、
前記動作温度制限値は、前記劣化状態に応じて変化する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記寿命が前記目標寿命に到達する目標劣化状態を求め、前記目標劣化状態を求めた後の前記半導体素子の劣化状態が前記目標劣化状態となるように、前記動作温度制限値を求める、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記半導体素子の劣化速度を推定し、
前記動作温度制限値は、前記劣化速度に応じて変化する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置、制御装置及び制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換器に用いられるパワースイッチング素子のパワーサイクルによる残存寿命を推定する残存寿命推定手段と、この残存寿命推定手段により推定した寿命に至る前にパワースイッチング素子の交換を指示する信号を出力する診断結果出力手段と、を備える制御装置が知られている。この制御装置は、前記電力変換器の負荷パターンを記憶して所定期間の負荷パターンの移動平均値を求める負荷パターン記憶手段と、将来の負荷パターンを移動平均値としてパワースイッチング素子の故障に至る時期を推定して交換時期を設定する交換時期設定手段と、この交換時期設定手段からの情報により前記電力変換器の出力を制限する指令を出力する出力制限設定手段と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－６７６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、電力変換装置の出力を制限しても、半導体素子の寿命を目標寿命に到達させることが難しい場合がある。
【０００５】
本開示は、半導体素子の寿命を目標寿命に到達させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、当該課題を解決するための一手段として、
電力変換用の半導体素子と、
前記半導体素子の寿命が目標寿命に到達する動作温度制限値を求め、前記半導体素子の動作温度が前記動作温度制限値を超えないように電力変換装置の出力を制限する制御装置と、を備える、電力変換装置を提供する。
【０００７】
本開示は、当該課題を解決するための他の一手段として、
電力変換装置に用いられる半導体素子の寿命が目標寿命に到達する動作温度制限値を求める制御回路を備え、前記制御回路は、前記半導体素子の動作温度が前記動作温度制限値を超えないように前記電力変換装置の出力を制限する、制御装置を提供する。
【０００８】
本開示は、当該課題を解決するための他の一手段として、
電力変換装置に用いられる半導体素子の寿命が目標寿命に到達する動作温度制限値を求め、前記半導体素子の動作温度が前記動作温度制限値を満たすように前記電力変換装置の出力を制限する、制御方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、半導体素子の寿命を目標寿命に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
半導体素子のジャンクション温度の変化の一例を示す図である。
半導体素子のジャンクション温度の変化量と寿命パワーサイクル回数との関係を例示する図である。
第１実施形態に係る電力変換装置の一構成例を示す図である。
第１の動作温度制限値を求める処理の一例を説明するための図である。
第２の動作温度制限値を求める処理の一例を説明するための図である。
故障予報を出力する処理の一例を説明するための図である。
第１の動作温度制限値により出力制限する制御装置の一構成例を示す図である。
トルク制限値生成器の一構成例を示す図である。
第１の動作温度制限値を求める温度制限値生成器の一構成例を示す図である。
劣化度演算器の一構成例を示す図である。
第２の動作温度制限値を求める温度制限値生成器の一構成例を示す図である。
第２の動作温度制限値により出力制限する制御装置の一構成例を示す図である。
トリガ信号の第１の生成方法を説明するための図である。
トリガ信号の第２の生成方法を説明するための図である。
故障予報を出力する制御装置の一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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