半导体电力变换器制造技术

半导体电力变换器(100)具有：主电路基板(5)，其设置在半导体电力变换器(100)的框体(1)内，配置有第1温度传感器(7)和对从电源供给的电力进行变换并供给至负载的主电路(10)；控制电路基板(4)，其设置在框体(1)内，配置有第2温度传感器(6)和对主电路(10)进行控制的控制电路(11)；以及内部气体温度推定电路(8)，其使用由第1温度传感器(7)检测出的温度和由第2温度传感器(6)检测出的温度，推定半导体电力变换器(100)内的内部气体温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种半导体电力变换器，该半导体电力变换器对从电源供给的电力进行变换并供给至负载。
技术介绍
近年来，半导体电力变换器已被以比较低的成本、且涵盖多机种而向市场提供，被众多的用户多方面地使用。因此，在半导体电力变换器的规格温度范围外的环境下使用的用户增加，这种使用成为构成半导体电力变换器主电路的半导体开关元件及电容器这类的发热部件的寿命降低和特性劣化的原因。作为其对策，在以专利文献1为代表的现有技术中，采用下述构造，即，通过将伴随发热部件的损耗而产生的热量传递至散热鳍片，从而将发热部件冷却，并且根据由设置在散热鳍片的温度传感器检测的温度值而对冷却风扇的旋转速度进行控制，将发热部件冷却。专利文献1：日本特开2014－132829号公报
技术实现思路
根据专利文献1所示的现有技术，发热部件和温度传感器以经由散热鳍片而热连接的状态配置在半导体电力变换器内。然而，由发热部件产生的热量的一部分还散热至半导体电力变换器内，而并非传递至散热鳍片。因此，存在下述的倾向，即，从发热部件至温度传感器为止的间隔距离越大，由温度传感器检测的温度成为与半导体电力变换器内的内部气体温度相比越低的值。因此，尽管内部气体温度已达到使冷却风扇的动作开始的设定温度，但由温度传感器检测的温度比所述的设定温度低，因此冷却风扇不进行动作，这成为电子部件的寿命降低和特性劣化的原因，导致半导体电力变换器的品质的降低。另一方面，在散热鳍片发生堵塞，由散热鳍片吸收的热量难以散热的状态持续的情况下，存在由温度传感器检测的温度成为与内部气体温度相比较高的值的倾向。因此，尽管内部气体温度没有达到使冷却风扇的动作开始的设定温度，但由温度传感器检测的温度比所述的设定温度高，因此冷却风扇进行动作，不仅会增加由冷却风扇的驱动而产生的消耗电力，还成为冷却风扇的寿命降低的原因，因此导致半导体电力变换器的品质的降低。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种能够实现品质的提高的半导体电力变换器。为了解决上述的课题，并达到目的，本专利技术的特征在于，具有：主电路基板，其设置在框体内，配置有第1温度传感器和对从电源供给的电力进行变换并供给至负载的主电路；控制电路基板，其设置在所述框体内，配置有第2温度传感器和对所述主电路进行控制的控制电路；以及内部气体温度推定电路，其使用由所述第1温度传感器检测出的温度和由所述第2温度传感器检测出的温度，推定所述半导体电力变换器内的内部气体温度。专利技术的效果本专利技术所涉及的半导体电力变换器具有下述效果，即，能够实现品质的提高。附图说明图1是本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器的功能框图。图2是本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器的内视图。图3是示意地表示本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器的热回路模型的图。图4是以在本专利技术的实施方式所涉及的控制电路基板配置的内部气体温度推定电路的功能为中心而示出的图。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器详细地进行说明。此外，本专利技术并不受本实施方式限定。实施方式.图1是本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器的功能框图。半导体电力变换器100具有：主电路10，其从交流电源20将交流电力变换为任意频率及任意值的电力而向作为负载的感应电动机30输出；以及控制电路11，其输出使构成主电路10的未图示的半导体开关元件动作的控制信号。主电路10具有：转换器电路10a，其通过由控制电路11控制的开关元件的通断动作，将来自交流电源20的交流电力变换为直流电力；以及逆变器电路10b，其通过由控制电路11控制的开关元件的通断动作，将来自转换器电路10a的直流电力变换为交流电力而输出。图2是本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器的内视图，半导体电力变换器100具有：矩形状的框体1；主电路基板5，其设置在框体1的内部，配置有第1温度传感器7和主电路10；平板状的控制电路基板4，其设置在框体1的内部，配置有第2温度传感器6、内部气体温度推定电路8和控制电路11；散热鳍片3，其固定在框体1，与主电路10热连接；以及冷却风扇2，其使框体1内的空气循环。在图示例的半导体电力变换器100中，控制电路基板4与框体的上表面平行地配置，主电路基板5配置在框体的下侧。散热鳍片3是在散热鳍片3的表面中的设备内侧面3a与主电路10热连接的状态下，使用未图示的紧固部件而固定于框体的。如上所述，半导体电力变换器100呈控制电路基板4及主电路基板5由框体1和散热鳍片3包围的构造。因此，由主电路10产生的热量的一部分被散热鳍片3吸收而排出至设备外，但没有被散热鳍片3吸收的热量传递至框体1内的空气、主电路基板5和框体1。因此，框体1内的内部气体温度随着主电路10的发热量上升而上升。本实施方式所涉及的半导体电力变换器100的特征在于，使用由第1温度传感器7检测的温度和由第2温度传感器6检测的温度而对内部气体温度进行推定，使用推定出的内部气体温度进行各种控制，下面，对内部气体温度的推定方法和使用推定出的内部气体温度进行的各种控制的内容进行说明。首先，使用图3对内部气体温度的推定方法进行说明。图3是示意地表示本专利技术的实施方式所涉及的半导体电力变换器的热回路模型的图。图3的左侧所示的PO表示与主电路所产生的电力损耗相当的热量，TJ表示开关元件的结温，RJ表示主电路和散热鳍片3之间的热阻，TFIN表示传递至散热鳍片3的热量的温度，RFIN表示散热鳍片3的热阻、即从主电路与散热鳍片3接触的部分至散热鳍片3的表面为止的路径上的热阻。TA1是传递至散热鳍片3的热量中的、从散热鳍片3的表面向设备外散热的热量的温度。图3的中央所示的RA表示散热鳍片3和主电路基板5之间的热阻。PA表示传递至主电路基板5的热量，与从主电路10所产生的热量减去由散热鳍片3向设备外进行散热的热量而得到的热量相等。图3的右侧所示的PMA表示从主电路基板5产生的热量。PMA的传递路径被认为是框体1和框体1的设备内空气，框体1是支配性的。PMA的值根据框体1的材质、形状及尺寸而变动，另外也随冷却风扇2进行旋转这一点而变动。TMA表示在主电路基板5之上测定的热量的温度，与从主电路所产生的热量减去由散热鳍片向设备外进行散热的热量而得到的热量的温度相等。TMA相当于图2所示的由第1温度传感器7检测的温度。RMA表示从主电路基板5至控制电路基板4为止的路径上的热阻，是由框体的形状和框体内的空气的流动决定的值。P表示传递至控制电路基板4的热量。TCA表示在控制电路基板4之上测定的热量的温度，相当于由图2所示的第2温度传感器6检测的温度。RCA表示控制电路基板4和空气之间的热阻，TA2是从主电路基板5向控制电路基板4传递的热量中的、向设备内进行散热的热量的内部气体温度。根据图3所示的热回路模型，TMA能够使用下述(1)式所示的热方程式，根据RMA、P及TCA进行计算。【式1】TMA＝RMA·P+TCA…(1)TCA能够使用下述(2)式所示的热方程式，根据RCA、P及TA2进行计算。【式2】TCA＝RCA·P+TA2…(2)通过(1)式及(2)式，TA2由TCA、TMA、RCA及RMA按照下述(3)式表示。【式3】TA2＝TCA-(RCA/RMA)·(TMA-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体电力变换器，其特征在于，具有：主电路基板，其设置在框体内，配置有第1温度传感器和对从电源供给的电力进行变换并供给至负载的主电路；控制电路基板，其设置在所述框体内，配置有第2温度传感器和对所述主电路进行控制的控制电路；以及内部气体温度推定电路，其使用由所述第1温度传感器检测出的温度和由所述第2温度传感器检测出的温度，推定所述半导体电力变换器内的内部气体温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体电力变换器，其特征在于，具有：主电路基板，其设置在框体内，配置有第1温度传感器和对从电源供给的电力进行变换并供给至负载的主电路；控制电路基板，其设置在所述框体内，配置有第2温度传感器和对所述主电路进行控制的控制电路；以及内部气体温度推定电路，其使用由所述第1温度传感器检测出的温度和由所述第2温度传感器检测出的温度，推定所述半导体电力变换器内的内部气体温度。2.根据权利要求1所述的半导体电力变换器，其特征在于，所述内部气体温度推定电路具有监视器输出信息生成部，该监视器输出信息生成部生成与推定出的所述内部气体温度的值相对应的监视器输出信息。3.根据权利要求1或2所述的半导体电力变换器，其特征在于，具有冷却风扇，该冷却风扇设置在所述框体内，所述内部气体温度推定电路具有冷却风扇控制信息生成部，该冷却风扇控制信息生成部生成与推定出的所述内部气体温度的值相对应的所述冷却风扇的控制信息。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体电力变换器，其特征在于，所述内部气体温度推定电路具有：理论内部气体温度计算部，其基于所述半导体电力变换器的动作状态信息而计算理论内部气体温度；以及异常通知信息生成部，...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤希美，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP