功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的功率转换装置(18)构成为使用利用了内置的制冷剂的沸腾现象的沸腾冷却装置对开关元件进行冷却，具有控制部(17)，该控制部(17)基于开关元件的安装面的温度即元件安装面温度(Tf)、与冷却装置进气温度(Ta)之间的偏差来控制功率转换装置(18)的动作。该控制部(17)在元件安装面温度(Tf)、与冷却装置进气温度(Ta)之间的偏差超过预定阈值时，进行控制以使功率转换装置(18)停止。

Power conversion unit

The power conversion device (18) using a cooling device for cooling the switching element boiling phenomenon in refrigerant for use with control section (17), the control part (17) temperature mounting surface of the switching element is based on the element mounting surface temperature (Tf), air temperature and cooling device (Ta) the deviation between the control power conversion device (18). The control unit (17) is controlled when the deviation between the element mounting surface temperature (Tf) and the cooling device inlet temperature (Ta) exceeds a predetermined threshold so that the power conversion device (18) stops.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换装置
本专利技术涉及一种构成为可利用沸腾冷却方式的冷却装置进行冷却的功率转换装置。
技术介绍
功率转换装置使MOSFET、IGBT等开关元件进行开关动作以进行功率转换。此时，伴随着开关元件的开关动作，会发生开关损耗。若发生开关损耗，则开关元件的温度(以下称为“元件温度”)上升。因此，用于抑制元件温度上升的冷却装置是必不可少的。冷却装置一般采用包括用于使元件发热冷却的翅片的结构，为了进一步提高冷却能力，还存在多种使用利用了内置的制冷剂的沸腾现象的沸腾冷却方式的冷却装置。利用沸腾冷却方式的冷却装置(以下称为“沸腾冷却装置”)中，在翅片内部填充有制冷剂，通过使因元件的发热而沸腾并气化后的制冷剂经由冷凝器并利用冷却风进行冷却，从而使元件冷却。沸腾冷却装置中，通常充满100%的制冷剂(例如，水或电子氟化液(Fluorinert))。该制冷剂气化时的压力(蒸气压)在常温下大致为0.3气压。另一方面，沸腾冷却装置中，已知在通常的使用环境下，会在冷凝器的部分开有微细的孔。在开有微细的孔的情况下，与冷凝器内部为0.3气压不同，冷凝器外部为1气压，因此指出了对大气中的空气混入到冷凝器内进行管理的重要性(例如，下述专利文献1)。此外，该专利文献1所示的沸腾冷却装置(该文献中作为“沸腾冷却晶闸管装置”披露)中，若大气中的非冷凝气体即空气混入到冷凝器内，则在冷凝器的上下会产生温度差，使用设置于冷凝器表面周壁上的多个温度传感器来检测该温度差，基于检测到的温度差信息来掌握沸腾冷却装置的冷却性能。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平4－285470号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题上述中，虽然对由于空气混入到冷凝器内而导致沸腾冷却装置的冷却性能下降的情况进行了说明，但冷却性能的下降还会由于除了空气混入到冷凝器内以外的原因、例如冷却翅片的堵塞等而发生。因此，上述专利文献1所示的方法中，被认为存在如下问题：即使能够检测出因空气混入到冷凝器内而导致的冷却性能下降，也无法有效地检测出因其他原因而导致的性能下降。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供包括沸腾冷却装置的功率转换装置：该沸腾冷却装置能够有效地检测出因包括空气混入到冷凝器内在内的原因而导致的冷却性能下降。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述问题，达到目的，本专利技术所涉及的功率转换装置采用如下结构：利用开关元件的开关动作，将所输入的直流电或交流电转换成所期望的交流电并输出，使用利用了内置的制冷剂的沸腾现象的冷却装置对所述开关元件进行冷却，其特征在于，所述功率转换装置具有：控制部，该控制部基于所述开关元件或该开关元件安装面的温度与进入到所述冷却装置的冷却风的温度之间的偏差来控制装置的动作，所述控制部在所述偏差超过预定阈值时进行控制以使装置停止。专利技术效果根据本专利技术，可起到如下效果：可提供能够有效地检测出因空气混入到冷凝器内、堵塞等原因而导致的冷却性能下降的功率转换装置。附图说明图1是表示实施方式1所涉及的功率转换装置所使用且优选的冷却装置的一个结构例的概要图。图2是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的结构的图。图3是表示运行指令生成部的详细结构的图。图4是表示功率转换电路控制部的详细结构的图。图5是表示元件过温度检测部的详细结构的图。图6是表示ΔTf-a运算部的详细结构的图。图7是表示冷却性能下降检测部的详细结构的图。图8是表示驾驶员警告部的详细结构的图。图9是说明高温时或高发热时的冷却装置的动作的图。图10是说明低温时且低发热时的冷却装置的动作的图。图11是表示功率转换装置的动作过程中的元件安装面温度的变动例的图。图12是表示翅片内部有空气混入时的元件安装面温度特性(周围温度较高时)的变化的图。图13是表示翅片内部有空气混入时的元件安装面温度特性(周围温度较低时)的变化的图。图14是表示实施方式2所涉及的功率转换装置的结构的图。图15是表示ΔTf-f1运算部的详细结构的图。图16是表示实施方式2所涉及的冷却性能下降检测部的详细结构的图。图17是表示实施方式3所涉及的功率转换装置的结构的图。图18是表示实施方式3所涉及的冷却性能下降检测部的详细结构的图。图19是表示损耗运算部的详细结构的图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的实施方式所涉及的功率转换装置进行说明。此外，本专利技术并不局限于以下示出的实施方式。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率转换装置所使用且优选的冷却装置的一个结构例的概要图，(a)是正视图，(b)是侧视图。图1所示的冷却装置50是利用沸腾冷却方式的冷却装置(沸腾冷却装置)，包括作为散热部的冷凝器52、作为吸热部的蒸发器53、制冷剂54、翅片55等而构成。设置于后述的功率转换装置且构成主电路的开关元件57与蒸发器53相接安装(图1中，例示出安装于蒸发器53的下部的结构)。制冷剂54封入在设置于蒸发器53内部的制冷剂室56a中。在开关元件57的安装面60上，设置有用于测量开关元件57的温度、或其附近的温度的温度传感器9a(例如整流器电路用)和温度传感器9b(例如逆变器电路用)。即，温度传感器9a、9b作为通过测量开关元件安装面温度从而间接地测量开关元件温度的温度传感器而配置。除了温度传感器9a、9b以外，在冷凝器52的上部还设置有用于测定冷凝器52的进气温度的温度传感器9c。此外，温度传感器9c可安装在能测定冷凝器52的进气温度的任意位置上。若开关元件57发热，则制冷剂54的温度上升。若制冷剂54的温度达到某一温度，则制冷剂54沸腾，气化后的制冷剂54进入到设置于冷凝器52内部的制冷剂室56b内。此外，根据冷却装置的结构，还存在气化后的制冷剂也进入到翅片内部的结构。因开关元件57的发热而产生的热量通过翅片55散热。此外，如图1所示，若向翅片55流通冷却风58，则能够促进通过冷凝器52的暖风59的移动，能够实现冷却效率较高的冷却装置。图2是表示本专利技术的实施方式1所涉及的功率转换装置的结构的图。功率转换装置18包括主电路8和控制部17，交流电源部14与主电路8的输入端相连接，以三相交流进行动作的电动机(例如感应电动机、同步电动机)1与主电路8的输出端相连接。主电路8包括逆变器主电路2、直流电源部5、和整流器主电路6而构成。整流器主电路6具有将由开关元件Iu、Iv、Iw构成的正侧臂(例如在U相中为Iu)、和由开关元件Ix、Iy、Iz构成的负侧臂(例如在U相中为Ix)分别串联连接的电路部(腿部)。即，在逆变器主电路2中，构成有具有3组(U相、V相、W相)腿部的三相桥式电路。正侧臂与负侧臂的各连接点(各腿部的中点)形成逆变器主电路2的交流端子，与电动机1相连接。直流电源部5是保持直流功率的结构部，附图的示例中由设置在直流母线之间的滤波器电容器FC构成。整流器主电路6具有将由开关元件Cu、Cv构成的正侧臂、和由开关元件Cx、Cy构成的负侧臂分别串联连接的电路部(腿部)。即，在整流器主电路6中，构成有具有2组腿部的单相桥式电路。正侧臂与负侧臂的各连接点(各腿部的中点)形成整流器主电路6的交流端子，与交流电源部14相连接。控制部17包括元件过温度检测部10、功率转换电路控制部13、温度差运算部15(图1中记为“ΔTf-a运算部”，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换装置，采用如下结构：利用开关元件的开关动作，将所输入的直流电或交流电转换成所期望的交流电并输出，使用利用了内置的制冷剂的沸腾现象的沸腾冷却装置对所述开关元件进行冷却，其特征在于，所述功率转换装置具有：控制部，该控制部基于所述开关元件或该开关元件安装面的温度与进气到所述沸腾冷却装置中的冷却风的温度之间的偏差，来控制所述功率转换装置的动作，所述沸腾冷却装置的性能取决于进气到所述沸腾冷却装置中的冷却风的温度，所述控制部具有检测部，该检测部在所述偏差超过预定阈值时，生成并输出表示所述沸腾冷却装置性能下降的冷却性能下降检测信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换装置，采用如下结构：利用开关元件的开关动作，将所输入的直流电或交流电转换成所期望的交流电并输出，使用利用了内置的制冷剂的沸腾现象的沸腾冷却装置对所述开关元件进行冷却，其特征在于，所述功率转换装置具有：控制部，该控制部基于所述开关元件或该开关元件安装面的温度与进气到所述沸腾冷却装置中的冷却风的温度之间的偏差，来控制所述功率转换装置的动作，所述沸腾冷却装置的性能取决于进气到所述沸腾冷却装置中的冷却风的温度，所述控制部具有检测部，该检测部在所述偏差超过预定阈值时，生成并输出表示所述沸腾冷却装置性能下降的冷却性能下降检测信号。2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述检测部具有阈值生成部，该阈值生成部基于所述冷却风的温度来生成所述阈值，所述阈值生成部生成所述阈值，以使得所述冷却风的温度较高时的所述阈值比所述冷却风的温度较低时的所述阈值要小。3.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述检测部具有阈值生成部，该阈值生成部基于所述开关元件的损耗来生成所述阈值，所述阈值生成部生成所述阈值，以使得所述开关元件的损耗较大时的所述阈值比所述开关元件的损耗较小时的所述阈值要小。4.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，所述检测部具有阈值生成部，该阈值生成部具有日历功能，并且基于该日历功能所得到的季节信息来生成所述阈值，所述阈值生成部生成所述阈值，以使得基于所述季节信息预测到的外部气温较高时的所述阈值比基于所述季节信息预测到的外部气温较低时的所述阈值要小。5.一种功率转换装置，采用如下结构：利用开关元件的开关动作，将所输入的直流电或交流电转换成所期望的交流电并输出，使用利用了内置的制冷剂的沸腾现象的冷却装置对所述开关元件进行冷却，其特征在于，所述功率转换装置具有：控制部，该控制部基于所述开关元件或该开关元件安装面的动作过程中温度与动作开始前温度之间的偏差来控制所述功率转换装置的动作，所述控制部具...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅原徹大，小林知宏，中川良介，
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