本发明专利技术涉及电力变换装置及电力变换装置的诊断系统，提供在具有多个电力用半导体模块的电力变换装置中能够用比较简单的结构高精度地检测半导体开关元件的控制异常的可靠性高的电力变换装置。该电力变换装置具备具有开关元件的电力用半导体模块，具备：栅极驱动电路，驱动所述开关元件，根据该开关元件的开关动作输出反馈信号；第1检测部，检测所述电力变换装置的上支路的反馈信号的变化；第2检测部，检测所述电力变换装置的下支路的反馈信号的变化；时间测量部，测量所述第1检测部的对信号变化的检测定时和所述第2检测部的对信号变化的检测定时的差分；以及异常诊断部，根据由所述时间测量部测量的测量结果进行所述电力变换装置的诊断。
Power conversion device and diagnosis system of power conversion device
【技术实现步骤摘要】
电力变换装置以及电力变换装置的诊断系统
本专利技术涉及电力变换装置的结构，特别涉及有效适用于大电容的电力变换装置的诊断的技术。
技术介绍
在面向铁路、大型工业设备的电动机的控制用途、电力系统用等的大电容的频率变换装置等电力变换装置中，使用大电容的电力用半导体元件进行高电压且大电流的电力控制。在这样的设备中，在工作中发生故障时，有可能产生系统的损坏、偏离计划的系统停止而产生大的经济损失。为了防止这样的状况，需要检测电力变换装置的劣化、异常，防止功能停止所引起的破损，向相关人员通知需要保养，进行电力变换装置的寿命延长控制。在电力变换装置中，通过精密地控制半导体开关元件而实现高效的电力变换。然而，当在半导体开关元件的控制的定时发生了某种异常的情况下，例如在构成上支路的半导体开关元件和构成下支路的半导体开关元件同时成为导通状态时，半导体开关元件短路，可能会发生过热所引起的元件劣化、短路破损所引起的装置重大故障。因此，作为用简单的方法监视电力变换装置的状态的技术，研究了检测系统工作中的控制异常、开关的定时异常的技术。作为本
的
技术介绍
，例如有如专利文献1那样的技术。在专利文献1中，公开了“检测半导体开关元件的导通和截止状态来监视与控制信号的匹配性的技术”。另外，在专利文献2中，公开了“在电力变换器的保养检查时检查半导体元件的开关的定时是否正常的技术”。现有技术文献专利文献1：日本特开2010-11660号公报专利文献2：日本特开平9-172782号公报
技术实现思路
在上述专利文献1中，虽然公开了检测从控制信号起至反馈信号为止的时间差的技术，但未考虑上支路的开关元件和下支路的开关元件的开关的时间差。如上所述，在上下支路同时成为导通状态时成为短路状态，所以上支路的开关元件和下支路的开关元件的时间差对于电力变换装置的可靠性而言是重要的参数。另外，在上述专利文献2中，虽然公开了在保养检查时未施加大电流、大电压的状态下测定上支路的开关元件和下支路的开关元件的开关的时间差的技术，但未考虑施加了大电流、大电压的实际工作条件下的测量。开关的定时根据被施加到主电路装置的电压、电流而变化，所以未施加电流、电压的状态下的测量是不充分的，在实际工作中测定上支路的开关元件和下支路的开关元件的时间差是重要的。因此，本专利技术的目的在于提供一种在具有多个电力用半导体模块的电力变换装置中能够用比较简单的结构高精度地检测半导体开关元件的控制异常的可靠性高的电力变换装置和其诊断系统及诊断方法以及使用其的电动机控制系统。为了解决上述课题，本专利技术是电力变换装置，具备具有开关元件的电力用半导体模块，其特征在于，具备：栅极驱动电路，驱动所述开关元件，根据该开关元件的开关动作，输出反馈信号；第1检测部，检测所述电力变换装置的上支路的反馈信号的变化；第2检测部，检测所述电力变换装置的下支路的反馈信号的变化；时间测量部，测量所述第1检测部的对信号变化的检测定时和所述第2检测部的对信号变化的检测定时的差分；以及异常诊断部，根据由所述时间测量部测量的测量结果，进行所述电力变换装置的诊断。另外，本专利技术是电力变换装置的诊断系统，其特征在于，具备：具有开关元件的多个电力用半导体模块；栅极驱动电路，驱动所述开关元件，根据该开关元件的开关动作，输出反馈信号；第1检测部，检测所述电力变换装置的上支路的反馈信号的变化；第2检测部，检测所述电力变换装置的下支路的反馈信号的变化；时间测量部，测量所述第1检测部的对信号变化的检测定时和所述第2检测部的对信号变化的检测定时的差分；异常诊断部，根据由所述时间测量部测量的测量结果，进行所述电力变换装置的诊断；以及显示部，输出所述异常诊断部的诊断结果。根据本专利技术，在具有多个电力用半导体模块的电力变换装置中能够用比较简单的结构高精度地检测电力变换装置的异常、损坏。由此，能够提供可靠性以及经济性优异的电力变换装置、电力变换装置的诊断系统及诊断方法以及使用其的电动机控制系统。上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明将更加明确。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式的电力变换装置的诊断系统的整体结构的框图。(实施例1)图2是示出电力用半导体模块的开关导通时的栅极-发射极间电压波形和反馈信号的图。图3是示出电力用半导体模块的开关截止时的栅极-发射极间电压波形和反馈信号的图。图4是示出空载时间(deadtime)不足异常的情况的上下支路的栅极-发射极间电压波形、反馈信号以及下支路的集电极-发射极间电流波形的图。图5是示出自接通(self-turn-on)异常的情况的上下支路的栅极-发射极间电压波形、反馈信号以及下支路的集电极-发射极间电流波形的图。图6是示出本专利技术的一个实施方式的电力变换装置的诊断系统的应用例的图。图7是示出本专利技术的一个实施方式的GUI的图。图8是示出本专利技术的一个实施方式的电力变换装置的诊断系统的部分结构的框图。(实施例2)(符号说明)1：电力变换装置；2：电动机；3：GUI；4：控制装置；5：电力变换装置显示部；6：直流电压源；7：平滑电容器；8a、8b、8c、8d、8e、8f：功率半导体模块；9a、9b、9c、9d、9e、9f：栅极驱动电路；10：绝缘耦合元件；11：逻辑部；12：控制部；13a、13b、13c、13d、13e、13f：信号变化检测部；14a、14b、14c：时间测量部；15：异常诊断部；16：环境信息取得部；17：电流检测部；18a、18b：电流传感器；20：栅极-发射极间电压(波形)；21：反馈信号；23：开关导通基准电压；24：电路延迟时间；30：栅极-发射极间电压(波形)；31：反馈信号；33：开关截止基准电压；34：电路延迟时间；41：上支路栅极-发射极间电压(波形)；42：上支路反馈信号；43：下支路栅极-发射极间电压(波形)；44：下支路反馈信号；45：集电极-发射极间电流(波形)；51：上支路栅极-发射极间电压(波形)；52：上支路反馈信号；53：下支路栅极-发射极间电压(波形)；54：下支路反馈信号；55：上支路集电极-发射极间电流(波形)；60：铁路车辆；61：车辆信息综合系统；62：中央监视装置；63：因特网；64：无线路径；65：天线；66：冷却器；81a、81b、81c、81d：信号分支器；82a、82b：导通和截止状态监视部。具体实施方式以下，使用附图说明本专利技术的实施例。此外，在各附图中对同一结构附加同一符号，省略对于重复的部分的详细说明。【实施例1】参照图1至图7，说明实施例1的电力变换装置和其诊断系统以及使用其的电动机控制系统。图1是示出本实施例中的电力变换装置的诊断系统的整体结构的框图。如图1所示，本系统主要包括电力变换装置1、由该电力变换装置1当作负载而驱动的3相的电动机2、电力变换装置1以及电动机2的状态监视用的图形用户界面(GraphicalUserInterface：GUI)3。电力变换装置1包括控制装置4。在电力变换装置1与电动机2之间，设置有测定供给给电动机2的相电流的电流传感器18a、18b。另外，电力变换装置1设置有显示基于状态监视的异常有无的电力变换装置显示部5。电力变换装置1是将直流电压源6变换为3相交流电压而控制电动机2的装置。电力变换装置1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力变换装置，具备具有开关元件的电力用半导体模块，所述电力变换装置的特征在于，具备：栅极驱动电路，驱动所述开关元件，根据该开关元件的开关动作，输出反馈信号；第1检测部，检测所述电力变换装置的上支路的反馈信号的变化；第2检测部，检测所述电力变换装置的下支路的反馈信号的变化；时间测量部，测量所述第1检测部的对信号变化的检测定时和所述第2检测部的对信号变化的检测定时的差分；以及异常诊断部，根据由所述时间测量部测量的测量结果，进行所述电力变换装置的诊断。
【技术特征摘要】
2018.04.09 JP 2018-0743781.一种电力变换装置，具备具有开关元件的电力用半导体模块，所述电力变换装置的特征在于，具备：栅极驱动电路，驱动所述开关元件，根据该开关元件的开关动作，输出反馈信号；第1检测部，检测所述电力变换装置的上支路的反馈信号的变化；第2检测部，检测所述电力变换装置的下支路的反馈信号的变化；时间测量部，测量所述第1检测部的对信号变化的检测定时和所述第2检测部的对信号变化的检测定时的差分；以及异常诊断部，根据由所述时间测量部测量的测量结果，进行所述电力变换装置的诊断。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，具备：逻辑部，根据所述异常诊断部的诊断结果，计算所述开关元件的动作定时；以及控制部，根据所述逻辑部中的计算结果，输出控制所述栅极驱动电路的指令信号。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述电力变换装置具备导通和截止状态监视部，该导通和截止状态监视部根据来自所述栅极驱动电路的反馈信号以及来自所述控制部的指令信号，判定所述开关元件的导通和截止状态。4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述栅极驱动电路在所述开关元件的栅极-发射极间电压超过了预定的基准电压的情况下，输出所述反馈信号。5.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，在由所述时间测量部测量的测量结果小于预定的阈值的情况下，所述异常诊断部判定为所述电力变换装置的空载时间不足。6.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，在由所述时间测量部测量的测量结果为预定的范围内的情况下，所述异常诊断部判定为所述电力变换装置发生自接通。7.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，所述电力变换装置具备温度检测部，该温度检测部根据来自所述栅极驱动电路的反馈信号以及来自所述控制部的指令信号，计算所述开关元件的接合温度。8.根据权利要求2所述的电力...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷和树，木村嘉伸，小川贵史，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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