专利名称：电力变换装置的寿命诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力变换装置，其由将已输入的交流变换为直流的变
换器(converter)与将通过该变换器变换的直流变换为交流而输出的逆变 器(inverter)构成，本发明特别涉及评价组装于逆变器和变换器中的开关 元件的劣化程度的电力变换装置的寿命珍断装置。
背景技术：
作为在较宽范围内，控制交流电动机的速度、转矩的方法，电力变换 装置投入实用。在该电力变换装置中，从交流电源供给的交流通过变换器， 变换为直流。另外，该直流通过逆变器被变换为交流。另外，该交流被供 给至交流电动机等的交流负荷。
图14为一般的电力变换装置的结构图。从交流电源l供给的三相交流 通过电力变换部2的变换器3而全波整流为直流。该直流中包括的波动 (ripple )分量通过被平滑电容器4吸收。另外，该直流被供给逆变器5。 在该逆变器5中，桥接有由晶体管和二极管的并联电路构成的6个开关元 件6。逆变器5将已输入的直流变换为三相交流，向作为交流负荷的交流 的电动机7供给。
电动机7的运转操作部8将电动机7的启动、停止、速度(旋转速度)、 转矩等的指示发送给电力变换部2的变换控制部9。在该变换控制部9的 内部，设置有产生PWM (脉沖幅度调制)信号的PWM信号发生部10, 和速度转矩运算部ll。
速度转矩运算部ll，根据运转操作部8的启动、停止、速度(旋转速 度)、转矩等的指示，对PWM信号发生部10指示PWM信号的脉冲幅度、频率等。PWM信号发生部10分别异步地对逆变器5的6个中的各开 关元件6施加各PWM信号。PWM信号发生部10通过改变各PWM信号 的发送时间间隔、脉冲幅度，可任意地设定从逆变器5输出给电动机7的 交流的频率以及振幅。
另外，不仅组装有逆变器5还组装有桥接6个开关元件6的变换器3 的电力变换装置也^v实用。
此外，这样结构的电力变换装置，最适合用作频繁地实施启动、停止， 速度也大幅度改变的电动机7的电源。在日本的专利文献(JP特开 2007—223799号文献，JP特开2003—299250号文献)中，记载有将该电 力变换装置用于电梯的电动机的实例。
在这样的结构的电力变换装置中，在交流的电动机7的额定值较大时， 作为各开关元件6，采用大容量的半导体开关元件。比如，采用IGBT(绝 缘栅极型双极晶体管)。在这样的大容量的半导体开关元件中，由于发热 所造成的温度上升达到不可忽视的值。
另夕卜，在组装于逆变器5和变换器3中的开关元件，通过PWM信号， 以高频进行开关控制。因此，对于构成开关元件的半导体芯片，、散热片 (冷却器)、焊锡等的各构成部件，反复施加热应力。没有定量地把握由 该反复施加热应力动作所造成的各构成部件的劣化。
于是， 一直以来，该电力变换装置的制造者，针对该电力变换装置的 动作环境，假定全部的电力变换装置在一定的同样的条件下，进行寿命计 算，将开关元件的定期更换推荐给该电力变换装置的用户。
由此，在每个用户不同的使用环境中，特别是相对于使用频率、反复 工作周期的使用a较低的电力变换装置，尽管具有开关元件的剩余寿命， 但由于定期更换时期要更换该开关元件，电力变换装置的维持管理费大幅 度地上升。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而提出的，本发明的目的在于提供一种电力变换装置的寿#断装置，其通过求出组装于逆变器以及变换器中的各开 关元件的构成部件之间的热阻，能够高精度地评价由于该构成部件的反复 热应力历史所造成的劣化的程度，以及组装有该构成部件的开关元件的劣 化的程度，能够让该电力变换装置的用户或维修人员了解适合的部件更换 时期，谋求电力变换装置的可靠性的提高和维持管理费的节约。
为了解决上述课题，本发明涉及一种电力变换装置的寿命诊断装置， 其包括电力变换部，该电力变换部将从交流电源供给的交流电通过变换器 暂且变换为直流电，再通过桥接开关元件而成的逆变器，将该直流电变换
为交流电并输出；和变换控制部，该变换控制部对该电力变换部的逆变器 的开关元件进^f亍开关控制，来控制上述输出的交流电，该电力变换装置的 寿命诊断装置，其特征在于，包括
温度传感器，其设置于上述开关元件的壳体的内部；试验电力输出设 定部，其控制上述开关元件，从上述逆变器输出具有预定的频率和电流值 的试验电力；热阻计算部，其在上述试验电力的输出期间内，根据通过上 述温度传感器检测出的壳体内温度，计算出上述开关元件的构成部件之间 的热阻；和劣化度评价部，其基于该计算出的热阻，评价开关元件的劣化 度。
在这样的构成中，从逆变器输出具有预定的频率以及电流值的试验电 力。接着，测定试验电力的输出期间内的开关元件的壳体内的温度。于是， 在该温度上升时，开关元件的构成部件的热阻上升，难以放热。在热阻上 升时，在该构成部件之间的连接面处，产生裂缝、龟裂，劣化发展。于是， 可通过求出热阻，能够诊断该构成部件的劣化度，进而诊断组装有该构成 部件的开关元件的劣化度。
另外，另一发明，在上i^明的电力变换装置的寿命珍断装置，还包 括温度传感器，其检测逆变器的外部的大气温度；劣化度评价校正部， 其根据通过该温度传感器检测的大气温度和基准大气温度的温度差，对上 述评价的劣化度的评价结果进行校正。
此外，其他的发明，包括评价结果发送部，其经由通信线路将评价的劣化度的评价结果发送给外部的监视中心。
还有，其他的发明，包括外部操作开关，该外部操作开关对试验电力 的输出开始的指示进行操作输入。
再有，其他的发明，包括逆变器动作状态检测部，其检测上述逆变 器的交流电的输出有无；进程存储器，其存储试验电力输出设定部中的用 于按照一定时间间隔以规定时间持续实施试验电力输出的进程；和试验电 力输出控制部，其在该进程存储器中的实施期间所包括的上述逆变器的工 作期间，对上述试验电力输出设定部指示上述试验电力的输出。
在这样的构成中，按照存储于进程存储器中的进程，自动地实施劣化 度的评价试验。
另外，其他的发明，在上述发明的电力变换装置的寿命珍断装置，还 包括输出降低设定部，该输出降低设定部在评价的劣化度的评价结果超过 预定的阈值时，控制开关元件，降低从逆变器输出的交流电。
此外，其他的发明， 一种电力变换装置的使命诊断装置，其包括电 力变换部，该电力变换部通过桥接开关元件而成的变换器，暂且将从交流 电源供给的交流电变换为直流电，再通过桥接开关元件而成的逆变器将该 直流电变换为交流电并输出；和变换控制部，该变换控制部对该电力变换 部的逆变器和变换器的开关元件进行开关控制，控制所输出的交流电，该 电力变换装置的使命诊断装置，具备
温度传感器，其设置于上述变换器的开关元件的壳体的内部；试验电 力输出设定部，其控制变换器的开关元件，从变换器输出具有预定的电流 值的直流的试验电力；热阻计算部，其在试验电力的输出期间内，基于通 过温度传感器检测出的壳体内的温度，计算出变换器的开关元件的构成部 件之间的热阻；和劣化度评价部，其根据已计算出的热阻，评价变换器的 开关元件的劣化度。
在这样的构成中，在变换器与逆变器相同地，由桥接的多个开关元件 构成的情况下，可获得与在先的组装有逆变器的电力变换装置的寿命诊断 装置基本相同的作用效果。还有，在其他的发明中，在上述发明的电力变换装置的寿命诊断装置
中，包括温度传感器，其检测变换器的外部的大气温度；和劣化度评价 校正部，其基于通过上述温度传感器检测出的大气温度和基准大气温度的 温度差，对评价的劣化度的评价结果进行校正。
再有，在其他的发明中，包括输出降低设定部，该输出降低设定部在 评价的劣化度的评价结果超过预定的阈值时，控制变换器的开关元件，降 低从上述变换器输出的直流电。
按照本发明，在组装有变换器和逆变器的电力变换装置中，求出组装 于该逆变器、变换器中的各开关元件的构成部件之间的热阻，对应于该电 阻值，能够高精度地评价该构成部件的反复热应力历史所造成的劣化度、 乃至组装有该构成部件的开关元件的劣化度。
图1为组装有本发明的第1实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的基本概要结构图。
图2为组装于上述电力变换装置中的逆变器中的开关元件的外观图。
图3为上述开关元件的剖面示意图。
图4为上述开关元件的温度电路图。
图5A为上述开关元件的劣化特性图。
图5B为上述开关元件的劣化特性图。
图5C为上述开关元件的劣化特性图。
图6为组装有本发明的第2实施实施方式所涉及的寿命珍断装置的电 力变换装置的概要结构图。
图7为组装有本发明的第3实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图。
图8为组装有本发明的第4实施方式所涉及的寿命诊断装置的电力变 换装置的概要结构图。
图9为组装有本发明的第5实施方式所涉及的寿命诊断装置的电力变换装置的概要结构图。
图10为组装有本发明的第6实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图。
图11为组装有本发明的第7实施方式所涉及的寿命诊断装置的电力变 换装置的概要结构图。
图12为组装有本发明的第8实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图。
图13为组装有本发明的第9实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图14为现有的电力变换装置的概要结构图。
具体实施例方式
下面，采参照附图对本发明的电力变换装置的寿命诊断装置的各实施 方式进行说明。
(第1实施方式)
图1为组装有本发明的第1实施方式所涉及的寿#断装置的电力变 换装置的概要结构图。对于与图14所示的现有的电力变换装置相同的部分 标注相同的附图标记标号，省略重复的部分的详细说明。
该第1实施方式的电力变换装置，由电力变换部2和变换控制部15 构成。在电力变换部2中，从交流电源l供给的三相交流电4皮输入由变换 器3和逆变器5构成的电力变换部2中。该变换器3由桥接的例如二极管 等的整流元件构成。另外，已输入的三相交流电通过变换器3而全波整流 为直流电，然后，通过平滑电容器4，去除该直流电中包括的波动分量。
去除了波动分量的直流电被输入到逆变器5中。在该逆变器5的内部， 桥接有由晶体管和二极管的并联电路构成的6个开关元件6。接着，已输 入的直流电通过逆变器5被变换为三相交流电，经由输出线路12，被供给 至交流三相的电动才几7。
电动机7的运转操作部8将针对电动机7的启动、停止、速度(旋转速度)、转矩等的指示发送给变换控制部15。在该变换控制部15的内部， 设置有产生PWM (脉冲幅度调制)信号的PWM信号发生部10和速度转 矩运算部11。
速度转矩运算部ll，基于来自运转操作部8的启动、停止、速度(旋 转速度)、转矩(电流)等的指示，向PWM信号发生部10指示PWM信 号的脉冲幅度、频率等。PWM信号发生部IO，按照的方式，分别对逆变 器5中的6个开关元件6的每个异步施加各PWM信号。PWM信号发生 部10，通过改变PWM信号的发送时间间隔、脉冲幅度，可以任意地设定 从逆变器5向电动机7输出的三相交流的频率以及振幅。
另夕卜，在该第1实施方式中，在逆变器5的输出线路12中安装有电流 线圏13，通过变换控制部15内的电流检测部13a,读取从逆变器5输出的 三相交流电的电流值。
作为逆变器5的各开关元件6，在电动机7的额定值较大时，采用大 容量的半导体开关元件。比如，采用IGBT (绝缘栅极型双极晶体管)。
图2为采用上述IGBT的开关元件6的立体图，图3为上述开关元件 6的剖面示意图。在以基底(绝缘基板)20a为底板的壳体20的内部，构 成作为半导体元件的绝缘栅极型双极晶体管的硅芯片25通过图中未示出 的支承部件固定。
在壳体20的顶面安装有电极21，在基底(绝缘基板)20a的底面，经 由硅化合物(compound) 24,安装有放热器(散热片)23。具体来说，通 过在壳体20和壳体20a的四个角部穿设的螺紋孔22中拧入螺栓，放热器 (散热片)23与壳体20的基底(绝缘M) 20a热连接。
在这样的结构的各开关元件6的壳体20的内部，组装有检测该壳体 20内的温度T的、例如由热电偶构成的温度传感器14。该温度传感器14 的检测信号被输入图1的变换控制部15内的温度检测部16中。
下面，对图2、图3的开关元件6的温度特性进行说明。 一般，n型/p 型、杂质浓度、电子电位准位等不同的半导体相互间的连接部分(junctioii， 结)，产生结热量(junction heat)。即，所产生的结热量Q,基于施加于该半导体元件(双极晶体管)上的电流I，基本唯一地确定。另外，通
过该所产生的结热量Q向周围放热，确定发生位置(junction point,结点) 的温度，即，结温度Tj。
在图3的开关元件6中，在硅芯片25的内部的结点26产生的结热量 Q经由硅芯片25、空气(支承部件)、基底(绝缘基板)20a、硅化合物 24和放热器23，被散热到壳体20之外的大气32中。该时的各经过位置 26， 28， 30的各温度Tj， Tc， Tb对应于各热量通过的路径的热阻R而确 定。
如图3,图4所示，根据从硅芯片25的底面到经由空气(支承部件) 的基底(绝缘衬底)20a的顶面位置28的热阻27，从基底(绝缘M) 20a 的顶面到硅化合物24的底面位置30的热阻29，从珪化合物24的底面到 放热器(散热器)23的底面(大气)的热阻31，以及大气32的大气温度 Ta而确定。
在各热阻27， 29， 31的值较低时，在结点26产生的结热量Q有效地 向大气32 (大气温度Ta)放热，但是，在热阻27， 29， 31的值较高时， 该较高的热阻的上游侧的位置的温度上升。
上述开关元件6的上述硅芯片25、支承部件、基底(绝缘基板)20a、 珪化合物24和放热器23等的各构成部件之间的热阻R上升的主要原因， 为由于PWM信号的开闭控制导致的构成部件相互间的热膨胀率的差异所 造成的、在边界处产生的细微的瑕疯、裂缝等。于是，如果能够检测出该 各构成部件之间的热阻R的上升，则能够把握各构成部件的劣化度。
图5A、图5B、图5C，为表示该开关元件6以同一^H牛持续运转时的、， 到构成部件的破坏的强度劣化的进行和各原因的关系的特性图。图5A表 示构成部件的温度和强度劣化的关系，图5B表示构成部件之间(硅芯片 25和壳体20之间)的热阻与强度劣化的关系，图5C表示构成部件的运转 时间和强度劣化的关系。在任何的特性中，由于在到破坏之前，劣化急速 进行，^J^视作为劣化的主要原因的构成部件之间的热阻R,如果该热阻 R超过阈值R，则可输出警告。为了测定该热阻R的变化，通过使一定的电流I以一定时间持续流过 各开关元件6，将在该一定期间产生的结热量固定为基准量，测定各经过 位置26， 28， 30的各温度Tj， Tc， Tb，由此，可进行计算。此时，大气 33的温度Ta为例如室温的25X:的一定的基准温度。另外，在该实施方式 中，通过在壳体20的内部设置的l个温度传感器14，检测出各温度Tj， Tc的平均温度。
图1的变换控制部15内的试验电力输出设定部19,将从逆变器5按 照一定时间输出具有预定的基准频率以及基准电流值的试验电力的指示， 送出给PWM信号发生部10。同时，对温度检测部16发送温度检测指示。 另外，对速度转矩运算部11发送试验电力的基准频率和基准电流值。
PWM信号发生部10，对逆变器5的各开关元件6发送PWM信号， 从逆变器5输出上述试验电力。速度转矩运算部11对PWM信号发生部 10，进行反馈控制，使得通过电流检测器13a检测出的试验电力的频率、 电流值与基准频率和基准电流值一致。
通过以一定期间持续地输出这样的试验电力，逆变器5的各开关元件 6中的图3、图4所示的结热量Q被控制在一定值。
在从试验电力输出设定部19输入温度检测指示时，温度检测部16, 才艮据各温度传感器14的检测信号，计算出各开关元件6的壳体内温度T, 并发送给热阻计算部17。热阻计算部17采用壳体内温度，计算出各开关 元件6的硅芯片25、支承部件、基底(绝缘基板)20a、硅化合物24等的 各构成部件之间的合成的热阻R。
劣化度评价部18，基于已计算的热阻R，评价开关元件6的劣化度。 具体来说，当计算的热阻R超过预定的阈值Rv时，劣化度的评价为劣化 进行的警告评价，当计算的热阻R没有超过预定的阈值Rv时，劣化度的 评价为正常评价。
在这样构成的第1实施方式的电力变换装置的寿命珍断装置中，从逆 变器5以一定期间输出具有预定的频率和电流值的试验电力。另外，测定 试验电力的输出期间中的开关元件6的壳体20内的温度。于是，在该温度上升时，开关元件6的构成部件之间的热阻R上升， 难以释放由于试验电力输出而产生的一定的结热量。在热阻上升时合，在 该构成部件之间，产生裂缝、龟裂，劣化正在M。于是，通过利用电阻 值计算部17计算出热阻R，能够正确地诊断该构成部件之间的劣化度、乃 至组装有该构成部件的开关元件的劣化度。
其结果是，可让该电力变换装置的用户或维护人员了解适合的部件更 换时期，谋求电力变换装置的可靠性提高和维持管理费的节约。 (第2实施方式)
图6为组装有本发明的第2实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图。对于与图1所示的第1实施方式所涉及的电力变换 装置相同的部分标注相同的附图标记，省略重复部分的详细说明。
在该第2实施方式的电力变换装置中，在电力变换部2内的逆变器5 的外部，设置有检测大气32的温度Ta的温度传感器33。该温度传感器 33的检测信号被输入设置在变换控制部15a的内部的温度检测部34中。 温度检测部34，根据温度传感器33的检测信号，求出逆变器5的外部的 大气32的温度Ta，并发送给劣化度评价补正部35。
劣化度评价补正部35，根据从温度检测部34输入的大气温度Ta和基 准大气气温度的温度差，对劣化度评价部18的劣化度的评价结果进行校 正。
如图4所示，结点26的结温度Tj也因作为发热Q的放热方的大气32 的温度Ta而变化。如果大气32的温度Ta高，则结热量Q的放热效果也 会变低，结温度Tj上升。如果结温度Tj上升，则各经过位置26， 28， 30 的各温度Tj， Tc， Tb也会上升，已检测的壳体内的温度T也会上升。
但是，热阻计算部17，将大气温度一定为基准大气温度，计算热阻R， 所以热阻R高于实际的值。因此，基于从温度检测部34输入的大气温度 Ta和基准大气温度的温度差，对劣化度评价部18的劣化度的评价结果进 行校正。在例如已测定的大气温度Ta高于基准大气温度时，由于向下修 正计算出的热阻，故在阈值Ry以下，取消劣化进行的警告评价。于是，能够进一步提高开关元件6的劣化度的评价精度。 (第3实施方式)
图7为组装有本发明的第3实施方式所涉及的寿命诊断装置的电力变 换装置的概要结构图。对于与图1所示的第1实施方式的电力变换装置相 同的部分标注相同的附图标记，省略对重复部分的详细"i兌明。
在该第3实施方式中，在变换控制部15b的内部，设置有评价结果发 送部36,该评价结果发送部36通过通信线路，将由劣化度评价部36评价 的劣化度的评价结果发送给外部的监视中心37。
在这样构成的第3实施方式的寿命诊断装置中，如果计算出的热阻R 超过预先设定的阈值RY,则将劣化进行的警告通知给监视中心37。其结 果，监视中心37的操作人员可让该电力变换装置的用户或维修人员了解适 合的更换时期，可提高对于电力变换装置的用户的服务。 (第4实施方式)
图8为组装有本发明的第4实施方式所涉及的寿命诊断装置的电力变 换装置的基a要结构图。对于与图1所示的第1实施方式的电力变换装 置相同的部分标注同样的附图标记，省略重复部分的详细"^兑明。
在该第4实施方式中，在变换控制部15c的外侧，i殳置有外部^Mt开 关38，该外部操作开关38对设置于该变换控制部15c的内部的试验电力 输出设定部19，操作输入试验电力的输出开关的指示。由此，通过该电力 变换装置的用户或维修人员的手动操作，能够进行开关元件6的劣化评价
工作，能够实现组装有该寿命珍断装置的电力变换装置的方便性。 (第5实施方式)
图9为组装有本发明的第5实施方式所涉及的寿哞喻断装置的电力变 换装置的概要结构图。对于与图1所示的第1实施方式的电力变换装置相 同的部分标注相同的附图标记，省略重复部分的详细说明。
在该第5实施方式中，在变换控制部15d的内部，i殳置有逆变器工作 状态检测部39，进程存储器40以及试验电力输出控制部41。
在进程存储器40的内部，存储有用于按照例如1个月的时间间隔、以IO分钟连续地实施试验电力的输出的进程，该试验电力用于上述开关元件 6的劣化度评价。另外，将该IO分钟设定在月初的1日零晨0时00分 10分等的采用组装有该逆变器5的电力变换装置的电梯的运转的概率小的 时段。
另外，该10分的时间幅度为开关元件6的壳体20内的温度下落到一 定值的所需时间。逆变器动作状态检测部39,根据通过电流检测部13a检 测的逆变器5的交流电的输出有无，检测出包括逆变器5的电力变换部2 的整体的运转/停止的工作状态，并向试验电力输出控制部41送出。
试验电力输出控制部41，当时间处于在进程存储器40中的试验电力 的输出的实施期间内时，在逆变器动作状态检测部39检测出包括逆变器5 的电力变换部2整体的停止状态时，对上述试验电力输出设定部19,指示 试验电力的输出。另一方面，在逆变器动作状态检测部39表示包括逆变器 5的电力变换部2的整体的运转状态时，对试验电力输出设定部19,指示 试验电力的输出的中止。
在这样构成的第5实施方式的寿命诊断装置中，按照在进程存储器40 中的预先设定的例如每月l次的比例，自动实施开关元件6的劣化度评价。 另外，在该劣化度评价的实施，与向电动机7供给交流电的通常的运转时 间重叠时，转优先实施通常的运，劣化度评价延期到下次。因此，不对通 常的运转造成影响，自动实施逆变器5的开关元件6的劣化度评价。 (第6实施方式)
图10为组装有本发明的第6实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的积克要结构图。对于与图1所示的第1实施方式的电力变换装置相 同的部分标注相同的附图标记，省略重复部分的详细说明。
在该第6实施方式中，在变换控制部15e的内部，设置有输出降低设 定部42。该输出降低设定部42，在通过劣化度评价部18评价的劣化度的 评价结果超过预定的阈值时，具体来说，在计算出的热阻R超过预定的阈 植Ry，输出劣化进行的警告评价时，控制流过开关元件6的电流，将降低 从逆变器5输出的交流电的指示输出给速度转矩运算部11。速度转矩运算部11，将降低PWM信号的脉冲信号幅度的指示输出给PWM信号发生部 10。同时，通过电流检测部13a，确认从逆变器5输出的交流电的电流值 下降的情况。
在这样构成的第6实施方式的寿4H貪断装置中，即使在逆变器5的开 关元件6的劣化进行的状况下，在限制电力变换装置的使用范围的同时， 可继续该电力变换装置的运转。 (第7实施方式)
图11为组装有本发明的第7实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图。对于与图1所示的第1实施方式的电力变换装置相 同的部分标注相同的附图标记，省略重复部分的详细说明。
在组装有该第7实施方式的寿^i貪断装置的电力变换装置的电力变换 部2a中，在构成逆变器5的桥接的6个开关元件6中，没有安装温度传感 器14。另外，在变换控制部15f的内部，没有设置评价逆变器5的开关元 件6的劣化度的功能。
在将从电力变换部2a的交流电源l供给的三相交流电变换为直流电的 变换器3a中，桥接有由晶体管和二极管的并联电路构成的6个开关元件 6a。
另外，该6个开关元件6a，通过从i殳置于变换控制部15f的内部的 PWM信号发生部10a输出的PWM信号，与从交流电源1输入的三相交 流电的波形变化同步进行开关控制。因此，在变换器3a的交流电l侧的电 压高于逆变器5側的电压时，可将该变换器3a作为整流器工作。于是，在 该场合，变换器3a将从交流电源l输入的三相交流电变换为直流电，将其 送出给平滑电容器4以及逆变器5。
此外，如电动机7再生运转时那样，该变换器3a的逆变器5侧的电压 高于交流电源l侧的电压时，可作为将直流变换为交流的逆变器工作。于 是，此时，变换器3a将从逆变器5输入的直流电变换为三相交流电，向交 流电源l侧发送。
在具有这样的功能的变换器3a中，在将该变换器3a用作整流器时，从交流电源1输入的三相交流电通过变换器3a变换为直流电，再次通过逆 变器5，变换为三相交流电，并向交流的电动机7供给。
通过电流检测部44，经由电流线圏43a， 43b，检测出从变换器3a输 出的直流电的电流值。电流检测部45，对PWM信号发生部10a,指示PWM 信号的脉沖宽度等，使得检测到的直流电的电流值与从试验电力输出设定 部19a接收的试验电力的电流值一致。
试验电力输出设定部19a，向PWM信号发生部10a发送从变换器3a
以一定时间输出具有预定的基准电流值的试验电力的指示。同时，将温度 检测指示送给温度检测部16。另外，将试验电力的基准电流值付与电流运 算部45。 PWM信号发生部10a将PWM信号发送给变换器3a的各开关 元件6a，从变换器3a输出直流的试验电力。
变换器3a的各开关元件6a具有与图2 ~图5C所示的第1实施方式的 逆变器5的各开关元件6相同的结构，在壳体20的内部，安装有温度传感 器14。
在变换控制部15f中，在从试验电力输出设定部19a输入温度检测指 示时，温度检测部16a根据各温度传感器14的检测信号，计算出各开关元 件6a的壳体内温度T，并向热阻计算部17a发送。热阻计算部17a，釆用 壳体内温度，计算出各开关元件6a的各构成部件之间的合成的热阻R。劣 化度评价部18a根据该计算出的热阻R，评价开关元件6a的劣化度。
在这样构成的第7实施方式的电力变换装置的寿^i貪断装置中，从变 换器3a,以一定期间输出具有预定的基准电流值的直流的试验电力。接着， 测定试验电力的输出期间内的开关元件6a的壳体20内的温度。另外，与 在先说明的第1实施例相同，通过利用阻值计算部17a计算出热阻R，能
6a的劣化度。
于是，即使对于变换器3a,仍可起到与第1实施方式相同的作用效果。 (第8实施方式)
图12为组装有本发明的第8实施方式所涉及的寿命诊断装置的电力变换装置的概要结构图。对于与图11所示的第7实施方式的电力变换装置相 同的部分，标注相同的附图标记，省略重复部分的详细说明。
在该第8实施方式的电力变换装置中，在电力变换部2a内的变换器 3a的外部，设置有检测大气32的温度Ta的温度传感器33a。该温度传感 器33a的检测信号被输入设置于变换控制部15g内的温度检测部34a中。 温度检测部34a，根据温度传感器33a的检测信号，计算出变换器3a的外 部的大气32的温度Ta，并向劣化度评价校正部35a发送。劣化度评价校 正部35a，基于从温度检测部34a输入的大气温度Ta和基准大气气温的温 度差，对劣化度评价部18a的劣化度的评价结果进行校正。
在这样构成的第8实施方式的寿命沴断装置中，由于去除相对开关元 件6a的劣化度评价中所包括的大气温度变化的误差原因，可获得与在先说 明的第2实施方式的寿命诊断装置基本相同的效果。 (第9实施方式)
图13为組装有本发明的第9实施方式所涉及的寿命珍断装置的电力变 换装置的概要结构图。对于与图11所示的第7实施方式的电力变换装置相 同的部分，标注相同的附图标记，省略重复部分的详细说明。
在该第9实施方式的电力变换装置中，在变换控制部15h的内部，设 置有输出降低设定部42a。该输出降低设定部42a,在通过劣化度评价部 18a评价的劣化度的评价结果超过预定的阈值时，控制流过开关元件6a的 电流，将降低从变换器3a输出的直流电的指示输出给电流运算部45。电 流运算部45，向将PWM信号发生部10a发送降低PWM信号的脉冲幅度 的指示。同时，通过电流检测部44 ，确认从变换器3a输出的直流电的电 流值降低。
在这样构成的第9实施方式的寿命诊断装置中，即使在变换器3a的开 关元件6a的劣化进行的状况下，仍可在限制电力变换装置的使用范围的同 时，继续进行运转。因此，可获得与在先说明的第6实施方式的寿命^断 装置基本相同的效果。
另夕卜，本发明并不限于上述各实施方式。比如，在图11的笫7实施方式中，不仅可实施变换器3a的各开关元件6a，而且还可同时实施逆变器5 的各开关元件6的劣化度评价。
权利要求
1. 一种电力变换装置的寿命诊断装置，其包括电力变换部，该电力变换部将从交流电源供给的交流电通过变换器暂且变换为直流电，再通过桥接开关元件而成的逆变器，将该直流电变换为交流电并输出；和变换控制部，该变换控制部对该电力变换部的逆变器的开关元件进行开关控制，控制上述输出的交流电，该电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于，包括温度传感器，其设置于上述开关元件的壳体内；试验电力输出设定部，其控制上述开关元件，从上述逆变器输出具有预定的频率以及电流值的试验电力；热阻计算部，其在上述试验电力的输出期间内，基于通过上述温度传感器检测的壳体内的温度，计算出上述开关元件的构成部件之间的热阻；和劣化度评价部，其基于该计算出的热阻，评价上述开关元件的劣化度。
2. 根据权利要求1所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括温度传感器，其检测上述逆变器的外部的大气温度；和 劣化度评价校正部，其基于通过该温度传感器检测出的大气温度和基准大气温度的温度差，对上述评价的劣化度的评价结果进行校正。
3. 根据权利要求1所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括评价结果发送部，该评价结果发送部将上述评价的劣化度的评价结果，经由通信线路向外部的监视中心发送。
4. 根据权利要求1所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括外部操作开关，该外部操作开关对上述试验电力的输出开始的指示进行操作输入。
5. 根据权利要求1所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括逆变器工作状态检测部，其检测出上述逆变器的交流电的输出的有无；进程存储器，其存储用于按照一定时间间隔以规定时间持续实施上述试验电力输出设定部中的试验电力输出的进程；和试验电力输出控制部，其在上述进程存储器中的实施期间所包括的上 述逆变器的工作期间，对上述试验电力输出设定部指示上述试验电力的输 出。
6. 根据权利要求1所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括输出降低设定部，其在上述评价的劣化度的评价结果超过预定的阈值时，控制上述开关元件，降低从该逆变器输出的交流电。
7. —种电力变换装置的使^i貪断装置，其包括电力变换部，该电力 变换部将从交流电源供给的交流电，通过桥接开关元件而成的变换器，暂 且变换为直流电，再通过桥接开关元件而成的逆变器，将该直流电变换为 交流电并输出；和变换控制部，该变换控制部对该电力变换部的逆变器和 变换器的开关元件进行开关控制，控制所输出的交流电，该电力变换装置 的使命诊断装置，其特征在，包括温度传感器，其设置于上述变换器的开关元件的壳体内； 试验电力输出设定部，其控制上述变换器的开关元件，从上述变换器输出具有预定的电流值的直流的试验电力；热阻计算部，其在上述试验电力的输出期间内，基于通过上述温度传感器检测出的壳体内的温度，计算出上述变换器的开关元件的构成部件之间的热阻；和劣化度评价部，其基于计算的热阻，评价上述变换器的开关元件的劣 化度。
8. 根据权利要求7所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括温度传感器，其检测上述变换器的外部的大气温度；和 劣化度评价校正部，其基于通过上述温度传感器检测出的大气温度和基准大气温度的温度差，对上述评价的劣化度的评价结果进行校正。
9. 根据权利要求7所述的电力变换装置的寿命诊断装置，其特征在于， 还包括输出降低设定部，该输出降低设定部在上述评价的劣化度的评价结果超过预定的阈值时，控制上述变换器的开关元件，降低从上述变换 器输出的直流电。
全文摘要
本发明涉及一种电力变换装置的寿命诊断装置。在构成电力变换装置的逆变器(5)、变换器(3)的开关元件(6，6a)的壳体内，安装温度传感器(14)，通过来自变换控制部(15)的PWM信号，控制开关元件，从逆变器(5)，输出具有预定的频率以及电流值的试验电力。由于在该状态，从开关元件(6)的结点输出的热量是一定的，故根据通过温度传感器(14)检测的壳体内的温度，计算开关元件(6)的构成部件之间的热阻(R)，根据该热阻，评价构成部件的劣化度。
文档编号G01R31/28GK101533064SQ200810179460
公开日2009年9月16日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年3月14日
发明者竹田顺二 申请人:东芝电梯株式会社