[发明专利]电力转换装置、电力转换装置的诊断系统以及诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力转换器，特别是涉及在铁道车辆、大型产业用的电动机的控制用途、电力系统用等大容量的频率转换装置中所使用的由电力用半导体开关元件构成的电力转换器的保养或者诊断技术。

背景技术

在铁道车辆、大型产业用的电动机的控制用途、电力系统用等大容量的频率转换装置等的电力转换器中，进行高压且大电流的电力控制。对于这样的设备，若在运转过程中发生故障，则有可能产生系统的损伤、计划外的系统停止，造成巨大的经济损失。出于防止这样的状况的目的，需要在造成破坏之前检测出劣化、异常，防止机能停止造成破坏，通知有必要进行保养的其相关者，进行抑制劣化的电力转换器的延长使用寿命控制。

因此，存在这样的方法：例如在电力转换器中，在将电流导通/切断的电力用半导体的附近设有温度传感器，以检测电力用半导体的温度过高/过低异常。但是电力用半导体内的热阻的上升等会致使该方法难以检测出半导体芯片的温度上升。因此，期望能直接检测半导体芯片本身的温度异常。作为这样的例子，例如有日本特开平7－170724(专利文献1)。该例子公开了这样一种方法：通过检测出到控制指令信号和电力用半导体成为切断状态为止的延迟时间，从而检测出电力用双极晶体管的温度上升。

另外，作为检测出元件的电流异常的方法，有日本特开2000－324846(专利文献2)。根据该例子，其公开了一种方法，该方法使用电力转换装置，求出开关元件的输出电流，在该值大于规定值的情况下切断开关元件，防止元件的破坏，其中，该电力转换装置特征在于具有与开关元件的主端子相连接的电感、对电感的两端所产生的电压进行积分运算的积分器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平7－170724号公报

专利文献2日本特开2000－324846号公报

发明内容

发明要解决的课题

像日本特开平7－170724这样的情况，由于想要检测电力用半导体的温度的异常上升，而需要用于判断功率半导体的输出电压的电路。但是，大容量的电力转换装置的情况难以应用上述方案，原因如下：大容量的电力转换装置要控制高电压，因此这样的分压电路的大小较大，难以设置，并且在控制3相交流的情况等情况下，电力用半导体至少需要六个元件，为了评价这些电压需要许多分压电路，而且由于处理大电流且高速电流的开关时的模拟值，所以噪音较大，需要相应的对策。

另外，像日本特开2000－324846这样的情况，求出电流值，检测过电流的异常，使电力用半导体成为切断状态，从而能够防止破坏，但是难以将该方案应用于以下情况：元件、系统的劣化或异常进展，在出现电流异常之前的阶段事先检测出来，利用早期的保养防止计划外的系统停止，进行为了延长运转期间而减小作用于元件的应力的延长使用寿命控制。

本发明解决上述问题，其目的在于提供一种以简单的结构高精度地检测出电力用半导体以及与其相关的电力转换装置的异常、劣化，高精度地防止故障等不良状况，进而能够长期间使用的方法。

用于解决课题的手段

本发明的一个方面为一种电力转换装置的诊断系统，该电力转换装置具有半导体装置，该电力转换装置进行将在主电路中流动的主电流导通、切断的开关动作。该电力转换装置的诊断系统具有：电流变化量算出电路，其取得反映了主电流的每单位时间的电流变化量的数值数据；判断电路，其将数值数据与基准值进行比较来判断电力转换装置的状态；以及输出电路，其输出判断电路的判断结果。

在该系统的优选方案中，能够对取得数值数据的期间和基准值中的至少一者进行设定，作为取得数值数据的期间的典型例，有在开关动作中能够看出主电流变动的变动的时刻。例如，在开关切断时流有过渡电流的时刻。

在该系统的其他优选方案中，电流变化量算出电路在取得数值数据的期间内对每单位时间的电流变化量进行积分运算，来获得数值数据。即、算出规定时间长度的电流变化量。

在该系统的具体应用例中，电流变化量算出电路与电力转换装置一体构成，或者，电流变化量算出电路利用有线连接、无线连接以及通过端子能够分离的连接中的任一种方式与电力转换装置相连接。并且，判断电路与电流变化量算出电路一体构成，或者，判断电路利用有线连接、无线连接以及通过端子能够分离的连接中的任一种方式与电流变化量算出电路相连接。并且，输出电路与判断电路一体构成，或者，输出电路利用有线连接、无线连接以及通过端子能够分离的连接中的任一种方式与判断电路相连接。该例子的构成自由度高，因此例如能够利用相距较远的监视系统对搭载于电车等的电力转换装置进行诊断。