專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行可變速控制的電力機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
在逆變器裝置等采用功率半導(dǎo)體器件的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，在該裝置運(yùn)行時(shí)，功率半導(dǎo)體器件將發(fā)熱，芯片的結(jié)溫上升，在該裝置停止時(shí)，發(fā)熱停止，結(jié)溫下降。另外，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行起動(dòng)時(shí)、運(yùn)行停止時(shí)及負(fù)載突變時(shí)，由于裝置的輸出電流有很大變化，因此功率半導(dǎo)體器件的結(jié)溫也發(fā)生很大變化。所以，由于反復(fù)地運(yùn)轉(zhuǎn)及停止和速度或負(fù)載反復(fù)地急劇變化，將引起功率半導(dǎo)體器件的芯片部分反復(fù)地?zé)崤蛎浖盁崾湛s。
另外，功率半導(dǎo)體器件由于一般使用熱膨脹系數(shù)不同的各種材料組裝而成，因此特別是引線焊接部分或功率半導(dǎo)體器件與散熱器的接合部若溫度上升，則由于芯片的涂復(fù)劑的熱膨脹應(yīng)力的作用，慢慢地引線焊接部分從芯片開(kāi)始剝離，或者由于芯片與散熱器的熱膨脹系數(shù)的差異而引起的熱膨脹應(yīng)力的作用，接合材料開(kāi)始金屬疲勞。由于反復(fù)地運(yùn)轉(zhuǎn)及停止和速度或負(fù)載反復(fù)地急劇變化，最終引線焊接部分完全剝離，處于開(kāi)路狀態(tài)。即，導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件處于不良狀或損壞。導(dǎo)致該引線焊接部分因熱膨脹應(yīng)力而完全剝離、處于不良狀態(tài)或損壞的熱膨脹與熱收縮的循環(huán)稱(chēng)為功率循環(huán)。
因而，在將逆變器裝置用于AC伺服裝置或電梯的電動(dòng)機(jī)等情況下的運(yùn)行及停止的反復(fù)頻次高的裝置，或用于壓縮機(jī)等情況下的負(fù)載變動(dòng)激烈的裝置時(shí)，特別是由于功率循環(huán)而使功率半導(dǎo)體器件的壽命縮短，因此必須采取某些措施。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本專(zhuān)利特開(kāi)平8-51768號(hào)公報(bào))所揭示的功率半導(dǎo)體器件的壽命監(jiān)視裝置，其目的在于提供能夠監(jiān)視因功率循環(huán)而影響的功率半導(dǎo)體器件的壽命、并在壽命結(jié)束前掌握功率半導(dǎo)體器件的維護(hù)以經(jīng)防止功率半導(dǎo)體器件損壞的裝置。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1的目的是在因功率循環(huán)而導(dǎo)致壽命結(jié)束前保護(hù)逆變器裝置等所用的功率半導(dǎo)體器件，根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的結(jié)溫差與功率循環(huán)的相關(guān)關(guān)系，將與逆變器裝置的功率半導(dǎo)體器件的結(jié)溫差相對(duì)應(yīng)的功率循環(huán)來(lái)推斷壽命，用計(jì)數(shù)器對(duì)逆變器裝置的運(yùn)行次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)值超過(guò)第1基準(zhǔn)值時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)，在計(jì)數(shù)值超過(guò)第2基準(zhǔn)時(shí)時(shí)，輸出斷開(kāi)信號(hào)，使逆變器強(qiáng)制停止。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，結(jié)溫度的值雖然通常是變化的，但結(jié)溫差的值是選擇裝置在運(yùn)行及停止中的代表性的一點(diǎn)作為固定值，因此存在不能得到所希望的推斷壽命精度的問(wèn)題。
另外，還有專(zhuān)利文獻(xiàn)2(日本專(zhuān)利特開(kāi)平8-126337號(hào)公報(bào))，其目的是得到能夠在達(dá)到功率半導(dǎo)體器件的壽命以前采用改善使用方法等延長(zhǎng)壽命措施的逆變器裝置。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中敘述的內(nèi)容有，根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的推斷溫度變化的振幅而計(jì)算溫度變化幅度熱應(yīng)力次數(shù)及根據(jù)功率半導(dǎo)體器件的推斷溫度變化的比例而計(jì)算溫度變化率熱應(yīng)力次數(shù)，在求得的熱應(yīng)力次數(shù)超過(guò)允許熱應(yīng)力次數(shù)時(shí)，進(jìn)行發(fā)出報(bào)警顯示指令等的報(bào)警處理；另外，根據(jù)熱應(yīng)力次數(shù)與允許熱應(yīng)力次數(shù)而求得剩余的壽命時(shí)間，發(fā)出顯示指令；另外，在根據(jù)每個(gè)設(shè)定時(shí)間的溫度變化率熱應(yīng)力次數(shù)及每個(gè)設(shè)定時(shí)間的溫度變化率熱應(yīng)力次數(shù)而求得的每個(gè)設(shè)定時(shí)間在熱應(yīng)力次數(shù)超過(guò)每個(gè)設(shè)定時(shí)間的允許熱應(yīng)力次數(shù)時(shí)，由于以設(shè)定時(shí)間的運(yùn)行不能以期待壽命時(shí)間運(yùn)行，因此進(jìn)行發(fā)出報(bào)警顯示指令等的報(bào)警處理；另外，求得以設(shè)定時(shí)間運(yùn)行的運(yùn)行可能壽命，發(fā)出顯示指令。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2還存在的的問(wèn)題是，不是盡可能顯示根據(jù)利用熱應(yīng)力的壽命推斷而達(dá)到疲勞的元器件，使操作者能夠容易判斷并將故障防患于未然，而是推斷以設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行能否以期待壽命時(shí)間運(yùn)行，使操作者進(jìn)行改善逆變器裝置的使用方法或負(fù)載狀況及使用頻次，通過(guò)這樣能夠進(jìn)行延長(zhǎng)壽命的處理，但若操作者沒(méi)有檢查顯示部分及確認(rèn)其顯示或報(bào)警，而沒(méi)有確認(rèn)壽命判斷結(jié)果及壽命推斷結(jié)果，就不能實(shí)施延長(zhǎng)壽命處理，在沒(méi)有注意顯示及報(bào)警的情況下，由于沒(méi)有實(shí)施延長(zhǎng)壽命處理，逆變器裝置用壽命判斷而停止輸出，因此系統(tǒng)異常停止。
本發(fā)明正是為了解決上述的問(wèn)題而提出的，第1目的在于得到能進(jìn)行高精度壽命推斷的電動(dòng)機(jī)控制裝置。
另外，第2目的在于得到通過(guò)自動(dòng)減小半導(dǎo)體器件的溫度變化的振幅而能夠滿足設(shè)定的期待壽命的電動(dòng)機(jī)控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置，包括具有功率晶體管及與該功率晶體管并聯(lián)連接的二極管等半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)電路、根據(jù)運(yùn)行頻率設(shè)定單元設(shè)定的運(yùn)行頻率信號(hào)及載波頻率設(shè)定單元設(shè)定的載波頻率信號(hào)而生成驅(qū)動(dòng)脈沖的控制單元、以及將由該控制單元輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行放大并對(duì)開(kāi)關(guān)電路的功率晶體管進(jìn)行ON/OFF控制的驅(qū)動(dòng)電路，將直流功率變換為可變頻率及可變電壓的交流功率并對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行可變控制，在這種電動(dòng)機(jī)控制裝置中，包括根據(jù)流過(guò)半導(dǎo)體器件的電流來(lái)計(jì)算輸出電流、同時(shí)在計(jì)算的輸出電流信號(hào)超過(guò)電流限制電平調(diào)節(jié)單元輸出的電流限制值信號(hào)時(shí)向控制單元輸出電流切斷信號(hào)的電流運(yùn)算單元；根據(jù)該輸出電流信號(hào)及運(yùn)行頻率信號(hào)及載波率信號(hào)來(lái)推斷半導(dǎo)體器件的溫度變化、并計(jì)算溫度變化振幅的溫度變化推斷單元；存儲(chǔ)表示溫度變化持幅與半導(dǎo)體器件功率循環(huán)壽命之關(guān)系的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；將溫度變化推斷單元計(jì)算的溫度變化振幅根據(jù)所述功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)換算為作為半導(dǎo)體器件功率循環(huán)壽命的功率循環(huán)數(shù)、并計(jì)算熱應(yīng)力信號(hào)的熱應(yīng)力運(yùn)算單元；以及根據(jù)該熱應(yīng)力信號(hào)進(jìn)行半導(dǎo)體器件的壽命推斷并作為壽命推斷結(jié)果信號(hào)輸出結(jié)果顯示單元、同時(shí)還計(jì)算每個(gè)設(shè)定時(shí)間的壽命時(shí)間并與期待壽命進(jìn)行比較、在壽命時(shí)間小于期待壽命時(shí)作為壽命判斷信號(hào)向顯示單元輸出報(bào)警信號(hào)的壽命推斷單元，因此能夠進(jìn)行高精度的壽命推斷。
另外，壽命推斷單元將壽命推斷結(jié)果信號(hào)及壽命判斷信號(hào)輸出結(jié)電流限制電平調(diào)節(jié)單元，同時(shí)電流限制電平調(diào)節(jié)單元在壽命推斷結(jié)果信號(hào)中包含報(bào)警信息時(shí)，或者壽命判斷信號(hào)輸入時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使得減小輸出給電流運(yùn)算單元的電流限制值信號(hào)，因此能夠自動(dòng)減小半導(dǎo)體器件的溫度變化振幅，能夠滿足設(shè)定的期待壽命。
再有，壽命推斷單元將壽命推斷結(jié)果信號(hào)及壽命判斷信號(hào)輸出給載波頻率設(shè)定單元，同時(shí)載波頻率設(shè)定單元在壽命推斷結(jié)果信號(hào)中包含報(bào)警信息時(shí)，或者壽命判斷信號(hào)輸入時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使得降低載波頻率的上限值，然后將載波頻率信號(hào)輸出給所述控制單元，因此能夠自動(dòng)減小半導(dǎo)體器件的溫度變化振幅，能夠滿足設(shè)定的期待壽命。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成圖。
圖2所示為功率晶體管及二極管等半導(dǎo)體器件的常態(tài)損耗特性的一個(gè)例子。
圖3所示為功率晶體管及二極管等半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)損耗特性的一個(gè)例子。
圖4所示為半導(dǎo)體器件溫度變化的一個(gè)例子。
圖5所示為實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制裝置中存入功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元14的功率循環(huán)曲線特性的一個(gè)例子。
圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施形態(tài)1圖1所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成圖。在圖中，控制單元1根據(jù)運(yùn)行頻率設(shè)定單元2設(shè)定的運(yùn)行頻率信號(hào)100及載波頻率設(shè)定單元3a設(shè)定的載波頻率信號(hào)101，生成驅(qū)動(dòng)脈沖102，輸出給驅(qū)動(dòng)電路4。驅(qū)動(dòng)電路4生成利用驅(qū)動(dòng)脈沖102而放大的驅(qū)動(dòng)脈沖103，對(duì)構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路5的功率晶體管6進(jìn)行ON/OFF控制，通過(guò)這樣將直流功經(jīng)變換為可變頻率及可變電壓的交流功率，對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)8進(jìn)行可變控制。另外，7是與功率晶體管6并聯(lián)連接的二極管。
另外，電流運(yùn)算單元9根據(jù)電流檢測(cè)器10檢測(cè)的電流檢測(cè)信號(hào)104，計(jì)算輸出電流，然后將輸出電流信號(hào)105輸出給溫度變化推斷單元11。另外，電流運(yùn)算單元9將計(jì)算的輸出電流信號(hào)105與電流限制電平調(diào)節(jié)單元12a為了保護(hù)功率晶體管6及二極管7等半導(dǎo)體元件及電動(dòng)機(jī)8以防止過(guò)電流而設(shè)定的電流限制值信號(hào)106進(jìn)行比較，在輸出電流信號(hào)105超過(guò)電流限制值信號(hào)106時(shí)向控制單元1輸出電流切斷信號(hào)107。
另外，溫度變化推斷單元11根據(jù)運(yùn)行頻率設(shè)定單元2設(shè)定的運(yùn)行頻率信號(hào)100及載波頻率設(shè)定單元3a設(shè)定的載波頻率信號(hào)101及電流運(yùn)算單元9計(jì)算的輸出電流信號(hào)105，推斷功率晶體管6及二極管7等半導(dǎo)體器件的溫度變化，計(jì)算溫度變化振幅。
下面說(shuō)明溫度變化推斷單元11中的溫度變化推斷處理。
圖2所示為功率晶體管及二極管等半導(dǎo)體器件的常態(tài)損耗特性的一個(gè)例子。在圖2中，橫軸為輸出電流I(電流運(yùn)算單元9計(jì)算的輸出電流信號(hào)105)，縱軸為常態(tài)損耗Ps。常態(tài)損耗Ps具有隨著輸出電流I的增加而增加的特性。
另外，圖3所示為功率晶體管及二極管等半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)損耗特性的一個(gè)例子。在圖3中，橫軸為輸出電流I(電流運(yùn)算單元9計(jì)算的輸出電流信號(hào)105)，縱軸為開(kāi)關(guān)損耗Psw。開(kāi)關(guān)損耗Psw具有隨著輸出電流I的增加而增加的特性。
首先，利用電流運(yùn)算單元9計(jì)算的輸出電流信號(hào)105(圖2及圖3中作為輸出電流I表示的)，根據(jù)圖2所示的常態(tài)損耗特性求出常態(tài)損耗Ps，并根據(jù)圖3所示的開(kāi)關(guān)損耗特性求出開(kāi)關(guān)損耗Psw。然后，根據(jù)常態(tài)損耗Ps及開(kāi)關(guān)損耗Psw、載波頻率設(shè)定單元3a設(shè)定的載波頻率信號(hào)101即載波頻率fc、以及運(yùn)算周期Δτ，利用式(1)，求出構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路5的功率晶體管6及二極管7等半導(dǎo)體器件的發(fā)熱量Q。
Q＝Ps(I)+Psw(I)×fc×Δτ……(1)在運(yùn)算時(shí)間Δτ之間的溫度變化量Δθ可以根據(jù)功率晶體管6及二極管7的發(fā)熱量Q、以及由功率晶體管6及二極管7的安裝狀態(tài)所決定的過(guò)渡熱阻Rth(t)來(lái)求出，將溫度變化量Δθ進(jìn)行累計(jì)運(yùn)算，求出溫度變化，抽取其極大點(diǎn)及極小點(diǎn)，計(jì)算溫度變化振幅ΔT1，作為溫度變化振幅信號(hào)108輸出給熱應(yīng)力運(yùn)算單元13。
圖4所示為半導(dǎo)體器件溫度變化的一個(gè)例子。在圖4中，Δt為設(shè)定時(shí)間，ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4及ΔTn為溫度變化振幅，ΔTmax為設(shè)定時(shí)間Δt中的最大溫度變化振幅。將由于該半導(dǎo)體器件的溫度上升循環(huán)而達(dá)到處于不良狀態(tài)的熱膨脹與熱收縮的循環(huán)稱(chēng)為功率循環(huán)。
熱應(yīng)力運(yùn)算單元13利用功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元14中存儲(chǔ)的表示溫度變化振幅與半導(dǎo)體器件功率循環(huán)壽命之關(guān)系的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)，計(jì)算與溫度變化振幅信號(hào)109相對(duì)應(yīng)的功率循環(huán)壽命，作為功率循環(huán)數(shù)信號(hào)110。
圖5所示為實(shí)施形態(tài)1有關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制裝置中存入功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的功率循環(huán)曲線特性的一個(gè)例子。在圖5中，橫軸為溫度變化振幅信號(hào)109)，縱軸為半導(dǎo)體器件的作為功率循環(huán)壽命的功率循環(huán)數(shù)S(輸出給熱應(yīng)力功率循環(huán)壽命的功率循環(huán)數(shù)信號(hào)110)。溫度變化振幅與半導(dǎo)體器件的功率循環(huán)壽命有相關(guān)關(guān)系，溫度變化振幅越大(ΔT1＞ΔT2)，則功率循環(huán)壽命截止短(S1＜S2)。
另外，熱應(yīng)力運(yùn)算單元13接受與溫度變化振幅ΔT1相對(duì)應(yīng)求出的功率循環(huán)數(shù)S1，作為功率循環(huán)數(shù)信號(hào)110，利用式(2)計(jì)算熱應(yīng)力系數(shù)X1，X1＝1/S1 ……(2)將該結(jié)果作為熱應(yīng)力信號(hào)111輸出給壽命推斷單元15a。
以后，同樣從功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元14接受與溫度變化振幅ΔT2、ΔT3、ΔT4、…相對(duì)應(yīng)的功率循環(huán)數(shù)S2、S3、S4、…，計(jì)算熱應(yīng)力系數(shù)X2(＝1/S2)、X(＝1/S3)、X4(＝1/S4)、…作為熱應(yīng)力信號(hào)111輸出給壽命推斷單元15a。
壽命推斷單元15a若將作為熱應(yīng)力信號(hào)111的熱應(yīng)力系數(shù)輸入，則如式(3)所示進(jìn)行加法運(yùn)算，求出累計(jì)熱應(yīng)力系數(shù)X，X＝X0(前一次的值)+x1+x2+x3+x4+……(3)作為壽命推斷結(jié)果信號(hào)112輸出給顯示單元16。
另外，由于累計(jì)熱應(yīng)力系數(shù)X＝1時(shí)相當(dāng)于壽命，因此在累計(jì)熱應(yīng)力系數(shù)X接近于1時(shí)，作為壽命推斷結(jié)果信號(hào)112將報(bào)警信息輸出給顯示單元16，將已接近壽命的情況通知操作者。
另外，壽命推斷單元15a接受由運(yùn)行時(shí)間設(shè)定單元176設(shè)定的設(shè)定時(shí)間Δt，作為設(shè)定時(shí)間信號(hào)113，利用僅在設(shè)定時(shí)間Δt之間由熱應(yīng)力運(yùn)算單元13輸出的熱應(yīng)力信號(hào)111，接受熱應(yīng)力系數(shù)x1、x2、x3、…、xn，進(jìn)行累計(jì)運(yùn)算，利用式(4)求出每個(gè)設(shè)定時(shí)間Δt的熱應(yīng)力系數(shù)Xt。
Xt＝x1+x2+…+xn ……(4)另外，利用式(5)計(jì)算壽命時(shí)間tL，tL＝Δt×(1/Xt) ……(5)將期待壽命設(shè)定單元18設(shè)定的期待壽命te即期待壽命信號(hào)114與利用式(5)計(jì)算的壽命時(shí)間tL進(jìn)行比較，在tL＜te時(shí)，作為壽命判斷信號(hào)115將報(bào)警信息輸出給顯示單元16，促使操作者進(jìn)行延長(zhǎng)壽命處理。
如上所述，根據(jù)實(shí)施形態(tài)1，由于對(duì)于溫度變化推斷單元計(jì)算的每個(gè)溫度變化振幅，參照半導(dǎo)體器件固有的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)，計(jì)算出功率循環(huán)壽命，因此對(duì)于任何溫度變化振幅，都能夠根據(jù)其振幅計(jì)算帶權(quán)重的熱應(yīng)力并進(jìn)行累計(jì)運(yùn)算，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的壽命推斷及與期待壽命的判斷。
實(shí)施形態(tài)2圖6所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2有關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制裝置的構(gòu)成圖。在圖中，1、2、4～11、13、14、16～18、100～115與圖1相同，省略其說(shuō)明。
壽命推斷單元15b將壽命推斷結(jié)果信號(hào)112及壽命判斷信號(hào)115輸出給載波頻率設(shè)定單元3b及電流限制電平調(diào)節(jié)單元12b。
電流限制電平調(diào)節(jié)單元12b在輸入的壽命推斷結(jié)果信號(hào)112中所含的累計(jì)熱應(yīng)力系數(shù)X接近于1時(shí)，或者在輸入壽命時(shí)間tL小于期待壽命te情況下而輸出的壽命判斷信號(hào)115時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得減小輸出給電流運(yùn)算單元9的電流限制信號(hào)106。
由于在功率晶體率6及二極管7等半導(dǎo)體器件的壽命縮短時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得減小電流限制值信號(hào)106，將輸出電流I限制得較低，通過(guò)這樣能夠減小圖2及圖3所示的常態(tài)損耗Ps及開(kāi)關(guān)損耗Psw，因此能夠抑制半導(dǎo)體器件的發(fā)熱量Q。所以，即使操作者不檢查電動(dòng)機(jī)控制裝置，不進(jìn)行延長(zhǎng)壽命的處理，也能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使其滿足期待壽命設(shè)定單元18所設(shè)定的半導(dǎo)體器件的期待壽命。
另外，載波頻率設(shè)定單元3b在輸入的壽命推斷結(jié)果信號(hào)112中所含的累計(jì)熱應(yīng)力系數(shù)X接近于1時(shí)，或者在輸入壽命時(shí)間tL小于期待壽命te情況下而輸出的壽命判斷信號(hào)115時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得減小載波頻率的上限值，并將載波頻率信號(hào)101輸出給控制單元1。
由于在功率晶體管6及二極管7等半導(dǎo)體器件的壽命縮短時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得減小載波頻率的上限值，因此能夠減小求得半導(dǎo)體器件發(fā)熱量Q的式(1)的開(kāi)關(guān)損耗Psw這一項(xiàng)，能夠抑制半導(dǎo)體器件的發(fā)熱量Q。所以，即使操作者不檢查電動(dòng)機(jī)控制裝置，不進(jìn)行延長(zhǎng)壽命的處理，也能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使其滿足期待壽命設(shè)定單元18所設(shè)定的半導(dǎo)體器件的期待壽命。
另外，由于在判斷為半導(dǎo)體器件的壽命縮短、而利用自動(dòng)高速來(lái)降低載波頻率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的噪聲增加，因此能夠提醒操作者，告知半導(dǎo)體器件的壽命已接近，在由于半導(dǎo)體器件的壽命引起的故障而導(dǎo)致系統(tǒng)異常停止之前，操作者能夠進(jìn)行更換電動(dòng)機(jī)控制裝置的處理。
在實(shí)施形態(tài)2中，由于在半導(dǎo)體器件的壽命縮短時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)使得減小電流限制值信號(hào)106，另外通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)使得減小載波頻率的上限值，從而抑制半導(dǎo)體器件的發(fā)熱量Q，因此即使在負(fù)載變動(dòng)大的壓縮機(jī)等情況下因產(chǎn)生的急劇的輸出電流變動(dòng)而引起的熱應(yīng)力使得半導(dǎo)體器件迅速到達(dá)其壽命時(shí)，也能夠在操作者檢查用顯示單元16顯示的報(bào)警之前，防止系統(tǒng)停止，另外，即使操作者不檢查電動(dòng)機(jī)控制裝置，也能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使其滿足期待壽命設(shè)定單元18所設(shè)定的半導(dǎo)體器件的期待壽命。
如上所述，由于本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的壽命推斷及與期待壽命的判斷，因此適用于頻繁進(jìn)行起動(dòng)停止控制的用途。另外，由于即使操作者不檢查顯示單元進(jìn)行延長(zhǎng)壽命的處理，也能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使其滿足期待壽命設(shè)定單元所設(shè)定的半導(dǎo)體器件的期待壽命，因此適用于相對(duì)于指令速度允許運(yùn)行速度降低的用途。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，包括具有功率晶體管及與該功率晶體管并聯(lián)連接的二極管等半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)電路、根據(jù)逐行頻率設(shè)定單元設(shè)定的運(yùn)行頻率信號(hào)及載波頻率設(shè)定單元設(shè)定的載波頻率信號(hào)而生成驅(qū)動(dòng)脈沖的控制單元、以及將由該控制單元輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行放大并對(duì)所述開(kāi)關(guān)電路的功率晶體管進(jìn)行ON/OFF控制的驅(qū)動(dòng)電路，將直流功率變換為可變頻率及可變電壓的交流功率并對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行可變控制，其特征在于，包括根據(jù)流過(guò)所述半導(dǎo)體器件的電流來(lái)計(jì)算輸出電流、同時(shí)在計(jì)算的輸出電流信號(hào)超過(guò)電流限制電平調(diào)節(jié)單元輸出的電流限制信號(hào)時(shí)向所述控制單元輸出電流切斷信號(hào)的電流運(yùn)算單元；根據(jù)該輸出電流信號(hào)及所述逐行頻率信號(hào)及所述載波頻率信號(hào)來(lái)推斷所述半導(dǎo)體器件的溫度變化、并計(jì)算溫度變化振幅的溫度變化推斷單元；存儲(chǔ)表示溫度變化振幅與半導(dǎo)體器件功率循環(huán)壽命之關(guān)系的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；將所述溫度變化推斷單元計(jì)算的溫度變化振幅根據(jù)所述功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)換算為作為半導(dǎo)體器件功率循環(huán)壽命的功率循環(huán)數(shù)、并計(jì)算熱應(yīng)力信號(hào)的熱應(yīng)力運(yùn)算單元；以及根據(jù)該熱應(yīng)力信號(hào)進(jìn)行所述半導(dǎo)體器件的壽命推斷并作為壽命推斷結(jié)果信號(hào)輸出給顯示單元、同時(shí)還計(jì)算每個(gè)設(shè)定時(shí)間的壽命時(shí)間并與期待壽命進(jìn)行比較、在壽命時(shí)間小于期待壽命時(shí)作為壽命判斷信號(hào)向所述顯示單元輸出報(bào)警信號(hào)的壽命推斷單元。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述壽命推斷單元將所述壽命推斷結(jié)果信號(hào)及所述壽命判斷信號(hào)輸出給所述電流限制電平調(diào)節(jié)單元，同時(shí)所述電流限制電平調(diào)節(jié)單元在所述壽命推斷結(jié)果信號(hào)中包含報(bào)警信息時(shí)，或者所述壽命判斷信號(hào)輸入時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使得減小輸出給所述電流運(yùn)算單元的電流限制值信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于，所述壽命推斷單元將所述壽命推斷結(jié)果信號(hào)及所述壽命判斷信號(hào)輸出給所述載波頻率設(shè)定單元，同時(shí)所述載波頻率設(shè)定單元在所述壽命推斷結(jié)果信號(hào)中包含報(bào)警信息時(shí)，或者所述壽命判斷信號(hào)輸入時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使得降低所述載波頻率的上限值，然后將載波頻率信號(hào)輸出給所述控制單元。
全文摘要
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置，是在溫度變化推斷單元11根據(jù)由流過(guò)開(kāi)關(guān)電路5的半導(dǎo)體器件的電流計(jì)算出的輸出電流信號(hào)105、運(yùn)行頻率信號(hào)及載波頻率信號(hào)，推斷半導(dǎo)體器件的溫度變化，計(jì)算溫度變化振幅108，在熱應(yīng)力運(yùn)算單元13根據(jù)存入功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元14的功率循環(huán)曲線數(shù)據(jù)，換算為與溫度變化振幅108相對(duì)應(yīng)的功率循環(huán)數(shù)110，計(jì)算熱應(yīng)力信號(hào)111，在壽命推斷單元15a根據(jù)熱應(yīng)力信號(hào)111，進(jìn)行半導(dǎo)體器件的壽命推斷，作為壽命推斷結(jié)果信號(hào)112輸出給顯示單元16。
文檔編號(hào)H03K17/082GK1618164SQ0380236
公開(kāi)日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者加藤昌則 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社