(57)【要約】【課題】インバータの全デバイスについて同時にサンプルしたオン電圧およびオン電流の組の時系列データを蓄積して、温度推定や劣化診断に有用とする。【解決手段】三相のインバータの各デバイス１０Ｕ〜１０Ｚの電圧を検出した電圧検出データおよび交流各相の電流を検出した電流検出データをＡ／Ｄ変換部３４に取り込み、キャリア信号の上頂点および下頂点に同期して各相毎の電圧検出データおよび電流検出データを同時にサンプリングし、前記サンプリングされた電圧検出データおよび電流検出データが、前記インバータのいずれのデバイスのデータであるのか、およびＩＧＢＴ（１１Ｕ〜１１Ｚ）のデータであるのか又は還流ダイオード（１２Ｕ〜１２Ｚ）のデータであるのかを判定し、インバータの全デバイスの、オン電圧とオン電流の組からなる時系列データを出力し、それら時系列データをデータ蓄積部に蓄積して、デバイスの劣化診断、温度推定を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧指令信号およびキャリア信号に基づいて生成されたゲート指令信号によって制御される半導体電力素子と還流ダイオードを逆並列接続したデバイスを、直流電圧源の正、負極端間にブリッジ接続して構成された電力変換装置において、
前記各デバイスの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電力変換装置の交流各相の電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部および電流検出部の各電圧検出データおよび電流検出データを入力とし、前記キャリア信号の上頂点および下頂点に同期して各相毎の電圧検出データおよび電流検出データを同時にサンプリングするデータサンプリング部と、
前記キャリア信号の上頂点、下頂点および前記電流検出データの極性から、前記サンプリングされた電圧検出データおよび電流検出データが、前記電力変換装置のいずれのデバイスのデータであるのか、および半導体電力素子のデータであるのか又は還流ダイオードのデータであるのかを判定し、電力変換装置の全デバイスの、オン電圧およびオン電流の組からなる時系列データを出力する判定部と、
前記判定部から出力される時系列データを蓄積するデータ蓄積部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の低い領域のデータの分布状態から、前記各デバイスの劣化状況を監視するデバイス状態監視部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記デバイス状態監視部は、前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の高い領域のデータの分布状態から、前記各半導体電力素子の温度を監視することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記デバイス状態監視部は、予め、温度毎の前記半導体電力素子のコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧を計測して作成した、温度対コレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧のルックアップテーブルを参照して、各半導体電力素子の温度を求めることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
電圧指令信号およびキャリア信号に基づいて生成されたゲート指令信号によって制御される半導体電力素子と還流ダイオードを逆並列接続したデバイスを、直流電圧源の正、負極端間にブリッジ接続して構成された電力変換装置のデバイス状態監視方法であって、
前記各デバイスの電圧を検出した電圧検出データおよび電力変換装置の交流各相の電流を検出した電流検出データを取り込み、前記キャリア信号の上頂点および下頂点に同期して各相毎の電圧検出データおよび電流検出データを同時にサンプリングするデータサンプリングステップと、
前記キャリア信号の上頂点、下頂点および前記電流検出データの極性から、前記サンプリングされた電圧検出データおよび電流検出データが、前記電力変換装置のいずれのデバイスのデータであるのか、および半導体電力素子のデータであるのか又は還流ダイオードのデータであるのかを判定し、電力変換装置の全デバイスの、オン電圧およびオン電流の組からなる時系列データを出力する判定ステップと、
前記判定ステップにより出力された時系列データをデータ蓄積部に蓄積するステップと、
前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の低い領域のデータの分布状態から、前記各デバイスの劣化状況を監視するデバイス状態監視ステップと、を備えたことを特徴とする電力変換装置のデバイス状態監視方法。
【請求項６】
前記デバイス状態監視ステップは、前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の高い領域のデータの分布状態から、前記各半導体電力素子の温度を監視するステップを有していることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置のデバイス状態監視方法。
【請求項７】
前記デバイス状態監視ステップは、予め、温度毎の前記半導体電力素子のコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧を計測して作成した、温度対コレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧のルックアップテーブルを参照して、各半導体電力素子の温度を求めることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置のデバイス状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータなどの電力変換装置に関し、例えば電力変換装置を構成する半導体電力素子の温度推定や劣化診断を行うためのデバイス状態監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置の半導体電力素子の故障を検出する装置は、例えば特許文献１に記載のものが提案されていた。特許文献１の、例えば実施の形態４（段落「００９７」〜「０１２０」）には、大きさが予め決められた基準電流に一致したタイミングで、半導体電力素子のオン電圧をサンプリングし、そのサンプリング電圧と基準電圧とを比較することで故障を検出する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９３０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の故障検出装置では、特定の素子のオン電圧が限界値を超えた瞬間の故障を検出するのみであり、劣化の傾向はつかめない。また、素子オン電圧が、温度に依存しない基準電流だけでサンプルするので、サンプルしたデータを故障検出だけにしか用いることができない。
【０００５】
またＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御されるインバータにおいては、スイッチングしたタイミングで電流が基準電流に一致すると、検出された電圧は大きなスイッチングノイズを含んでしまったり、完全に立ち上がって飽和していなかったりする。
【０００６】
また、基準電流を診断対象の素子について求めて装置に設定する、キャリブレーションの作業が必要になる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、電力変換装置のデバイスの温度推定や劣化診断に有用である、全デバイスについて同時にサンプルしたオン電圧、オン電流の組からなる時系列データを蓄積することができる電力変換装置および電力変換装置のデバイス状態監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の電力変換装置は、
電圧指令信号およびキャリア信号に基づいて生成されたゲート指令信号によって制御される半導体電力素子と還流ダイオードを逆並列接続したデバイスを、直流電圧源の正、負極端間にブリッジ接続して構成された電力変換装置において、
前記各デバイスの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電力変換装置の交流各相の電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部および電流検出部の各電圧検出データおよび電流検出データを入力とし、前記キャリア信号の上頂点および下頂点に同期して各相毎の電圧検出データおよび電流検出データを同時にサンプリングするデータサンプリング部と、
前記キャリア信号の上頂点、下頂点および前記電流検出データの極性から、前記サンプリングされた電圧検出データおよび電流検出データが、前記電力変換装置のいずれのデバイスのデータであるのか、および半導体電力素子のデータであるのか又は還流ダイオードのデータであるのかを判定し、電力変換装置の全デバイスの、オン電圧およびオン電流の組からなる時系列データを出力する判定部と、
前記判定部から出力される時系列データを蓄積するデータ蓄積部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の電力変換装置は、請求項１において、
前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の低い領域のデータの分布状態から、前記各デバイスの劣化状況を監視するデバイス状態監視部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の電力変換装置は、請求項２において、
前記デバイス状態監視部は、前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の高い領域のデータの分布状態から、前記各半導体電力素子の温度を監視することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の電力変換装置は、請求項３において、
前記デバイス状態監視部は、予め、温度毎の前記半導体電力素子のコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧を計測して作成した、温度対コレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧のルックアップテーブルを参照して、各半導体電力素子の温度を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の電力変換装置のデバイス状態監視方法は、
電圧指令信号およびキャリア信号に基づいて生成されたゲート指令信号によって制御される半導体電力素子と還流ダイオードを逆並列接続したデバイスを、直流電圧源の正、負極端間にブリッジ接続して構成された電力変換装置のデバイス状態監視方法であって、
前記各デバイスの電圧を検出した電圧検出データおよび電力変換装置の交流各相の電流を検出した電流検出データを取り込み、前記キャリア信号の上頂点および下頂点に同期して各相毎の電圧検出データおよび電流検出データを同時にサンプリングするデータサンプリングステップと、
前記キャリア信号の上頂点、下頂点および前記電流検出データの極性から、前記サンプリングされた電圧検出データおよび電流検出データが、前記電力変換装置のいずれのデバイスのデータであるのか、および半導体電力素子のデータであるのか又は還流ダイオードのデータであるのかを判定し、電力変換装置の全デバイスの、オン電圧およびオン電流の組からなる時系列データを出力する判定ステップと、
前記判定ステップにより出力された時系列データをデータ蓄積部に蓄積するステップと、
前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の低い領域のデータの分布状態から、前記各デバイスの劣化状況を監視するデバイス状態監視ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の電力変換装置のデバイス状態監視方法は、請求項５において、
前記デバイス状態監視ステップは、前記データ蓄積部の蓄積データのうち、温度依存性の高い領域のデータの分布状態から、前記各半導体電力素子の温度を監視するステップを有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の電力変換装置のデバイス状態監視方法は、請求項６において、
前記デバイス状態監視ステップは、予め、温度毎の前記半導体電力素子のコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧を計測して作成した、温度対コレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧のルックアップテーブルを参照して、各半導体電力素子の温度を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
（１）請求項１〜７に記載の発明によれば、電力変換装置のデバイスの温度推定や劣化診断に有用である、全デバイスについて同時にサンプリングしたオン電圧およびオン電流を組とした時系列データを蓄積することができる。
【００１６】
また、キャリア信号の上頂点（山）、下頂点（谷）に同期してサンプリングしているので、サンプル点は必ず電圧パルスの中央となり、これによって従来技術のように、スイッチングタイミングと検出タイミングがぶつかってスイッチングノイズの影響を受けたり、電圧が完全に飽和する前のデータを検出してしまう事態には陥らない。
（２）請求項２、５に記載の発明によれば、電力変換装置の各デバイスの劣化状況を監視することができる。また、長期間サンプルし、蓄積したデータの分布変化に基いてデバイスの劣化を診断することができ、従来技術のように、故障の瞬間を検出するだけでなく、徐々に劣化していく傾向を見ることができる。また、長期間サンプルしたデータの分布変化を見ることによって、瞬間のノイズに影響されることがない。
【００１７】
また、従来技術のように、予め素子毎に、オン電圧が温度変化しない基準電流を求めるキャリブレーション作業が不要である。
（３）請求項３、４、６、７に記載の発明によれば、半導体電力素子のオン電圧が温度依存する領域のデータもサンプリングしているので、素子の温度変化もモニタリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態例における電力変換装置の全体構成図。
【図２】本発明の実施形態例における電力変換装置の１相の部分の構成図。
【図３】本発明の実施形態例におけるインバータ制御器の構成図。
【図４】本発明の実施形態例の電力変換装置の動作時の各部の信号波形図。
【図５】本発明の実施形態例における判定部の判定基準の説明図。
【図６】本発明の実施形態例におけるデータ蓄積部に蓄積されるデータ例を示す説明図。
【図７】本発明の実施形態例におけるデータ蓄積部のサンプルの度数分布を示す分布図。
【図８】本発明の実施形態例におけるルックアップテーブルの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。
【００２０】
図１に、本実施形態例における三相電力変換装置の全体構成を示す。図１において、１０Ｕ〜１０Ｚは、図示省略の直流電圧源（５０）の正、負極端間に三相ブリッジ接続されて、インバータの主回路を構成するＵ，Ｖ，Ｗ相のデバイスである。１０Ｕ，１０Ｖ，１０ＷはＵ，Ｖ，Ｗ相の上アームのデバイスを構成し、１０Ｘ，１０Ｙ，１０ＺはＵ，Ｖ，Ｗ相の下アームのデバイスを構成している。
【００２１】
各デバイス１０Ｕ〜１０Ｚは、半導体電力素子、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１Ｕ〜１１Ｚと還流ダイオード（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌ  Ｄｉｏｄｅ；ＦＷＤ）１２Ｕ〜１２Ｚを各々逆並列接続して構成されている。
【００２２】
２１Ｕ〜２１Ｚは、デバイス１０Ｕ〜１０Ｚの各両端電圧を検出するデバイス電圧検出回路である。尚、デバイス電圧検出回路２１Ｕ〜２１Ｚは、後述する図４の電圧波形のように、最大値を制限した電圧を出力する機能を有している。
【００２３】
２２Ｕ〜２２Ｗは、インバータの三相交流出力電流を検出する電流センサである。
【００２４】
前記ＩＧＢＴ１１Ｕ〜１１Ｚは、インバータ制御器３０のゲート指令部３３から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の各ゲート指令信号（ＰＷＭ制御によるゲート信号）によってＯＮ，ＯＦＦが制御される。
【００２５】
デバイス電圧検出回路２１Ｕ〜２１Ｚにより各々検出された検出電圧（電圧検出データ）および電流センサ２２Ｕ〜２２Ｗにより各々検出された検出電流（電流検出データ）は、インバータ制御器３０のＡ／Ｄ変換部３４に入力される。
【００２６】
図２は、図１のＵ相の構成を取り出し、各部の電圧、電流を図示したものである。図２において、５０は、Ｕ相の上アームのデバイス１０Ｕおよび下アームのデバイス１０Ｘの直列体の両端間に接続された、例えばコンデンサからなる直流電圧源であり、その電圧をＶｄｃとする。
【００２７】
デバイス１０Ｕの電圧Ｖｕ，デバイス１０Ｘの電圧Ｖｘ、Ｕ相の電流Ｉｕは、デバイスＵ電圧検出回路２１Ｕ、デバイスＸ電圧検出回路２１Ｘ、Ｕ相電流センサ２２Ｕによって、Ｖｕｄｅｔ，Ｖｘｄｅｔ，Ｉｕｄｅｔに各々変換されてインバータ制御器３０のＡ／Ｄ変換部３４に入力される。図１のＶ相、Ｗ相についても図２と同様に構成されている。
【００２８】
インバータ制御器３０は、本発明のデータサンプリング部、判定部、データ蓄積部、デバイス状態監視部の各機能を有しており、図３のように構成されている。
【００２９】
図３は、インバータ制御器のＵ相部分を示しているが、Ｖ相、Ｗ相についても同様に構成されている。図３において、ゲート指令部３３は、電圧指令生成部３１で生成された電圧指令とキャリア生成部３２で生成されたキャリア信号を比較してゲート指令信号を生成する。
【００３０】
キャリア生成部３２のキャリア信号はＡ／Ｄ変換部３４にも入力され、Ａ／Ｄ変換部３４は、キャリア信号の上頂点（キャリアの山）および下頂点（キャリアの谷）に同期して、入力された電圧検出データ（デバイス１０Ｕの電圧データＶｕ、デバイス１０Ｘの電圧データＶｘ）および電流検出データ（Ｕ相の電流データＩｕ）を同時にサンプリングし、出力する。
【００３１】
３５は、キャリア生成部３２で生成されたキャリア信号とＡ／Ｄ変換部３４から出力されるＶｕ，Ｖｘ，Ｉｕのデータが入力され、以下の判定を行う判定部である。
【００３２】
すなわち、キャリア信号の上頂点、下頂点と電流検出データ（Ｉｕ）の極性から、サンプリングされた電圧、電流の検出データ（Ｖｕ，Ｖｘ，Ｉｕ）が、図１のインバータのブリッジ接続の上アーム側デバイス（１０Ｕ）、又は下アーム側デバイス（１０Ｘ）のデータであるか、およびＩＧＢＴ１１側のデータであるか又は還流ダイオード１２側のデータであるかを判定し、全デバイスの、オン電圧およびオン電流の組からなる時系列データを出力する。
【００３３】
３６は、判定部３５から出力されるオン電圧およびオン電流の組からなる時系列データを蓄積するデータ蓄積部である。
【００３４】
より具体的には、前記判定部３５は、Ａ／Ｄ変換部３４から入力されたＶｕ，Ｖｘ，Ｉｕのデータが、ＩＧＢＴのオン電圧Ｖｃｅ（コレクタ−エミッタ間電圧）とオン電流Ｉｃ（コレクタ電流）なのか、還流ダイオード（ＦＷＤ）のオン電圧Ｖｆとオン電流Ｉｆなのかを判定し、デバイス１０ＵのＩＧＢＴ１１Ｕのオン電圧Ｖｃｅ＿ｕおよびオン電流Ｉｃ＿ｕの組のデータと、デバイス１０Ｕの還流ダイオード１２Ｕのオン電圧Ｖｆ＿ｕおよびオン電流Ｉｆ＿ｕの組のデータと、デバイス１０ＸのＩＧＢＴ１１Ｘのオン電圧Ｖｃｅ＿ｘおよびオン電流Ｉｃ＿ｘの組のデータと、デバイス１０Ｘの還流ダイオード１２Ｘのオン電圧Ｖｆ＿ｘおよびオン電流Ｉｆ＿ｘの組のデータと、を出力する。
【００３５】
そしてデータ蓄積部３６には、ＩＧＢＴ１１Ｕ（ＩＧＢＴＵ）のオン電圧およびオン電流の組のデータＶｃｅ＿ｕ１，Ｉｃ＿ｕ１…Ｖｃｅ＿ｕＮ，Ｉｃ＿ｕＮが時系列順に蓄積され、還流ダイオード１２Ｕ（ＦＷＤＵ）のオン電圧およびオン電流の組のデータＶｆ＿ｕ１，Ｉｆ＿ｕ１…Ｖｆ＿ｕＮ，Ｉｆ＿ｕＮが時系列順に蓄積され、ＩＧＢＴ１１Ｘ（ＩＧＢＴＸ）のオン電圧およびオン電流の組のデータＶｃｅ＿ｘ１，Ｉｃ＿ｘ１…Ｖｃｅ＿ｘＮ，Ｉｃ＿ｘＮが時系列順に蓄積され、還流ダイオード１２Ｘ（ＦＷＤＸ）のオン電圧およびオン電流の組のデータＶｆ＿ｘ１，Ｉｆ＿ｘ１…Ｖｆ＿ｘＮ，Ｉｆ＿ｘＮが時系列順に蓄積される。
【００３６】
３７は、データ蓄積部３６のデータに基づいて前記各デバイスの温度推定や劣化診断を行うデバイス状態監視部である。尚このデバイス状態監視部３７は、インバータ制御器３０の外部に設けられてもよい。
【００３７】
図４に、上記電力変換装置の動作時の、Ｕ相のＡ／Ｄ変換のタイミングと各部の信号の例を示す。
【００３８】
インバータ制御器３０は、電圧指令生成部３１のＵ相電圧指令とキャリア生成部３２で生成された三角波のキャリアとを比較してＵ相ゲート指令（ＩＧＢＴ１１Ｕのゲート指令）、Ｘ相ゲート指令（ＩＧＢＴ１１Ｘのゲート指令）を生成し、ＩＧＢＴのＯＮ，ＯＦＦ状態を決めている。
【００３９】
デバイスＵ電圧（デバイス１０Ｕの電圧）Ｖｕと、デバイスＵ電圧検出回路（２１Ｕ）の出力電圧Ｖｕｄｅｔは、デバイス１０ＵがＯＮの間は同じ値になる。
【００４０】
デバイス１０ＵがＯＦＦの間、デバイスＵ電圧Ｖｕは直流電圧源５０の電圧Ｖｄｃに近い電圧となるが、検出電圧Ｖｕｄｅｔは適当な値Ｖｕｄｅｔｍａｘに制限される。これらはＵ相の下アームのデバイス１０Ｘについても同様である。
【００４１】
前記検出電圧Ｖｕｄｅｔ，Ｖｘｄｅｔおよび検出電流Ｉｕｄｅｔは、キャリア信号の上頂点、下頂点、つまりｐｗｍ同期信号（キャリア山）とｐｗｍ同期信号（キャリア谷）のタイミングで同時にサンプルされる。このサンプルタイミングは図中の「×印」で示している。
【００４２】
このように、Ａ／Ｄ変換部３４におけるキャリア信号によるサンプリング段階では、ゲート指令のＯＮとＯＦＦ両方のデータがサンプルされている。
【００４３】
次に、判定部３５の動作を、判定基準を示す図５とともに説明する。判定は、Ｕ相の電流データＩｕの極性（Ｉｕ＞０かＩｕ＜０）とサンプルされたタイミングがキャリア信号の上頂点（キャリア山）かキャリア信号の下頂点（キャリア谷）かの２つの基準で判定される。
【００４４】
デバイス（１０Ｕ）検出判定は次のように行う。まず、キャリア山ではＵ側は導通しておらず、オン電圧、オン電流の情報は無いので捨てる。
【００４５】
キャリア谷且つＩｕ＞０の条件ではＩＧＢＴ（１１Ｕ）が導通しているので、サンプルされた[Ｖｕ，Ｉｕ]は[Ｖｃｅ＿ｕ，Ｉｃ＿ｕ]と判定される。
【００４６】
キャリア谷且つＩｕ＜０の条件では還流ダイオード１２Ｕが導通しているので、サンプルされた[Ｖｕ，Ｉｕ]は[Ｖｆ＿ｕ，Ｉｆ＿ｕ]と判定される。
【００４７】
図５の表右側のデバイスＸ（１０Ｘ）検出判定も同様に行われる。また、Ｖ相のデバイス１０Ｖ，１０ＹおよびＷ相のデバイス１０Ｗ，１０Ｚの検出判定も図５と同様に行われる。
【００４８】
次に、デバイス状態監視部３７の動作を説明する。図６は、データ蓄積部３６に蓄積されたＩＧＢＴオン電圧と電流のデータ[Ｖｃｅ，Ｉｃ]の例を示している。データシートから得られる素子ジャンクション温度Ｔｊ＝２５℃のときのＶｃｅ−Ｉｃ曲線とＴｊ＝１５０℃のときのＶｃｅ−Ｉｃ曲線も図示してある。
【００４９】
インバータを素子温度２５℃〜１５０℃の範囲で交流で動作させるとサンプル点のようなデータが得られる。２５℃と１５０℃のＶｃｅ−Ｉｃ曲線が近くなる領域はＶｃｅの温度依存性が低いため素子劣化モニタリング領域となるので、この領域にて素子劣化状況を監視する。逆に２５℃と１５０℃のＶｃｅ−Ｉｃ曲線が遠くなる領域はＶｃｅの温度依存性が高いため素子温度モニタリング領域となるので、この領域にて素子温度を監視する。
【００５０】
図７はサンプルを二次元の度数分布で表したものである。交流で動作させると温度依存性の低い点は温度にかかわらず通るので度数が高くなる。素子の磨耗劣化に従って全ての温度に関してＶｃｅが移動するので、長期的に分布の変化を見ることで素子の磨耗劣化傾向を可視化できる。還流ダイオード（１２Ｕ〜１２Ｚ）についても同様である。
【００５１】
図８にＩＧＢＴの温度モニタリングの方法を示す。ある電流Ｉｃでのオン電圧Ｖｃｅは素子の温度Ｔｊに依存する。したがって[Ｖｃｅ，Ｉｃ]のデータから予め求めた、例えば図８に示す二次元ルックアップテーブルＴｊ＝ｔｂｌ（Ｖｃｅ，Ｉｃ）を使って素子の温度を求めることができる。図８の[Ｔｊ，Ｖｃｅ，Ｉｃ]ルックアップテーブルは例えば恒温槽で温度を制御しながらＶｃｅ，Ｉｃを計測することで作成できる。
【００５２】
したがってデバイス状態監視部３７は、予め、温度毎のＩＧＢＴのコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧を計測して作成した、温度対コレクタ電流およびコレクタ−エミッタ間電圧のルックアップテーブル（例えば図８）を参照して、各ＩＧＢＴの温度を求めるものである。
【００５３】
以上のように本実施形態例によれば、次のような効果が得られる。  
【００５４】
（１）素子の電圧をキャリア信号に同期して電流と同時にサンプルすることで、キャリア山谷と電流極性からサンプルされたデータがその相の上アーム側素子なのか下アーム側素子なのか、ＩＧＢＴの[Ｖｃｅ，Ｉｃ]なのか還流ダイオードの[Ｖｆ，Ｉｆ]なのかを判別することができるため、インバータの全素子について同時にサンプルされた[オン電圧、オン電流]の組からなる時系列のデータセットを蓄積することができる。
【００５５】
（２）キャリア山谷のタイミングでオン電圧をサンプルしているので、サンプル点は必ずパルスの中央となるので、電流をトリガとしてオン電圧をサンプルする従来技術のように、スイッチングタイミングと検出タイミングがぶつかってスイッチングノイズの影響を受けたり、電圧が完全に飽和する前のデータを検出したりするということがない。
【００５６】
（３）素子劣化診断については、長期間サンプルされた[オン電圧、オン電流]データの分布の変化から診断することができるため、従来技術のように故障の瞬間を検出するだけでなく、徐々に劣化していく傾向を見ることができる。また、従来技術のように、予め素子毎にオン電圧が温度変化しない基準電流を求めるキャリブレーション作業が不要である。また、長期間の分布変化を見るので、瞬間のノイズには影響されない。
【００５７】
（４）オン電圧が温度依存する領域のデータもサンプルするので、素子の温度変化もモニタリングすることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０Ｕ〜１０Ｚ…デバイス
１１Ｕ〜１１Ｚ…ＩＧＢＴ
１２Ｕ〜１２Ｚ…還流ダイオード
２１Ｕ〜２１Ｚ…デバイス電圧検出回路
２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗ…電流センサ
３０…インバータ制御器
３１…電圧指令生成部
３２…キャリア生成部
３３…ゲート指令部
３４…Ａ／Ｄ変換部
３５…判定部
３６…データ蓄積部
３７…デバイス状態監視部
５０…直流電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020195194.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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