(57)【要約】【課題】冷却ファンでの消費電力を低減し、装置の低消費電力化を図ることができる電力変換装置の冷却装置を提供する。【解決手段】温度検知手段２７によるヒートシンク２５の温度検知に基づいて、ファン制御部２８は冷却ファン２６のオンオフ駆動を切り替える。即ち、ヒートシンク温度に基づいて冷却ファン２６のオンオフ駆動が適宜切り替えられて、ヒートシンク２５、即ちインバータ回路２０を構成する半導体スイッチング素子Ｔｒのオンオフ動作による温度上昇が抑えられ、素子Ｔｒが適温に維持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を生成する直流電源と、３相交流電力が流れる電力系統との間に設けられ、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により直流−交流変換を行う電力変換装置の冷却装置であって、
前記直流電力から生成した駆動電力の供給に基づいて駆動して、前記半導体スイッチング素子に密着配置されたヒートシンクに冷却風を供給する冷却ファンと、該ファンの駆動を制御するファン制御部とを備え、
前記ファン制御部は、温度検知手段による前記ヒートシンクの温度検知に基づいて、前記冷却ファンのオンオフ駆動を切り替えることを特徴とする電力変換装置の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体スイッチング素子を用いて構成される電力変換装置の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば直流−交流電力変換を行うインバータ回路においては、半導体スイッチング素子のブリッジにて構成されるが、その変換の際のスイッチング動作にて素子が発熱する。そのため、例えば特許文献１にて示されているように、インバータ回路等を備える電源装置の筐体に冷却ファンが備えられ、発熱源であるスイッチング素子や該素子の放熱を行うヒートシンク等に向けてファンで生成した冷却風が当てられ、素子の冷却が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１にて示されている電源装置では、起動スイッチのオンに基づいて冷却ファンが駆動され、少なくとも電源装置の稼働中においては連続してファンの駆動が行われるようになっている。そのため、ファンでの消費電力が多く、装置全体の低消費電力化の妨げとなることが懸念される。特に、太陽電池等、直流電力を生成する直流電源から交流電力を生成し、３相交流電力が流れる電力系統に併入させる電力変換装置においては、低消費電力化への要求は一層強く、装置が消費する電力の無駄を少しでも省きたいという要求があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却ファンでの消費電力を低減し、装置の低消費電力化を図ることができる電力変換装置の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、直流電力を生成する直流電源と、３相交流電力が流れる電力系統との間に設けられ、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により直流−交流変換を行う電力変換装置の冷却装置であって、前記直流電力から生成した駆動電力の供給に基づいて駆動して、前記半導体スイッチング素子に密着配置されたヒートシンクに冷却風を供給する冷却ファンと、該ファンの駆動を制御するファン制御部とを備え、前記ファン制御部は、温度検知手段による前記ヒートシンクの温度検知に基づいて、前記冷却ファンのオンオフ駆動を切り替えることをその要旨とする。
【０００７】
この発明では、温度検知手段によるヒートシンクの温度検知に基づいて、ファン制御部は冷却ファンのオンオフ駆動を切り替える。つまり、ヒートシンク温度に基づいて冷却ファンのオンオフ駆動が適宜切り替えられ、ヒートシンク、即ち半導体スイッチング素子が適温に維持される。これにより、冷却ファンにかかる消費電力が低減され、電力変換装置の低消費電力化が図られて、直流電源にて生成した電力の無駄な消費が防止される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却ファンでの消費電力を低減し、装置の低消費電力化を図ることができる電力変換装置の冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の電力変換装置（系統連系インバータ装置）の構成図である。
【図２】同装置に備えられる冷却ファンの制御態様を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の電力変換装置としての系統連系インバータ装置１０を示す。本実施形態の系統連系インバータ装置１０は、太陽電池１１と電力系統１２との間に設けられ、太陽電池１１で生成した直流電力を商用３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力に変換する装置として構成されている。
【００１１】
系統連系インバータ装置１０は、直流−交流電力変換を行うべく、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子Ｔｒのフルブリッジよりなるインバータ回路２０を備えている。インバータ回路２０の入力側は太陽電池１１と接続され、太陽電池１１にて生成された直流電力が該インバータ回路２０に入力される。インバータ回路２０は、スイッチング素子Ｔｒの所定オンオフ動作に基づいて、入力された直流電力を電力系統１２に適合した所定の３相交流電力に変換している。
【００１２】
インバータ回路２０の出力側は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎に設けられるフィルタ回路２１を介して電力系統１２と接続されている。フィルタ回路２１は、コイルＬ及びコンデンサＣよりなる低域通過フィルタ回路（ＬＰＦ回路）にて構成されており、インバータ回路２０から出力される交流電力の内、商用の電力系統１２に適合する系統周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力を通過させ、該電力系統１２に適合しない周波数帯域のものはノイズとして吸収する。
【００１３】
インバータ回路２０のスイッチング素子Ｔｒは、そのオンオフ動作が制御装置２２のＰＷＭ制御により実施されている。制御装置２２は、起動スイッチ２３のオンに基づいて系統連系インバータ装置１０を稼働させ、そのインバータ回路２０のスイッチング制御や、太陽電池１１と電力系統１２との接続タイミングの制御等、各種の制御を行っている。
【００１４】
また、インバータ回路２０のスイッチング素子Ｔｒは、そのスイッチング動作にて発熱することから、該素子Ｔｒの吸熱を行うヒートシンク２５に密着されて該回路２０の基板上に備えられている。また、インバータ装置１０の筐体には冷却ファン２６が備えられ、発熱源であるスイッチング素子Ｔｒ及びヒートシンク２５に向けてファン２６で生成した冷却風が供給されるようになっている。
【００１５】
ヒートシンク２５には、自身の温度（ヒートシンク温度）を検知すべくバイメタル式のサーマルリレー等よりなる温度検知手段２７が備えられている。このヒートシンク温度は、スイッチング素子Ｔｒの発熱温度でもある。また、ファン制御部２８には、冷却ファン２６を駆動するためのファン電源部２９が供給されている。ファン電源部２９は、前記太陽電池１１からの直流電力から冷却ファン２６の駆動に適した電力の生成を行っている。そして、ファン制御部２８は、インバータ装置１０の稼働期間中において、温度検知手段２７によるヒートシンク２５の温度検知に基づいて冷却ファン２６のオンオフ駆動を切り替える。
【００１６】
図２に示すように、インバータ回路２０（スイッチング素子Ｔｒ）がスイッチング動作を行っていると、スイッチング素子Ｔｒが発熱してヒートシンク温度が上昇していく。そして、ヒートシンク温度が第１閾値温度Ｔ１に到達すると、ファン制御部２８は冷却ファン２６をオンさせる。すると、冷却ファン２６が駆動されることでスイッチング素子Ｔｒ及びヒートシンク２５への冷却風の供給が行われてその冷却が行われることから、ヒートシンク温度が次第に低下していく。ヒートシンク温度が先の第１閾値温度Ｔ１よりも所定温度低い温度に設定された第２閾値温度Ｔ２に到達すると、ファン制御部２８は冷却ファン２６をオフに切り替える。そして、冷却ファン２６のオフに伴ってまたヒートシンク温度が上昇することで上記が繰り返され、ヒートシンク温度、即ちスイッチング素子Ｔｒがインバータ装置１０の稼働期間中、適温に維持される。
【００１７】
つまり、冷却ファン２６の適宜のオンオフによる冷却動作にて、スイッチング素子Ｔｒが破損に至るような高温になることが防止されるため、ファン２６にかかる消費電力の低減でき、ひいてはファン電源部２９は太陽電池１１からその電源を生成することから、太陽電池１１にて生成した電力の無駄な消費を防止できる。また、インバータ装置１０の稼働期間中は、スイッチング素子Ｔｒが好適温度に維持されるため、素子Ｔｒの長寿命化のみならず、スイッチング特性を良好に維持でき、電力の変換効率の向上に寄与できる。
【００１８】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、温度検知手段２７によるヒートシンク２５の温度検知に基づいて、ファン制御部２８は冷却ファン２６のオンオフ駆動を切り替えている。つまり、ヒートシンク温度に基づいて冷却ファン２６のオンオフ駆動が適宜切り替えられ、ヒートシンク２５、即ち半導体スイッチング素子Ｔｒが適温に維持されている。これにより、冷却ファン２６にかかる消費電力を低減でき、インバータ装置１０の低消費電力化を図ることができて、太陽電池１１にて生成した電力の無駄な消費を防止することができる。また、インバータ装置１０の稼働期間中は、スイッチング素子Ｔｒを好適温度に維持できるため、素子Ｔｒの長寿命化を図ることができ、またスイッチング特性を良好に維持できて、電力の変換効率の向上に寄与することができる。
【００１９】
（２）本実施形態では、冷却ファン２６のオンオフ駆動の切り替えが２つの閾値温度Ｔ１，Ｔ２を以て切り替えられているので、冷却ファン２６の頻繁なオンオフを防止することができる。
【００２０】
（３）本実施形態では、冷却ファン２６の制御が単純なオンオフ駆動の切り替えよりなり、複雑な回転速度制御等を行わないため、ファン制御部２８を簡素に構成することができる。
【００２１】
（４）本実施形態では、温度検知手段２７をバイメタル式のサーマルリレーで構成していることから、ファン制御部２８でのヒートシンク温度の算出等の必要がないため、ファン制御部２８を簡素に構成することができる。
【００２２】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、冷却ファン２６の制御を単純なオンオフ駆動の切り替えとしたが、冷却ファン２６のオン時において例えばヒートシンク温度に応じた回転速度制御を行って、その時々の送風量を調整するようにしてもよい。
【００２３】
・上記実施形態では、温度検知手段２７をサーマルリレーで構成したが、ヒートシンク温度に応じた検知信号を出力する温度検知センサを用い、該センサからの検知信号に基づいてファン制御部２８にヒートシンク温度を検出し、該検出に基づいて冷却ファン２６のオンオフ駆動を切り替えるようにしてもよい。
【００２４】
・上記実施形態では、太陽電池１１を直流電源とした電力変換装置（系統連系インバータ装置１０）に適用したが、燃料電池等、その他の直流電源に置き換えた電力変換装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０…系統連系インバータ装置（電力変換装置）、１１…太陽電池（直流電源）、１２…電力系統、２５…ヒートシンク、２６…冷却ファン、２７…温度検知手段、２８…ファン制御部、Ｔｒ…半導体スイッチング素子。
【図１】
2011188593.tif 000003
【図２】
2011188593.tif 000004