(57)【要約】      （修正有）【課題】電力変換装置の周囲温度の増加による変換効率の低下を抑制させ、かつ、半導体素子の温度ストレスを低減させることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置内の半導体素子１０２を冷却するための冷却器１０３を備える電力変換装置１００において、冷却器駆動システム１１０ａにより、冷却器１０３は、外気温が高い時に冷却能力を上げ、素子温度を低下させることで電力変換装置１００の電力変換効率を上昇させる。【選択図】図１
2019187105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷に電気的に接続され、電源から受け取る電力を半導体素子のスイッチングにより変換する電力変換装置であって、
該半導体素子を冷却する冷却器と、
該冷却器の冷却能力を制御する冷却器制御部と、を備え、
該冷却器制御部は外部センサとのインターフェイスを備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置であって、
該電力変換装置の外部気温を検出する検出器を備え、
該冷却器制御部は、該電力変換装置外部の気温情報に基づき、該冷却器を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１記載の電力変換装置であって、
該電力変換装置の外部湿度を検出する検出器を備え、
該冷却器制御部は、電力変換装置外部の湿度情報に基づき、該冷却器を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１記載の電力変換装置であって、
該電力変換装置の出力を検出する検出器を備え、
該冷却器制御部は、該電力変換装置の出力の検出値に基づき、該冷却器を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１記載の電力変換装置であって、
該電力変換装置の半導体素子の温度サイクルを記憶する温度サイクル記憶部を備え、
該冷却器制御部は、該電力変換装置の半導体素子の温度サイクル情報に基づき、該冷却器を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４記載の電力変換装置であって、
該電力変換装置の出力を蓄積する電力変換装置出力蓄積部を備え、
該冷却器制御部は、該電力変換装置出力蓄積部の情報に基づき、該冷却器を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１記載の電力変換装置であって、
該電力変換装置の出力を予想する予測器を備え、
該冷却器制御部は、該電力変換装置の出力予測値に基づき、該冷却器を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１記載の電力変換装置であって、
該冷却器の冷却能力を調整する冷却器電源を有し、
該冷却機制御部は該冷却器電源を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
自然エネルギー電源の発電電力を変換する電力変換装置であって、
該電力変換装置の素子を冷却する冷却器を有し、
該自然エネルギー電源の発電量に応じて該冷却器を制御する制御器を備えることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機能を備えた交流電力と直流電力の変換を行う電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ)等の高速電力用半導体素子を用いた電力変換装置が様々な分野で使用されている。近年、半導体技術の進歩により大容量の半導体モジュールが実現され、大容量の変換装置の開発が進んでいる。
【０００３】
また、大容量化を図るため、半導体モジュールを複数並列接続することもあり、この場合、素子に通流する電流のほかに、他の半導体モジュールで発生する熱による影響を受け、素子温度が上昇する可能性がある。素子温度が上昇すると、素子寿命が短くなったり素子の電気特性が悪化したりする可能性がある。
【０００４】
例えば特許文献１に、電力変換装置の内部温度と外部温度を検出し、内部と外部の熱交換を行う冷却能力の調整可能な熱交換手段を備え、太陽光パネルで発電された電力の検出から、電力変換装置内部の温度上昇を予測して半導体素子の発熱前に前記熱交換手段の冷却能力を上げる構成について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４６７３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
素子冷却方式として自然空冷方式や、強制空冷、強制水冷方式といった冷却方式がある。強制空冷方式は、例えば半導体素子に接触するヒートシンクに風を強制的に当てることで素子温度を下げる方式である。また、強制水冷方式は半導体素子に接触するヒートシンク内に水路を作り、水路に水を流すことで素子温度を下げる方式である。
【０００７】
半導体素子の冷却は、最大発熱量となる条件において、接合部の最高温度が半導体素子で規定される温度以下になるように設計され、半導体素子の発熱量に応じて冷却能力を変更するように設定されていない。このような条件下で、外的要因により半導体素子の周囲温度が著しく上昇した場合、半導体素子の温度が上昇し、半導体素子故障が発生する可能性がある。
【０００８】
特許文献１によれば、半導体素子の温度変化幅を抑制できるため、電力変換装置に使用される半導体素子にかかる温度的ストレスを低減することが可能となる。
【０００９】
しかし、上記のような従来例では、電力変換装置内部に温度センサを配置する必要があり、温度センサの追加によりコストが増加する。また、温度が上がりやすい電力変換装置内部は、温度センサの故障が発生する可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明はこの欠点を解決するためになされたものであり、電力変換装置内部に温度センサを配置することなく半導体素子の温度ストレスを低減し、さらに、効率を悪化させることなく電力変換装置を駆動することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の電力変換装置は、直流電源の供給する電力を交流電力に変換させる半導体素子を含む電力変換装置と、前記半導体素子を冷却する冷却器と、前記冷却器を駆動するための電源と、前記冷却器の駆動を制御する制御器と、外気温を測定する検出器とを備える電力変換装置において、前記冷却器の駆動を制御する制御器は、前記外気温を測定する検出器の値に応じて冷却動作を決定する構成を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体素子の温度ストレスを低減し、かつ、電力変換装置の電力変換効率を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る直流から交流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る交流から直流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図３】半導体素子（ＩＧＢＴ）の低温、高温時の静特性を示す図である。
【図４】半導体素子（ダイオード）の低温、高温時の動特性を示す図である。
【図５】半導体素子（ＩＧＢＴ）の低温、高温時の動特性を示す図である。
【図６】半導体素子（ＩＧＢＴ）の過渡熱回路網を示す図である。
【図７】半導体素子の強制空冷方式の模式図を示す図である。
【図８】半導体素子の強制水冷方式の模式図を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る直流から交流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る交流から直流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る直流から交流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る交流から直流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る直流から交流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施例４に係るケース温度と半導体素子の寿命の関係を示す図である。
【図１５】本発明の実施例４に係る交流から直流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施例５に係る直流から交流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施例５に係る負荷出力の季節特性を示す図である。
【図１８】本発明の実施例５に係る交流から直流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施例６に係る負荷出力の季節特性を示す図である。
【図２０】本発明の実施例６に係る交流から直流へ変換する電力変換装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、各図において同一部分は同じ発号を付与している。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置１００の構成を示す図である。図１に示す実施例１の電力変換装置１００は、直流電力を交流電源に変換する半導体素子１０２と、半導体素子を冷却するための冷却器１０３を備える。また、該電力変換装置１００は直流電源１０１及び負荷１０４に接続され、直流電源１０１の出力する直流電力は交流電力に変換され、負荷１０４に供給される。
【００１６】
図２は逆に、交流電源１０５の出力する交流電力が直流電力に変換され、負荷１０４に供給される場合についての構成を示す図である。
【００１７】
前記冷却器１０３の冷却能力は冷却器駆動システム１１０ａで決定される。冷却駆動システム１１０ａは外気温検出部１１４で検出した外気温に応じて冷却器制御部１１１で決定した冷却指令値１１２を冷却器電源１１３に入力する構成を備える。なお、冷却器駆動システム１１０ａは電力変換装置１００の一部として構成してもよい。冷却器制御部１１１は、外気温検出部１１４等の外部センサから計測値を受け取るためのインターフェイスを備える。外部センサとは、外気温や発電量情報等、電力変換装置外部で計測され、若しくは外部で集計される情報を取得するために用いられるセンサーを含む。
【００１８】
半導体素子２はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）等のスイッチングにより、直流電源１０１から供給された直流電力を交流電力へ変換し、交流電力を負荷１０４に出力する。このとき半導体素子はＰＷＭによるスイッチングによるスイッチング損や、素子を通流することで発生する導通損失が発生する。
【００１９】
ここで、半導体素子の損失についてＩＧＢＴを例にとって説明する。式（１）、（２）はＩＧＢＴおよびＩＧＢＴに並列に配置された還流ダイオードの導通損失を示す。半導体素子の導通損失は導通時の通流電流と素子の両端電圧の積で決定される損失である。式（３）と式（４）はＩＧＢＴのスイッチング損失を示しており、式（５）はダイオードのリカバリ損を示している。式（３）から式（５）に示すようにスイッチング損失はＰＷＭのスイッチング周波数ｆswに比例し、スイッチング周波数の増大とともに増加する。このスイッチング周波数が高い場合、導通損よりもスイッチング損失が大きくなり、素子損失の大部分を占めることとなる。ここではＩＧＢＴを用いて説明をしたが、ＭＯＳＦＥＴ等半導体素子であればその限りではない。
【００２０】
【数１】
2019187105.tif 000003
【００２１】
ここで、PssはIGBT導通損失、IはIGBT半導体素子電流、VCEはIGBTON電圧である。
【００２２】
【数２】
2019187105.tif 000004
【００２３】
ここで、Psdはダイオード導通損失、Iはダイオード電流、VakはダイオードON電圧である。
【００２４】
【数３】
2019187105.tif 000005
【００２５】
ここで、PonはIGBTターンオン損失、fswはスイッチング周波数、Eonは1パルス当りのターンオン損失である。
【００２６】
【数４】
2019187105.tif 000006
【００２７】
ここで、PoffはIGBTターンオフ損失、fswはスイッチング周波数、Eoffは1パルス当りのターンオフ損失である。
【００２８】
【数５】
2019187105.tif 000007
【００２９】
ここで、PerrはIGBTリカバリ損失、fswはスイッチング周波数、Eerrは1パルス当りのリカバリ損失である。
【００３０】
図３は半導体素子１０２のＯＮ電圧の電流依存性の例を示すものである。ＯＮ電圧は半導体素子導通時に半導体の両端にかかる電圧である。電流が同じ時、高温時特性２０２は低温時特性２０１に対し、ＯＮ電圧が高くなる特性を有する。式（１）より電流が同じであればＯＮ電圧が高い高温時は導通損失が大きくなる。また、図４は半導体素子１０２内のダイオードのリカバリ損の電流依存性の例を示す。図３と同様にリカバリ損の高温特性２０４がリカバリ損低温特性２０３よりも大きくなる特性を有し、式（５）に従ってリカバリ損失が大きくなる。さらに、図５は半導体素子１０２のターンオン損失の電流依存性の例を示す。図４と同様にターンオン損失高温時特性２０６がターンオン低温時特性２０５よりも大きくなる特性を有し、式（４）に従ってスイッチング損失が大きくなる。図４および図５で説明した半導体素子１０２の温度の違いによる損失特性はスイッチング周波数が高い場合、より顕著になる。
【００３１】
半導体素子は発熱要素であるチップから半導体素子ケース、ヒートシンクにいたるまで、電力や絶縁材料などがあり、チップで発生した熱に対して熱抵抗として働く。ＩＧＢＴはチップやベースなどで構成されるが、各材料に熱抵抗と同様に質量と比熱に応じて計算される熱容量が存在し、熱容量と熱抵抗で決まる時定数で温度は変化する。
【００３２】
図６はＩＧＢＴの過渡熱抵抗の模式図を示す。ＩＧＢＴの接合温度２２０は図６で構成される熱回路で計算される。ＩＧＢＴの定常的な接合温度２２０は、ＩＧＢＴ損失２０９を入力として、接合―ケース間熱抵抗２１０とケース―ヒートシンク間熱抵抗２１１とヒートシンク―周囲間熱抵抗２１２と周囲温度２２３によって計算される。ＩＧＢＴの過渡的な接合温度は、前述した熱抵抗にチップの熱容量２１３とモジュールの熱容量２１４、ヒートシンクの熱容量２１５を加えた熱回路で計算される。
【００３３】
図６で示した熱回路網の構成では、ＩＧＢＴの過渡的な接合温度は式(６)で表され、定常的な接合温度は式(７)で表される。式(６),(７)に示すように接合温度は周囲温度Ｔａが高いほど高くなる。
【００３４】
【数６】
2019187105.tif 000008
【００３５】
ここで、ＴjはＩＧＢＴ接合温度、Ｔａは周囲温度、Ｃcはチップ熱容量、Ｃmはモジュール温度、Chはヒートシンク熱容量、Ｒt-hは接合面―ケース間熱抵抗、Ｒc-fはケース―ヒートシンク間熱抵抗、Ｒt-aはヒートシンク―周囲間熱抵抗、ωは周波数である。
【００３６】
【数７】
2019187105.tif 000009
【００３７】
図７は実施例１に係る冷却装置を示すものである。半導体素子１０２は空冷用ヒートシンク１０３a上に設置され、ヒートシンク放熱部１０３ｂを介して放熱される。空冷ファンがない場合、ヒートシンクの放熱部１０３ｂの形状によって熱抵抗が決定されるが、冷却ファン１０３ｃで強制的に風を１０３ｂに当てることで熱抵抗を抑制することが可能となる。
【００３８】
自然対流について、垂直平板を例にとって説明する。自然対流熱伝達は式（８）で表される。
【００３９】
【数８】
2019187105.tif 000010
【００４０】
ここで、Ｎｕはヌセルト数、Ｇｒはグラスホフ数、Ｐｒはプラントル数である。
【００４１】
【数９】
2019187105.tif 000011
【００４２】
【数１０】
2019187105.tif 000012
【００４３】
ここで、Ｌは平板長さ、αは熱伝達率、λは流体の熱伝導率、ｇは重力加速度、βは体積膨張率、ｖは動粘性係数、Twは平板温度、Taは流体温度となっている。
【００４４】
20℃における空気中の熱伝達率は式（１１）で表され、流体温度と対象とする発熱体温度の差によって決まる。
【００４５】
【数１１】
2019187105.tif 000013
【００４６】
一方、強制対流熱伝達は式（１２）で表される。
【００４７】
【数１２】
2019187105.tif 000014
【００４８】
【数１３】
2019187105.tif 000015
【００４９】
ここで、Reはレイノルズ数、Uは流速である。
【００５０】
20℃の空気中の強制対流熱伝達率は式（１４）で表され、流速Ｕの増大に伴い、熱伝達率が増加する。熱抵抗は式（１５）のように熱伝達率の増加に伴い減少する。
【００５１】
【数１４】
2019187105.tif 000016
【００５２】
【数１５】
2019187105.tif 000017
【００５３】
ここで、Ｒは熱抵抗、Ｓは伝熱面積である。
すなわち、冷却風の風速を変えることにより冷却能力を調整することができる。なお、式（１１）、（１５）は２０℃の時の空気の特性を例にとって計算をしているが、水冷の場合も係数が変わるのみで、強制対流熱伝達率は流速の増大に対して増大する。
【００５４】
さらに、図８は実施例１に係る冷却装置を示すものであり、半導体素子１０２は水冷用ヒートシンク１０３ｄ上に配置され、水冷用ヒートシンク１０３ｄ内には入水部１０３ｅから１０３ｆの主力部までの水路に水が流れることで冷却される。水冷ヒートシンクの熱抵抗は、入水部の流量と水路断面積で決定される流速で決まり、流量を増加させることで熱抵抗を下げることが可能となる。このように、強制的にファンで空冷する場合や水冷で冷却する場合、冷却ファンや水冷ポンプを調整することにより冷却風や冷却水の流速を変え、冷却能力を可変にすることが可能になる。この可変冷却能力を周囲温度が高い場合に高く設定し、より半導体素子の接合温度を下げることで、電力変換効率を悪化することなく電力変換装置を駆動することが可能となる。また、周囲温度が低い場合、冷却能力を低く設定することで、冷却システムの電源で発生する損失を抑制することもできる。
【００５５】
本実施例１では直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１００で説明を行っているが、図２に示す交流電力を直流電力に変換する電力変換装置でも同様の効果が得られる。また、実施例１で記載の冷却器の電源を外気温の上昇に応じて出力が増大する機器、例えば、太陽光パネルとしても同様の効果が得られる。さらに、電力変換装置で発生した損失を熱エネルギーとして吸収しえる電源でも同様の効果を得られる。
【実施例２】
【００５６】
図９は実施例２に係る電力変換装置１００を示すものである。実施例１との差分は外気温検出部１１４の代わりに電力変換装置出力検出部１０６で構成され、電力変換装置１００と負荷１０４の間に電力変換装置出力値１１５を検出する電力変換装置出力検出部１０６が構成されている点である。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。
【００５７】
式（１）で述べたように、半導体素子１０２の電力損失は電流が大きくなるほど損失が増加するため、電力変換装置出力値１１５が大きい場合、半導体素子の接合温度が高くなり、半導体素子の効率が低下する。また、電力変換装置出力値１１５が小さい場合、半導体素子の接合温度は低くなるため、効率の低下が小さい。半導体素子の接合温度が低い条件で冷却器指令値は低い設計値でも効率の低下を招かない。なお、実施例２では出力検出部としたが、電流検出部で構成されていても同様の効果が得られる。
【００５８】
実施例２では、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１００で説明を行っているが、図１０に示すように、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置でも同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５９】
図１１は実施例３に係る電力変換装置１００を示すものである。実施例１との差分は外気温検出部１１４が外湿度検出部１１６で構成される点である。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。
【００６０】
式(１６)は相対湿度と半導体素子の寿命を示す式である。式(１６)に示すように相対湿度や温度の増加とともに半導体素子の寿命Lは短くなる。そこで、外湿度１１７が高い場合、半導体素子の冷却能力を上昇させることで、素子温度を下げれば、素子寿命を長期化することが可能となる。
【００６１】
【数１６】
2019187105.tif 000018
【００６２】
ここで、Ｌは半導体寿命、Ａは加速係数、ｎは相対湿度係数、ＲＨは相対湿度、Ｅａは活性化エネルギー、Ｖは電圧、Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
【００６３】
実施例３では、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１００で説明を行っているが、図１２に示すように、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置でも同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６４】
図１３は実施例４に係る電力変換装置を示すものである。実施例１との差分は外気温検出部１１４が半導体パワーサイクル数検出部１１８で構成される点である。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。
【００６５】
図１４は実施例４に係る半導体素子のケース温度変化量と寿命の関係を示すものである。半導体素子は、使用される条件に応じて温度上昇と下降を繰り返すため、熱的なストレスを受けて疲労、劣化が進む。この劣化は、半導体素子のチップ表面のアルミワイヤ接合部の劣化や、絶縁基板とベース間の接合に使用される半田接合部の劣化に相当する。この疲労や劣化は温度の上昇・下降幅に大きく依存する。この熱的なストレスをパワーサイクル寿命と呼ぶ。半導体素子にはパワーサイクル寿命が定義されており、図１４に示すようにパワーサイクル寿命は接合温度の変化量に依存する。実施例４のように、半導体のパワーサイクル数が一定以上になった際、冷却能力を高めることで、温度上昇幅を小さくし、パワーサイクル数の増大を抑制することができる。
【００６６】
実施例４では、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１００で説明を行っているが、図１５に示すように、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置でも同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００６７】
図１６は実施例５に係る電力変換装置を示すものである。実施例１との差分は外気温検出部１１４が負荷出力検出部１２０と負荷出力蓄積部１２１で構成される点である。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。
【００６８】
図１７は実施例５に係る負荷の例として、風力発電システムの発電量の季節性の例を示している。図１７の棒は各月の発電出力を表している。風力発電システムは季節によって発電量が大きく異なり、発電量が多い地域では、特にこの季節変動が大きい。通常、電力変換装置の電力変換効率は定格出力にあわせて設計されるため、定格よりも低い出力で運転した場合、電力変換効率が悪化する。そのため、負荷出力を蓄積部でデータベース化し、負荷出力が低下する期間において、通常以上に冷却能力を向上するシステムとすることで、電力変換効率の低下を抑制し、送電量を増やすことが可能となる。
【００６９】
自然エネルギーは、電力系統の安定性を担保する仕組みとして送電量が枠として設定されているが、季節性、気象条件等により、枠より低い発電量となる場合がある。この差分を低減することは冷却のために追加で電力を使うより系統安定性等のために重要になる場合がある。例えば、発電した電力をより多く送電するために、通常より電力変換効率を向上させるために、冷却能力を向上させる制御モードがあり、発電量の低減を抑制することができる。
【００７０】
尚、実施例５では風力発電システムを例にとって説明をしたが、太陽光発電システムや他の自然エネルギー電源のように季節によって出力特性が異なるシステムおいても負荷出力データを蓄積し、負荷パターンに応じて冷却能力を決定することで電力変換効率の低下を抑制することが可能になる。
【００７１】
実施例５では、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置１００で説明を行っているが、図１８に示すように、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置でも同様の効果が得られる。また、図１７では月や季節ごとの制御としたが、他の時間スパンにより制御切り替えをすることもできる。
【実施例６】
【００７２】
図１９は実施例６に係る電力変換装置１００を示すものである。実施例１との差分は外気温検出部１１４が負荷出力予測部１２２で構成される点である。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。
【００７３】
実施例５で述べたように、負荷出力が低い場合、半導体素子の損失が増大するため、負荷出力を予測する負荷出力予測値１２３を用いて電力変換装置の冷却能力を向上させることで、発電効率の低下を抑制することができる。なお、実施例１と同じ構成要素については同じ符号を用い、重複説明を省く。
【００７４】
実施例６の負荷出力予測部は例えば、風力発電システムの場合、風車よりも風下の位置に配置される風速予測部を介して出力予測を行い、冷却能力を調整する構成である。また、太陽光発電システムの場合でも天気を事前に天候予測部で予測し、天候予測に応じて出力予測を行い、冷却能力を調整する構成もとることができる。
【００７５】
実施例６では直流電力を交流電力に変換する電力変換装置で説明を行っているが、図２０に示すように、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置でも同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７６】
１００．電力変換装置
１０１．直流電源
１０２．半導体素子
１０３．冷却器
１０３a．空冷用ヒートシンク
１０３ｂ．空冷用ヒートシンク放熱部
１０３ｃ．ファン
１０３ｄ．水冷用ヒートシンク
１０３ｅ．水冷入水部
１０３ｆ．水冷出水部
１０４．負荷
１０５．交流電源
１０６．電力変換装置の出力検出部
１１０ａ．外気温検出部を含む冷却システム
１１０ｂ．出力検出部を含む冷却システム
１１０ｃ．外湿度検出部を含む冷却システム
１１０ｄ．半導体素子サイクル数検出を含む冷却システム
１１０ｅ．負荷出力蓄積部を含む冷却システム
１１０ｆ．負荷出力予測部を含む冷却システム
１１１．冷却器制御部
１１２．冷却器指令値
１１３．冷却器電源
１１４．外気温検出部
１１５．出力検出値
１１６．湿度検出部
１１７．外湿度検出値
１１８．サイクル数検出部
１１９．サイクル数
１２０．負荷出力検出部
１２１．負荷出力蓄積部
１２２．負荷出力予測部
１２３．負荷出力予測値
２０１．低温時の半導体素子のＯＮ電圧電流依存性
２０２．高温時の半導体素子のＯＮ電圧電流依存性
２０３．低温時の半導体素子のリカバリ損電流依存性
２０４．高温時の半導体素子のリカバリ損電流依存性
２０５．低温時の半導体素子のスイッチング損電流依存性
２０６．高温時の半導体素子のスイッチング損電流依存性
２０９．損失合計
２１０．接合−ケース間熱抵抗
２１１．ケース−ヒートシンク間熱抵抗
２１２．ヒートシンク−周囲間熱抵抗
２１３．チップ熱容量
２１４．モジュール熱容量
２１５．ヒートシンク熱容量
２２０．接合温度
２２１．モジュールケース温度
２２２．ヒートシンク温度
２２３．周囲温度
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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