(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力用半導体素子を含んで構成されて交流電力または直流電力を可変の周波数と可変の電圧の交流電力に変換する電力変換装置の直流電源線に重畳されたノイズ成分を検出するノイズ電流検出部と、
前記ノイズ電流検出部の検出するノイズ成分をパルス波に変換するパルス変換部と、
複数の前記パルス波の時間差、および入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差を計測する時間計測部と、
を備え、
前記パルス変換部は、前記ノイズ成分の振動によって生ずるタイミングを捉えてパルス波を生成し、
前記パルス変換部がノイズ成分の振動を捉えるタイミングは、ノイズ成分の正の２発目以降の振動によって最大振幅を発生したタイミングであり、
前記入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差と、前記電力用半導体素子の素子温度との関係を記憶する関係記憶部と、
前記制御信号と前記パルス波との時間差と、前記関係記憶部の記憶内容とに基づいて、前記素子温度を推定する信号処理部と、
を備える、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項２】
複数の電力用半導体素子を含んで構成されて交流電力または直流電力を可変の周波数と可変の電圧の交流電力に変換する電力変換装置の直流電源線に重畳されたノイズ成分を検出するノイズ電流検出部と、
前記ノイズ電流検出部の検出するノイズ成分をパルス波に変換するパルス変換部と、
複数の前記パルス波の時間差、および入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差を計測する時間計測部と、
を備え、
前記パルス変換部は、前記ノイズ成分の振動によって生ずるタイミングを捉えてパルス波を生成し、
前記入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差と、前記電力用半導体素子の素子温度との関係を記憶する関係記憶部と、
前記制御信号と前記パルス波との時間差と、前記関係記憶部の記憶内容とに基づいて、前記素子温度を推定する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部で、前記パルス変換部のパルス波と前記電力用半導体素子の制御信号とに基づき、ノイズ成分の正の２発目以降の振動によって最大振幅を発生したタイミングを検出処理する、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項３】
複数の電力用半導体素子を含んで構成されて交流電力または直流電力を可変の周波数と可変の電圧の交流電力に変換する電力変換装置の直流電源線に重畳されたノイズ成分を検出するノイズ電流検出部と、
前記ノイズ電流検出部の検出するノイズ成分をパルス波に変換するパルス変換部と、
複数の前記パルス波の時間差、および入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差を計測する時間計測部と、
前記入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差と、前記電力用半導体素子の素子温度との関係を記憶する関係記憶部と、
前記制御信号と前記パルス波との時間差と、前記関係記憶部の記憶内容とに基づいて、前記素子温度を推定する信号処理部と、
を備え、
前記電力用半導体素子の制御信号の間隔が、前記電力用半導体素子を駆動する駆動回路の遅延時間と前記ノイズ成分の発生期間の和よりも大きい場合に、前記時間計測部が複数の前記パルス波の時間差を計測し、
前記時間計測部での計測結果が前記駆動回路の遅延時間より大きい場合に、前記時間差と前記関係記憶部の記憶内容とに基づいて前記信号処理部が前記電力用半導体素子の素子温度を算出する、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記パルス変換部は、前記ノイズ成分の２回目以降の振動によって最大振幅を発生したタイミングでパルスを生成する、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項５】
請求項３において、
前記駆動回路の温度を測定する温度センサを備える、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記信号処理部の処理結果を解析、表示する解析表示部を備え、
前記関係記憶部は、前記信号処理部の処理結果を前記解析表示部に転送するまでの一時的に記憶する第１メモリ部と、前記信号処理部での信号処理に必要なアルゴリズムや特性データをデータ設定部から受けて格納する第２メモリ部とを有する、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項７】
請求項６において、
前記解析表示部が前記信号処理部の出力する前記電力用半導体素子の素子温度の情報を基に前記複数の電力用半導体素子の寿命を実時間で予測する機能を有する、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項８】
請求項１において、
前記ノイズ電流検出部は、前記電力変換装置の直流電源線に備えられる、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項９】
請求項１において、
前記電力変換装置の直流電源線とグラウンドとの間にコンデンサを有し、
前記ノイズ電流検出部は、前記コンデンサの端子に備えられる、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項１０】
請求項１において、
前記電力変換装置の正極性の直流電源線と負極性の直流電源線との間に直列に接続された第１コンデンサと第２コンデンサとを有し、
前記ノイズ電流検出部は、前記第１コンデンサと第２コンデンサとの接続点とグラウンドとを接続する配線に備えられる、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項１１】
請求項１において、
前記ノイズ電流検出部は、前記電力変換装置の接地線に備えられる、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項１２】
請求項１において、
前記電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に整流、平滑化するダイオードブリッジおよび平滑コンデンサと、直流電圧を可変の周波数の交流電圧に変換するインバータを備える、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項１３】
請求項１において、
前記電力変換装置は、三相交流電力を出力し、三相交流モータを駆動する、
ことを特徴とする電力変換装置の診断回路。
【請求項１４】
請求項７に記載の電力変換装置の診断回路を有する複数の電力変換システムをネットワーク網に接続し、
該ネットワーク網に接続されたパソコンまたはサーバで、複数台の前記電力変換装置の温度監視、寿命診断をする、
ことを特徴とする電力変換装置の診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路の診断回路、および電力変換装置の診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の電力変換装置において、電力変換装置を構成するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）デバイスの温度上昇が問題となることがある。ＩＧＢＴデバイスの接合部温度を計測する技術として、例えば特許文献１がある。
特許文献１の要約には、「［課題］ＩＧＢＴデバイスの動作状態を実時間で監視するシステム、特に、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度を決定するシステムを提供する。［解決手段］ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階によって形成されたエッジと相関するパルスを取得するために、測定されるＩＧＢＴデバイスのゲート−エミッタ電圧の特性を受け取って、ゲート−エミッタ電圧の特性を区別する差動ユニット２１と、ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階の開始と終了とを示す、取得されたパルス間の時間遅延を測定するタイマユニット２３と、測定された時間遅延に基づいて、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度を決定する接合部温度計算ユニット２５と、を具備する。」と記載され、ＩＧＢＴデバイスの動作状態を実時間で監視するシステムの技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４２７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ＩＧＢＴデバイスのミラープラトー段階を検出する必要がある。そのため、高速かつ高周波特性のよい、すなわち高価な測定回路が必要となる課題がある。
また、Ｎ個のＩＧＢＴを有する装置では、Ｎ台の測定回路が必要になり、回路規模が大きくなるという課題がある。【０００５】
本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであって、簡素かつ安価な構成で電力変換装置を構成する半導体デバイスの素子温度を推定できる電力変換装置の診断回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するめに、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の電力変換装置の診断回路は、複数の電力用半導体素子を含んで構成されて交流電力または直流電力を可変の周波数と可変の電圧の交流電力に変換する電力変換装置の直流電源線に重畳されたノイズ成分を検出するノイズ電流検出部と、前記ノイズ電流検出部の検出するノイズ成分をパルス波に変換するパルス変換部と、複数の前記パルス波の時間差、および入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差を計測する時間計測部と、を備え、前記パルス変換部は、前記ノイズ成分の振動によって生ずるタイミングを捉えてパルス波を生成し、前記パルス変換部がノイズ成分の振動を捉えるタイミングは、ノイズ成分の正の２発目以降の振動によって最大振幅を発生したタイミングであり、前記入力された電力用半導体素子の制御信号と前記パルス波との時間差と、前記電力用半導体素子の素子温度との関係を記憶する関係記憶部と、前記制御信号と前記パルス波との時間差と、前記関係記憶部の記憶内容とに基づいて、前記素子温度を推定する信号処理部と、を備える、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡素かつ安価な構成で電力変換装置を構成する半導体デバイスの素子温度を推定できる電力変換装置の診断回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムを説明するブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する電力用半導体素子の回路構成を記号で示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する電力用半導体素子のＩＧＢＴの断面を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する電力用半導体素子のターンオフスイッチング特性の温度依存性を示す図であり、（ａ）は素子温度Ｔ１におけるスイッチング波形、（ｂ）は素子温度Ｔ２におけるスイッチング波形である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する電力用半導体素子のターンオフスイッチング特性の素子温度をパラメータとする遅延特性を示す図であり、（ａ）は正の１発目における振動の特性、（ｂ）は正の２発目における振動の特性である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を構成する電力用半導体素子に関する制御信号とノイズ電流波形と出力信号波形を示す図であり、（ａ）は制御信号のターンオフ部分の拡大図、（ｂ）はノイズ電流検出器で検出したノイズ電流の波形図、（ｃ）はパルス変換部の出力信号の波形図を示している。
【図７】本発明の第１実施形態に係る電力変換システムにおける電力用半導体素子のノイズ検出から解析までの手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムを説明するブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る電力変換装置を構成する電力用半導体素子に関する制御信号とノイズ電流波形と出力信号波形を示す図であり、（ａ）は制御信号のターンオフ部分の拡大図、（ｂ）はノイズ電流検出器で検出した波形図、（ｃ）はパルス変換部の出力信号の波形図を示している。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る電力変換システムにおける電力用半導体素子のノイズ検出から解析までの手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る電力変換装置のパワーサイクル試験の試験結果を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムを説明するブロック図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムを説明するブロック図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムを説明するブロック図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムを説明するブロック図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係る電力変換装置の診断システムについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。
【００１０】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムＳ１を説明するブロック図である。
【００１１】
＜電力変換システムＳ１の概要＞
図１において電力変換システムＳ１は、電力変換装置１０と、三相モータ１２と、特徴量検出部１３と，特徴量解析部１４と、解析表示部１２０と、データ設定部１１３Ａを有して構成されている。
電力変換装置１０は、三相交流電源１１から三相交流の電力を入力して、一度、直流電力に変換する。そして電力変換装置１０は、この直流電力を、再度、可変の周波数と可変の電圧の三相交流の電力（電圧）に変換して出力し、三相モータ１２を駆動する。
また、電力変換装置１０の電源配線に生ずる半導体デバイスのノイズパルスが特徴量検出部１３で検出され、特徴量解析部１４で解析されることにより、電力変換装置１０における半導体デバイスの素子温度や、それにともなう寿命予測が診断される。
この半導体デバイスの素子温度や寿命予測等の電力変換装置１０の診断結果は、解析表示部１２０に表示される。
なお、データ設定部１１３Ａは、特徴量解析部１４に所定の処理や解析に必要なデータを設定する。
次に、以上の電力変換システムＳ１を構成する各装置、各部の構成と機能について、順に詳しく説明する。
【００１２】
《電力変換装置１０》
電力変換装置１０は、ダイオードブリッジ１０４、平滑コンデンサ１１６、インバータ１２２、絶縁駆動部（絶縁駆動回路）１０６、モータ制御部１０７、ノイズ電流検出部（ノイズ電流検出器）１１９を備えて構成される。
【００１３】
ダイオードブリッジ１０４は、３組のダイオードブリッジで構成されている。そして、３組のダイオードブリッジにおけるそれぞれの交流入力端子間には、三相交流電源１１のｕ相、ｖ相、ｗ相がそれぞれ入力している。
３組のダイオードブリッジにおいて、三相交流の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）がそれぞれ整流された電圧（電力）は、正極性の直流電源線１０１ｐと負極性の直流電源線１０１ｎとの直流電源間に出力される。
平滑コンデンサ１１６は、正極性の直流電源線１０１ｐと負極性の直流電源線１０１ｎとの間に接続され、三相のダイオードブリッジ１０４から出力された脈流の乗る電圧を平滑化して、直流電圧（電力）を生成する。さらに、平滑コンデンサ１１６は、インバータ１２２のスイッチング時における直流電圧変動を抑制する。
また、ダイオードブリッジ１０４と平滑コンデンサ１１６との間の負極性の直流電源線１０１ｎには、ノイズ電流検出器１１９が設けられている。ノイズ電流検出器１１９は、ダイオードブリッジ１０４と平滑コンデンサ１１６との間における負極性の直流電源線１０１ｎのノイズ電流を検出する。
また、負極性の直流電源線１０１ｎは、グラウンド（アース）１０２に接続（接地）されている。
【００１４】
インバータ１２２は、複数の電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）を備えている。なお、図１において、電力用半導体素子１０５の符号は記されていないが、電力用半導体素子１０５ａ〜１０５のいずれか、もしくはすべてを代表して、適宜、電力用半導体素子１０５と表記する。
インバータ１２２において、電力用半導体素子１０５ａと電力用半導体素子１０５ｂとが、直列に接続されてＵ相のレグを構成する。同様に、電力用半導体素子１０５ｃと電力用半導体素子１０５ｄとが、直列に接続されてＶ相のレグを構成し、電力用半導体素子１０５ｅと電力用半導体素子１０５ｆとが、直列に接続されてＷ相のレグを構成する。
これらＵ相、Ｖ相、Ｗ相のレグとなる直列回路は、それぞれ、正極性の直流電源線１０１ｐと負極性の直流電源線１０１ｎとの間に接続される。
【００１５】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のレグにおけるそれぞれの正極性の直流電源線１０１ｐ側に接続された電力用半導体素子と負極性の直流電源線１０１ｎ側に接続された電力用半導体素子との接続点は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力端子となる。
インバータ１２２の電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆは、後記するモータ制御部１０７および絶縁駆動部１０６によって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の出力端子から可変の周波数、可変の電圧の三相交流が出力されるように、統括的に制御される。
そして、インバータ１２２の出力する、すなわち電力変換装置１０の出力する、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電圧（電力）によって、三相モータ１２が駆動される。
なお、三相交流電源１１のｕ相、ｖ相、ｗ相と、インバータ１２２の出力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相とは、電圧および周波数が異なる。
【００１６】
また、インバータ１２２を構成する複数の電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆのそれぞれには、逆並列に接続された寄生ダイオード、もしくは付与した逆並列ダイオードを有している。
また、正極性の直流電源線１０１ｐには、分布定数的に寄生インダクタンスを有している。この寄生インダクタンスを寄生インダクタンス１１４と代表して、図１では表記している。負極性の直流電源線１０１ｎにも寄生インダクタンスを有しているが図１では表記を省略している。
また、三相モータ１２を駆動するインバータ１２２の出力であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流の配線には、寄生静電容量１１５が存在している。
【００１７】
絶縁駆動部（絶縁駆動回路、駆動回路）１０６は、電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）と、モータ制御部１０７とを絶縁しつつ、電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）を駆動する機能を有する。なお、図１においては、絶縁駆動部１０６は、インバータ１２２を表記する破線の枠の外に表記しているが、インバータ１２２を構成する一部としてみることもできる。
モータ制御部１０７は、三相モータ１２を駆動するインバータ１２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電力の出力端子に備えられた相電流検出器１１７，１１８の検出した情報を参照する。そして、モータ制御部１０７は、絶縁駆動部１０６を介してインバータ１２２を制御する。すなわち、電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）を統合的に制御する。
【００１８】
インバータ１２２は、モータ制御部１０７と絶縁駆動部１０６と共に、三相交流電源１１を整流して得た直流電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調して交流電圧を生成し、三相モータ１２の回転数、トルクを制御する。
また、電力変換装置１０からは、ノイズ電流検出器（ノイズ電流検出部）１１９の検出したノイズ電流に関する情報（Ｉｎ）と、モータ制御部１０７の制御信号（信号線６本）の情報（Ｖｃ）が特徴量検出部１３に送られる。
【００１９】
《特徴量検出部１３》
特徴量検出部１３は、パルス変換部１１１と、時間計測部１１２とを備えている。
パルス変換部１１１は、ノイズ電流検出器１１９の検出したノイズ電流に関する情報からインバータ１２２のノイズに関するパルスを検出する。
時間計測部１１２は、モータ制御部１０７の制御信号（Ｖｃ）の情報とパルス変換部１１１との出力信号（Ｖｐ）とによって、ノイズパルスに関する時間を計測する。
時間計測部１１２で得られたノイズパルスに関する時間の計測情報は、特徴量解析部１４に送られる（信号線６本）。
なお、パルス変換部１１１と時間計測部１１２の具体的かつ詳細な機能については、後記する。
【００２０】
《特徴量解析部１４》
特徴量解析部１４は、信号処理部１１０と、第１メモリ部１０８と第２メモリ部１０９とを備えて構成される。
信号処理部１１０は、前記した時間計測部１１２からの出力信号を受けて信号処理をする。なお、信号処理部１１０が信号処理をするにあたって、第２メモリ部１０９に格納されている所定データを基に行う。信号処理部１１０で処理されたデータは、第１メモリ部１０８に送られる。この処理されたデータは第１メモリ部１０８に一時的に格納され、解析表示部１２０に送られる。
また、第２メモリ部１０９には、後記するように電力用半導体素子（ＩＧＢＴ）１０５が発生するノイズパルス（パルス波）の時間差と電力用半導体素子の素子温度との関係が記憶されているので、第２メモリ部１０９を「関係記憶部」と表記することもある。また、第２メモリ部１０９と第１メモリ部１０８とを併せて「関係記憶部」と表記することもある。
なお、信号処理部１１０と第１メモリ部１０８と第２メモリ部１０９の具体的かつ詳細な機能については、後記する。
【００２１】
《解析表示部１２０》
解析表示部１２０は、解析機能および表示機能を有する。そして、解析表示部１２０は、前記した第１メモリ部１０８に格納されたデータ（信号処理部１１０の処理結果等）を表示する。
また、第１メモリ部１０８に格納されたデータの表示のみならず、信号処理部１１０の処理結果の情報を、解析表示部１２０で解析し、その解析結果を表示する機能もある。
【００２２】
《データ設定部１１３Ａ》
データ設定部１１３Ａは、特徴量解析部１４が所定の処理や解析に必要な所定データを有している。この所定データとは、例えば、後記する図７のフローチャートのアルゴリズムや、図５のＩＧＢＴノイズの温度依存性情報や、図６のノイズ発生期間情報や、パルスに関する時間−温度情報などである。
これらのデータ設定部１１３Ａの所定データは、特徴量解析部１４の第２メモリ部１０９に設定される。
なお、データ設定部１１３Ａは、ＵＳＢメモリ等の外部媒体を用いてもよい。
【００２３】
＜電力用半導体素子の温度上昇と、電力変換装置の劣化について＞
本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の診断回路は、電力変換装置１０の電力用半導体素子１０５の温度上昇（温度変化）や、それにともなう装置の劣化による電力変換装置１０の寿命予測を行うものである。この温度上昇や寿命予測においては、電力用半導体素子１０５の状態把握を問題としているので、次に電力用半導体素子１０５について詳しく説明する。
【００２４】
《電力用半導体素子１０５》
インバータ１２２を構成する電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）について、図２および図３を参照して詳しく説明する。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０を構成する電力用半導体素子１０５の回路構成（電力用半導体回路２００）を記号で示す図である。
図２に示すように、電力用半導体回路２００（電力用半導体素子１０５）は、ＩＧＢＴ２０１と、ＩＧＢＴ２０１のエミッタ端子とコレクタ端子との間に、逆方向に並列で接続されたダイオード２０２とを有して構成されている。図２で示したＩＧＢＴで構成される電力用半導体回路２００は、一般的によく知られているので、詳細な説明は省略する。
なお、ＩＧＢＴ２０１は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）に置き換えてもよい。そして、ダイオード２０２に代えてＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを適用できる場合には、ダイオード２０２は省略してもよい。
【００２６】
図３は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０を構成する電力用半導体素子１０５（ＩＧＢＴ２０１：図２）の断面を示す図である。
電力用半導体素子１０５は、半導体素子部３０９と、はんだ層３１０と、絶縁基板３０７と、はんだ層３０８と、ベース板３０３とを有して構成される。
なお、はんだ層３０８，３１０には亀裂（クラック）Ｃが発生することがある。
また、絶縁基板３０７は、メタル層３０６と、絶縁層３０５と、メタル層３０４とを有している。
ベース板３０３は、冷却器３０１に衝合され、衝合面にはグリス３０２が塗布されている。グリス３０２は、熱伝導を向上させるものである。
【００２７】
以上のように、図３は電力用半導体素子１０５を示し、その構成要素として半導体素子部３０９がある。
図３においては、１個の電力用半導体素子１０５に対して、半導体素子部３０９が１個のみを図示している。しかし、１個の電力用半導体素子１０５を構成するにあたって、複数個の半導体素子部３０９が用いられることがある。
例えば、出力電力がメガワット級の大電力用途に適用される半導体モジュールでは、半導体素子部３０９が多並列で実装されて、一つの電力用半導体素子１０５として用いられることが一般的である。
電力変換システムＳ１（図１）の稼働時において、図３における半導体素子部３０９で発生した熱は、はんだ層３１０を介して絶縁基板３０７、ベース板３０３、グリス３０２、および冷却器３０１に伝わる。
【００２８】
この電力変換システムＳ１（図１）の稼働時に、グリス３０２の枯渇、冷却器３０１の故障、モータ制御部１０７（図１）の異常動作や故障等により、電力用半導体素子１０５、および電力用半導体素子１０５の半導体素子部３０９の温度が異常に高くなることがある。
半導体素子部３０９の温度が異常に高くなると、温度サイクルによる熱疲労により、はんだ層３０８，３１０に亀裂Ｃや剥離等が発生する。このような事態が起こると、はんだ層３０８，３１０における熱抵抗が高くなり、亀裂Ｃや剥離等が成長することにより、蓄積劣化が生じる。
この結果、最終的には半導体素子部３０９のチャネル抵抗が焼損し、電力用半導体素子１０５が故障する。
【００２９】
したがって、電力用半導体素子１０５および半導体素子部３０９の温度を監視することにより、異常を故障前に検出することが望ましい。そして、温度検出を高精度化するには、半導体素子部３０９の表面温度を計測することが望ましい。
なお、仮に、電力用半導体素子１０５の裏面やベース板３０３の温度を計測したとしても、それぞれの熱時定数が加わるため、半導体素子部３０９の正確な温度変化を計測することは困難である。
【００３０】
＜電力用半導体素子１０５のスイッチングノイズの温度依存性＞
前記したように、電力変換装置１０における電力用半導体素子１０５や半導体素子部３０９の温度変化を計測することは難しい。
さらに、電力変換装置１０が高電圧で用いられる場合には、耐圧の問題があるので、電力用半導体素子１０５や半導体素子部３０９の温度や温度変化を温度計で計測することは実用的ではない。
次に、電力用半導体素子１０５のスイッチング動作にともなうスイッチングノイズを計測することによって、電力用半導体素子１０５の温度変化を捉える方法について説明する。
【００３１】
このスイッチングノイズについて、図１を参照して説明する。
図１において、前記したように、インバータ１２２は、３相インバータである。電力用半導体素子１０５ａと電力用半導体素子１０５ｂとは直列に接続され、この直列回路の両端には直流電圧が印加されている。そして電力用半導体素子１０５ａと電力用半導体素子１０５ｂとの接続点は三相モータ１２に接続されている。また、他の電力用半導体素子１０５ｃ，１０５ｄ、そして電力用半導体素子１０５ｅ，１０５ｆも同様に直流電圧が印加され、それぞれの直列回路の中間接続点と三相モータ１２が接続されている。
【００３２】
電力用半導体素子１０５がスイッチング動作することで三相モータ１２に電力を供給する。このとき、配線の寄生インダクタンス１１４、電力用半導体素子１０５と三相モータ１２と接続する配線と近隣の配線との寄生容量１１５を有するため、電力用半導体素子１０５がスイッチングするとノイズが発生する。そして、ノイズ電流検出器１１９はスイッチングノイズ（ノイズ成分）が重畳した直流電源線１０１ｎの電流を検出する。
このスイッチングノイズは、電力用半導体素子１０５のターンオフ、ターンオンのタイミングで発生し、特にターンオフ時の発生タイミングは、後記するように温度依存性を有する。
【００３３】
＜電力用半導体素子のターンオフスイッチング特性の温度依存性について＞
電力用半導体素子１０５のターンオフスイッチング特性の温度依存性について説明する。
図４は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０を構成する電力用半導体素子１０５のターンオフスイッチング特性の温度依存性を示す図であり、（ａ）は素子温度Ｔ１におけるスイッチング波形、（ｂ）は素子温度Ｔ１より高い素子温度Ｔ２におけるスイッチング波形である。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）において、横軸は時間（時間の推移）であり、縦軸は電圧と電流の相対的な大きさを示している。また、電力用半導体素子１０５ａがターンオフしたときのＩＧＢＴ（電力用半導体素子）１０５ａのゲート・エミッタ間電圧（Ｖｇｅ＿ａ）、コレクタ・エミッタ間電圧（Ｖｃｅ＿ａ）、コレクタからエミッタに流れる電流（Ｉｃｅ＿ａ）、ＩＧＢＴ（電力用半導体素子）１０５ａの指令信号をＶｃ＿ａをそれぞれ示している。
Ｖｃ＿ａのターンオフに基づき、Ｖｇｅ＿ａもターンオフするがミラー容量の放電期間があるため、階段状の波形となる。Ｖｇｅ＿ａが閾値電圧以下になると電流が急激に減少し、Ｖｃｅ＿ａが上昇する。
このとき、寄生インダクタンス１１４、寄生容量１１５により特性線Ｉｎ＿ａで示すスイッチングノイズが発生する。
【００３５】
図４（ａ）と図４（ｂ）を比較すると、Ｖｃ＿ａのターンオフからノイズ発生までの遅延時間が、素子温度Ｔ１，Ｔ２によって、Δｔ１からΔｔ２に変化している。
この遅延時間の変化は、電力用半導体素子（パワー半導体素子）１０５ａのミラー容量の放電時間が温度依存性を持つことが主要な原因である。そのため、Ｖｇｅ＿ａ、Ｉｃｅ＿ａ、Ｖｃｅ＿ａにも素子温度に依存した遅延が観測される。
これらの電圧と電流は、電力変換装置１０の高電圧部で発生しているため、絶縁回路と検出回路が各電力用半導体素子に必要となって、三相インバータでは６つが必要となる。
そのため、これらの電圧と電流の計測を個別に行う場合には、計測器の数が増え、電力変換装置１０の小型化、軽量化が困難である。
これに対して、電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆ（図１）のノイズの計測をノイズ電流検出器１１９（図１）で行えば、この一つで、電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆの６個のスイッチングノイズが、すべて検出できる。そのため、電力変換装置１０の小型軽量化が可能となる。
【００３６】
＜ノイズパルス位置と素子温度と遅延時間の感度の関係＞
ノイズ電流検出器１１９で検出するスイッチングノイズは、図４（ａ）、（ｂ）のノイズ電流の特性線Ｉｎ＿ａに示すように、小さい振動が複数発生し、徐々に大きく振動した後、徐々に減衰するためピーク値を持つ。
図４（ａ）において、領域Ｐ１で示した箇所に正（正極性）の１発目のパルスが発生し、領域Ｐ２で示した箇所に正の２発目のパルスが発生している。なお、領域Ｐ１で示した箇所の正の１発目のパルスは、振幅が小さいため図４（ａ）では明確に表示されていない。図４（ｂ）でも同様である。
このように、スイッチングノイズのパルスは、複数回振動するため、どこで時間計測するかで素子温度と遅延時間の感度が異なる。
【００３７】
図５は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０を構成する電力用半導体素子１０５のターンオフスイッチング特性の素子温度をパラメータとする遅延特性を示す図であり、（ａ）は正の１発目における振動の特性、（ｂ）は正の２発目における振動の特性である。
図５（ａ）、（ｂ）において、縦軸は遅延時間（ｎｓ）、横軸は電力用半導体素子１０５ａの相電流（Ａ）であるターンオフ電流（Ｉｃｅ＿ａ）を示している。また、素子温度Ｔ１と素子温度Ｔ２をパラメータとしており、Ｔ１とＴ２は変化するが、Ｔ２とＴ１の温度差（Ｔ２−Ｔ１）を５７度の一定値に保つようにして実験している。また、遅延時間とは制御信号Ｖｃ＿ａのターンオフを基準としている。
なお、図５（ａ）、（ｂ）において、温度Ｔ１、温度Ｔ２と表記しているが、これらは、それぞれ素子温度Ｔ１、素子温度Ｔ２のことである。
また、前記したように、図５（ａ）は正（正極性）の１発目における振動の特性であり、図５（ｂ）は正の２発目における振動の特性であるので、図５（ａ）における遅延時間の範囲と、図５（ｂ）における遅延時間の範囲とでは異なった範囲を表記している。
【００３８】
図５（ａ）は、前記したように正の１発目における振動での遅延時間を計測した結果である。Ｔ２とＴ１の素子温度差５７度で遅延時間は、最大１０−２０ｎｓ程度であった。
図５（ｂ）は、前記したように正の２発目における振動での遅延時間を計測した結果である。Ｔ２とＴ１の素子温度差５７度で遅延時間は、４０ｎｓ程度であった。
なお、電流検出器のダイナミックレンジによる影響もある。そのため、電流２アンペア未満はノイズ電流も小さくなり、遅延時間を求めることは困難である。しかし、図５（ｂ）においては、２アンペアから８．５アンペアでは遅延時間は４０ｎｓ程度とほぼ一定である。
また、図５（ａ）の正の１発目における振動は、振幅が小さく、別の制御信号により発生したスイッチングノイズの影響を受けやすいため振幅が安定していない。
図５（ｂ）の正の２発目における振動は、振幅値も最大で安定している。
これらのことから、時間計測する際には、図１の相電流検出器１１７，１１８で計測する電流範囲を決め、その範囲内に発生するスイッチングノイズの正の２発目、あるいはそれ以降の振動で振幅が最大となる部分で行うのが望ましい。
【００３９】
＜スイッチングノイズパルスの特徴量の検出＞
図１に示したように、電力用半導体素子１０５で発生するスイッチングノイズパルスの特徴量の検出は、特徴量検出部１３で行う。
特徴量検出部１３は、前記したように、時間計測部１１２とパルス変換部１１１とを備えて構成されている。
パルス変換部１１１は、前記したように、電力変換装置１０のノイズ電流検出器１１９が検出した負極性の直流電源線１０１ｎに乗った６個の電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆのノイズ情報（Ｉｎ）をパルスに変換する。
また、時間計測部１１２は、モータ制御部１０７の電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆの制御信号（Ｖｃ）と、パルス変換部１１１の６個の電力用半導体素子１０５ａ〜１０５ｆのノイズ情報を持つパルスのシリアルデータ（Ｖｐ）を入力する。
そして、時間計測部１１２は、モータ制御部１０７からの制御信号（Ｖｃ）をトリガとしてパルス変換部１１１からの信号を計測する。そして、ノイズ発生源の電力用半導体素子を特定する。
【００４０】
図６は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０を構成する電力用半導体素子１０５に関する制御信号とノイズ電流波形と出力信号波形を示す図であり、（ａ）は制御信号（Ｖｃ）のターンオフ部分の拡大図、（ｂ）はノイズ電流検出器１１９で検出したノイズ電流（Ｉｎ）の波形図、（ｃ）はパルス変換部１１１の出力信号（Ｖｐ）の波形図を示している。
なお、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸は時間（時間の推移）であり、縦軸はそれぞれ制御信号（Ｖｃ）電圧、ノイズ電流Ｉｎ、出力信号電圧Ｖｐである。
また、電力用半導体素子１０５ａ，１０５ｃ，１０５ｅにおけるそれぞれのゲートの制御信号をＧ１０５ａ，Ｇ１０５ｃ，Ｇ１０５ｅと表記している。
【００４１】
なお、図６（ａ）の制御信号Ｇ１０５ａ，Ｇ１０５ｃ，Ｇ１０５ｅでは高電位（正電位）では、信号の表記が重なりあうので、それらを区別するため意図的に上下方向にずらして表記している。
また、前記したように、図６（ａ）の縦軸において、Ｖｃと表記し、ゲートの制御信号をＧ１０５ａ，Ｇ１０５ｃ，Ｇ１０５ｅと表記しているが、これらは、時間軸におけるタイミングを表すために便宜的に表記したものである。すなわち、図１において、モータ制御部１０７から時間計測部１１２へ送る６本の制御信号をＶｃとして表記している。そして、前記のように電力用半導体素子１０５ａ，１０５ｃ，１０５ｅにおけるそれぞれのゲートの制御信号をＧ１０５ａ，Ｇ１０５ｃ，Ｇ１０５ｅと表記している。しかしながら、制御信号Ｖｃと制御信号Ｇ１０５ａ，Ｇ１０５ｃ，Ｇ１０５ｅとでは、電圧が異なるので、別々の表記をしている。
【００４２】
図６（ａ）における制御信号Ｇ１０５ａが高電位（正電位）から低電位（負電位）なった際、すなわち電力用半導体素子１０５ａがターンオフすると、ノイズ電流検出器１１９にはノイズ電流Ｉｎが検出され、図６（ｂ）でパルスのピークをＰａと示したパルスが発生する。
ノイズ電流Ｉｎにおいて、正の２発目パルスＰａを基準として、ノイズ電流Ｉｎの振動が収束するまでの時間をノイズ発生期間ｔｎと規定する。なお、ノイズ電流Ｉｎの１発目の正のパルスは、前記したように小さいので図６（ｂ）には表記されていない。
正の２発目パルスＰａが検出されてから、パルス変換部１１１において、所定のパルス幅ｔｐのパルスが生成される（図６（ｃ））。なお、パルス変換部１１１で生成するパルスのパルス幅ｔｐはノイズ発生期間ｔｎより短くすることが望ましい。
また、制御信号Ｇ１０５ａが高電位から低電位になったときから、パルス変換部１１１で生成されるパルス（パルス幅ｔｐ）の立ち上がりとの間の時間を遅延時間ｔｄとして計測する。
【００４３】
図６（ａ）における制御信号Ｇ１０５ｅが高電位から低電位なった際、すなわち電力用半導体素子１０５ｅがターンオフすると、ノイズ電流ＩｎでＰｅと示したパルスが発生し、ノイズ電流検出器１１９によって、検出される（図６（ｂ））。
また、図６（ａ）における制御信号Ｇ１０５ｃが高電位から低電位なった際、すなわち電力用半導体素子１０５ｃがターンオフすると、ノイズ電流Ｉｎにおいて、Ｐｃと示したパルスが発生し、ノイズ電流検出器１１９によって、検出される（図６（ｂ））。
制御信号Ｇ１０５ｅの高電位から低電位への変化と、制御信号Ｇ１０５ｃの高電位から低電位への変化との時間間隔が短いと、図６（ｂ）に示すように、制御信号Ｇ１０５ｅの変化に対応したパルスＰｅと、制御信号Ｇ１０５ｃの変化に対応したパルスＰｃとがパルスの裾野を含めると重なりあう。このようにパルスＰｅとパルスＰｃが重なりあう場合には、図６（ｃ）に示すようにパルス変換部１１１の出力信号としてパルス幅ｔｐよりも大きいパルス幅ｔｐ２のパルスが生成される。
【００４４】
パルスＰｅとパルスＰｃとが裾野を含めて重なるような場合には、所望する遅延時間の測定には不適であると考える。
具体的には、あらかじめスイッチングノイズのノイズ発生期間ｔｎを評価しておく。そして、例えばパルスＰｅとパルスＰｃに起因する二つのＶｐ信号（ｔｎｅ、ｔｎｃ）どうしの間隔Δｔｎがノイズ発生期間ｔｎ内の場合、スイッチングノイズが重なったとして、この場合の計測結果は破棄する。
なお、このようにスイッチングノイズが重なったとして、計測結果を破棄したパルスが電力用半導体素子１０５の温度上昇を把握する観点から重要なパルスである可能性がある。しかし、このように計測結果を破棄したパルスの電力用半導体素子１０５は、繰り返し測定されるので、別のタイミングでの測定では、他の電力用半導体素子１０５のスイッチングノイズとは重ならないタイミングがある。そのため、その別のタイミングで測定が可能である。したがって、二つのスイッチングノイズが重なったとして、計測結果を破棄することがあっても、電力変換装置１０を構成する電力用半導体素子１０５の温度上昇を把握することは可能である。
【００４５】
制御信号どうしの間隔がノイズ発生期間外であれば、ノイズの発生期間の計測と、ノイズ発生源のＩＧＢＴを特定できて、遅延時間を計測することが可能である。
ノイズ発生期間ｔｎは、パルス生成の基準となる時間からノイズの振動が収束するまでの時間とする。このパルス生成の基準となる時間は、前記したように、例えば正の２発目パルスの大きさの頂点に達した時間である。あるいは、正の２発目以降の振動によって最大振幅を発生したタイミング（時間）である。
また、ノイズの振動が収束したとの判定は、例えば、振幅（正の振幅）が所定の閾値以下となった場合であり、時間である。なお、重要なのは遅延時間ｔｄの算出であるので、正の２発目以降の振動によって最大振幅を発生したタイミングが正確に測定できれば、パルスが収束するタイミングの測定は誤差があっても差ほど支障がない。パルスが収束するタイミングの測定は、二つの信号が重複したパルスか単独のパルスかを判定できる程度の精度があればよい。
【００４６】
＜ノイズパルスの解析による温度算出＞
図１に示したように、電力用半導体素子１０５で発生するスイッチングノイズパルスの解析による温度算出は、特徴量解析部１４で行う。
特徴量解析部１４は、信号処理部１１０と第１メモリ部１０８と第２メモリ部１０９とを備えて構成されている。
信号処理部１１０は、前記したように、特徴量検出部１３の時間計測部１１２からの出力信号を受けて信号処理をする。
この信号処理によって、信号処理部１１０は、ノイズパルスの遅延値の変化から、電力用半導体素子１０５の温度を算出する。また、パルスの発生するタイミングから、このパルスの該当する電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）のいずれであるかを特定する。
このように、電力用半導体素子１０５の素子温度および素子温度の変化を、電力用半導体素子１０５が発生するノイズパルスの遅延値の変化から算出するので、高速の温度変化に対しても検出できる。
なお、信号処理部１１０が信号処理をするにあたって、第２メモリ部１０９に格納されている所定データを基に行う。信号処理部１１０で処理されたデータは、第１メモリ部１０８に送られる。
【００４７】
第１メモリ部１０８は、信号処理部１１０の処理結果を解析表示部１２０に転送するまでの１次的な記憶部である。
第２メモリ部１０９は、信号処理部１１０での信号処理に必要なアルゴリズム、設定データなどを、例えば外部媒体であるデータ設定部１１３Ａから受け、格納しておくためのコンフィグレーション用である。具体的には、後記する図７のフローチャートのアルゴリズムや、図５のＩＧＢＴノイズの温度依存性情報や、図６のノイズ発生期間ｔｎ情報や、パルスに関する時間−温度情報などが、必要に応じて、データ設定部１１３Ａから第２メモリ部１０９に転送され、第２メモリ部１０９に格納される。
【００４８】
＜ノイズ検出から解析までのフローチャート＞
次に、特徴量検出部１３から特徴量解析部１４で行うノイズ検出から解析までを、フローチャートで説明する。
図７は、本発明の第１実施形態に係る電力変換システムＳ１における電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）のノイズ検出から解析までの手順を示すフローチャートである。なお、図７におけるＳ７００〜Ｓ７０７は、ステップＳ７００〜ステップＳ７０７を示している。
【００４９】
《ステップＳ７００》
ステップＳ７００においては、測定を開始する前に、データ設定部１１３Ａから第２メモリ部１０９に、図７のフローチャートのアルゴリズムや、図５のＩＧＢＴノイズの温度依存性情報や、図６のノイズ発生期間情報や、パルスに関する時間−温度情報などが、転送され、第２メモリ部１０９に格納される。
【００５０】
《ステップＳ７０１》
ステップＳ７０１では、測定環境が準備されると電力変換装置１０を稼動して、測定を開始する。
【００５１】
《ステップＳ７０２》
ステップＳ７０２においては、ノイズ電流検出器１１９で検出したノイズ信号の正の２発目の振動以降で振幅がピークとなる点を基準（トリガ）として、パルス変換部１１１でパルス波を生成する。
【００５２】
《ステップＳ７０３》
ステップＳ７０３においては、時間計測部１１２で制御信号（Ｖｃ：例えばＧ１０５ａ）のターンオフからパルスエッジ（始点）、すなわちパルスｔｐの立ち上がり、までの時間差ｔｄを計測する。
【００５３】
《ステップＳ７０４》
ステップＳ７０４においては、信号処理部１１０で近接する複数のパルスのエッジ（始点）間隔がノイズ発生期間（ｔｎ）より大きいか否かを判定する。
ノイズ発生期間（ｔｎ）より大きい場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ７０５に進む。
ノイズ発生期間（ｔｎ）より小さいか等しい場合（Ｎｏ）には、ステップＳ７０２に戻り、ステップＳ７０２からの手順を再度、実施する。
【００５４】
《ステップＳ７０５》
ステップＳ７０５においては、他のノイズの影響を受けていないと判定し、遅延時間から温度を算出する。また、パルスの発生するタイミングから、このパルスの該当する電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）のいずれであるかを特定する。
そして、ステップＳ７０６に進む。
【００５５】
《ステップＳ７０６》
ステップＳ７０６においては、次の温度検出が不要であって温度検出を終了するか否かを判定する。
次の温度検出が不要であって温度検出を終了する場合（Ｙｅｓ）とは、例えば、電力変換装置１０が動作を停止している場合である。
次の温度検出を終了する場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ７０７に進む。
次の温度検出を終了しない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ７０２に戻り、ステップＳ７０２からの手順を再度、実施する。
【００５６】
《ステップＳ７０７》
ノイズパルスの解析による温度算出を終了（停止）する。
【００５７】
＜第１実施形態の効果＞
本発明の第１実施形態によれば、電力変換システムＳ１における電力変換装置１０のインバータ部（インバータ１２２）を構成する半導体デバイス（ＩＧＢＴ）１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）の素子温度を簡素かつ安価な構成で求めることができる。
また、パルスの発生するタイミングから、このパルスの該当する電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）のいずれであるかを特定できる。
また、電力用半導体素子１０５の素子温度および素子温度の変化を、電力用半導体素子１０５が発生するノイズパルスの遅延値の変化から算出するので、高速の温度変化に対しても検出できる。
【００５８】
≪第２実施形態≫
図８は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムＳ２を説明するブロック図である。
第２実施形態を示す図８において、第１実施形態の図１と異なる点は、電力変換装置１０Ｂの内部に温度センサ１２３が備えられたことである。なお、この温度センサ１２３の温度情報信号は、信号処理部１１０に入力している。
また、他の異なる点は、特徴量検出部１３と特徴量解析部１４との間において、特徴量検出部１３に入力していたモータ制御部１０７の６本の信号が、特徴量解析部１４の信号処理部１１０に入力していることである。
【００５９】
また、他の異なる点は、特徴量検出部１３と特徴量解析部１４との間において、特徴量解析部１４の信号処理部１１０から特徴量検出部１３の時間計測部１１２に６本の制御線（信号線）が追加されていることである。なお、この６本の制御線（信号線）は、前記のモータ制御部１０７の６本の信号の情報を含んでいる。
また、他の異なる点は、データ設定部１１３Ｂの情報内容が変更、追加されていることである。データ設定部１１３Ｂは、特徴量解析部１４が所定の処理や解析に必要な所定データを有している。この所定のデータとは、例えば、後記する図１０のフローチャートのアルゴリズムおよび判定式、ＩＧＢＴノイズの遅延時間ｔＩＧＢＴの温度依存性、絶縁駆動回路の遅延時間ｔＧＤの温度依存性、ノイズ発生期間ｔｎ、パルスに関する時間−温度情報などである。
なお、図８における以上に記した異なる点以外の構成は、図１に示した構成と概ね同じであるので、重複する説明は、省略する。
【００６０】
図９は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂを構成する電力用半導体素子１０５に関する制御信号とノイズ電流波形と出力信号波形を示す図であり、（ａ）は制御信号（Ｖｃ）のターンオフ部分の拡大図、（ｂ）はノイズ電流検出器１１９で検出した波ノイズ電流（Ｉｎ）の波形図、（ｃ）はパルス変換部１１１の出力信号（Ｖｐ）の波形図を示している。
なお、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸は時間（時間の推移）であり、縦軸はそれぞれ制御信号（Ｖｃ）電圧、ノイズ電流Ｉｎ、出力信号電圧Ｖｐである。
【００６１】
図８で示した電力変換システムＳ２が温度変化の大きい環境で使用される場合、絶縁駆動部１０６の出力信号の遅延も考慮した温度検出方法が必要である。そのため前記したように、電力変換装置１０の内部に温度センサ１２３が備えられている。
この温度センサ１２３は、絶縁駆動部１０６の温度を測定するものである。電力変換装置１０のインバータ１２２は、高電圧のもとに使用されるため、インバータ１２２に温度計を設置することは困難を伴う。しかしながら、絶縁駆動部１０６は、相対的に低い電圧で使用されるので、絶縁駆動部１０６に温度センサ１２３を備えることは、実用的に可能である。絶縁駆動部１０６に温度センサ１２３を備えることによって、絶縁駆動部１０６の遅延の温度変化も考慮されるので、インバータ１２２における温度変化の算出において、精度を高めることができる。
【００６２】
あらかじめ、絶縁駆動部１０６の遅延時間ｔＧＤの温度依存性と、ノイズ発生期間ｔｎを評価して、データ化しておく。なお、絶縁駆動部１０６の温度は、瞬間的に大きな温度変化はないため、温度センサ１２３で検出した温度の値を瞬間的な変動をないものとして用いる。そして、遅延時間ｔＧＤは、検出した温度に相当する絶縁駆動部１０６での遅延時間として求めておく。
また、図６の場合と同様に、あらかじめスイッチングノイズのノイズ発生期間ｔｎを評価しておく。
そして、前記した温度センサ１２３で計測された絶縁駆動部１０６による遅延時間ｔＧＤと、ノイズ発生期間ｔｎとから判定時間値（ｔＧＤ＋ｔｎ）を求めておく。
【００６３】
なお、絶縁駆動部１０６の遅延時間ｔＧＤの温度依存性と、ノイズ発生期間ｔｎは、第２メモリ部１０９に格納しておき、信号処理部１１０は、それらのデータを参照できる。
また、図８に示すように、信号処理部１１０には、温度センサ１２３からの絶縁駆動部１０６の温度情報の信号が入力している。また、信号処理部１１０には、モータ制御部１０７から電力用半導体素子１０５の制御信号Ｇ１０５ａ〜１０５ｆが入力している。したがって、信号処理部１１０は、以上のデータおよび制御信号を参照して信号を処理することができる。
また、図８に示すように、時間計測部１１２は、信号処理部１１０から６本の信号を入力しているので、信号処理部１１０の情報を活用できる。
【００６４】
図９に戻って説明を続ける。図９（ａ）に示すように、電力用半導体素子１０５ｅ，１０５ｃの制御信号のエッジ間隔（Ｇ１０５ｅの立ち下がりとＧ１０５ｃの立ち下がりの間隔）が判定時間値（ｔＧＤ＋ｔｎ）未満の場合は、それぞれの電力用半導体素子（１０５ｅ，１０５ｃ）で発生するノイズが重なっている。そのため計測誤差が大きくなり、温度検出精度を低くする。
このような場合、図８における信号処理部１１０は、該当する時間計測部１１２の計測を停止する。
【００６５】
制御信号のエッジ間隔（Ｇ１０５ａの立ち下がりとＧ１０５ｅの立ち下がりの間隔）が判定時間値（ｔＧＤ＋ｔｎ）よりも大きい場合に、電力用半導体素子１０５ａについては、時間計測部１１２で制御信号のエッジとパルス変換部１１１で生成されたパルスのエッジとの時間計測結果（時間間隔、エッジ間隔）ｔｄを得る。そして、この時間計測結果ｔｄを有用である可能性がある結果として、時間計測部１１２は、時間計測結果ｔｄを信号処理部１１０に送る。
【００６６】
信号処理部１１０では、まず求めた結果が妥当かを判定する。
具体的には、ｔｄ≦ｔＧＤのとき、他のスイッチングノイズの影響を受けている可能性があり、ＩＧＢＴによる遅延時間ｔＩＧＢＴの検出精度は低下するため温度算出しない。
また、ｔｄ＞ｔＧＤのとき、ＩＧＢＴによる遅延時間ｔＩＧＢＴは、（ｔｄ−ｔＧＤ）で求めることができる。求めた遅延時間ｔＩＧＢＴと、あらかじめ第２メモリ部に格納されていたＩＧＢＴスイッチングノイズの温度依存性の関係式、またはデータからＩＧＢＴ（電力用半導体素子）の素子温度を算出する。
信号処理部１１０は、算出したＩＧＢＴ（電力用半導体素子）の素子温度の情報を第１メモリ部１０８に送る。
【００６７】
図９において、図６の場合と同様に、パルス変換部１１１（図８）は、ノイズ電流検出器１１９から入力されたノイズのうち、正の２発目、あるいは正の２発目以降で最大値をとるピーク部をトリガとしてパルスを生成すると高い検出精度を期待できる。
また、図９において、図６の場合と同様に、ノイズ発生期間ｔｎは、パルス生成の基準（正の２発目のピーク点）となる時間からノイズの振動がおさまるまでの時間とする。
また、パルス変換部１１１（図８）で生成するパルスのパルス幅ｔｐ（図９（ｃ））は、ノイズ発生期間ｔｎ（図９（ｂ））より短くすることが望ましい。
また、時間計測部１１２（図８）における制御信号どうしの間隔を使った判定式の基準は、本来、ｔＧＤ+ｔｎでなく、ｔｄ＋ｔｎとするのが望ましい。しかし、ｔｄ計測前に判定するため、判定式において、ｔＧＤ+ｔｎで判定する。
【００６８】
＜第２実施形態におけるノイズ検出から解析までのフローチャート＞
次に、第２実施形態において、特徴量検出部１３から特徴量解析部１４で行うノイズ検出から解析までをフローチャートで説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る電力変換システムＳ２における電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）のノイズ検出から解析までの手順を示すフローチャートである。なお、図１０におけるＳ８００〜Ｓ８０９は、ステップＳ８００〜ステップＳ８０９を示している。
【００６９】
《ステップＳ８００》
ステップＳ８００においては、測定を開始する前に、データ設定部１１３Ｂから第２メモリ部１０９に、図１０のフローチャートのアルゴリズムや、図８のＩＧＢＴノイズの温度依存性情報や、ノイズ発生期間情報や、パルスに関する時間−温度情報などが、転送され、第２メモリ部１０９に格納される。
【００７０】
《ステップＳ８０１》
ステップＳ８０１では、測定環境が準備されると電力変換装置１０Ｂを稼動して、測定を開始する。
【００７１】
《ステップＳ８０２》
ステップＳ８０２においては、信号処理部（ディジタル信号処理部）１１０で二つの制御信号Ｖｃのエッジ間隔が（ｔＧＤ+ｔｎ）以上か否かを判定する。なお、制御信号Ｖｃとは、制御信号Ｇ１０５ａ〜Ｇ１０５ｆのいずれかである。
二つ（複数）の制御信号Ｖｃのエッジ間隔が（ｔＧＤ+ｔｎ）以上の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ８０４に進む。
二つの制御信号Ｖｃのエッジ間隔が（ｔＧＤ+ｔｎ）未満の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ８０３に移行する。
【００７２】
《ステップＳ８０３》
ステップＳ８０３においては、二つ（複数）の制御信号Ｖｃのエッジ間隔が（ｔＧＤ+ｔｎ）未満である。すなわち、二つ（複数）の制御信号Ｖｃが測定範囲において、重なっており、正確な判定はできないとして、時間計測部１１２を停止する。
そして、ステップＳ８０２に戻り、次のパルスの計測をする。あるいは、次の制御信号まで待機する。
【００７３】
《ステップＳ８０４》
ステップＳ８０４においては、ノイズ電流検出器１１９の出力信号の正の２発目の振動以降で振幅がピークとなる点を基準（トリガ）として、パルス変換部１１１でパルス波を生成する。
そして、ステップＳ８０５に進む。
【００７４】
《ステップＳ８０５》
ステップＳ８０５においては、制御信号のターンオフと制御信号のパルスエッジとの時間間隔（エッジ間隔）ｔｄを時間計測する。
そして、ステップＳ８０６に進む。
【００７５】
《ステップＳ８０６》
ステップＳ８０６においては、信号処理部１１０が制御信号（Ｇ１０５ａ）とパルス信号のエッジ間隔に相当する遅延時間ｔｄと、温度センサ１２３で計測された絶縁駆動部１０６の遅延時間ｔＧＤとを比較する。
ｔｄ＞ｔＧＤの場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ８０７に進む。
ｔｄ≦ｔＧＤの場合（Ｎｏ）は、ステップＳ８０２に戻る。そして、次のパルスの計測をする。あるいは、次の制御信号まで待機する。
【００７６】
《ステップＳ８０７》
ステップＳ８０７においては、（ｔｄ−ｔＧＤ）の遅れ時間に相当するＩＧＢＴ（電力用半導体素子）の素子温度を換算して算出する。
なお、（ｔｄ−ｔＧＤ）のように温度センサ１２３で計測された絶縁駆動部１０６の遅延時間ｔＧＤを引くのは、絶縁駆動部１０６による遅延を補正するためである。
そして、ステップＳ８０８に進む。
【００７７】
《ステップＳ８０８》
ステップＳ８０８においては、温度検出を終了すべき状態か否かを判定する。温度検出を終了すべき状態（Ｙｅｓ）とは、例えば、電力変換装置１０Ｂが稼働を停止している状態である。また、温度検出を終了すべきでない状態（Ｎｏ）とは、例えば、電力変換装置１０Ｂが稼働している場合である。
温度検出を終了すべき状態（Ｙｅｓ）では、ステップＳ８０９に進む。
温度検出を終了すべきでない状態（Ｎｏ）では、ステップＳ８０２に戻り、次のパルスの計測をする。あるいは、次の制御信号まで待機する。
【００７８】
＜パワーサイクル試験の試験結果＞
次に、電力変換装置１０Ｂの電力用半導体素子１０５を温度上昇と元の温度に戻すパワーサイクル試験を実施したときの試験結果について説明する。
図１１は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂのパワーサイクル試験の試験結果を示す図である。
図１１において、横軸は素子温度の変化量ΔＴであり、縦軸はサイクル数（パワーサイクル数）Ｎ１である。なお、横軸および縦軸ともにログスケールの図である。
【００７９】
電力用半導体素子１０５に対して、「ある温度上昇ΔＴを与えて元の温度に戻す」という操作を「１サイクル」とし、これをＮ１サイクル実行したときに当該電力用半導体素子１０５が故障したとする。
なお、温度上昇が起こる前の素子温度をＴ０１とし、温度上昇が起こった後の素子温度をＴ０２とすると、温度上昇（変化量）ΔＴは、「Ｔ０２−Ｔ０１」に等しい。種々の温度上昇ΔＴに対して、サイクル数Ｎ１を実測することを「パワーサイクル試験」と呼び、図１１に示す特性Ｆはその結果である。
【００８０】
ここで、ある温度上昇ΔＴが１回生じた場合における電力用半導体素子１０５ａのストレスＳを、「Ｓ＝１／Ｎ１」とする。素子温度Ｔ０２を保持する時間をｔｈ秒とすると、電力用半導体素子１０５ａの寿命ＬＦは「ＬＦ＝ｔｈ／Ｓ」秒後であると予測できる。
そして、電力用半導体素子１０５ａの新品時の予測残存寿命から、既に消費した寿命を減算すると、残存寿命を予測することができる。
【００８１】
図８における解析表示部１２０は、図１１に示した特性Ｆを記憶しており、特性Ｆに基づいて、ストレスＳと寿命ＬＦとを予測する。そして、解析表示部１２０は、この予測結果に基づいて、電力用半導体素子１０５の残存寿命を予測する。
【００８２】
＜第２実施形態の効果＞
本発明の第２実施形態によれば、電力変換システムＳ２における電力変換装置１０Ｂのインバータ部（インバータ１２２）を構成する半導体デバイス（ＩＧＢＴ）１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）の素子温度を簡素かつ安価な構成で求めることができる。
また、パルスの発生するタイミングから、このパルスの該当する電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）のいずれであるかを特定できる。
また、電力用半導体素子１０５の素子温度Ｔ、あるいは素子温度変化量ΔＴを高精度に求めることができる。また、素子温度および素子温度の変化を、電力用半導体素子１０５が発生するノイズパルスの遅延値の変化から算出するので、高速の温度変化に対しても検出できる。
また、電力用半導体素子１０５の残存寿命も高精度に予測できる。
【００８３】
≪第３実施形態≫
本発明の第３実施形態の電力変換装置の診断回路について説明する。
図１２は、本発明の第３実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムＳ１を説明するブロック図である。
図１２において、図１と異なるのは、電力変換装置１０Ｃにおいてコンデンサ１２５を有することと、ノイズ電流検出器１１９の設置位置を変更したことである。
以上に記載した以外の構成は、図１に示した構成と概ね同じであるので、重複する説明は省略する。
【００８４】
図１２において、コンデンサ１２５は、負極性の直流電源線１０１ｎとグラウンド１０２との間に接続されている。このコンデンサ１２５は、ノイズ除去フィルターの役目をしており、コンデンサ１２５のグラウンド１０２側の端子には、電力変換装置１０Ｃが動作する際のノイズが含まれている。
また、ノイズ電流検出器１１９は、このコンデンサ１２５のグラウンド１０２側の端子に備えられている。
ノイズ電流検出器１１９で電力変換装置１０が動作する際のノイズ電流を検出し、パルス変換部１１１に送る。以降は、図１の第１実施形態と同様な動作によって、ノイズ電流に含まれるパルスの遅延時間から電力変換装置１０における電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）の素子温度Ｔ、あるいは素子温度変化量ΔＴを求めることができる。
【００８５】
＜第３実施形態の効果＞
図１２においては、ノイズ電流検出器１１９がコンデンサ１２５を介してインバータ１２２に接続される構成となる。また、ノイズ電流検出器１１９が電流を検出するのは、接地線である。したがって、ノイズ電流検出器１１９は、インバータ１２２の高い電圧から隔離されるので、耐圧などの性能仕様を安価なものを使用できる効果がある。また、コンデンサ１２５によって、ノイズ電流を低減できる効果がある。
【００８６】
≪第４実施形態≫
本発明の第４実施形態の電力変換装置の診断回路について説明する。
図１３は、本発明の第４実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムＳ１を説明するブロック図である。
図１３において、図１と異なるのは、電力変換装置１０Ｄにコンデンサ１２６（第１コンデンサ）とコンデンサ１２７（第２コンデンサ）を有することと、ノイズ電流検出器１１９の設置位置を変更したことである。
以上に記載した以外の構成は、図１に示した構成と概ね同じであるので、重複する説明は省略する。
【００８７】
図１３において、コンデンサ１２６とコンデンサ１２７とは、直列に接続されている。コンデンサ１２６の第１端子は、正極性の直流電源線１０１ｐに接続され、コンデンサ１２７の第２端子は、負極性の直流電源線１０１ｎに接続されている。コンデンサ１２６の第２端子とコンデンサ１２７の第１端子は、共にグラウンド１０２に接続されている。このコンデンサ１２６とコンデンサ１２７は、ノイズ除去フィルターの役目をしている。
このコンデンサ１２６の第２端子とコンデンサ１２７の第１端子との接続点とグラウンド１０２との間の配線から電流を検出するようにノイズ電流検出器１１９が設置されている。このコンデンサ１２６の第２端子とコンデンサ１２７の第１端子との接続点とグラウンド１０２との間の配線には、電力変換装置１０Ｄが動作する際のノイズが含まれる。
このノイズ電流をノイズ電流検出器１１９で検出し、パルス変換部１１１に送る。以降は、図１の第１実施形態と同様な動作によって、ノイズ電流に含まれるパルスの遅延時間から電力変換装置１０における電力用半導体素子１０５（１０５ａ〜１０５ｆ）の素子温度Ｔ、あるいは素子温度変化量ΔＴを求めることができる。
【００８８】
＜第４実施形態の効果＞
図１３においては、ノイズ電流検出器１１９がコンデンサ１２６とコンデンサ１２７を介してインバータ１２２に接続される構成となる。また、ノイズ電流検出器１１９が電流を検出するのは、接地線である。したがって、ノイズ電流検出器１１９は、インバータ１２２の高い電圧から隔離されるので、耐圧などの性能仕様を安価なものを使用できる効果がある。また、コンデンサ１２６とコンデンサ１２７によって、ノイズ電流を低減できる効果がある。
【００８９】
≪第５実施形態≫
本発明の第５実施形態の電力変換装置の診断回路について説明する。
図１４は、本発明の第５実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムＳ１を説明するブロック図である。
図１４において、図１と異なるのは、ノイズ電流検出器１１９を電力変換装置１０Ｅとは別に設けたことである。そして、電力変換装置１０Ｅにおけるインバータ１２２の負極性の直流電源線１０１ｎがグラウンド１０２に接地される配線にノイズ電流検出器１１９を備えている。
【００９０】
図１の場合には、ダイオードブリッジ１０４の負極性の直流電源線と平滑コンデンサ１１６の負極性の直流電源線との間にノイズ電流検出器１１９が設けられているのに対し、図１４の場合には、ダイオードブリッジ１０４の負極性の直流電源線とグラウンド１０２との間にノイズ電流検出器１１９が設けられている。
図１に示した構成の場合には、インバータ１２２は、平滑コンデンサ１１６に充電された電力（電流）で駆動するが、三相モータ１２に流す電流が大きくなり、平滑コンデンサ１１６の充電電流が不足した場合、ダイオードブリッジ１０４と平滑コンデンサ１１６の間で充放電電流のやり取りが発生する。このとき、スイッチング電流には前記の充放電電流によるオフセット分が加わる。このオフセット電流は、三相モータ１２に流れる電流によって異なるため、ノイズ電流検出器１１９で検出される電流の振幅範囲が広くなる。そしてパルス変換部１１１でのノイズからパルスへの変換精度が劣化する。
【００９１】
これに対して、第５実施形態の図１４に示した構成では、前記のように、インバータ１２２の負極性の直流電源線１０１ｎがグラウンド１０２に接地される配線にノイズ電流検出器１１９が設けられている。この構成のため、接地線の電流には、三相モータ１２を駆動する電流の大きさによるオフセット電流は発生しない。すなわち、ノイズ電流検出器１１９は、前記のオフセット電流の影響を受けないため、ノイズパルスを精度よく捉え、安定した温度検出を可能にする。
【００９２】
図１４において、以上に記載した以外の構成は、図１に示した構成と概ね同じであるので、重複する説明は省略する。
【００９３】
＜第５実施形態の効果＞
前記したように、第５実施形態によれば、ノイズ電流検出器１１９は、三相モータ１２を駆動する電流の大きさによるオフセット電流の影響を受けないため、ノイズパルスを精度よく捉え、安定した素子温度検出を可能にする。
【００９４】
≪第６実施形態≫
本発明の第６実施形態の電力変換装置の診断回路について説明する。
図１５は、本発明の第６実施形態に係る電力変換装置の診断回路に関する電力変換システムＳ１を説明するブロック図である。
図１５において、第２実施形態の図８と異なるのは、ノイズ電流検出器１１９を電力変換装置１０Ｆとは別に設けたことである。そして、電力変換装置１０Ｆにおけるインバータ１２２の負極性の直流電源線１０１ｎがグラウンド１０２に接地される配線にノイズ電流検出器１１９を備えている。
【００９５】
図８の場合には、ダイオードブリッジ１０４の負極性の直流電源線と平滑コンデンサ１１６の負極性の直流電源線との間にノイズ電流検出器１１９が設けられているのに対し、図１５の場合には、ダイオードブリッジ１０４の負極性の直流電源線とグラウンド１０２との間にノイズ電流検出器１１９が設けられている。
図８に示した構成の場合には、図１に示した構成の場合と同様に、インバータ１２２は、平滑コンデンサ１１６に充電された電力（電流）で駆動するが、三相モータ１２に流す電流が大きくなり、平滑コンデンサ１１６の充電電流が不足した場合、ダイオードブリッジ１０４と平滑コンデンサ１１６の間で充放電電流のやり取りが発生する。このとき、スイッチング電流には前記の充放電電流によるオフセット分が加わる。このオフセット電流は、三相モータ１２に流れる電流によって異なるため、ノイズ電流検出器１１９で検出される電流の振幅範囲が広くなる。そしてパルス変換部１１１でのノイズからパルスへの変換精度が劣化する。
【００９６】
これに対して、第６実施形態の図１５に示した構成では、前記のように、インバータ１２２の負極性の直流電源線１０１ｎがグラウンド１０２に接地される配線にノイズ電流検出器１１９が設けられている。この構成のため、接地線の電流には、三相モータ１２を駆動する電流の大きさによるオフセット電流は発生しない。すなわち、ノイズ電流検出器１１９は、前記のオフセット電流の影響を受けないため、ノイズパルスを精度よく捉え、安定した素子温度検出を可能にする。
【００９７】
図１５において、以上に記載した以外の構成は、図８に示した構成と概ね同じであるので、重複する説明は省略する。
【００９８】
＜第６実施形態の効果＞
前記したように、第６実施形態によれば、ノイズ電流検出器１１９は、三相モータ１２を駆動する電流の大きさによるオフセット電流の影響を受けないため、ノイズパルスを精度よく捉え、安定した素子温度検出を可能にする。
【００９９】
≪第７実施形態≫
本発明の第７実施形態の電力変換装置の診断システムについて説明する。
図１６は、本発明の第７実施形態に係る電力変換装置の診断システム１０００について説明する図である。
図１６において、前記した電力変換システムＳ１の機能構成を有する電力変換システムＳ１ａ，Ｓ１ｂと、電力変換システムＳ２の機能構成を有する電力変換システムＳ２ａ，Ｓ２ｂが、それぞれ外部端子１２４を介して通信ネットワーク網１２００に接続されている。
また、サーバ１２０１が通信ネットワーク網１２００に接続され、１台のサーバ１２０１で電力変換システムＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ内の複数の電力変換装置（１０：図１、１０Ｂ：図８）を監視している。
以上の構成によって、１台のサーバ１２０１で複数の電力変換装置を監視し、それぞれの素子温度検出、寿命診断、運転制御などを実施する。
なお、サーバ１２０１は、パソコンで代用することも可能である。
【０１００】
＜第７実施形態の効果＞
１台のサーバ１２０１で複数の電力変換装置を監視し、それぞれの素子温度検出、寿命診断、運転制御が可能となる効果がある。
【０１０１】
≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
【０１０２】
《パルスの検出》
第１実施形態に関する図６において、正の２発目のパルスを検出するように説明したが、正極性の３発目以降で行ってもよい。また、パルスの大きさを検出する検出器において、検出する閾値を所定の値（大きさ）に設定して、パルスの大きさで判定してもよい。
また、正（正極性）のパルスではなく、負（負極性）のパルスで検出してもよい。
【０１０３】
《正の２発目のパルスの検出方法》
第１実施形態では、正の２発目、あるいは正の２発目以降のパルスの検出については、特徴量検出部１３で行っていることを説明した。しかし、この検出については特徴量検出部１３で検出することに限定されない。
特徴量検出部１３では、単にパルスを検出、時間計測を行う。そして、特徴量解析部１４、特に信号処理部１１０における信号処理、解析処理で、正の何発目かの判定を行う。そして、特徴量解析部１４は、その情報と、電力用半導体素子１０５の制御信号とに基づき、解析処理をさらに実行して、電力用半導体素子１０５の遅延時間と素子温度を算出する方法でもよい。
なお、特徴量解析部１４での解析処理で、正の何発目かの判定を行う際に電力用半導体素子１０５の制御信号を参照する方法もある。
【０１０４】
《残存寿命を予測する機能》
第２実施形態において、図８における解析表示部１２０に、図１１に示した特性Ｆを記憶し、特性Ｆに基づいて、ストレスＳと寿命ＬＦとを予測する。そして、この予測結果に基づいて、電力用半導体素子１０５の残存寿命を予測する方法について、説明した。
しかし、解析表示部１２０に、残存寿命を予測する機能を備えることは、図８の第２実施形態に限定されない。
第１実施形態の図１における解析表示部１２０に、残存寿命を予測する機能を備えることもできる。図１における解析表示部１２０に、残存寿命を予測する機能を備えた場合には、第１実施形態においても、素子温度Ｔを高精度に求めることができるため、電力用半導体素子１０５の残存寿命も高精度に予測できる。
【０１０５】
《スイッチング素子》
第１実施形態においては、インバータ１２２を構成するスイッチング素子をＩＧＢＴとして、説明したが、ＩＧＢＴに限定されない。例えば、ＭＯＳＦＥＴやスーパージャンクションＭＯＳＦＥＴでもよい。
【０１０６】
《交流電源》
第１実施形態においては、交流電源として三相交流電源１１として説明したが、三相交流電源に限定されない。単相の交流電源でもよい。また、四相以上の交流電源でもよい。
【０１０７】
《電源》
第１実施形態においては、三相交流電源１１の交流電圧（電力）をダイオードブリッジ１０４と平滑コンデンサ１１６で直流電圧（電力）に変換して、インバータ１２２の直流電源としていたが、この方法に限定されない。
すなわち、直流電源を備え、この直流電源から直流電圧（電力）をインバータ１２２に供給する方法でもよい。
【０１０８】
《交流モータ》
第１実施形態においては、インバータ１２２の出力を三相交流とし、三相モータ１２を駆動する場合について、説明したが、モータは三相に限定されない。例えば単相モータでも本発明を適用することは可能である。
【０１０９】
《ノイズ電流検出器》
第１実施形態を示す図１において、ノイズ電流検出器１１９は、負極性の直流電源線１０１ｎに備えた例を示したが、正極性の直流電源線１０１ｐに備えてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ    電力変換装置 
１１    三相交流電源（交流電力）
１２    三相モータ
１３    特徴量検出部
１４    特徴量解析部
１０１ｐ    正極性の直流電源線
１０１ｎ    負極性の直流電源線
１０２    グラウンド（アース）
１０４    ダイオードブリッジ（交流−直流変換回路） 
１０５，１０５ａ〜１０５ｆ    電力用半導体素子（パワー半導体素子、ＩＧＢＴ、半導体モジュール）
１０６    絶縁駆動部（絶縁駆動回路、駆動回路）
１０７    モータ制御部
１０８    第１メモリ部（関係記憶部）
１０９    第２メモリ部（関係記憶部）
１１０    信号処理部
１１１    パルス変換部
１１２    時間計測部
１１３Ａ，１１３Ｂ    データ設定部
１１４    寄生インダクタンス
１１５    寄生静電容量
１１６    平滑コンデンサ
１１７，１１８    相電流検出器
１１９    ノイズ電流検出器（ノイズ電流検出部）
１２０    解析表示部
１２２    インバータ、インバータ部
１２３    温度センサ
１２５，１２６，１２７    コンデンサ
１２４    出力端子
２００    電力用半導体回路
２０１    ＩＧＢＴ
２０２    ダイオード、逆並列ダイオード
３０１    冷却器
３０２    グリス
３０３    ベース板
３０４，３０６    メタル
３０５    絶縁層
３０７    絶縁基板
３０８，３１０    はんだ
３０９    半導体素子部
１０００    電力変換装置の診断システム
１２００    ネットワーク網
１２０１    サーバ機
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ    電力変換システム
【図１】
0006714767.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006714767.tif 000004
【図４】
0006714767.tif 000005
【図５】
0006714767.tif 000006
【図６】
0006714767.tif 000007
【図７】
0006714767.tif 000008
【図８】
0006714767.tif 000009
【図９】
0006714767.tif 000010
【図１０】
0006714767.tif 000011
【図１１】
0006714767.tif 000012
【図１２】
0006714767.tif 000013
【図１３】
0006714767.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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