(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と還流ダイオード素子とを有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、このインバータ部のスイッチング素子をオン／ オフ制御する制御部とを有する電力変換装置において、
前記スイッチング素子または前記還流ダイオード素子に流れる電流を検出する電流検出器を備え、前記制御部は、
前記電流検出器で検出した検出電流から、前記スイッチング素子に流れている電流か、還流ダイオード素子に流れている電流かを判別する電流判別回路と、
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度と電流値とオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブルと、
前記スイッチング素子の温度および前記電流判別回路で判別した電流とを入力し、前記オン電圧推定テーブルを用いて前記スイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータへの指令電圧に推定したオン電圧を補償したオン電圧補償電圧を作成するオン電圧補償ユニットと、を備え、このオン電圧補償電圧により、前記インバータ部のスイッチング素子をオン／ オフ制御するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
スイッチング素子と還流ダイオード素子とを有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、このインバータ部のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部とを有する電力変換装置において、
前記スイッチング素子または前記還流ダイオード素子に流れる電流を検出する電流検出器と、前記スイッチング素子のゲート電圧を検出するゲート電圧検出回路絶縁回路とを備え、前記制御部は、
前記電流検出器で検出した検出電流から、前記スイッチング素子に流れている電流か、還流ダイオード素子に流れている電流かを判別する電流判別回路と、
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度とゲート電圧と電流値とオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブルと、
前記スイッチング素子のゲート電圧および前記電流判別回路で判別した電流とを入力し、前記オン電圧推定テーブルを用いて前記スイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータへの指令電圧に推定したオン電圧を補償したオン電圧補償電圧を作成するオン電圧補償ユニットと、を備え、このオン電圧補償電圧により、前記インバータ部のスイッチング素子をオン／オフ制御するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子に温度センサを取り付け、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を検出するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板上の、対となる前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の近傍に温度センサを取り付け、
前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に温度センサを取り付け、
前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板に取り付けられるフィンの、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子に対応する個所に、温度センサを取り付け、
前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板に取り付けられるフィンの、対となる前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子に対応する個所に、温度センサを取り付け、
前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板に取り付けられるフィンの一箇所に温度センサを取り付け、
前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、電動機を可変速駆動するインバータ装置または無停電電源装置などの電力変換装置に関するものである。
背景技術
第１１図は従来の電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
図において、３０は交流電源、３１はインバータ装置、３２は交流電力を直流電力に変換するコンバータ部、３３は直流電圧を平滑するコンデンサである。また、３４は自己消弧型素子（以後、スイッチング素子と記す）Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６および還流ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６とから成る出力パワー素子を有し、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換するインバータ部である。また、Ｖｕ０はスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の接続点ｕにおける電位、Ｖｖ０はスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の接続点ｖにおける電位、Ｖｗ０はスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の接続点ｗにおける電位である。
また、３５はインバータ部３４のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部、３６は負荷として可変速駆動される誘導電動機などのモータである。
また、４０は運転指令、速度指令などの各種指令および、加減速時間、Ｖ／ｆパターンなどの各種設定値を入力信号とし、出力周波数、出力電圧を演算し、スイッチング素子をオン／オフするスイッチング信号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２を出力する演算回路としてのＣＰＵである。また、４１は加減速時間または出力周波数／出力電圧の関係式等の各種データを保存する記憶手段としてのメモリである。
また、４２ａ〜４２ｆは、制御部３５から出力されたスイッチング信号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２を、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６を駆動できる大きさのベース信号に増幅する駆動部である。
この出力電圧制御方式として、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以後ＰＷＭと記す）方式、パルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以後ＰＡＭと記す）方式がある。以下、インバータ部３４のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６を導通させる時間の長さを変えることによって、出力電圧を制御するＰＷＭ方式の例で説明する。
ＣＰＵ４０は、運転指令、速度指令などの各種指令（図示せず）および、メモリ４１に保存されている加減速時間またはＶ／ｆパターンなどの各種設定値を入力信号とし、出力周波数、出力電圧を演算し、スイッチング素子をオン／オフするスイッチング信号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２を出力する。
第１２図は従来のインバータ装置のＰＷＭ方式における各種波形を示す図で、（ａ）はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の指令電圧波形Ｖｕｒ、Ｖｖｒ、Ｖｗｒと搬送波Ｖｔｒｉとの関係を示す図、（ｂ）はスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の接続点ｕにおける指令電圧波形Ｖｕを示す図、（ｃ）はスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の接続点ｖにおける指令電圧波形Ｖｖを示す図、（ｄ）はスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の接続点ｗにおける指令電圧波形Ｖｗを示す図、（ｅ）はインバータ出力電圧波形Ｖｕｖ＝Ｖｕ−Ｖｖを示す図である。
ＣＰＵ４０は、（ａ）に示す指令電圧波形Ｖｕｒ、Ｖｖｒ、Ｖｗｒと搬送波Ｖｔｒｉとを大小比較し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、指令電圧波形が搬送波より大きい場合には、スイッチング素子をオン状態とし、指令電圧波形が搬送波より小さい場合には、スイッチング素子をオフ状態とする。
次に、従来のインバータ装置の動作について説明する。
電源がオンされると、コンバータ部３２は、交流電源３０の交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ３３でこの直流電圧を平滑する。
また、制御部３５は、運転指令、速度指令などの各種指令および、加減速時間、Ｖ／ｆパターンなどの各種設定値を入力信号とし、出力周波数、出力電圧を演算し、スイッチング素子をオン／オフするスイッチング信号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２を出力する。
また、インバータ部３４は、制御部３５から出力されるスイッチング信号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２によりスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６をオン／オフ制御することにより、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換する。
この可変周波数、可変電圧の交流電力をモータ３６に供給することにより、モータ３６を可変速駆動する。
第１３図は従来のインバータ装置の出力電圧を示す図で、（ａ）は接続点ｕにおける電圧波形Ｖｕ０を示す図、（ｂ）は接続点ｖにおける電圧波形Ｖｖ０を示す図、（ｃ）は接続点ｗにおける電圧波形Ｖｗ０を示す図、（ｄ）は出力電圧Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）の電圧波形を示す図である。
図において、Ｅは指令電圧、Ｖｕ０はスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の接続点ｕにおける電位波形、Ｖｖ０はスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の接続点ｖにおける電位波形、Ｖｗ０はスイッチング素子Ｔｒ３，Ｔｒ４の接続点ｗにおける電位波形、ＶＴｒ１＿ＯＮ，ＶＴｒ２＿ＯＮ，ＶＴｒ３＿ＯＮ，ＶＴｒ４＿ＯＮ，ＶＴｒ５＿ＯＮ，ＶＴｒ６＿ＯＮはスイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６）がオンしている時のオン電圧である。
図に示すように、スイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６）のオン／オフ制御において、スイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６）がオンしている時にオン電圧（ＶＴｒ１＿ＯＮ，ＶＴｒ２＿ＯＮ，ＶＴｒ３＿ＯＮ，ＶＴｒ４＿ＯＮ，ＶＴｒ５＿ＯＮ，ＶＴｒ６＿ＯＮ）が存在するので、接続点ｕにおける電位Ｖｕ０は（ａ）に示すように、Ｅ−ＶＴｒ１＿ＯＮ〜ＶＴｒ２＿ＯＮの振幅となり、また、接続点ｖにおける電位Ｖｖ０は（ｂ）に示すように、Ｅ−ＶＴｒ３＿ＯＮ〜ＶＴｒ４＿ＯＮの振幅となり、また、接続点ｖにおける電位Ｖｗ０は（ｃ）に示すように、Ｅ−ＶＴｒ５＿ＯＮ〜ＶＴｒ６＿ＯＮの振幅となる。
このため、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４がオンしている時の出力電圧Ｖｕｖ０は、Ｖｕｖ０＝Ｅ−０＝Ｅではなく、
Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）＝（Ｅ−ＶＴｒ１＿ＯＮ）−ＶＴｒ４＿ＯＮ
＝Ｅ−（ＶＴｒ１＿ＯＮ＋ＶＴｒ４＿ＯＮ）
となる。一方、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３がオンしている時の出力電圧Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）は、Ｖｕｖ０＝０−Ｅ＝−Ｅではなく、
Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）＝ＶＴｒ２＿ＯＮ−（Ｅ−ＶＴｒ３−ＯＮ）
＝−Ｅ＋（ＶＴｒ２＿ＯＮ＋ＶＴｒ３＿ＯＮ）
となる。
従来のインバータ装置においては、インバータへの入力電圧には指令電圧がそのまま与えられていたので、出力電圧の振幅は、指令電圧Ｅ〜−Ｅの振幅ではなく、実際の出力電圧の振幅は、
Ｅ−（ＶＴｒ１＿ＯＮ＋ＶＴｒ４＿ＯＮ）〜−Ｅ＋（ＶＴｒ２＿ＯＮ＋ＶＴｒ３−ＯＮ）
とオン電圧分が誤差となっていた。
【発明が解決しようとする課題】
ＰＷＭ方式によりインバータ出力電圧に含まれる低次高調波の少ない滑らかな出力を得ることは可能だが、インバータへの入力電圧には指令電圧がそのまま与えられており、インバータ運転時におけるスイッチング素子のオン電圧は考慮されていなかった。このため、インバータ運転時にはスイッチング素子にオン電圧が発生するためインバータ出力電圧は指令値通りの電圧とならず、正確な電圧出力ができないという問題点があった。
また、インバータ出力電圧が指令通りの値になるように実際の出力電圧を測定し、オン電圧補償を行った電圧をインバータに入力する方式もあるが、この方式は別途回路を追加する必要があり、高価かつ回路が大型化になるという問題点があった。
また、低速運転領域では、モータの入力電圧が低く、相対的にスイッチング素子のオン電圧の影響が大きくなり、低速運転領域での速度リップルが大きくなるという問題点があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、インバータ運転時の各スイッチング素子のオン電圧を推定し、オン電圧補償することにより指令値通りのインバータ出力電圧を得ることができる可変速制御装置を得るものである。
また、第２の目的は、インバータ運転時の各スイッチング素子のオン電圧を容易に推定できる可変速制御装置を得るものである。
発明の開示
この発明の電力変換装置は、スイッチング素子と還流ダイオード素子とを有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、このインバータ部のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部とを有する電力変換装置において、前記スイッチング素子または前記還流ダイオード素子に流れる電流を検出する電流検出器を備え、前記制御部は、前記電流検出器で検出した検出電流から、前記スイッチング素子に流れている電流か、還流ダイオード素子に流れている電流かを判別する電流判別回路と、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度と電流値とオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブルと、前記スイッチング素子の温度および前記電流判別回路で判別した電流とを入力し、前記オン電圧推定テーブルを用いて前記スイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータへの指令電圧に推定したオン電圧を補償したオン電圧補償電圧を作成するオン電圧補償ユニットと、を備え、このオン電圧補償電圧により、前記インバータ部のスイッチング素子をオン／オフ制御するようにしたので、
スイッチング素子のオン電圧によるインバータ出力電圧の低下を防ぐことができ、より正確な電圧制御をすることができる。
また、この発明の電力変換装置は、スイッチング素子と還流ダイオード素子とを有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、このインバータ部のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部とを有する電力変換装置において、前記スイッチング素子または前記還流ダイオード素子に流れる電流を検出する電流検出器と、前記スイッチング素子のゲート電圧を検出するゲート電圧検出回路絶縁回路とを備え、前記制御部は、前記電流検出器で検出した検出電流から、前記スイッチング素子に流れている電流か、還流ダイオード素子に流れている電流かを判別する電流判別回路と、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度とゲート電圧と電流値とオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブルと、前記スイッチング素子のゲート電圧および前記電流判別回路で判別した電流とを入力し、前記オン電圧推定テーブルを用いて前記スイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータへの指令電圧に推定したオン電圧を補償したオン電圧補償電圧を作成するオン電圧補償ユニットと、を備え、このオン電圧補償電圧により、前記インバータ部のスイッチング素子をオン／オフ制御するようにしたので、負荷が大きく、スイッチング素子のオン状態でゲート・エミッタ間電圧の大きさにより、オン電圧が変化する場合においても、精度良くオン電圧補償することができ、より正確な電圧制御をすることができる。
さらに、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子に温度センサを取り付け、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を検出するようにしたので、正確に前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を検出することができる。
また、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板上の、対となる前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の近傍に温度センサを取り付け、前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが容易になる。
さらに、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に温度センサを取り付け、前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
また、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板に取り付けられるフィンの、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子に対応する個所に、温度センサを取り付け、前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
さらに、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板に取り付けられるフィンの、対となる前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子に対応する個所に、温度センサを取り付け、前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
またさらに、前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子を搭載した基板に取り付けられるフィンの一箇所に温度センサを取り付け、前記制御部は、この温度センサで測定した基板温度と、スイッチング素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗および還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗、フィン−基板間の定常熱抵抗並びに前記検出電流より算出される前記スイッチング素子の発熱量および前記還流ダイオード素子の発熱量とから前記スイッチング素子および前記還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。図において、３０、３２、３３、３６、４０、４１、４２ａ〜４２ｆ、Ｔｒ１〜Ｔｒ６、Ｄ１〜Ｄ６は、第１１図と同様であり、その説明を省略する。また、１ａはインバータ装置、２ａはインバータ部、３ａ〜３ｆは電流検出器、Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２は検出電流である。
また、Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６または還流ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６に流れる電流で、図で示した矢印の向きを正方向とする。
また、５ａはインバータ部３４のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部である。また、６ａ〜６ｆは、電流検出器３ａ〜３ｆで検出した検出電流Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２から、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に流れている電流か、還流ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６に流れている電流かを判別する電流判別回路である。
電流判別回路６ａ〜６ｆは、電流検出器３ａ〜３ｆで検出した検出電流Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２から、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に流れている電流か、還流ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６に流れている電流かを判別する。例えば、電流判別回路６ａは、電流検出器３ａで検出した検出電流Ｉｕ１に対して、
Ｉｕ１≧０の場合は、Ｉｕ１ＴＲ＝Ｉｕ１、Ｉｕ１Ｄ＝０、また、
Ｉｕ１＜０の場合は、Ｉｕ１ＴＲ＝０、Ｉｕ１Ｄ＝Ｉｕ１、と判別する。
また、７ａはインバータ運転時のスイッチング素子および還流ダイオード素子の温度と電流値とスイッチング素子のオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブル、８ａはオン電圧補償ユニットである。また、９は指令電圧補正部である。
第２図はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置におけるオン電圧推定テーブルを示す図で、ゲート電圧（ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥ）が１５Ｖの場合のものである。図において、ａ１〜ａ７はスイッチング素子に電流が流れている場合におけるスイッチング素子の電流毎の温度／オン電圧特性を示すもの、ｂ１〜ｂ７は還流ダイオード素子に電流が流れている場合における還流ダイオード素子の電流毎の温度／オン電圧特性を示すものである。
ａ１はスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に流れる電流（以下、ＩＴＲと記す）が１Ａの場合、ａ２はＩＴＲ＝５Ａの場合、ａ３はＩＴＲ＝１０Ａの場合、ａ４はＩＴＲ＝２０Ａの場合、ａ５はＩＴＲ＝３０Ａの場合、ａ６はＩＴＲ＝４０Ａの場合、ａ７はＩＴＲ＝５０Ａの場合の温度／オン電圧特性である。
また、ｂ１は還流ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６に流れる電流（以下、ＩＤと記す）が１Ａの場合、ｂ２はＩＤ＝５Ａの場合、ｂ３はＩＤ＝５Ａの場合、ｂ４はＩＤ＝５Ａの場合、ｂ５はＩＤ＝５Ａの場合、ｂ６はＩＤ＝５Ａの場合、ｂ７はＩＤ＝５Ａの場合の温度／オン電圧特性である。
電流検出器３ａ〜３ｆで検出した検出電流Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２が、オン電圧推定テーブルに記載のＩＴＲまたはＩＤの電流値と異なる場合には、数値の近いＩＴＲの電流値温度／オン電圧特性またはＩＤの電流値温度／オン電圧特性から温度／オン電圧特性を推定する
第３図はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置のインバータ主回路の外観を示す図である。図において、１０は冷却フィン、１１は主回路基板、１２はケース、１３はセンサ（温度センサ）を取り付けたスイッチング素子、１４はセンサ（温度センサ）を取り付けた還流ダイオード素子、Ｔｒ１〜Ｔｒ６はスイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６は還流ダイオード素子である。図では、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６および還流ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６にセンサ（温度センサ）を取り付けた例を示した。
実施の形態１に係るインバータ装置における電圧制御について、第１図〜第３図により説明する。
実施の形態１に係るインバータ装置の制御部５ａにおいて、電流判別回路６ａ〜６ｆは、インバータ運転時に、電流検出器３ａ〜３ｆで検出した検出電流Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２から、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に流れている電流か、還流ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６に流れている電流かを判別して、オン電圧補償ユニット８ａに電流値ＩＴＲまたはＩＤ（Ｉｕ１ＴＲ，Ｉｕ１Ｄ，ＩＵ２ＴＲ，Ｉｕ２Ｄ，Ｉｖ１ＴＲ，Ｉｖ１Ｄ，Ｉｖ２ＴＲ，Ｉｖ２Ｄ，Ｉｗ１ＴＲ，Ｉｗ１Ｄ，Ｉｗ２ＴＲ，Ｉｗ２Ｄ）を出力する。
オン電圧補償ユニット８ａは、スイッチング素子１３に取り付けた温度センサで測定したインバータ運転時のスイッチング素子または還流ダイオード素子の温度Ｔｊおよび電流判別回路６ａ〜６ｆから出力された電流値（ＩＴＲまたはＩＤ）を入力し、オン電圧推定テーブル７ａを用いてスイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータへの指令電圧に推定したオン電圧を補償したオン電圧補償電圧を作成する。
インバータ運転時のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４の温度をＴｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿ｔｒ４、スイッチング素子の電流値をＩｕ１，Ｉｕ２として、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４がオンしている時、推定されたスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４のオン電圧をＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｉｕ１），ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｉｕ２）とすると、このオン電圧をインバータへの指令電圧に加えて電圧補償を行った後のインバータへの入力電圧Ｅ’は、式（１）と表すことができる。
Ｅ’＝Ｅ＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｉｕ１）＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｉｕ２）・・・（１）
また、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ４がオンしている時のｕ点、ｖ点における電位Ｖｕ０，Ｖｖ０は、第１３図に示すように、
Ｖｕ０＝Ｅ’−  ＶＴｒ１＿ＯＮ・・・・・（２）
Ｖｖ０＝ＶＴｒ４＿ＯＮ・・・・・・・・・（３）
であり、出力電圧Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）は、式（４）と表すことができる。
Ｖｕｖ０＝（Ｅ’−ＶＴｒ１＿ＯＮ）−ＶＴｒ４＿ＯＮ
＝Ｅ’−（ＶＴｒ１−ＯＮ＋ＶＴｒ４＿ＯＮ）・・・・（４）
式（４）に式（１）のＥ’を代入すると、出力電圧Ｖｕｖ０は、式（５）となる。
Ｖｕｖ０＝Ｅ＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｉｕ１）＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｉｕ２）−ＶＴｒ１＿ＯＮ−ＶＴｒ４＿ＯＮ・・・・・・・・・（５）
ここで、ＶＯＮ、（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｉｕ１）≒ＶＴｒ１＿ＯＮ、ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｉｕ２）≒ＶＴｒ４＿ＯＮとなることから、式（５）は式（６）と表すことができ、
Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）≒Ｅ・・・・・・・・・・・・・（６）
指令値通りの出力電圧Ｅを得ることができる。
一方、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３がオンしている時、推定されたスイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３のオン電圧をＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｉｕ２），ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｉｖ１）とすると、このオン電圧をインバータへの指令電圧に加えて電圧補償を行った後のインバータへの入力電圧Ｅ’は、式（７）と表すことができる。
Ｅ’＝Ｅ＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｉｕ２）＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｉｖ１）・・・・・（７）
また、スイッチング素子Ｔｒ２，Ｔｒ３がオンしている時のｕ点、ｖ点における電位Ｖｕ０，Ｖｖ０は、第１３図に示すように、
Ｖｕ０＝ＶＴｒ２＿ＯＮ・・・・・・・・・（８）
Ｖｖ０＝Ｅ’−  ＶＴｒ３＿ＯＮ・・・・・（９）
であり、出力電圧Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）は、式（１０）と表すことができる。
Ｖｕｖ０＝ＶＴｒ２＿ＯＮ−（Ｅ’−ＶＴｒ３＿ＯＮ）
＝−Ｅ’＋（ＶＴｒ２＿ＯＮ＋ＶＴｒ３＿ＯＮ）・・・・・（１０）
式（１０）に式（７）のＥ’を代入すると、出力電圧Ｖｕｖ０は、式（１１）となる。
Ｖｕｖ０＝−（Ｅ＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｉｕ２）＋ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｉｖ１））＋ＶＴｒ２＿ＯＮ＋ＶＴｒ３＿ＯＮ・・・・・（１１）
ここで、ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｉｕ２）≒ＶＴｒ２＿ＯＮ、ＶＯＮ（Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｉｖ１）≒ＶＴｒ３＿ＯＮとなることから、式（１１）は式（１２）と表すことができ、
Ｖｕｖ０（＝Ｖｕ０−Ｖｖ０）≒−Ｅ・・・・・・・（１２）
指令値通りの出力電圧−Ｅを得ることができる。
指令電圧補正部９は、スイッチング素子の特性データを利用してオン電圧補償ユニット８ａで推定したオン電圧をインバータへの指令電圧に加えてオン電圧補償を行った電圧を作成し、ＣＰＵ４０に出力する。
ＣＰＵ４０は、運転指令、速度指令などの各種指令，およびメモリ４１に保存されている加減速時間、Ｖ／ｆパターンなどの各種設定値を入力信号とし、出力周波数、出力電圧を演算し、インバータ部２ａのスイッチング素子をオン／オフするスイッチング信号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２を出力する。
インバータ部２は、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６をオン／オフ制御することにより、直流電力を可変周波数、可変電圧の交流電力に変換する。
実施の形態１に係るインバータ装置では、インバータ運転時のスイッチング素子および還流ダイオード素子の温度と電流値とスイッチング素子のオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブルを有し、インバータ運転時に検出したスイッチング素子および還流ダイオード素子の温度と電流値とから、このオン電圧推定テーブルを利用して、スイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータ入力電圧または出力電圧の制御に用いるようにしたので、スイッチング素子のオン電圧によるインバータ出力電圧の低下を防ぐことができ、より正確な電圧制御をすることができる。また、低速運転領域でもオン電圧の影響を小さくすることができるので、速度リップルを小さくすることができる。
実施の形態２．
第４図はこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。図において、３ａ〜３ｆ、６ａ〜６ｆ、９、１３、１４、３０、３２、３３、３６、４０、４１、４２ａ〜４２ｆ、Ｔｒ１〜Ｔｒ６、Ｄ１〜Ｄ６、Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２、は、第１図と同様であり、その説明を省略する。また、１ｂはインバータ装置、２ｂはインバータ部、４ａ〜４ｆはゲート電圧検出回路絶縁回路、ＶＧｕ１，ＶＧｕ２，ＶＧｖ１，ＶＧｖ２，ＶＧｗ１，ＶＧｗ２はゲート電圧である。
また、５ｂはインバータ部３４のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部である。また、７ｂはインバータ運転時のスイッチング素子および還流ダイオード素子の温度とゲート電圧と電流値とスイッチング素子のオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブル、８ｂはオン電圧補償ユニットである。
第５図はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置におけるオン電圧推定テーブルを示す図で、エミッタ接地で基板温度Ｔｃ＝１２５℃の場合のものである。
図において、横軸のゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥで１２Ｖ〜１８Ｖの範囲における縦軸のコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥがスイッチング素子のオン状態の電圧としてのオン電圧である。また、ｃ１はＩＴＲ＝１００Ａの場合、ｃ２はＩＴＲ＝５０Ａの場合、ｃ３はＩＴＲ＝２５Ａの場合のゲート電圧／オン電圧特性である。
ＩＴＲ＝２５Ａの場合は、ほぼ２．２Ｖと一定であるが、負荷が大きいＩＴＲ＝１００Ａの場合には、４．４Ｖ〜５Ｖと変動が大きいので、実施の形態２ではゲート・エミッタ間電圧を考慮してオン電圧を推定するようにしたものである。
実施の形態２のオン電圧推定テーブル７ｂは、第５図に示すようなインバータ運転時のスイッチング素子のゲート電圧と電流値とスイッチング素子のオン電圧との関係を示したオン電圧推定テーブル（温度対応）であり、オン電圧補償ユニット８ｂは、スイッチング素子１３および還流ダイオード素子１４に取り付けた温度センサで測定したインバータ運転時のスイッチング素子および還流ダイオード素子の温度Ｔｊ、電流判別回路６ａ〜６ｆから出力された電流値（ＩＴＲまたはＩＤ）、およびゲート電圧検出回路絶縁回路４ａ〜４ｆで検出したゲート電圧ＶＧｕ１，ＶＧｕ２，ＶＧｖ１，ＶＧｖ２，ＶＧｗ１，ＶＧｗ２を入力し、オン電圧推定テーブル７ｂを用いてスイッチング素子のオン電圧を推定し、インバータへの指令電圧に推定したオン電圧を補償したオン電圧補償電圧を作成する。
上述では、スイッチング素子と還流ダイオード素子とが別個の素子から成るインバータ主回路で、各々のスイッチング素子および各々の還流ダイオード素子に温度センサを取り付けた例で説明したが、スイッチング素子と還流ダイオード素子とを一つの素子に組み込んだ一体型素子の場合には、一体型素子毎に温度センサ取り付ける。
実施の形態２ではゲート・エミッタ間電圧を考慮してオン電圧を推定するようにしたので、負荷が大きく、スイッチング素子のオン状態でゲート・エミッタ間電圧の大きさにより、オン電圧が変化する場合においても、精度良くオン電圧補償することができ、より正確な電圧制御をすることができる。
実施の形態３．
第６図はこの発明の実施の形態３に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図で、（ａ）はスイッチング素子および還流ダイオード素子を搭載した基板上で、対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子の近傍に温度センサを取り付けたインバータ主回路の外観を示す図、（ｂ）は熱抵抗モデルである。
図において、１５は温度センサ、１６（１６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２，１６ｃ１，１６ｃ２，１６ｄ２，１６ｄ２，１６ｅ１，１６ｅ２，１６ｆ１，１６ｆ２）は熱抵抗、Ｔｃ（Ｔｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３，Ｔｃ４，Ｔｃ５，Ｔｃ６）は基板温度である。
また、Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子の温度、Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子の温度である。また、Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）は測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量（Ｗ）、Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）は測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量（Ｗ）である。また、ｒ１１はスイッチング素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２１は還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ１１はスイッチング素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２１は還流ダイオード素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）である。
実施の形態１および実施の形態２では、スイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）および還流ダイオード素子（Ｄ１〜Ｄ６）に温度センサを取り付け、スイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）１３および還流ダイオード素子（Ｄ１〜Ｄ６）１４の温度を直接測定した例を示したが、実施の形態３では、スイッチング素子および還流ダイオード素子を搭載した基板上で、対となるスイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）および還流ダイオード素子（Ｄ１〜Ｄ６）の近傍に温度センサを取り付け、制御部は、温度センサで測定した基板温度から、熱抵抗モデルによりスイッチング素子（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）および還流ダイオード素子（Ｄ１〜Ｄ６）の温度を推定するようにしたものである。
実施の形態３では、スイッチング素子および還流ダイオード素子を搭載した基板上で、対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子の近傍に取り付けた温度センサで測定した基板温度Ｔｃ（Ｔｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３，Ｔｃ４，Ｔｃ５，Ｔｃ６）、定常熱抵抗ｒ１１，ｒ２１、測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）、測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）から、（１３）式、（１４）式によりスイッチング素子の温度Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）および還流ダイオード素子の温度Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）を推定する。
Ｔｊ＿Ｔｒ＝Ｔｃ＋ｒ１１×Ｗ＿Ｔｒ・・・・・（１３）
Ｔｊ＿Ｄ＝Ｔｃ＋ｒ２１×Ｗ＿Ｄ・・・・・（１４）
例えば、スイッチング素子Ｔｒ１の温度Ｔｊ＿Ｔｒ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｔｒ１＝Ｔｃ１＋ｒ１１×Ｗ＿Ｔｒ１
また、還流ダイオード素子Ｄ１の温度Ｔｊ＿Ｄ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｄ１＝Ｔｃ１＋ｒ２１×Ｗ＿Ｄ１
実施の形態３では、温度センサを基板上の対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子の近傍に取り付け、熱抵抗モデルによりスイッチング素子の温度と還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが容易になる。
実施の形態４．
第７図はこの発明の実施の形態４に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図で、（ａ）はスイッチング素子と還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に温度センサを取り付けたインバータ主回路の外観を示す図、（ｂ）は熱抵抗モデルである。
図において、１５は温度センサ、１６（１６ａ１，１６ａ２，１６ｂ１，１６ｂ２，１６ｃ１，１６ｃ２，１６ｄ２，１６ｄ２，１６ｅ１，１６ｃ２，１６ｆ１，１６ｆ２）は熱抵抗、Ｔｃはスイッチング素子と還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に取り付けた温度センサで測定した基板温度である。
また、Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子の温度、Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子の温度である。また、Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）は測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量（Ｗ）、Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）は測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量（Ｗ）である。また、ｒ１１はスイッチング素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２１は還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ１１はスイッチング素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２１は還流ダイオード素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）である。
実施の形態３では、スイッチング素子と還流ダイオード素子を搭載した基板上で、対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子の近傍に温度センサを取り付けた例を示したが、実施の形態４では、スイッチング素子と還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に温度センサを取り付けるようにしたものである。
実施の形態４では、スイッチング素子と還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に取り付けた温度センサで測定した基板温度Ｔｃ、定常熱抵抗ｒ１１，ｒ２１、測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）、測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）から、実施の形態３同様に（１３）式、（１４）式によりスイッチング素子の温度Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）および還流ダイオード素子の温度Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）を推定する。
Ｔｊ＿Ｔｒ＝Ｔｃ＋ｒ１１×Ｗ＿Ｔｒ・・・・・（１３）
Ｔｊ＿Ｄ＝Ｔｃ＋ｒ２１×Ｗ＿Ｄ・・・・・（１４）
例えば、スイッチング素子Ｔｒ１の温度Ｔｊ＿Ｔｒ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｔｒ１＝Ｔｃ＋ｒ１１×Ｗ＿Ｔｒ１
また、還流ダイオード素子Ｄ１の温度Ｔｊ＿Ｄ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｄ１＝Ｔｃ＋ｒ２１×Ｗ＿Ｄ１
実施の形態４では、スイッチング素子と還流ダイオード素子を搭載した基板上の一箇所に温度センサを取り付け、熱抵抗モデルによりスイッチング素子の温度と還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
実施の形態５．
第８図はこの発明の実施の形態５に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図で、（ａ）はインバータ主回路の外観を示す図、（ｂ）は冷却フィンの各々のスイッチング素子および還流ダイオード素子に対応する個所に温度センサを取り付けたインバータ主回路の断面を示す図、（ｃ）は熱抵抗モデルである。図（ｂ）はスイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）および還流ダイオード素子（Ｄ１，Ｄ２）の下部の冷却フィンに、温度センサを取り付けた例である。
図において、１０は冷却フィン、１１は主回路基板、１２はケース、１５は温度センサ、Ｔｒ１〜Ｔｒ６はスイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６は還流ダイオード素子である。
また、Ｔｆ＿Ｔｒ（Ｔｆ＿Ｔｒ１，Ｔｆ＿Ｔｒ２，Ｔｆ＿Ｔｒ３，Ｔｆ＿Ｔｒ４，Ｔｆ＿Ｔｒ５，Ｔｆ＿Ｔｒ６）は温度センサで測定したスイッチング素子対応のフィン温度、Ｔｆ＿Ｄ（Ｔｆ＿Ｄ１，Ｔｆ＿Ｄ２，Ｔｆ＿Ｄ３，Ｔｆ＿Ｄ４，Ｔｆ＿Ｄ５，Ｔｆ＿Ｄ６）は温度センサで測定した還流ダイオード素子対応のフィン温度、Ｔｃ＿Ｔｒ（Ｔｃ＿Ｔｒ１，Ｔｃ＿Ｔｒ２，Ｔｃ＿Ｔｒ３，Ｔｃ＿Ｔｒ４，Ｔｃ＿Ｔｒ５，Ｔｃ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子対応の基板温度、Ｔｃ＿Ｄ（Ｔｃ＿Ｄ１，Ｔｃ＿Ｄ２，Ｔｃ＿Ｄ３，Ｔｃ＿Ｄ４，Ｔｃ＿Ｄ５，Ｔｃ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子対応の基板温度である。
また、Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子の温度、Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子の温度である。また、Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）は測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量（Ｗ）、Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）は測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量（Ｗ）である。また、ｒ１１はスイッチング素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２１は還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ１２はフィン−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２２はフィン−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）である。また、ｃ１１はスイッチング素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２１は還流ダイオード素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ１２はフィン−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２２はフィン−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）である。
実施の形態５では、温度センサで測定したスイッチング素子対応のフィン温度Ｔｆ＿Ｔｒ（Ｔｆ＿Ｔｒ１，Ｔｆ＿Ｔｒ２，Ｔｆ＿Ｔｒ３，Ｔｆ＿Ｔｒ４，Ｔｆ＿Ｔｒ５，Ｔｆ＿Ｔｒ６）、温度センサで測定した還流ダイオード素子対応のフィン温度Ｔｆ＿Ｄ（Ｔｆ＿Ｄ１，Ｔｆ＿Ｄ２，Ｔｆ＿Ｄ３，Ｔｆ＿Ｄ４，Ｔｆ＿Ｄ５，Ｔｆ＿Ｄ６）、定常熱抵抗ｒ１１，ｒ２１、測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）、測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）から、（１５）式、（１６）式によりスイッチング素子の温度Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）および還流ダイオード素子の温度Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）を推定する。
Ｔｊ＿Ｔｒ＝Ｔｆ＿Ｔｒ＋（ｒ１１＋ｒ１２）×Ｗ＿Ｔｒ・・・・・（１５）
Ｔｊ＿Ｄ＝Ｔｆ＿Ｄ＋（ｒ２１＋ｒ２２）×Ｗ＿Ｄ・・・・・（１６）
例えば、スイッチング素子Ｔｒ１の温度Ｔｊ＿Ｔｒ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｔｒ１＝Ｔｆ＿Ｔｒ１＋（ｒ１１＋ｒ１２）×Ｗ＿Ｔｒ１
また、還流ダイオード素子Ｄ１の温度Ｔｊ＿Ｄ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｄ１＝Ｔｆ＿Ｄ１＋（ｒ２１＋ｒ２２）×Ｗ＿Ｄ１
実施の形態５では、各々のスイッチング素子および還流ダイオード素子に対応する個所に、温度センサを冷却フィンに取り付け、熱抵抗モデルによりスイッチング素子の温度と還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
実施の形態６．
第９図はこの発明の実施の形態６に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図で、（ａ）はインバータ主回路の外観を示す図、（ｂ）は対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子に対応して、冷却フィンに温度センサを取り付けたインバータ主回路の断面を示す図、（ｃ）は熱抵抗モデルである。図（ｂ）は対となるスイッチング素子Ｔｒ１および還流ダイオード素子Ｄ１、並びに対となるスイッチング素子Ｔｒ２および還流ダイオード素子Ｄ２の下部の冷却フィンに、温度センサを取り付けた例である。
図において、１０は冷却フィン、１１は主回路基板、１２はケース、１５は温度センサ、Ｔｒ１〜Ｔｒ６はスイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６は還流ダイオード素子である。
また、Ｔｆ（Ｔｆ１，Ｔｆ２，Ｔｆ３，Ｔｆ４，Ｔｆ５，Ｔｆ６）は温度センサで測定したフィン温度、Ｔｃ＿Ｔｒ（Ｔｃ＿Ｔｒ１，Ｔｃ＿Ｔｒ２，Ｔｃ＿Ｔｒ３，Ｔｃ＿Ｔｒ４，Ｔｃ＿Ｔｒ５，Ｔｃ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子対応の基板温度、Ｔｃ＿Ｄ（Ｔｃ＿Ｄ１，Ｔｃ＿Ｄ２，Ｔｃ＿Ｄ３，Ｔｃ＿Ｄ４，Ｔｃ＿Ｄ５，Ｔｃ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子対応の基板温度である。
また、Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子の温度、Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子の温度である。また、Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）は測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量（Ｗ）、Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）は測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量（Ｗ）である。また、ｒ１１はスイッチング素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２１は還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ１２はフィン−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２２はフィン−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）である。また、ｃ１１はスイッチング素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２１は還流ダイオード素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ１２はフィン−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２２はフィン−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）である。
実施の形態５では、各々のスイッチング素子および還流ダイオード素子に対応して、冷却フィンに温度センサを取り付けた例を示したが、実施の形態６では、対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子に対応して、冷却フィンに温度センサを取り付けるようにしたものである。
実施の形態６では、温度センサで測定したフィン温度Ｔｆ（Ｔｆ１，Ｔｆ２，Ｔｆ３，Ｔｆ４，Ｔｆ５，Ｔｆ６）、定常熱抵抗ｒ１１，ｒ１２，ｒ２１，ｒ２２、測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）、測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）から、（１７）式、（１８）式によりスイッチング素子の温度Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）および還流ダイオード素子の温度Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）を推定する。
Ｔｊ＿Ｔｒ＝Ｔｆ＋（ｒ１１＋ｒ１２）×Ｗ＿Ｔｒ・・・・・（１７）
Ｔｊ＿Ｄ  ＝  Ｔｆ＋（ｒ２１＋ｒ２２）×Ｗ＿Ｄ・・・・・（１８）
例えば、スイッチング素子Ｔｒ１の温度Ｔｊ＿Ｔｒ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｔｒ１＝Ｔｆ１＋（ｒ１１＋ｒ１２）×Ｗ＿Ｔｒ１
また、還流ダイオード素子Ｄ１の温度Ｔｊ＿Ｄ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｄ１＝Ｔｆ１＋（ｒ２１＋ｒ２２）×Ｗ＿Ｄ１
実施の形態６では、対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子に対応して、温度センサを冷却フィンに取り付け、熱抵抗モデルによりスイッチング素子の温度と還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
実施の形態７．
第１０図はこの発明の実施の形態７に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図で、（ａ）はインバータ主回路の外観を示す図、（ｂ）は冷却フィンの一箇所に温度センサを取り付けたインバータ主回路の断面を示す図、（ｃ）は熱抵抗モデルである。
図において、１０は冷却フィン、１１は主回路基板、１２はケース、１５は温度センサ、Ｔｒ１〜Ｔｒ６はスイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６は還流ダイオード素子である。
また、Ｔｆは温度センサで測定したフィン温度、Ｔｃ＿Ｔｒ（Ｔｃ＿Ｔｒ１，Ｔｃ＿Ｔｒ２，Ｔｃ＿Ｔｒ３，Ｔｃ＿Ｔｒ４，Ｔｃ＿Ｔｒ５，Ｔｃ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子対応の基板温度、Ｔｃ＿Ｄ（Ｔｃ＿Ｄ１，Ｔｃ＿Ｄ２，Ｔｃ＿Ｄ３，Ｔｃ＿Ｄ４，Ｔｃ＿Ｄ５，Ｔｃ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子対応の基板温度である。
また、Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）はスイッチング素子の温度、Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）は還流ダイオード素子の温度である。また、Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）は測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量（Ｗ）、Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）は測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量（Ｗ）である。また、ｒ１１はスイッチング素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２１は還流ダイオード素子−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ１２はフィン−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）、ｒ２２はフィン−基板間の定常熱抵抗（℃／Ｗ）である。また、ｃ１１はスイッチング素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２１は還流ダイオード素子−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ１２はフィン−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）、ｃ２２はフィン−基板間の過渡熱抵抗（℃／Ｗ）である。
実施の形態６では、対となるスイッチング素子と還流ダイオード素子に対応して、冷却フィンに温度センサを取り付けた例を示したが、実施の形態７では、冷却フィンの一箇所に温度センサを取り付けるようにしたものである。
実施の形態７では、温度センサで測定したフィン温度Ｔｆ、定常熱抵抗ｒ１１，ｒ２１、測定電流より算出されるスイッチング素子の発熱量Ｗ＿Ｔｒ（Ｗ＿Ｔｒ１，Ｗ＿Ｔｒ２，Ｗ＿Ｔｒ３，Ｗ＿Ｔｒ４，Ｗ＿Ｔｒ５，Ｗ＿Ｔｒ６）、測定電流より算出される還流ダイオード素子の発熱量Ｗ＿Ｄ（Ｗ＿Ｄ１，Ｗ＿Ｄ２，Ｗ＿Ｄ３，Ｗ＿Ｄ４，Ｗ＿Ｄ５，Ｗ＿Ｄ６）から、（１９）式、（２０）式によりスイッチング素子の温度Ｔｊ＿Ｔｒ（Ｔｊ＿Ｔｒ１，Ｔｊ＿Ｔｒ２，Ｔｊ＿Ｔｒ３，Ｔｊ＿Ｔｒ４，Ｔｊ＿Ｔｒ５，Ｔｊ＿Ｔｒ６）および還流ダイオード素子の温度Ｔｊ＿Ｄ（Ｔｊ＿Ｄ１，Ｔｊ＿Ｄ２，Ｔｊ＿Ｄ３，Ｔｊ＿Ｄ４，Ｔｊ＿Ｄ５，Ｔｊ＿Ｄ６）を推定する。
Ｔｊ＿Ｔｒ＝Ｔｆ＋（ｒ１１＋ｒ１２）×Ｗ＿Ｔｒ・・・・・（１９）
Ｔｊ＿Ｄ＝Ｔｆ＋（ｒ２１＋ｒ２２）×Ｗ＿Ｄ・・・・・（２０）
例えば、スイッチング素子Ｔｒ１の温度Ｔｊ＿Ｔｒ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｔｒ１＝Ｔｆ＋（ｒ１１＋ｒ１２）×Ｗ＿Ｔｒ１
また、還流ダイオード素子Ｄ１の温度Ｔｊ＿Ｄ１は、下式となる。
Ｔｊ＿Ｄ１＝Ｔｆ＋（ｒ２１＋ｒ２２）×Ｗ＿Ｄ１
実施の形態７では、冷却フィンの一箇所に温度センサを取り付け、熱抵抗モデルによりスイッチング素子の温度と還流ダイオード素子の温度を推定するようにしたので、温度センサの取り付けが一層容易になる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る電力変換装置は、各スイッチング素子のオン電圧を推定し、精度の良い指令電圧を出力するための電力変換を行うので、コンベア、台車等の低速運転領域で使用される用途において用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
第２図はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置におけるオン電圧推定テーブルを示す図である。
第３図はこの発明の実施の形態１に係るインバータ装置のインバータ主回路の外観を示す図である。
第４図はこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
第５図はこの発明の実施の形態２に係るインバータ装置におけるオン電圧推定テーブルを示す図である。
第６図はこの発明の実施の形態３に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図である。
第７図はこの発明の実施の形態４に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図である。
第８図はこの発明の実施の形態５に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図である。
第９図はこの発明の実施の形態６に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図である。
第１０図はこの発明の実施の形態７に係るインバータ装置におけるスイッチング素子と還流ダイオード素子の温度測定を説明する図である。
第１１図は従来の電力変換装置としてのインバータ装置の構成を示す図である。
第１２図は従来のインバータ装置のＰＷＭ方式における各種波形を示す図である。
第１３図は従来のインバータ装置の出力電圧を示す図である。
【図１】
0004678119.tif 000002
【図２】
0004678119.tif 000003
【図３】
0004678119.tif 000004
【図４】
0004678119.tif 000005
【図５】
0004678119.tif 000006
【図６】
0004678119.tif 000007
【図７】
0004678119.tif 000008
【図８】
0004678119.tif 000009
【図９】
0004678119.tif 000010
【図１０】
0004678119.tif 000011
【図１１】
0004678119.tif 000012
【図１２】
0004678119.tif 000013
【図１３】
0004678119.tif 000014