(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
前記直流中間回路の電圧を検出する検出回路と、
前記直流中間回路に設けた回生制動回路と、
前記検出回路が規定の電圧を検出したとき、前記回生制動回路を駆動するドライブ回路と、
前記回生制動回路の動作累積時間を積算するタイマと、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
を備える可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置において、
前記直流中間回路に備えた回生制動回路に接続される回生制動抵抗器の許容負荷時間率%EDと回生制動抵抗器の抵抗値Rをそれぞれ個別に設定でき、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値から前記回生制動回路内のスイッチング素子であるパワー半導体に流れる電流を演算し、演算した電流値からパワー半導体の発生損失を求め、求めた発生損失から該パワー半導体の許容負荷時間率を演算することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、
前記順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、
前記直流中間回路の電圧を検出する検出回路と、
前記直流中間回路に設けた回生制動回路と、
前記検出回路が規定の電圧を検出したとき、前記回生制動回路を駆動するドライブ回路と、
前記回生制動回路の動作累積時間を積算するタイマと、
前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、
を備える可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置において、
前記直流中間回路に備えた回生制動回路に接続される回生制動抵抗器の許容負荷時間率%EDと回生制動抵抗器の抵抗値Rをそれぞれ個別に設定でき、
前記回生制動回路内のパワー半導体の発生損失とパワー半導体の許容負荷時間率の相関データを予め格納した不揮発性のメモリを備え、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値に対応したパワー半導体の許容負荷時間率データを該不揮発性のメモリから読み出すことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力変換装置において、
さらに、前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された抵抗値以下の場合に異常を表示し、前記パワー半導体の許容負荷時間率が100%以上となる場合に前記パワー半導体が連続使用可能状態であることを表示する表示部を備え、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された許容最低抵抗値以下の場合には、前記パワー半導体の前記ドライブ回路の動作を禁止し、
前記パワー半導体の許容負荷時間率が100%以上となる場合には、前記パワー半導体の前記ドライブ回路を連続動作可能とすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の許容負荷時間率と前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値から求めたパワー半導体の許容負荷時間率を比較し、前記タイマ積算時間が前記回生制動抵抗器の許容負荷時間率と前記パワー半導体の許容負荷時間率の小さい方の値に達したとき、前記電力変換装置の出力は遮断されず、前記回生制動回路内のパワー半導体のみを自動的に遮断することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記演算あるいは前記不揮発性のメモリから読み出したパワー半導体の許容負荷時間率を表示する表示部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された許容最低抵抗値以下の場合、パワー半導体の許容負荷時間率を0%EDと前記表示部に表示することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の設定した抵抗値が予め規定された許容最低抵抗値以下の場合、設定抵抗値異常と識別できる記号あるいは文字を前記表示部に表示することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項５に記載の電力変換装置において、
前記回生制動抵抗器の許容負荷時間率と前記回生制動抵抗器の抵抗値をそれぞれ個別に設定できる操作パネルを備え、
前記表示部はこの操作パネルに設けられてい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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置であるインバータは、産業界をはじめ家電製品にも交流電動機の速度制御装置として多く採用されている。交流電動機を減速する場合、電動機の減速時回転エネルギーは、電力変換装置の直流中間回路にある平滑コンデンサに静電エネルギーとして蓄積されるが、その処理できる蓄積量は小さいため平滑コンデンサの両端電圧が上昇し、電力変換装置の直流中間回路に設けられた過電圧検出保護回路が動作し電力変換装置が停止する。
【０００３】
このため、電力変換装置には、前記直流中間回路に回生制動回路が搭載されており、前記交流電動機の減速時回転エネルギーを回生制動抵抗器で熱エネルギーとして消費する構成になっている。
【０００４】
前記回生制動抵抗器及び回生制動回路内のパワー半導体の定格は有限であるため、その許容電力容量を超えて更に使用すれば、回生制動抵抗器及びパワー半導体には極めて大きな電力が印加され電気的発熱で熱破壊に至ってしまう。このため、回生制動抵抗器には、許容可能な定量的数値である許容負荷時間率（以下、%EDと記載する）が予め定められている。
【０００５】
このため電力変換装置は、前記直流中間回路に設けられた回生制動回路の動作累積時間を管理し、その百分率が前記回生制動抵抗器の%EDを超えて使用した場合、回生制動抵抗器を電気的発熱に起因した熱破壊から保護するため、前記直流中間回路に設けられた回生制動回路内のスイッチング素子を遮断し、回生制動抵抗器に流れる電流を遮断する構成になっている。
【０００６】
しかし、電力変換装置内部の直流中間回路に設けられた回生制動回路のスイッチング素子用パワー半導体の許容負荷時間率としての%EDPM については、厳密に規定されておらず、主に回生制動抵抗器との相関で%EDRのみが決定されている。
【０００７】
電力変換装置に用いられるIGBTなどのパワー半導体は、電力変換時における電気発生損失により発熱し、半導体素子の動作限界温度を超えてもなお発熱したままで使用すれば、半導体素子は熱破壊に至り動作しなくなる虞がある。このため、パワー半導体を冷却する冷却フィンと冷却ファンとを備え、発熱体であるパワー半導体からの熱を冷却フィンに熱伝導させ、冷却ファンによって冷却フィンに空気を送り熱交換させて放熱させる構造となっている。  
特許文献１の段落(0007)には、「前記平滑用コンデンサの両端に接続される制動抵抗とスイッチの直列回路と、前記平滑用コンデンサの両端の電圧が所定の値を超えたときに前記スイッチを閉路させる電圧検出回路と、外部からの開始指令に基づいて、所定期間(T)内の前記スイッチが閉路している時間を集計し、この集計時間(Σt)を出力する集計回路と、前記期間(T)と集計時間(Σt)とから前記制動抵抗の使用率(X%：X=(Σt/T)*100)を演算する使用率演算回路と、前記使用率(X%)を前記期間(T)が終了時に外部へ表示する表示回路とを備える。」と記載されている。
【０００８】
また、特許文献2及び特許文献3には、回生制動抵抗の過負荷保護及び過熱保護を行うことが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第3648932号
【特許文献２】特開平5-168287号公報
【特許文献３】特許平10-229607号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術は、回生制動抵抗器の許容負荷時間率%ED管理による過負荷保護及び過熱保護についての記載はあるが、回生制動回路内のパワー半導体に関する%ED管理については配慮がなされている記載はない。このため、電気発生損失により発熱し、前記回生制動回路内のパワー半導体素子の動作限界温度を超えてもなお発熱したままで使用すれば、パワー半導体素子は熱破壊に至り動作しなくなる虞があるという点についての配慮がなされていないという問題があった。  
本発明の目的は、電力変換装置内部に設けられた回生制動回路内のパワー半導体の許容負荷時間率%EDについても管理し、パワー半導体の有効利用を図りつつ電力変換装置の性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を解決するための本発明の具体的態様は、以下の通りである。交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する順変換器と、この順変換器の直流電圧を平滑する平滑コンデンサを有する直流中間回路と、前記直流中間回路の電圧を検出する検出回路と、前記直流中間回路に設けた回生制動回路と、前記回生制動回路の動作累積時間を積算するタイマと、前記順変換器の直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器とを備え、可変電圧可変周波数の交流電力を出力する電力変換装置において、前記直流中間回路に備えた回生制動回路に接続される回生制動抵抗器の許容負荷時間率%EDと回生制動抵抗器の抵抗値Rをそれぞれ個別に設定できる構成とした。
【００１２】
さらには、上記の態様において、より好ましい具体的な形態は以下の通りである。
(1)前記制動抵抗器の%EDRと制動抵抗器の抵抗値Rを設定する操作パネルを備え、表示部がこの操作パネルに設けられていること。
(2) 予め演算で求めた制動抵抗器の抵抗値Rに対応した前記回生制動回路内のパワー半導体の%EDPM の相関一覧データとして記憶した不揮発性のメモリを有すること。
(3) 前記設定された制動抵抗器の抵抗値Rに対応した前記回生制動回路内のパワー半導体の%EDPMを前記不揮発性のメモリから読み出せる構成にしてあること。
(4) 前記検出回路によって検出した電圧が規定の電圧以上になったときに、前記回生制動回路を動作させる駆動回路を有すること。
(5) 前記回生制動回路が動作した時間(t)を積算(Σt)するタイマを有すること。
(6) 前記タイマで積算した累積時間百分率(Σt/T*100)が、前記回生制動抵抗器の%EDRと前記回生制動回路内のパワー半導体の%EDPMのどちらか小さい方に達した場合に、前記電力変換装置の出力は遮断されず、前記回生制動回路のみが遮断されること。
(7) 前記タイマで積算した累積時間は、予め規定された時間T経過後に自動クリア（積算時間を零にする）されること。
(8) 前記回生制動回路のみが遮断されたとき、前記操作パネルの表示部にその異常を表示すること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電力変換装置内部に設けられた回生制動回路内のパワー半導体の許容負荷時間率%EDについても管理することができ、回生制動回路内のパワー半導体の有効利用を図りつつ電力変換装置の性能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施例を図1〜図6により説明する。なお、本発明は図示例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図1は本実施例における電力変換装置の回路構成の概要図である。1は交流電力を直流電力に変換する順変換器、2は直流中間回路にある平滑用コンデンサ、3は直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する逆変換器、4は交流電動機である。
【００１６】
6は前記順変換器及び逆変換器内のパワーモジュールを冷却するための冷却ファン、7は電力変換装置の各種制御データを設定、変更、異常状態及びモニタ表示が行えるデジタル操作パネルである。
【００１７】
5は逆変換器のスイッチング素子を制御すると共に、電力変換装置全体の制御を司る働きをするもので、マイコン（制御演算装置）が搭載された制御回路であり、デジタル操作パネル7から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行なえるように構成されている。制御回路5は、デジタル操作パネル7によって入力される各種の制御データに基づいて逆変換器3のスイッチング素子を制御する他、装置全体に必要な制御処理を行う。
【００１８】
内部構成は省略するが、各種の制御データが格納された記憶部の記憶データからの情報に基づいて演算を行うマイコン（制御演算装置）が搭載されている。8は逆変換器のスイッチング素子を駆動するドライバ回路である。ドライバ回路8は、制御回路5からの指令に基づいて逆変換器3のスイッチング素子や回生制動回路9内のスイッチング素子を駆動する。前記直流中間回路の電圧VPN検出回路の検出値が規定の電圧以上になったとき、前記回生制動回路9内のスイッチング素子を駆動する構成になっている。更に、制御回路5に搭載されたマイコンが、前記回生制動回路の動作累積時間をタイマで積算管理する。
【００１９】
そして、該タイマで積算した累積時間百分率が、規定の%EDを超過したとき、前記電力変換装置の出力は遮断せず、前記回生制動回路のみの動作を遮断し、前記デジタル操作パネル7にその異常を表示する構成になっている。また、ドライバ回路8内にはスイッチングレギュレータ回路（DC/DCコンバータ）が搭載されており、電力変換装置の運転に必要な各直流電圧を生成し、これらを各構成に対して供給する。9は直流中間回路に設けられた回生制動回路、10は電力変換装置である。
【００２０】
前記回生制動回路9内には、代表的なスイッチング素子としてIGBTが搭載されている。当然、この素子はIGBTに限定されるものではなく、スイッチング素子としての形態を有するものであれば良い。BRは回生制動抵抗器であり、交流電動機の減速時回転エネルギーを熱エネルギーとして消費する役割を果たすものである。
【００２１】
前記回生制動回路9内に搭載されているIGBTの定格電流は有限であるため、該IGBTを破壊させないために、回生制動回路に接続可能な制動抵抗器BRの許容最小抵抗値Rminも電力変換装置の容量毎に予め製品仕様として定められている。この許容最小抵抗値Rminは、電力変換装置の製品カタログや取扱説明書に記載されている。
【００２２】
電力変換装置の各種制御データは、操作パネル7から設定及び変更が可能である。操作パネル7には異常表示が可能な表示部が設けられており、電力変換装置における異常が検出されると当該表示部に表示される。本実施例の操作パネル7としては、特に種類が限られるものではないが、デジタル操作パネルとして装置使用者の操作性を考慮して表示部の表示を見ながら操作が行えるように構成している。
【００２３】
なお、表示部は必ずしも操作パネル7と一体に構成する必要はないが、操作パネル7の操作者が、表示を見ながら操作できるように一体構成とすることが望ましい。
【００２４】
操作パネル7から入力された電力変換装置の各種制御データは図示しない記憶部に格納される。電力変換装置であるインバータは公知の技術であるため、詳細な説明は割愛する。
【００２５】
図2は、主回路部品配置図の一例である。順変換器1と逆変換器3及び回生制動回路9が一個のモジュール内に搭載された複合モジュールである。複合モジュールとして構成されたパワー半導体11を冷却する冷却フィン12と冷却ファン6とを備え、発熱体であるパワー半導体11からの熱を冷却フィン12に熱伝導させ、冷却ファン6によって冷却フィンに空気を送り熱交換させて放熱させる構造となっている。
【００２６】
14は主回路基板で、13は樹脂モールドケースである。複合モジュールとして構成されたパワー半導体11の中には、温度検出器が搭載されておりパワーモジュール内部の温度を検出する。この温度検出器は、温度により抵抗値が変化するサーミスタで構成されている。
【００２７】
図3は、回生制動回路が動作した場合に流れる電流ルートを示した図である。電力変換装置10により駆動される交流電動機4が減速する場合、回転体である交流電動機の慣性により回転エネルギーが電源である電力変換装置内部の平滑コンデンサ2に帰還される。この場合、平滑コンデンサ2は前記回転エネルギーを静電エネルギーとして蓄積するが、回転エネルギーが大きい場合、該平滑コンデンサの両端電圧VPNが増加するため、この電圧VPNを検出し、検出電圧値が規定電圧VPND0以上になると電力変換装置の出力を遮断する構成にし、該平滑コンデンサ2をこの過電圧から保護するための過電圧保護機能が付加されている。
【００２８】
このため、過電圧保護機能の動作を回避する目的で、電力変換装置には交流電動機が減速する際に発生する回転エネルギーを回生制動抵抗器BRで熱として消費するための回生制動回路9が付加されている。交流電動機が減速する際に発生する回転エネルギーを回生制動抵抗器BRで熱として消費するための回生制動回路9に流れる電流ルートが図に点線で示されている。
【００２９】
回生制動回路の動作について説明する。直流中間回路にある平滑コンデンサ2の両端電圧VPNを常時検出監視し、この検出電圧VPNDが予め規定された電圧VPND1以上に達した時に回生制動回路9内のスイッチング素子であるIGBTをドライバ回路8で駆動する。また、該検出電圧VPNDが予め規定された電圧VPND2以下になった時に回生制動回路9内のスイッチング素子であるIGBTをドライバ回路8で遮断するように構成されている。この際、前記回生制動回路の動作累積時間をタイマで積算する構成にしてある。
【００３０】
ここで、前記直流中間回路に設けられた電圧検出回路の検出電圧VPND0とVPND1とVPND2の間には、 VPND0>VPND1>VPND2の関係が必ず成立している。交流電動機が減速する際に発生する回転エネルギーを回生制動抵抗器BRで熱エネルギーとして消費することになるが、回生制動抵抗器に無限のエネルギーを熱として消費させることはできない。制動抵抗器は、交流電動機の回転エネルギーを熱エネルギーに変換して消費するため、動作限界温度を超えてもなお発熱したままで使用すれば異常発熱による焼損及び火災に至る可能性のある部品と言える。
【００３１】
当然、消費する電力と時間との積（VPND2/R*t）がエネルギーである。つまり消費する電力（VPND2/R）をどの位の時間許容できるかは、回生制動抵抗器の仕様で決定されるものである。印加許容累積時間(Σt)をある定められた時間間隔Tで除した百分率の数値が、%ED(%ED=Σt/T*100)である。
【００３２】
例えば、回生制動抵抗器の許容負荷時間率が5%EDであれば、時間間隔Tを100(s)とした場合、累積積算時間として5(s)間（5/100*100）だけ電力を印加許容できるという意味である。このように、電力変換装置を製造しているメーカは、回生制動抵抗器をオプションとして販売しており、回生制動抵抗器の抵抗値とその%EDを仕様として予め定めてある。
【００３３】
つまり、メーカの純正部品である回生制動抵抗器を購入した場合には、その抵抗器の仕様である%EDを越えて使用することはできない。メーカの純正部品である回生制動抵抗器の抵抗値(%ED規定)の種類は有限であり、無数の種類の回生制動抵抗器が準備されている訳ではない。
【００３４】
このため、ユーザが自ら機械システムの運転に合った回生制動抵抗器の抵抗値と%EDを設計し、この設計抵抗値を有する回生制動抵抗器がメーカの純正部品になかった場合、抵抗器の専業メーカに製造依頼することも多い。この場合、ユーザは電力変換装置の製品カタログや取扱説明書に記載された許容最小抵抗値(Rmin)以上の制動抵抗器BRを設計しなければならない。
【００３５】
設計した制動抵抗器BRが、許容最小抵抗値(Rmin)以上を満たしてはいるが、メーカの純正部品にはない抵抗値であった場合、専業抵抗器メーカに製造依頼した制動抵抗器BRAかあるいはユーザが保管してあった別の制動抵抗器BRBを回生制動回路に接続することになる。この際、ユーザは制動抵抗器BRを電気的発熱から保護するため、制動抵抗器の許容負荷時間率(%EDR)を前記デジタル操作パネル7から設定しなければならない。
【００３６】
しかし、前記制動抵抗器BRAあるいはBRBの抵抗値Rで、前記回生制動回路内に搭載されているIGBTの許容負荷時間率(%EDPM)がどの位になるのか、あるいはこの設定した制動抵抗器の許容負荷時間率(%EDR)で熱的に大丈夫かはユーザでは判断できないという問題が発生する。
【００３７】
このため、ユーザが新規に設計した制動抵抗器の許容負荷時間率(%EDR)とその抵抗値Rを前記デジタル操作パネル7から設定できる構成にする。このような構成にすることにより、デジタル操作パネル7からユーザが設定した制動抵抗器の抵抗値Rから、回生制動回路内に搭載されているIGBTに流れる電流Iを以下の式（数１）により容易に導き出すことができる。
【００３８】
（数１）  I= VPND/R
ここで、VPNDは、前記直流中間回路の電圧VPNの検出値で、前記回生制動回路9内のスイッチング素子を駆動する予め定められた規定の電圧(VPND=VPND1)である。
上記計算式の電流Iを制御回路5に搭載されたマイコン（制御演算装置）が実行し、この演算電流から回生制動回路9内に搭載されているIGBTの発生損失を計算、IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)を求める。
【００３９】
前記IGBTの発生損失Pは、以下の式（数２）で一般的に表される。
【００４０】
（数２）          P＝Pon＋Poff＋Psat
ここで、Ponはパワー半導体であるIGBTがオフ状態からオン状態に移行する際のオン損失、Poff はパワー半導体であるIGBTがオン状態からオフ状態に移行する際のオフ損失、Psatは定常損失である。
【００４１】
上記発生損失Pの詳細な計算式は、パワー半導体メーカのアプリケーションノートなどに開示されており公知であるので、ここでは割愛する。
【００４２】
上記パワー半導体の損失詳細計算式を前記不揮発性のメモリに予め格納し、設定された制動抵抗器の抵抗値Rから回生制動回路内に搭載されているIGBTに流れる電流（I= VPND/R）を計算、前記メモリ内の損失計算式を用いて該IGBTの発生損失をマイコンが演算し、この演算損失から前記IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)を求め、前記デジタル操作パネル7に表示する。
【００４３】
前記デジタル操作パネル7からユーザが設定した制動抵抗器の許容負荷時間率（%EDR）と設定された制動抵抗器の抵抗値Rから演算で求めた回生制動回路内に搭載されているIGBTの前記許容負荷時間率(%EDPM)とを比較し、前記タイマ累積積算時間百分率(Σt/T*100)が前記回生制動抵抗器の%EDRと前記パワー半導体の%EDPMの小さい方の値に達したとき、前記電力変換装置の出力は遮断せず、前記回生制動回路内のパワー半導体のみを自動的に遮断する構成にしてある。
【００４４】
この際設定された制動抵抗器の抵抗値Rが電力変換装置の容量毎に予め決められた許容最小抵抗値(図示しない記憶部に格納されたデータ)以下であれば、IGBTの許容負荷時間率を0%EDと前記デジタル操作パネル7に表示する。この場合の前記デジタル操作パネル7に表示されたIGBTの許容負荷時間率(%EDPM)は、ユーザが設定した前記制動抵抗器の抵抗値Rで良いかを告知するための表示目的であり、0%EDの表示にこだわる必要はなく、0表示であっても0%表示であっても本発明の意図を損なうものではない。
【００４５】
例えば、明確に設定抵抗値異常と表示しても、設定抵抗値異常を意味するNG-Rであっても良い。この表示内容については、その表示の意味が装置使用者に区別できる形態であれば十分であり、表示内容を限定するものではない。
【００４６】
このようにデジタル操作パネル7に結果を表示することにより、操作者に設定した状態を知らしめることができるため、その表示内容から状況を明確に判断することができる。
【００４７】
この場合には、設定された制動抵抗器の抵抗値Rから求めた回生制動回路9内に搭載されているIGBTの許容負荷時間率(%EDPM)の方が短く、しかも0%になるため回生制動回路は一切動作しないことを意味する。これは、制動抵抗器の抵抗値Rが電力変換装置の容量毎に予め決められた許容最小抵抗値Rmin以下に選定したことが誤りであり、回生制動回路9内に搭載されているIGBTが破壊する虞を未然に防止することができるようにしたものである。
【００４８】
図4は他の実施例であり、制動抵抗値Rに対応した回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)相関データを予め計算し、この結果を不揮発性のメモリに記憶させ、該メモリから読み出す構成にした例である。
【００４９】
前記パワー半導体の発生損失Pに対する損失演算シミュレーションは、パワー半導体メーカのHPからもダウンロードできる。
【００５０】
このシミュレーションソフトを使用して、制動抵抗器の前記設定抵抗値Rから前記パワー半導体に流れる電流I= VPND/Rを求め、任意の動作条件におけるパワー半導体の発生損失Pを計算し、この計算損失から前記設定抵抗値Rに対する前記IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)を予め求めておくことは容易に実行可能である。
【００５１】
制動抵抗器の前記設定抵抗値Rに対応した回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)相関データに関する不揮発性メモリ内容の一例を図4に示してある。該メモリ内容は、実際には二進数で格納されているが、理解し易くするため十進数で記載しているだけで、本発明の意図を損なうものではない。また、記載された各数値は、一例でありこの数値に限定されるものでもない。
【００５２】
この結果を制動抵抗器の設定抵抗値Rに対応した回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)の相関データとして予め不揮発性のメモリに記憶させ、設定された制動抵抗器の抵抗値Rに対応したIGBTの許容負荷時間率(%EDPM)を不揮発性のメモリから読み出す構成にしたものである。
【００５３】
マイコンの負荷率から判断しても、複雑なパワー半導体の発生損失をマイコンに演算させるより、制動抵抗器の設定抵抗値Rに対応した回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)の相関データとして予め不揮発性のメモリに記憶させ、設定された制動抵抗器の抵抗値Rに対応したIGBTの許容負荷時間率(%EDPM)を不揮発性のメモリから読み出す構成にしておく方が、より現実的なシステム構成であると言える。
【００５４】
図5は、ユーザが前記デジタル操作パネル7から設定した回生制動抵抗器BRの%EDR 
とその抵抗値Rの一例である。ユーザにて設定された制動抵抗器が、%EDR=20.0/抵抗値R=3.6(Ω)仕様の物であるが、この抵抗値に対応した回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)は、図4の不揮発性メモリから読み出された値、すなわち%EDPM=3.3であることになる。
【００５５】
この場合、制動抵抗器の%EDR=20.0と不揮発性メモリから読み出された回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率の値%EDPM=3.3を制御回路内のマイコンが比較し、前記制動回路が動作した時間の累積積算値百分率(Σt/T*100)が前記2値（%EDR=20.0と%EDPM=3.3）の小さい方、すなわちΣt/T*100=%EDPM=3.3に達した時点で前記制動回路の動作のみを遮断し、前記デジタル操作パネル7にその異常を表示する構成になっている。
【００５６】
図6は、回生制動抵抗器の設定抵抗値Rと回生制動回路内IGBTの許容負荷時間率
(%EDPM)相関図の一例である。この相関図のデータ曲線値が、前記不揮発性メモリに格納されている。
【００５７】
横軸が制動抵抗器の設定抵抗値Rであり、縦軸が回生制動回路内IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)である。回生制動抵抗器の許容最低抵抗値Rminにおける前記IGBTの許容負荷時間率は、%EDPM=%EDminであり、この値以下では前記IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)は0%となる。つまり、許容最低抵抗値Rmin以下の抵抗値では、前記回生制動回路内のIGBTを動作させることはできないことを意味する。
【００５８】
また、抵抗値R100は、前記IGBTの許容負荷時間率(%EDPM)が100%となる抵抗値であるため、この抵抗値R100以上の抵抗であれば前記回生制動回路内のIGBTは、連続使用可能であることを意味する。
【００５９】
図6に記載した回生制動抵抗器の設定抵抗値Rと回生制動回路内IGBTの許容使用
率(%EDPM)相関図の関係は、一次曲線に近似してあるが厳密なn次曲線であっても本発明の意図を損なうものではない。
【００６０】
本発明によれば、前記デジタル操作パネル7から回生制動抵抗器BRの(%EDR)とその抵抗値Rを設定することにより、自動的に該設定抵抗値Rに対応した前記回生制動回路内のIGBT許容負荷時間率(%EDPM)を読み出し、前記デジタル操作パネル7に表示すると共に、前記制動回路が動作した時間の累積積算値百分率(Σt/T)が前記2値の小さい方に達した時点で前記制動回路の動作のみを遮断し、前記デジタル操作パネル7にその異常を表示する構成にしてあるため、電力変換装置内部に設けられた回生制動回路内のパワー半導体であるIGBTの許容負荷時間率(%EDPM)についても管理することができ、回生制動回路内のパワー半導体の有効利用を図りつつ電力変換装置の性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電力変換装置の主回路構成の概要図である。
【図２】電力変換装置の主回路部品配置図の一例である。
【図３】回生制動回路に流れる電流ルート図である。
【図４】設定抵抗値と回生制動回路内IGBTの許容負荷時間率（%ED）相関データに関  する不揮発性メモリ内容の一例である。
【図５】回生制動器の%EDと抵抗値の設定一例である。
【図６】設定抵抗値Rと回生制動回路内IGBTの許容負荷時間率（%ED）相関図の一例である。
【符号の説明】
【００６２】
1…順変換器、2…平滑用コンデンサ、3…逆変換器、4…交流電動機、5…制御回路、6…冷却ファン、7…デジタル操作パネル、8…ドライバ回路、9…回生制動回路、10…電力変換装置、11…パワー半導体、12…冷却フィン、13…樹脂モールドケース、14…主回路基板、R,S,T…入力電源交流端子、BR…回生制動抵抗器
【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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