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JP7205314B2 - CONTROL DEVICE AND POWER CONVERSION DEVICE INCLUDING THE SAME - Google Patents

CONTROL DEVICE AND POWER CONVERSION DEVICE INCLUDING THE SAME Download PDF

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JP7205314B2 JP2019044222A JP2019044222A JP7205314B2 JP 7205314 B2 JP7205314 B2 JP 7205314B2 JP 2019044222 A JP2019044222 A JP 2019044222A JP 2019044222 A JP2019044222 A JP 2019044222A JP 7205314 B2 JP7205314 B2 JP 7205314B2
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Description

本発明は、冷却器で冷却される複数の電力変換モジュールを制御する制御装置及びそれを備える電力変換装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for controlling a plurality of power conversion modules cooled by a cooler, and a power converter including the same.

パワー半導体デバイスを有する電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1から4)。このような電力変換装置は、その主要部品であるパワー半導体デバイスの技術革新により、より高速なスイッチング動作が実現されることで、パワー半導体デバイスから発する損失(例えば発熱)を低減させている。これにより、パワー半導体デバイスを冷却するために電力変換装置に設けられる冷却器を簡素化することが可能となっている。 Power converters having power semiconductor devices are known (for example, Patent Documents 1 to 4). Technological innovations in power semiconductor devices, which are the main components of such power converters, have realized higher-speed switching operations, thereby reducing loss (eg, heat generation) generated from the power semiconductor devices. This makes it possible to simplify the cooler provided in the power converter for cooling the power semiconductor device.

また、電力変換装置は、パワー半導体デバイスで発生する発熱量を分散するために、複数のパワー半導体デバイスを有する電力変換回路を1つのモジュール(以下、「電力変換モジュール」と称する場合がある)として並列接続する構成がとられる場合がある。 In order to disperse the amount of heat generated by the power semiconductor devices, the power converter includes a power conversion circuit having a plurality of power semiconductor devices as one module (hereinafter sometimes referred to as a "power conversion module"). A parallel connection configuration may be adopted.

特許第6094687号Patent No. 6094687 特開2015-153766号公報JP 2015-153766 A 特開2016-171610号公報JP 2016-171610 A 特開平8-33313号公報JP-A-8-33313

従来の電力変換装置は、複数の電力変換モジュールを均一に冷却することができず、電力変換モジュール間で温度むらが生じる場合がある。複数の電力変換モジュールの間に温度むらが生じると、電力変換装置の出力電力は、冷却が不十分な電力変換モジュールに律速されてしまうという問題を有している。 A conventional power conversion device cannot uniformly cool a plurality of power conversion modules, and temperature unevenness may occur among the power conversion modules. If temperature unevenness occurs among a plurality of power conversion modules, there is a problem that the output power of the power conversion device is rate-determined by the power conversion modules that are insufficiently cooled.

本発明の目的は、複数の電力変換モジュールの温度むらを抑制することができる制御装置及びそれを備える電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a controller capable of suppressing temperature unevenness in a plurality of power conversion modules, and a power converter including the same.

上記目的を達成するために、本発明の一態様による制御装置は、並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部とを備える。 In order to achieve the above object, a control device according to an aspect of the present invention adjusts the proportion of converted power borne by the plurality of power conversion modules so that the temperature difference between the plurality of power conversion modules connected in parallel is reduced. A storage unit that stores a value based on the total converted power of a plurality of power conversion modules in association with each other, and an adjustment unit that adjusts the current flowing through each of the plurality of power conversion modules based on the ratio stored in the storage unit. and

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様による電力変換装置は、並列接続される複数の電力変換モジュールと、前記複数の電力変換モジュールを冷却する冷却部と、前記複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部、及び、前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部を有する制御装置とを備える。 In order to achieve the above object, a power conversion apparatus according to an aspect of the present invention includes a plurality of power conversion modules connected in parallel, a cooling unit for cooling the plurality of power conversion modules, and a plurality of power conversion modules. a storage unit that stores a ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules in association with a value based on the total converted power of the plurality of power conversion modules so that the temperature difference between the modules becomes small, and the storage unit and a control device having an adjustment unit that adjusts the current flowing through each of the plurality of power conversion modules based on the ratio stored in the power conversion module.

本発明の一態様によれば、複数の電力変換モジュールの温度むらを抑制することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to suppress temperature unevenness among a plurality of power conversion modules.

本発明の第1実施形態による電力変換装置の概略構成を示す回路ブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a circuit block diagram which shows schematic structure of the power converter device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による電力変換装置に備えられた電力変換モジュールの概略構成を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of a power conversion module provided in a power conversion device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態による電力変換装置に備えられた冷却部の概略構造を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the cooling part with which the power converter by 1st Embodiment of this invention was equipped. 本発明の第1実施形態による電力変換装置を説明する図であって、負荷率に対する電力変換モジュールの温度特性の一例を示すグラフである。FIG. 4 is a diagram for explaining the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, and is a graph showing an example of temperature characteristics of the power conversion module with respect to the load factor. 本発明の第1実施形態による電力変換装置を説明する図であって、電力変換モジュールに設けられた記憶部に記憶された負荷率に対する分担係数の特性の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram showing an example of characteristics of a sharing coefficient with respect to a load factor stored in a storage unit provided in a power conversion module. FIG. 本発明の第1実施形態による制御装置としての共通モジュール制御回路の要部の機能ブロック図である。3 is a functional block diagram of main parts of a common module control circuit as a control device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第2実施形態による電力変換装置の概略構成を示す回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of a power converter according to a second embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第2実施形態による電力変換装置を説明する図であって、負荷率に対する電力変換モジュールの温度特性の一例を示すグラフである。It is a figure explaining the power converter device by 2nd Embodiment of this invention, Comprising: It is a graph which shows an example of the temperature characteristic of the power conversion module with respect to a load factor. 本発明の第2実施形態による電力変換装置を説明する図であって、電力変換モジュールに設けられた記憶部に記憶された負荷率に対する分担係数の特性の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a power conversion device according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram showing an example of characteristics of a sharing coefficient with respect to a load factor stored in a storage unit provided in a power conversion module; 本発明の第2実施形態による制御装置としての共通モジュール制御回路の要部の機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of main parts of a common module control circuit as a control device according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第2実施形態による電力変換装置を説明する図であって、周囲温度と最大出力電力との関係の一例を示すグラフである。It is a figure explaining the power converter device by 2nd Embodiment of this invention, Comprising: It is a graph which shows an example of the relationship between ambient temperature and maximum output power. 本発明の第3実施形態による電力変換装置に備えられた冷却部の概略構造を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the cooling part with which the power converter by 3rd Embodiment of this invention was equipped.

〔第1実施形態〕
(電力変換装置)
本発明の第1実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について図1から図6を用いて説明する。まず、本実施形態による電力変換装置の概略構成について図1から図3を用いて説明する。以下、本実施形態による電力変換装置として、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を例にとって説明する。
[First embodiment]
(power converter)
A control device according to a first embodiment of the present invention and a power converter including the same will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. First, a schematic configuration of a power converter according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. An inverter device that converts DC power into AC power will be described below as an example of the power conversion device according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態による電力変換装置1は、直流電源8と負荷9との間に接続されている。電力変換装置1は、直流電源8から供給される直流電力を3相(U相、V相及びW相)の交流電力に変換し、U相、V相及びW相の交流電力を負荷9に供給するように構成されている。 As shown in FIG. 1, the power converter 1 according to this embodiment is connected between a DC power supply 8 and a load 9 . The power conversion device 1 converts DC power supplied from a DC power supply 8 into three-phase (U-phase, V-phase and W-phase) AC power, and supplies the U-phase, V-phase and W-phase AC power to a load 9. configured to supply

電力変換装置1は、並列接続される複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14を備えている。電力変換モジュール11,12,13,14は、直流電源8と負荷9との間で並列に接続されている。 The power conversion device 1 includes a plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13, and 14 connected in parallel. Power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 are connected in parallel between DC power supply 8 and load 9 .

電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14を制御する共通モジュール制御回路(制御装置の一例)15を備えている。電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14と直流電源8との間に接続された電圧検出器16と、電力変換モジュール11,12,13,14と負荷との間に接続された電圧検出回路17とを備えている。 The power conversion device 1 includes a common module control circuit (an example of a control device) 15 that controls the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . The power conversion device 1 includes a voltage detector 16 connected between the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 and the DC power supply 8, and a load connected between the power conversion modules 11, 12, 13, and 14. and a voltage detection circuit 17 .

電圧検出器16は、電力変換装置1の入力電圧を検出するように構成されている。すなわち、電圧検出器16は、電力変換モジュール11,12,13,14に入力される全体の電圧を検出するように構成されている。電圧検出器16の一方の入力端子は、直流電源8の正極側と、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの正極側の入力端子に接続されている。電圧検出器16の他方の入力端子は、直流電源8の負極側と、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの負極側の入力端子に接続されている。電圧検出器16の出力端子は、共通モジュール制御回路15に接続されている。これにより、電圧検出器16は、直流電源8の正極側及び負極側の間の電圧であって電力変換装置1に入力される入力電圧を検出し、電圧検出信号Vpnを共通モジュール制御回路15に出力することができる。 The voltage detector 16 is configured to detect the input voltage of the power converter 1 . That is, the voltage detector 16 is configured to detect the overall voltage input to the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . One input terminal of the voltage detector 16 is connected to the positive electrode side of the DC power supply 8 and to the positive electrode side input terminals of the power conversion modules 11 , 12 , 13 , and 14 . The other input terminal of the voltage detector 16 is connected to the negative input terminal of the DC power supply 8 and the negative input terminals of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . An output terminal of the voltage detector 16 is connected to the common module control circuit 15 . As a result, the voltage detector 16 detects the input voltage input to the power converter 1, which is the voltage between the positive and negative sides of the DC power supply 8, and outputs the voltage detection signal Vpn to the common module control circuit 15. can be output.

電圧検出回路17は、電力変換装置1の出力電圧を検出するように構成されている。すなわち、電圧検出回路17は、負荷9に出力されるU相、V相及びW相の交流電圧を検出するように構成されている。電圧検出回路17は、電力変換装置1から出力されるU相の交流出力電圧を検出する電圧検出器171と、電力変換装置1から出力されるV相の交流出力電圧を検出する電圧検出器172と、電力変換装置1から出力されるW相の交流出力電圧を検出する電圧検出器173とを有している。電圧検出器171の一方の入力端子は、U相の交流出力電圧が出力される電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの出力端子に接続されている。電圧検出器172の一方の入力端子は、V相の交流出力電圧が出力される電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの出力端子に接続されている。電圧検出器173の一方の入力端子は、W相の交流出力電圧が出力される電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの出力端子に接続されている。電圧検出器171,172,173のそれぞれの他方の端子は互いに接続されている。電圧検出器171,172,173のそれぞれの出力端子は共通モジュール制御回路15に接続されている。これにより、電圧検出回路17は、U相の交流出力電圧、V相の交流出力電圧及びW相の交流出力電圧の和がゼロとなる仮想中性点を0点とする交流出力電圧を検出することができる。さらに、電圧検出回路17は、U相の交流出力電圧の検出結果である電圧検出信号Vu、V相の交流出力電圧の検出結果である電圧検出信号Vv及びW相の交流出力電圧の検出結果である電圧検出信号Vwを共通モジュール制御回路15に出力することができる。 The voltage detection circuit 17 is configured to detect the output voltage of the power converter 1 . That is, the voltage detection circuit 17 is configured to detect the U-phase, V-phase, and W-phase AC voltages output to the load 9 . The voltage detection circuit 17 includes a voltage detector 171 that detects a U-phase AC output voltage output from the power converter 1 and a voltage detector 172 that detects a V-phase AC output voltage output from the power converter 1 . and a voltage detector 173 for detecting the W-phase AC output voltage output from the power converter 1 . One input terminal of the voltage detector 171 is connected to each output terminal of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 to which a U-phase AC output voltage is output. One input terminal of the voltage detector 172 is connected to each output terminal of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 to which a V-phase AC output voltage is output. One input terminal of the voltage detector 173 is connected to each output terminal of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 to which a W-phase AC output voltage is output. The other terminals of voltage detectors 171, 172 and 173 are connected together. Output terminals of the voltage detectors 171 , 172 , 173 are connected to the common module control circuit 15 . As a result, the voltage detection circuit 17 detects an AC output voltage with a virtual neutral point at which the sum of the U-phase AC output voltage, the V-phase AC output voltage, and the W-phase AC output voltage is zero. be able to. Further, the voltage detection circuit 17 outputs a voltage detection signal Vu that is the detection result of the U-phase AC output voltage, a voltage detection signal Vv that is the detection result of the V-phase AC output voltage, and a detection result of the W-phase AC output voltage. A certain voltage detection signal Vw can be output to the common module control circuit 15 .

電力変換モジュール11は、負荷9との間に流れるU相、V相及びW相の交流出力電流をそれぞれ検出し、U相の電流検出信号Iu_11、V相の電流検出信号Iv_11及びW相の電流検出信号Iw_11を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。電力変換モジュール12は、負荷9との間に流れるU相、V相及びW相の交流出力電流をそれぞれ検出し、U相の電流検出信号Iu_12、V相の電流検出信号Iv_12及びW相の電流検出信号Iw_12を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。電力変換モジュール13は、負荷9との間に流れるU相、V相及びW相の交流出力電流をそれぞれ検出し、U相の電流検出信号Iu_13、V相の電流検出信号Iv_13及びW相の電流検出信号Iw_13を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。電力変換モジュール14は、負荷9との間に流れるU相、V相及びW相の交流出力電流をそれぞれ検出し、U相の電流検出信号Iu_14、V相の電流検出信号Iv_14及びW相の電流検出信号Iw_14を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。 The power conversion module 11 detects the U-phase, V-phase, and W-phase AC output currents flowing between the load 9 and outputs the current detection signal Iu_11 of the U-phase, the current detection signal Iv_11 of the V-phase, and the current of the W-phase. It is configured to output the detection signal Iw_11 to the common module control circuit 15 . The power conversion module 12 detects the U-phase, V-phase, and W-phase AC output currents flowing between the load 9 and detects the current detection signal Iu_12 of the U phase, the current detection signal Iv_12 of the V phase, and the current of the W phase. It is configured to output the detection signal Iw_12 to the common module control circuit 15 . The power conversion module 13 detects each of the U-phase, V-phase, and W-phase AC output currents flowing between the load 9 and detects the current detection signal Iu_13 of the U phase, the current detection signal Iv_13 of the V phase, and the current of the W phase. It is configured to output the detection signal Iw_13 to the common module control circuit 15 . The power conversion module 14 detects the U-phase, V-phase, and W-phase AC output currents flowing between the load 9 and detects the current detection signal Iu_14 of the U phase, the current detection signal Iv_14 of the V phase, and the current of the W phase. It is configured to output the detection signal Iw_14 to the common module control circuit 15 .

共通モジュール制御回路15は、電圧検出器16から入力される電圧検出信号Vpn、電圧検出回路17から入力される電圧検出信号Vu,Vv,Vw及び電力変換モジュール11から入力される電流検出信号Iu_11,Iv_11,Iw_11に基づいて、電力変換モジュール11を制御する制御信号Sc_11を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、電圧検出信号Vpn、電圧検出回路17から入力される電圧検出信号Vu,Vv,Vw及び電力変換モジュール12から入力される電流検出信号Iu_12,Iv_12,Iw_12に基づいて、電力変換モジュール12を制御する制御信号Sc_12を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、電圧検出信号Vpn、電圧検出回路17から入力される電圧検出信号Vu,Vv,Vw及び電力変換モジュール13から入力される電流検出信号Iu_13,Iv_13,Iw_13に基づいて、電力変換モジュール13を制御する制御信号Sc_13を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、電圧検出信号Vpn、電圧検出回路17から入力される電圧検出信号Vu,Vv,Vw及び電力変換モジュール14から入力される電流検出信号Iu_14,Iv_14,Iw_14に基づいて、電力変換モジュール14を制御する制御信号Sc_14を生成するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、生成した制御信号Sc_11を電力変換モジュール11に出力し、生成した制御信号Sc_12を電力変換モジュール12に出力し、生成した制御信号Sc_13を電力変換モジュール13に出力し、生成した制御信号Sc_14を電力変換モジュール14に出力するように構成されている。 The common module control circuit 15 receives a voltage detection signal Vpn input from the voltage detector 16, voltage detection signals Vu, Vv, and Vw input from the voltage detection circuit 17, and current detection signals Iu_11 and Iu_11 input from the power conversion module 11. A control signal Sc_11 for controlling the power conversion module 11 is generated based on Iv_11 and Iw_11. The common module control circuit 15 detects the power based on the voltage detection signal Vpn, the voltage detection signals Vu, Vv, and Vw input from the voltage detection circuit 17, and the current detection signals Iu_12, Iv_12, and Iw_12 input from the power conversion module 12. It is configured to generate a control signal Sc_12 for controlling the conversion module 12 . The common module control circuit 15 detects electric power based on the voltage detection signal Vpn, the voltage detection signals Vu, Vv, and Vw input from the voltage detection circuit 17 and the current detection signals Iu_13, Iv_13, and Iw_13 input from the power conversion module 13. It is configured to generate a control signal Sc_13 for controlling the transformation module 13 . The common module control circuit 15 detects the power based on the voltage detection signal Vpn, the voltage detection signals Vu, Vv, and Vw input from the voltage detection circuit 17, and the current detection signals Iu_14, Iv_14, and Iw_14 input from the power conversion module 14. It is arranged to generate a control signal Sc_14 for controlling the conversion module 14 . The common module control circuit 15 outputs the generated control signal Sc_11 to the power conversion module 11, outputs the generated control signal Sc_12 to the power conversion module 12, outputs the generated control signal Sc_13 to the power conversion module 13, and generates is configured to output the control signal Sc_<b>14 to the power conversion module 14 .

次に、本実施形態による電力変換装置1に備えられた電力変換モジュールの構成について図1を参照しつつ図2を用いて説明する。電力変換モジュール11,12,13,14は、同一の構成を有し、同一の機能を発揮するように構成されている。このため、以下、電力変換モジュール11,12,13,14の構成について、電力変換モジュール11を例にとって説明する。 Next, the configuration of the power conversion module provided in the power converter 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. The power conversion modules 11, 12, 13, and 14 have the same configuration and are configured to exhibit the same function. For this reason, the configurations of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 will be described below by taking the power conversion module 11 as an example.

図2に示すように、電力変換モジュール11は、直流電源8の正極側及び負極側の間に接続された直流コンデンサCと、直流コンデンサCに並列に接続されたインバータ部111とを有している。電力変換モジュール11は、電力変換回路としてインバータ部111を有している。直流コンデンサCは、直流電源8から出力される直流電圧(すなわち、電力変換モジュール11に入力される入力電圧)を安定化するために設けられている。 As shown in FIG. 2, the power conversion module 11 has a DC capacitor C connected between the positive and negative sides of the DC power supply 8, and an inverter section 111 connected in parallel to the DC capacitor C. there is The power conversion module 11 has an inverter section 111 as a power conversion circuit. The DC capacitor C is provided to stabilize the DC voltage output from the DC power supply 8 (that is, the input voltage input to the power conversion module 11).

インバータ部111は、直流電源8から入力される入力電圧の正極側に接続された半導体素子M1,M3,M5と、入力電圧の負極側に接続された半導体素子M2,M4,M6とを有している。半導体素子M1及び半導体素子M2は、直流電源8の正極側と負極側との間に直列に接続されている。半導体素子M3及び半導体素子M4は、直流電源8の正極側と負極側との間に直列に接続されている。半導体素子M5及び半導体素子M6は、直流電源8の正極側と負極側との間に直列に接続されている。半導体素子M1及び半導体素子M2、半導体素子M3及び半導体素子M4、半導体素子M5及び半導体素子M6並びに直流コンデンサCは、並列に接続されている。 The inverter unit 111 has semiconductor elements M1, M3, M5 connected to the positive side of the input voltage input from the DC power supply 8, and semiconductor elements M2, M4, M6 connected to the negative side of the input voltage. ing. The semiconductor element M1 and the semiconductor element M2 are connected in series between the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power supply 8 . The semiconductor element M3 and the semiconductor element M4 are connected in series between the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power supply 8 . The semiconductor element M5 and the semiconductor element M6 are connected in series between the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power supply 8 . Semiconductor element M1 and semiconductor element M2, semiconductor element M3 and semiconductor element M4, semiconductor element M5 and semiconductor element M6, and DC capacitor C are connected in parallel.

半導体素子M1及び半導体素子M2は、例えばU相アームを構成し、半導体素子M3及び半導体素子M4は、例えばV相アームを構成し、半導体素子M5及び半導体素子M6は、例えばW相アームを構成している。したがって、インバータ部111は、これらのU相アーム、V相アーム及びW相アームが並列接続された三相ブリッジ回路を有している。半導体素子M1,M3,M5はハイサイドスイッチを構成し、半導体素子M2、M4,M6はローサイドスイッチを構成する。 Semiconductor element M1 and semiconductor element M2 form, for example, a U-phase arm, semiconductor element M3 and semiconductor element M4 form, for example, a V-phase arm, and semiconductor element M5 and semiconductor element M6 form, for example, a W-phase arm. ing. Therefore, the inverter section 111 has a three-phase bridge circuit in which these U-phase arm, V-phase arm and W-phase arm are connected in parallel. The semiconductor elements M1, M3 and M5 constitute a high side switch, and the semiconductor elements M2, M4 and M6 constitute a low side switch.

半導体素子M1は、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1に逆並列接続された還流用ダイオードD1とを有している。半導体素子M2は、スイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q2に逆並列接続された還流用ダイオードD2とを有している。半導体素子M3は、スイッチング素子Q3と、スイッチング素子Q3に逆並列接続された還流用ダイオードD3とを有している。半導体素子M4は、スイッチング素子Q4と、スイッチング素子Q4に逆並列接続された還流用ダイオードD4とを有している。半導体素子M5は、スイッチング素子Q5と、スイッチング素子Q5に逆並列接続された還流用ダイオードD5とを有している。半導体素子M6は、スイッチング素子Q6と、スイッチング素子Q6に逆並列接続された還流用ダイオードD6とを有している。 The semiconductor element M1 has a switching element Q1 and a freewheeling diode D1 connected in anti-parallel to the switching element Q1. The semiconductor element M2 has a switching element Q2 and a freewheeling diode D2 connected in anti-parallel to the switching element Q2. The semiconductor element M3 has a switching element Q3 and a freewheeling diode D3 connected in anti-parallel to the switching element Q3. The semiconductor element M4 has a switching element Q4 and a freewheeling diode D4 connected in anti-parallel to the switching element Q4. The semiconductor element M5 has a switching element Q5 and a freewheeling diode D5 connected in anti-parallel to the switching element Q5. The semiconductor element M6 has a switching element Q6 and a freewheeling diode D6 connected in anti-parallel to the switching element Q6.

本実施形態では、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、例えばMOSFET(Metal Oxside Semiconductor Field Emission Transistor)で構成されている。スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、例えば炭素ケイ素(SiC)製の半導体素子である。なお、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、炭素ケイ素に限らずワイドバンドギャップ半導体を含んでもよい。ワイドバンドギャップ半導体素子とは、シリコン半導体素子よりもバンドギャップが大きい半導体素子であり、例えばSiC、GaN、ダイヤモンド、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、AlN、AlGaN、または、ZnOなどを含む半導体素子である。 In this embodiment, the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are composed of, for example, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Emission Transistors). The switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 are semiconductor elements made of silicon carbon (SiC), for example. Note that the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 are not limited to carbon silicon, and may include a wide bandgap semiconductor. A wide bandgap semiconductor device is a semiconductor device having a bandgap larger than that of a silicon semiconductor device, and includes, for example, SiC, GaN, diamond, gallium nitride-based materials, gallium oxide-based materials, AlN, AlGaN, or ZnO. element.

電力変換モジュール11は、スイッチング素子Q1、Q2,Q3,Q4,Q5,Q6を駆動するゲート駆動回路112を有している。ゲート駆動回路112は、6個の出力アンプ(不図示)を有している。当該6個の出力アンプはそれぞれ、信号出力端子及び基準電位端子を有している。当該6個の出力アンプの信号出力端子は、スイッチング素子Q1、Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のゲート端子と1対1の関係で接続されている。当該6個の出力アンプの基準電位端子は、スイッチング素子Q1、Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のソース端子と1対1の関係で接続されている。また、ゲート駆動回路112は、共通モジュール制御回路15に接続されている。ゲート駆動回路112は、共通モジュール制御回路15から制御信号Sc_11が入力されるように構成されている。ゲート駆動回路112は、共通モジュール制御回路15から入力される制御信号Sc_11に基づいて、スイッチング素子Q1、Q2,Q3,Q4,Q5,Q6をそれぞれ駆動する駆動信号を生成する。ゲート駆動回路112は、スイッチング素子Q1、Q2,Q3,Q4,Q5,Q6のそれぞれのゲート端子及びソース端子間に、電圧レベルが高レベル又は低レベルの駆動信号を個別に出力する。これにより、スイッチング素子Q1、Q2,Q3,Q4,Q5,Q6は、別個独立してオン状態又はオフ状態に駆動される。 The power conversion module 11 has a gate drive circuit 112 that drives the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6. The gate drive circuit 112 has six output amplifiers (not shown). Each of the six output amplifiers has a signal output terminal and a reference potential terminal. The signal output terminals of the six output amplifiers are connected to the gate terminals of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6 in a one-to-one relationship. The reference potential terminals of the six output amplifiers are connected to the source terminals of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6 in a one-to-one relationship. The gate drive circuit 112 is also connected to the common module control circuit 15 . The gate drive circuit 112 is configured to receive the control signal Sc_11 from the common module control circuit 15 . Based on the control signal Sc_11 input from the common module control circuit 15, the gate drive circuit 112 generates drive signals for driving the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6, respectively. The gate drive circuit 112 individually outputs high-level or low-level drive signals between the gate terminals and source terminals of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6. As a result, the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6 are independently driven to the ON state or the OFF state.

スイッチング素子Q1のドレイン端子は、還流用ダイオードD1のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Q1のドレイン端子及び還流用ダイオードD1のカソード端子は、直流コンデンサCの一方の電極及び直流電源8の正極側にも接続されている。スイッチング素子Q1のソース端子は、還流用ダイオードD1のアノード端子に接続されている。 The drain terminal of the switching element Q1 is connected to the cathode terminal of the freewheeling diode D1. The drain terminal of the switching element Q1 and the cathode terminal of the freewheeling diode D1 are also connected to one electrode of the DC capacitor C and the positive electrode side of the DC power supply 8 . The source terminal of the switching element Q1 is connected to the anode terminal of the freewheeling diode D1.

スイッチング素子Q2のドレイン端子は、還流用ダイオードD2のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Q2のドレイン端子及び還流用ダイオードD2のカソード端子は、スイッチング素子Q1のソース端子及び還流用ダイオードD1のアノード端子にも接続されている。スイッチング素子Q2のソース端子は、還流用ダイオードD2のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Q2のソース端子及び還流用ダイオードD2のアノード端子は、直流コンデンサCの他方の電極及び直流電源8の負極側にも接続されている。 The drain terminal of the switching element Q2 is connected to the cathode terminal of the freewheeling diode D2. The drain terminal of the switching element Q2 and the cathode terminal of the freewheeling diode D2 are also connected to the source terminal of the switching element Q1 and the anode terminal of the freewheeling diode D1. The source terminal of the switching element Q2 is connected to the anode terminal of the freewheeling diode D2. The source terminal of the switching element Q2 and the anode terminal of the freewheeling diode D2 are also connected to the other electrode of the DC capacitor C and the negative electrode side of the DC power supply 8 .

スイッチング素子Q1のソース端子及び還流用ダイオードD1のアノード端子と、スイッチング素子Q2のドレイン端子及び還流用ダイオードD2のカソード端子との接続部は、電力変換モジュール11に設けられた交流リアクトルLuを介して負荷9に接続されている。 A connection between the source terminal of the switching element Q1 and the anode terminal of the freewheeling diode D1, and the drain terminal of the switching element Q2 and the cathode terminal of the freewheeling diode D2 is connected via an AC reactor Lu provided in the power conversion module 11. It is connected to load 9 .

スイッチング素子Q3のドレイン端子は、還流用ダイオードD3のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Q3のドレイン端子及び還流用ダイオードD3のカソード端子は、直流コンデンサCの一方の電極及び直流電源8の正極側にも接続されている。スイッチング素子Q3のソース端子は、還流用ダイオードD3のアノード端子に接続されている。 A drain terminal of the switching element Q3 is connected to a cathode terminal of a freewheeling diode D3. The drain terminal of the switching element Q3 and the cathode terminal of the freewheeling diode D3 are also connected to one electrode of the DC capacitor C and the positive electrode side of the DC power supply 8 . The source terminal of the switching element Q3 is connected to the anode terminal of the freewheeling diode D3.

スイッチング素子Q4のドレイン端子は、還流用ダイオードD4のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Q4のドレイン端子及び還流用ダイオードD4のカソード端子は、スイッチング素子Q3のソース端子及び還流用ダイオードD3のアノード端子にも接続されている。スイッチング素子Q4のソース端子は、還流用ダイオードD4のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Q4のソース端子及び還流用ダイオードD4のアノード端子は、直流コンデンサCの他方の電極及び直流電源8の負極側にも接続されている。 A drain terminal of the switching element Q4 is connected to a cathode terminal of a freewheeling diode D4. The drain terminal of the switching element Q4 and the cathode terminal of the freewheeling diode D4 are also connected to the source terminal of the switching element Q3 and the anode terminal of the freewheeling diode D3. A source terminal of the switching element Q4 is connected to an anode terminal of a freewheeling diode D4. The source terminal of the switching element Q4 and the anode terminal of the freewheeling diode D4 are also connected to the other electrode of the DC capacitor C and the negative electrode side of the DC power supply 8 .

スイッチング素子Q3のソース端子及び還流用ダイオードD3のアノード端子と、スイッチング素子Q4のドレイン端子及び還流用ダイオードD4のカソード端子との接続部は、電力変換モジュール11に設けられた交流リアクトルLvを介して負荷9に接続されている。 A connecting portion between the source terminal of the switching element Q3 and the anode terminal of the freewheeling diode D3 and the drain terminal of the switching element Q4 and the cathode terminal of the freewheeling diode D4 is connected through an AC reactor Lv provided in the power conversion module 11. It is connected to load 9 .

スイッチング素子Q5のドレイン端子は、還流用ダイオードD5のカソード端子に接続されている。スイッチング素子Q5のドレイン端子及び還流用ダイオードD5のカソード端子は、直流コンデンサCの一方の電極及び直流電源8の正極側にも接続されている。スイッチング素子Q5のソース端子は、還流用ダイオードD5のアノード端子に接続されている。 A drain terminal of the switching element Q5 is connected to a cathode terminal of a freewheeling diode D5. The drain terminal of the switching element Q5 and the cathode terminal of the freewheeling diode D5 are also connected to one electrode of the DC capacitor C and the positive electrode side of the DC power supply 8 . A source terminal of the switching element Q5 is connected to an anode terminal of a freewheeling diode D5.

スイッチング素子Q6のソース端子は、還流用ダイオードD6のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Q6のドレイン端子及び還流用ダイオードD6のカソード端子は、スイッチング素子Q5のソース端子及び還流用ダイオードD5のアノード端子にも接続されている。スイッチング素子Q6のソース端子は、還流用ダイオードD6のアノード端子に接続されている。スイッチング素子Q6のソース端子及び還流用ダイオードD6のアノード端子は、直流コンデンサCの他方の電極及び直流電源8の負極側にも接続されている。 A source terminal of the switching element Q6 is connected to an anode terminal of a freewheeling diode D6. The drain terminal of the switching element Q6 and the cathode terminal of the freewheeling diode D6 are also connected to the source terminal of the switching element Q5 and the anode terminal of the freewheeling diode D5. A source terminal of the switching element Q6 is connected to an anode terminal of a freewheeling diode D6. The source terminal of the switching element Q6 and the anode terminal of the freewheeling diode D6 are also connected to the other electrode of the DC capacitor C and the negative electrode side of the DC power supply 8 .

スイッチング素子Q5のソース端子及び還流用ダイオードD5のアノード端子と、スイッチング素子Q6のドレイン端子及び還流用ダイオードD6のカソード端子との接続部は、電力変換モジュール11に設けられた交流リアクトルLwを介して負荷9に接続されている。 A connection between the source terminal of the switching element Q5 and the anode terminal of the freewheeling diode D5, and the drain terminal of the switching element Q6 and the cathode terminal of the freewheeling diode D6 is connected through an AC reactor Lw provided in the power conversion module 11. It is connected to load 9 .

電力変換モジュール11は、半導体素子M1及び半導体素子M2の接続部と交流リアクトルLuとの間に設けられた電流検出器113uと、半導体素子M3及び半導体素子M4の接続部と交流リアクトルLvとの間に設けられた電流検出器113vと、半導体素子M5及び半導体素子M6の接続部と交流リアクトルLwとの間に設けられた電流検出器113wとを有している。電流検出器113uは、電力変換モジュール11と負荷9との間に流れるU相の交流電流を検出し、当該交流電流の電流検出信号Iu_11を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。電流検出器113vは、電力変換モジュール11と負荷9との間に流れるV相の交流電流を検出し、当該交流電流の電流検出信号Iv_11を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。電流検出器113wは、電力変換モジュール11と負荷9との間に流れるW相の交流電流を検出し、当該交流電流の電流検出信号Iw_11を共通モジュール制御回路15に出力するように構成されている。 The power conversion module 11 includes a current detector 113u provided between the connection portion of the semiconductor elements M1 and M2 and the AC reactor Lu, and a current detector 113u provided between the connection portion of the semiconductor elements M3 and M4 and the AC reactor Lv. and a current detector 113w provided between the connecting portion of the semiconductor element M5 and the semiconductor element M6 and the AC reactor Lw. The current detector 113 u is configured to detect a U-phase alternating current flowing between the power conversion module 11 and the load 9 and output a current detection signal Iu_11 of the alternating current to the common module control circuit 15 . . The current detector 113v is configured to detect a V-phase alternating current flowing between the power conversion module 11 and the load 9 and output a current detection signal Iv_11 of the alternating current to the common module control circuit 15. . The current detector 113w is configured to detect a W-phase AC current flowing between the power conversion module 11 and the load 9 and output a current detection signal Iw_11 of the AC current to the common module control circuit 15. .

図3に示すように、電力変換装置1は、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14を冷却する冷却部18を備えている。冷却部18は、例えば自然空冷方式のヒートシンクで構成されている。冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14で発生した損失(すなわち熱)を大気中に放熱することによって電力変換モジュール11,12,13,14を冷却するようになっている。冷却部18は、例えばアルミニウムや銅などの金属で形成されている。 As shown in FIG. 3 , the power converter 1 includes a cooling unit 18 that cools a plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . The cooling unit 18 is composed of, for example, a natural air cooling heat sink. The cooling unit 18 cools the power conversion modules 11, 12, 13, 14 by dissipating loss (that is, heat) generated in the power conversion modules 11, 12, 13, 14 to the atmosphere. The cooling part 18 is made of metal such as aluminum or copper.

冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14が実装されるベース部181を有している。電力変換モジュール11,12,13,14は、ベース部181に熱的に接合されている。電力変換モジュール11,12,13,14は、互いにほぼ均等な間隔を保ってベース部181に実装されている。 The cooling section 18 has a base section 181 on which the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 are mounted. Power conversion modules 11 , 12 , 13 , 14 are thermally joined to base portion 181 . The power conversion modules 11 , 12 , 13 , 14 are mounted on the base portion 181 with substantially equal intervals therebetween.

冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14が実装されるベース部181の実装面の裏面から延在する複数の放熱フィン182を有している。複数の放熱フィン182はそれぞれ、薄板直方体形状を有している。複数の放熱フィン182は、互いに所定の間隙を設けて配置されている。ベース部181と複数の放熱フィン182は、例えば一体に形成されている。 The cooling section 18 has a plurality of heat radiation fins 182 extending from the rear surface of the mounting surface of the base section 181 on which the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 are mounted. Each of the plurality of radiation fins 182 has a thin rectangular parallelepiped shape. A plurality of radiation fins 182 are arranged with a predetermined gap therebetween. The base portion 181 and the plurality of heat radiation fins 182 are formed integrally, for example.

電力変換モジュール11,12,13,14及び冷却部18は、複数の放熱フィン182が水平方向に並んだ状態で、電力変換装置1に設けられた筐体(不図示)の内部に設置される。冷却部18は、自然空冷によって電力変換モジュール11,12,13,14を冷却する。このため、図3に示すように、複数の放熱フィン182において生じる自然対流NCの向きは、下方から上方に向かう方向となる。これにより、冷却部18には、上部側の方が下部側よりも温度が高くなるという温度むらが生じる。 The power conversion modules 11, 12, 13, and 14 and the cooling unit 18 are installed inside a housing (not shown) provided in the power conversion device 1 with a plurality of heat radiation fins 182 arranged in a horizontal direction. . The cooling unit 18 cools the power conversion modules 11, 12, 13, 14 by natural air cooling. Therefore, as shown in FIG. 3, the direction of the natural convection NC generated in the plurality of radiation fins 182 is from the bottom to the top. As a result, temperature unevenness occurs in the cooling section 18 such that the temperature is higher on the upper side than on the lower side.

図3に示すように、電力変換モジュール11,13は例えばベース部181の上部側に実装され、電力変換モジュール12,14は例えばベース部181の下部側に実装されている。このため、電力変換装置1では、冷却部18の温度むらによって、電力変換モジュール12,14よりも電力変換モジュール11,13の方が、温度が高くなりやすい傾向にある。 As shown in FIG. 3, the power conversion modules 11 and 13 are mounted on the upper side of the base portion 181, for example, and the power conversion modules 12 and 14 are mounted on the lower side of the base portion 181, for example. Therefore, in the power conversion device 1 , the temperature of the power conversion modules 11 and 13 tends to be higher than that of the power conversion modules 12 and 14 due to the temperature unevenness of the cooling unit 18 .

(制御装置)
次に、本実施形態による制御装置について図1から図3を参照しつつ図4から図6を用いて説明する。本実施形態による制御装置の一例に相当する共通モジュール制御回路15(図1参照)は、電力変換モジュール11,12,13,14(図1参照)を制御するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、電圧検出器16(図1参照)から入力される電圧検出信号Vpn、電圧検出回路17(図1参照)から入力される電圧検出信号Vu,Vv,Vw、電力変換モジュール11から入力される電流検出信号Iu_11~Iw_11、電力変換モジュール12から入力される電流検出信号Iu_12~Iw_12、電力変換モジュール13から入力される電流検出信号Iu_13~Iw_13及び電力変換モジュール14から入力される電流検出信号Iu_14~Iw_14に基づいて演算した制御信号Sc_11,Sc_12,Sc_13,Sc_14を電力変換モジュール11,12,13,14に出力する機能を発揮するようになっている。これにより、共通モジュール制御回路15は、電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力の割合を個別にリアルタイムで調整できるようになっている。
(Control device)
Next, the control device according to the present embodiment will be described using FIGS. 4 to 6 while referring to FIGS. 1 to 3. FIG. A common module control circuit 15 (see FIG. 1), which corresponds to an example of the control device according to this embodiment, is configured to control the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 (see FIG. 1). The common module control circuit 15 receives the voltage detection signal Vpn input from the voltage detector 16 (see FIG. 1), the voltage detection signals Vu, Vv, and Vw input from the voltage detection circuit 17 (see FIG. 1), the power conversion module Current detection signals Iu_11 to Iw_11 input from 11, current detection signals Iu_12 to Iw_12 input from the power conversion module 12, current detection signals Iu_13 to Iw_13 input from the power conversion module 13, and input from the power conversion module 14 A function of outputting control signals Sc_11, Sc_12, Sc_13, and Sc_14 calculated based on the current detection signals Iu_14 to Iw_14 to the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 is exhibited. Thereby, the common module control circuit 15 can individually adjust the ratio of the converted power borne by the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 in real time.

ここで、電力変換モジュール11が負担する変換電力をP_11、電力変換モジュール12が負担する変換電力をP_12、電力変換モジュール13が負担する変換電力をP_13及び電力変換モジュール14が負担する変換電力をP_14とすると、電力変換装置1が出力する変換電力Ptolは、次の式(1)として定義できる。
P_tol=P_11+P_12+P_13+P_14 ・・・(1)
Here, P_11 is the converted power borne by the power conversion module 11, P_12 is the converted power borne by the power conversion module 12, P_13 is the converted power borne by the power conversion module 13, and P_14 is the converted power borne by the power conversion module 14. Then, the converted power Ptol output by the power electronics device 1 can be defined as the following equation (1).
P_tol=P_11+P_12+P_13+P_14 (1)

またここで、変換電力P_11,P_12,P_13,P_14は、0から1の範囲をとる分担係数(複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例)α_11,α_12,α_13,α_14を導入すると、次の式(2)から式(5)で定義できる。
P_11=(α_11/4)×P_tol ・・・(2)
P_12=(α_12/4)×P_tol ・・・(3)
P_13=(α_13/4)×P_tol ・・・(4)
P_14=(α_14/4)×P_tol ・・・(5)
Further, here, the converted powers P_11, P_12, P_13, and P_14 introduce a sharing coefficient (an example of the ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules) α_11, α_12, α_13, and α_14 ranging from 0 to 1. , can be defined by the following equations (2) to (5).
P_11=(α_11/4)×P_tol (2)
P_12=(α_12/4)×P_tol (3)
P_13=(α_13/4)×P_tol (4)
P_14=(α_14/4)×P_tol (5)

式(2)において、「α_11」は、電力変換モジュール11が負担する変換電力P_11の分担係数を示している。式(3)において、「α_12」は、電力変換モジュール12が負担する変換電力P_12の分担係数を示している。式(4)において、「α_13」は、電力変換モジュール13が負担する変換電力P_13の分担係数を示している。式(5)において、「α_14」は、電力変換モジュール14が負担する変換電力P_14の分担係数を示している。 In Expression (2), “α_11” indicates the sharing coefficient of the converted power P_11 borne by the power conversion module 11 . In Expression (3), “α_12” indicates the sharing coefficient of the converted power P_12 borne by the power conversion module 12 . In Expression (4), “α_13” indicates the sharing coefficient of the converted power P_13 borne by the power conversion module 13 . In Equation (5), “α_14” indicates the sharing coefficient of the converted power P_14 borne by the power conversion module 14 .

電力変換装置1が出力する変換電力Ptolは、外部要因(例えば負荷9(図1参照))によって決定される要求値である。電力変換装置1が出力する変換電力Ptolは、外部要因(例えば負荷9)の状態に応じて変動する値であって固定値ではない。変換電力Ptolが変動値であるため、変換電力P_11,P_12,P_13,P_14は、外部要因(例えば負荷9)の状態に応じて変更する必要がある。電力変換装置1は、分担係数α_11,α_12,α_13,α_14を適宜変更することによって変換電力P_11,P_12,P_13,P_14の値を変更するように構成されている。 The converted power Ptol output by the power converter 1 is a required value determined by an external factor (for example, the load 9 (see FIG. 1)). The converted power Ptol output by the power conversion device 1 is a value that fluctuates according to the state of an external factor (for example, the load 9) and is not a fixed value. Since the converted power Ptol is a variable value, the converted powers P_11, P_12, P_13, and P_14 need to be changed according to the state of external factors (for example, the load 9). The power converter 1 is configured to change the values of the converted powers P_11, P_12, P_13 and P_14 by appropriately changing the sharing coefficients α_11, α_12, α_13 and α_14.

図4は、電力変換装置1における負荷率LFに対する、4つの電力変換モジュール11,12,13,14の温度(以下、電力変換モジュールの温度を「モジュール温度」と称する場合がある)の特性の一例を示している。負荷率は、外部要因(本実施形態では負荷9)によって決定される最大の要求値に対する所定時点における電力変換装置1が出力する変換電力Ptolの比率である。電力変換装置1が出力する変換電力Ptolは、電力変換モジュール11が負担する変換電力P_11、電力変換モジュール12が負担する変換電力P_12、電力変換モジュール13が負担する変換電力P_13及び電力変換モジュール14が負担する変換電力P_14の合計(以下、「合計変換電力」と称する場合がある)である(式(1)参照)。したがって、負荷率は、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14の合計変換電力に基づく値の一例に相当する。 FIG. 4 shows the characteristics of the temperature of the four power conversion modules 11, 12, 13, and 14 (hereinafter, the temperature of the power conversion modules may be referred to as "module temperature") with respect to the load factor LF in the power converter 1. An example is shown. The load factor is the ratio of the converted power Ptol output by the power converter 1 at a predetermined point in time to the maximum required value determined by an external factor (the load 9 in this embodiment). The converted power Ptol output by the power converter 1 includes the converted power P_11 borne by the power conversion module 11, the converted power P_12 borne by the power conversion module 12, the converted power P_13 borne by the power conversion module 13, and the power conversion module 14. It is the sum of the converted power P_14 to be borne (hereinafter sometimes referred to as "total converted power") (see formula (1)). Therefore, the load factor corresponds to an example of a value based on the total converted power of the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 .

図4中に示すグラフの横軸は負荷率LF[p.u.]を示し、当該グラフの縦軸は電力変換モジュールのモジュール温度Tm[℃]を示している。図4中に示す「TCup」は、冷却部18の上部側に実装された電力変換モジュール11,13の温度特性を示している。図4中に示す「TCbo」は、冷却部18の下部側に実装された電力変換モジュール12,14の温度特性を示している。図4中に示す「TRup」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部18の上部側に実装され、かつ分担係数が一定(例えば「1」)の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。図4中に示す「TRbo」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部18の下部側に実装され、かつ分担係数が一定(例えば「1」)の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 represents the load factor LF [p. u. ], and the vertical axis of the graph indicates the module temperature Tm [° C.] of the power conversion module. “TCup” shown in FIG. 4 indicates the temperature characteristics of the power conversion modules 11 and 13 mounted on the upper side of the cooling section 18 . “TCbo” shown in FIG. 4 indicates temperature characteristics of the power conversion modules 12 and 14 mounted on the lower side of the cooling section 18 . "TRup" shown in FIG. 4 is a reference example of the temperature characteristics of the power conversion module, which is mounted on the upper side of the cooling unit 18 and has a constant sharing coefficient (for example, "1"). shows the temperature characteristics of "TRbo" shown in FIG. 4 is a reference example of the temperature characteristics of the power conversion module, which is mounted on the lower side of the cooling unit 18 and has a constant sharing coefficient (for example, "1"). shows the temperature characteristics of

冷却部18の上部側に実装された電力変換モジュール11,13は、ほぼ同じ温度であるとみなすことができる。このため、図4では、電力変換モジュール11,13のいずれの温度特性も、温度特性TCupで表されている。同様に、冷却部18の下部側に実装された電力変換モジュール12,14は、ほぼ同じ温度であるとみなすことができる。このため、図4では、電力変換モジュール11,13のいずれの温度特性も、温度特性TCboで表されている。 It can be assumed that the power conversion modules 11 and 13 mounted on the upper side of the cooling section 18 have substantially the same temperature. Therefore, in FIG. 4, both the temperature characteristics of the power conversion modules 11 and 13 are represented by the temperature characteristics TCup. Similarly, the power conversion modules 12 and 14 mounted on the lower side of the cooling section 18 can be considered to have approximately the same temperature. Therefore, in FIG. 4, both the temperature characteristics of the power conversion modules 11 and 13 are represented by the temperature characteristics TCbo.

電力変換装置1に備えられた冷却部18は、自然対流NCにより熱を大気に放熱している。このため、風上側に相当する冷却部18の下部側から風下側に相当する冷却部18の上部側に近づくにつれ、冷却部18内を流れる空気の温度は顕著に上昇してしまう。その結果、図4に示すように、電力変換装置1では、風上側に配置された電力変換モジュール12、14よりも風下側に配置された電力変換モジュール11、13の方が、モジュール温度が高くなる傾向にある。 The cooling unit 18 provided in the power converter 1 radiates heat to the atmosphere by natural convection NC. Therefore, the temperature of the air flowing through the cooling section 18 rises significantly from the lower side of the cooling section 18 corresponding to the windward side to the upper side of the cooling section 18 corresponding to the leeward side. As a result, as shown in FIG. 4, in the power converter 1, the module temperature of the power conversion modules 11 and 13 arranged on the leeward side is higher than that of the power conversion modules 12 and 14 arranged on the windward side. tend to become

負荷率LFによらず電力変換モジュールのそれぞれが負担する変換電力の分担係数が全て一定(例えば「1」)の場合、図4中の温度特性TRup及び温度特性TRboで示すように、電力変換モジュールの温度Tmは、負荷率LFが大きくなるに従って初期温度Tmaから線形増加する。初期温度Tmaは、電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度に設定される。冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュールは、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールよりもモジュール温度Tmが高い。このため、冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュールは、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも小さい値LFaにおいてモジュール温度Tmが上限値Tmlに達してしまう。このため、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Tmは上限値Tmlよりも低い温度であるにもかかわらず、電力変換装置1の出力変換電力は、冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュールに律速されて制限されてしまう。 When the conversion power sharing coefficients borne by the power conversion modules are all constant (for example, "1") regardless of the load factor LF, the power conversion modules are shown by temperature characteristics TRup and temperature characteristics TRbo in FIG. temperature Tm linearly increases from the initial temperature Tma as the load factor LF increases. The initial temperature Tma is set to the highest initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . A power conversion module arranged on the upper side (downwind side) of the cooling section 18 has a higher module temperature Tm than a power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling section 18 . Therefore, the power conversion module arranged on the upper side (downwind side) of the cooling unit 18 has a load factor LF of 1 [p. u. ], the module temperature Tm reaches the upper limit value Tml. Therefore, even though the module temperature Tm of the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 is lower than the upper limit value Tml, the output converted power of the power converter 1 is The power conversion module arranged on the upper side (downwind side) of the unit 18 limits the speed.

図4中の温度特性TRboで示すように、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Tmは、負荷率LFの値がLFaにおいて上限値Tmlに達していない。このため、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールは、さらに負荷率LFを上げる余地がある。 As indicated by the temperature characteristic TRbo in FIG. 4, the module temperature Tm of the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 does not reach the upper limit value Tml when the value of the load factor LF is LFa. . For this reason, the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 has room for further increasing the load factor LF.

そこで、本実施形態による電力変換装置1は、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも低い所定値LFbを境界値として、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14のうち相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13の分担係数α_11,α_13を1よりも小さい値に減少させるように構成される。さらに、電力変換装置1は、負荷率LFの所定値LFbを境界値として、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14のうち相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14の分担係数α_12,α_14を1よりも大きな値に増加させるように構成される。ここで、所定値LFbは、電力変換モジュール11,12,13,14のいずれのモジュール温度Tmが上限値Tmlとならない負荷率LFの値(例えばLFaよりも小さい値)に設定される。 Therefore, in the power converter 1 according to the present embodiment, the value of the load factor LF is 1 [p. u. ], the power conversion modules 11 and 13 having a relatively high module temperature Tm among the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13, and 14 share It is configured to reduce the coefficients α_11, α_13 to values less than one. Further, in the power converter 1, the module temperature Tm among the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13, and 14 is relatively low with the predetermined value LFb of the load factor LF as the boundary value. It is configured to increase the sharing coefficients α_12, α_14 of the power conversion modules 12, 14 to a value greater than one. Here, the predetermined value LFb is set to a value of the load factor LF (for example, a value smaller than LFa) at which the module temperature Tm of any of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 does not reach the upper limit value Tml.

その結果、図4中に温度特性TCupで示すように、4個の電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13は、負荷率LFが0から所定値LFbの間よりも所定値LFb以上の方がモジュール温度Tmの上昇率が小さくなる。一方、図4中に温度特性TCboで示すように、4個の電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14は、負荷率が0から所定値LFbの間よりも所定値LFb以上の方がモジュール温度Tmの上昇率が大きくなる。これにより、電力変換装置1は、負荷率LFが所定値LFb以上において電力変換モジュール11,13及び電力変換モジュール12,14の間のモジュール温度Tmの温度差を低減できる。 As a result, as indicated by the temperature characteristic TCup in FIG. In the conversion modules 11 and 13, the rate of increase of the module temperature Tm is smaller when the load factor LF is equal to or greater than the predetermined value LFb than when the load factor LF is between 0 and the predetermined value LFb. On the other hand, as indicated by the temperature characteristic TCbo in FIG. Modules 12 and 14 have a higher rate of increase in module temperature Tm when the load factor is equal to or greater than the predetermined value LFb than when the load factor is between 0 and the predetermined value LFb. Thereby, the power conversion device 1 can reduce the temperature difference of the module temperature Tm between the power conversion modules 11 and 13 and the power conversion modules 12 and 14 when the load factor LF is equal to or higher than the predetermined value LFb.

電力変換モジュール11,12,13,14のモジュール温度Tmはいずれも、負荷率LFの値が1[p.u.]において上限値Tmlに到達する。その結果、電力変換装置1の出力変換電力は、冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュール11,13によって制限されることが防止され、電力変換装置1が出力可能な変換電力Ptolを1[p.u.]にまで増加させることが可能となる。 The module temperatures Tm of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 are all when the value of the load factor LF is 1 [p. u. ], the upper limit value Tml is reached. As a result, the output converted power of the power conversion device 1 is prevented from being restricted by the power conversion modules 11 and 13 arranged on the upper side (downwind side) of the cooling unit 18, and the power conversion device 1 can output If the converted power Ptol is 1 [p. u. ] can be increased.

図5は、電力変換装置1の負荷率LFに対する、4つの電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力P_11,P_12,P_13,P_14の分担係数α_11,α_12,α_13,α_14の特性の一例を示している。図5中に示すグラフの横軸は負荷率LF[p.u.]を示し、当該グラフの縦軸は分担係数を示している。図5中に示す「SCup」は、冷却部18の上部側に実装された電力変換モジュール11,13の分担係数の特性(以下、「分担係数特性」と称する場合がある)を示している。図5中に示す「SCbo」は、冷却部18の下部側に実装された電力変換モジュール12,14の分担係数特性を示している。図5中に示す「SR」は、電力変換モジュールの分担係数特性の参考例であって、負荷率に対して分担係数が一定(例えば「1」)の場合の分担係数の特性を示している。 FIG. 5 shows the characteristics of the sharing coefficients α_11, α_12, α_13, and α_14 of the converted power P_11, P_12, P_13, and P_14 borne by the four power conversion modules 11, 12, 13, and 14 with respect to the load factor LF of the power converter 1. shows an example. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 represents the load factor LF [p. u. ], and the vertical axis of the graph indicates the allocation coefficient. “SCup” shown in FIG. 5 indicates the characteristics of the sharing coefficients of the power conversion modules 11 and 13 mounted on the upper side of the cooling unit 18 (hereinafter sometimes referred to as “sharing coefficient characteristics”). “SCbo” shown in FIG. 5 indicates the sharing coefficient characteristics of the power conversion modules 12 and 14 mounted on the lower side of the cooling unit 18 . "SR" shown in FIG. 5 is a reference example of the sharing coefficient characteristics of the power conversion module, and indicates the characteristics of the sharing coefficient when the sharing coefficient is constant (for example, "1") with respect to the load factor. .

負荷率LFが所定値LFb(<1)[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で、電力変換モジュール11,12,13,14が非線形のモジュール温度Tmの温度特性を有するために、図5に示すように、電力変換モジュール11,12,13,14は、負荷率LFが所定値LFb[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で分担係数が増加又は減少する特性を有する。より具体的に、負荷率LFに対する分担係数特性は、4つの電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13と、冷却部18の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14とで異なっている。電力変換モジュール11,13の分担係数α_11,α_13は、負荷率FLが、0[p.u.]以上所定値LFb[p.u.]よりも小さい範囲では一定値α1(例えば「1」)であり、所定値LFb[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で減少する分担係数特性SCupを有している。一方、電力変換モジュール12,14の分担係数α_12,α_14は、負荷率LFが、0[p.u.]以上所定値LFb[p.u.]よりも小さい範囲では一定値α1(例えば「1」)であり、所定値LFb[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で増加する分担係数特性SCboを有している。 When the load factor LF reaches a predetermined value LFb (<1) [p. u. ] or more 1 [p. u. ] Since the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 have non-linear temperature characteristics of the module temperature Tm in the following range, the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, as shown in FIG. When the rate LF reaches the predetermined value LFb [p. u. ] or more 1 [p. u. ] It has the characteristic that the allocation coefficient increases or decreases in the following range. More specifically, the distribution coefficient characteristic with respect to the load factor LF is that of the four power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the power conversion module that is mounted on the upper side of the cooling unit 18 and has a relatively high module temperature Tm. 11 and 13 are different from the power conversion modules 12 and 14 which are mounted on the lower side of the cooling section 18 and have a relatively low module temperature Tm. The sharing coefficients α_11 and α_13 of the power conversion modules 11 and 13 are such that the load factor FL is 0 [p. u. ] or more than the predetermined value LFb [p. u. ] is a constant value α1 (for example, “1”), and a predetermined value LFb [p. u. ] or more 1 [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCup that decreases in the following range. On the other hand, the sharing coefficients α_12 and α_14 of the power conversion modules 12 and 14 are such that the load factor LF is 0 [p. u. ] or more than the predetermined value LFb [p. u. ] is a constant value α1 (for example, “1”), and a predetermined value LFb [p. u. ] or more 1 [p. u. ] has an allotment coefficient characteristic SCbo that increases in the following range.

電力変換モジュール11,13は、負荷率が所定値LFb[p.u.]から1[p.u.]に向かって増加するに従って徐々に減少し、負荷率が1[p.u.]において値がα-(α-<1)となる分担係数特性SCupを有している。電力変換モジュール12,14は、負荷率が所定値LFb[p.u.]から1[p.u.]に向かって増加するに従って徐々に増加し、負荷率が1[p.u.]において値がα+(α+>1)となる分担係数特性SCboを有している。 When the power conversion modules 11 and 13 have a load factor of a predetermined value LFb[p. u. ] to 1 [p. u. ], and when the load factor is 1 [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCup whose value is α−(α−<1). When the power conversion modules 12 and 14 have a load factor of a predetermined value LFb [p. u. ] to 1 [p. u. ], and when the load factor is 1 [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCbo whose value is α+(α+>1).

図5中に示す電力変換モジュールの分担係数特性の参考例のように、負荷率LFに対して分担係数が一定(例えば「1」)の場合、図4を用いて説明したように、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも小さい値LFaにおいて、複数の電力変換モジュールのうちのいずれかのモジュール温度Tmが上限値Tmlとなってしまう。これに対し、本実施形態では、モジュール温度Tmが相対的に高い電力変換モジュール11,13は、所定値LFb[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で分担係数α_11,α_13が例えば「1」よりも小さくなるように設定されている。このため、電力変換モジュール11,13が負担する変換電力P_11,P_13は、分担係数α_11,α_13が例えば「1」の場合と比較して小さくなる(式(2)及び式(4)参照)。変換電力P_11,P_13が低減することにより、電力変換モジュール11,13で発生する損失(熱)も低減するので、電力変換モジュール11,13のモジュール温度Tmが抑制される。 As in the reference example of the sharing coefficient characteristic of the power conversion module shown in FIG. 5, when the sharing coefficient is constant (eg, "1") with respect to the load factor LF, the load factor If the value of LF is 1 [p. u. ], the module temperature Tm of one of the plurality of power conversion modules becomes the upper limit value Tml. On the other hand, in the present embodiment, the power conversion modules 11 and 13 with relatively high module temperature Tm have a predetermined value LFb[p. u. ] or more 1 [p. u. ], the apportionment coefficients α_11 and α_13 are set to be smaller than "1", for example, within the following range. Therefore, the converted powers P_11 and P_13 borne by the power conversion modules 11 and 13 are smaller than when the sharing coefficients α_11 and α_13 are "1" (see formulas (2) and (4)). Since the loss (heat) generated in the power conversion modules 11 and 13 is also reduced by reducing the converted powers P_11 and P_13, the module temperature Tm of the power conversion modules 11 and 13 is suppressed.

一方、モジュール温度Tmが相対的に低い電力変換モジュール12,14は、例えば負荷率の値がLPaにおけるモジュール温度Tmが上限値Tmlよりも低い(図4参照)。このため、電力変換モジュール12,14は、分担係数α_12,α_14が例えば「1」の場合よりも変換電力P_12,P14を増加できるだけの余裕がある。このため、本実施形態では、所定値LFb[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で分担係数α_12,α_14が例えば「1」よりも大きくなるように設定される。電力変換モジュール12,14が負担する変換電力P_12,P_14は、分担係数α_12,α_14が例えば「1」の場合と比較して大きくなる(式(3)及び式(5)参照)。これにより、電力変換モジュール12,14が負担する変換電力P_12,P_14は、増加するので、電力変換モジュール11,13が負担する変換電力P_11,P_13の減少分を補うことができる。その結果、電力変換装置1は、負荷9の要求値を満たす変換電力Ptalを負荷9に供給することができる。また、この場合、電力変換モジュール12,14で発生する損失(熱)が増加して、電力変換モジュール12,14のモジュール温度Tmが上昇する。しかしながら、電力変換モジュール12,14のモジュール温度Tmは、負荷率LFが所定値LFa[p.u.]から1[p.u.]の範囲で上限値Tmlよりも低く余裕がある。このため、電力変換モジュール12,14が損失(熱)を発生しても、電力変換モジュール12,14のモジュール温度Tmは、所定値LFa[p.u.]から1[p.u.]の範囲で上限値Tmlに到達しないため、電力変換装置1の出力変換電力は、電力変換モジュール12,14によって制限されない。 On the other hand, in the power conversion modules 12 and 14 having relatively low module temperatures Tm, for example, the module temperature Tm at a load factor value of LPa is lower than the upper limit value Tml (see FIG. 4). Therefore, the power conversion modules 12 and 14 have enough margin to increase the converted powers P_12 and P14 more than when the sharing coefficients α_12 and α_14 are "1", for example. Therefore, in the present embodiment, the predetermined value LFb[p. u. ] or more 1 [p. u. ] The sharing coefficients α_12 and α_14 are set to be larger than, for example, "1" within the following range. The converted powers P_12 and P_14 borne by the power conversion modules 12 and 14 are larger than when the sharing coefficients α_12 and α_14 are "1" (see formulas (3) and (5)). As a result, the converted powers P_12 and P_14 borne by the power conversion modules 12 and 14 increase, so that the reduction in the converted powers P_11 and P_13 borne by the power conversion modules 11 and 13 can be compensated. As a result, the power conversion device 1 can supply the load 9 with the converted power Ptal that satisfies the demand value of the load 9 . Also, in this case, the loss (heat) generated in the power conversion modules 12 and 14 increases, and the module temperature Tm of the power conversion modules 12 and 14 rises. However, the module temperature Tm of the power conversion modules 12 and 14 is such that the load factor LF is a predetermined value LFa [p. u. ] to 1 [p. u. ], which is lower than the upper limit value Tml and has a margin. Therefore, even if the power conversion modules 12 and 14 generate loss (heat), the module temperature Tm of the power conversion modules 12 and 14 remains at the predetermined value LFa [p. u. ] to 1 [p. u. ] does not reach the upper limit value Tml.

分担係数は、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例である。また、負荷率は、複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値の一例に相当する。したがって、分担係数を負荷率に対応させた特性である分担係数特性は、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を当該複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させた特性の一例に相当する。さらに、本実施形態における分担係数特性SCup,SCboは、電力変換モジュール11,12,13,14の温度差が小さくなるように設定されている。このため、分担係数特性SCup,SCboは、並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を当該複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させた特性の一例に相当する。 A sharing coefficient is an example of a ratio of converted power borne by a plurality of power conversion modules. Also, the load factor corresponds to an example of a value based on the total converted power of a plurality of power conversion modules. Therefore, the sharing coefficient characteristic, which is the characteristic in which the sharing coefficient corresponds to the load factor, is the characteristic in which the ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules corresponds to the value based on the total converted power of the plurality of power conversion modules. corresponds to an example of Furthermore, the sharing coefficient characteristics SCup and SCbo in this embodiment are set so that the temperature difference between the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 becomes small. For this reason, the sharing coefficient characteristics SCup, SCbo are the total conversion ratio of the plurality of power conversion modules so that the temperature difference between the plurality of power conversion modules connected in parallel is reduced. This corresponds to an example of characteristics corresponding to values based on electric power.

図5に示す電力変換装置1の負荷率LFに対する分担係数特性SCup,SCboは、電力変換装置1の実動作の前の測定又は電力変換装置1の動作シミュレーションによって得られる。負荷率の所定値LFbは、冷却部18の構造(例えば、大きさや放熱フィン182の形状など)、電力変換モジュール11,12,13,14の実装状態(配置場所やベース部181との熱抵抗など)などによって決定される。また、負荷率LFの所定値LFbは、相対的に高温になり易い電力変換モジュール(本実施形態では電力変換モジュール11,13)と、当該電力変換モジュールよりも低温になりやすい電力変換モジュール(本実施形態では電力変換モジュール12,14)とのモジュール温度Tmの温度差が所定値以上になる値に設定されてもよい。負荷率の所定値LFbは、例えば0.9[p.u.]に設定されてもよい。分担係数特性SCup,SCboや負荷率の所定値LFbは、例えば共通モジュール制御回路15(図1参照)に設けられた記憶部(詳細は後述する)に保存される。 The sharing coefficient characteristics SCup and SCbo with respect to the load factor LF of the power converter 1 shown in FIG. The predetermined value LFb of the load factor depends on the structure of the cooling unit 18 (for example, the size and the shape of the radiation fins 182), the mounting state of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 (placement and thermal resistance with the base unit 181). etc.). Further, the predetermined value LFb of the load factor LF is determined by the power conversion modules (power conversion modules 11 and 13 in this embodiment) that tend to be relatively hot and the power conversion modules (this power conversion module) that tend to be lower in temperature than the power conversion modules. In the embodiment, the temperature difference between the module temperature Tm and the power conversion modules 12, 14) may be set to a value equal to or greater than a predetermined value. The predetermined value LFb of the load factor is, for example, 0.9 [p. u. ] may be set. The sharing coefficient characteristics SCup, SCbo and the predetermined value LFb of the load factor are stored, for example, in a storage section (details will be described later) provided in the common module control circuit 15 (see FIG. 1).

次に、本実施形態による制御装置の要部の構成について図1から図5を参照しつつ図6を用いて説明する。図6は、電力変換装置1に備えられた共通モジュール制御回路(制御装置の一例)15の要部の一例を示す機能ブロック図である。共通モジュール制御回路15は、電力変換装置1の負荷率を分担係数α_11,α_12,α_13,α_14に応じて電力変換モジュール11,12,13,14に分担させ、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力を個別に制御するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれについて変換電力を制御する変換電力制御部を有している。当該変換電力制御部は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれで同一の構成を有し、同一の機能を発揮するようになっている。このため、以下、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力制御部の構成について、電力変換モジュール11の変換電力制御部を例にとって説明する。なお、図6では、電力変換モジュール11の変換電力制御部100が図示されている。 Next, the configuration of the main part of the control device according to the present embodiment will be described using FIG. 6 while referring to FIGS. 1 to 5. FIG. FIG. 6 is a functional block diagram showing an example of a main part of a common module control circuit (an example of a control device) 15 provided in the power converter 1. As shown in FIG. The common module control circuit 15 causes the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 to share the load factor of the power converter 1 according to the sharing coefficients α_11, α_12, α_13, and α_14. It is configured to individually control the conversion power of each of the 14. The common module control circuit 15 has a conversion power control section that controls conversion power for each of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14. FIG. The conversion power control unit has the same configuration in each of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, and exhibits the same function. For this reason, the configuration of each conversion power control unit of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 will be described below by taking the conversion power control unit of the power conversion module 11 as an example. Note that FIG. 6 shows the conversion power control unit 100 of the power conversion module 11 .

図6に示すように、共通モジュール制御回路15に設けられた変換電力制御部100は、統括制御部101を有している。統括制御部101は、共通モジュール制御回路15を統括的に制御する機能ブロックである。統括制御部101は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力制御部で共有されている。統括制御部101には、例えば共通モジュール制御回路15の外部から入力される外部要因(本実施形態では負荷9)の要求値であるd軸電流Id_ref、q軸電流Iq_ref及び最大要求電流Idq_refが入力される。d軸電流Id_ref及びq軸電流Iq_refは、例えば負荷9を駆動するために現時点で必要な電流である。d軸電流Id_ref及びq軸電流Iq_refは、電力変換装置1の負荷率の値が1[p.u.]以外のいずれかの値における要求値に相当する。最大要求電流Idq_refは、負荷9を駆動するために必要な最大電流である。最大要求電流Idq_refは、電力変換装置1の負荷率の値が1[p.u.]の値における要求値に相当する。詳細は後述するが、統括制御部101は、共通モジュール制御回路15の外部から入力されるd軸電流Id_ref、q軸電流Iq_ref及び最大要求電流Idq_refに基づいて、現時点での電力変換装置1の負荷率を算出するように構成されている。 As shown in FIG. 6 , the conversion power control section 100 provided in the common module control circuit 15 has an integrated control section 101 . The integrated control unit 101 is a functional block that controls the common module control circuit 15 in an integrated manner. The integrated control unit 101 is shared by the respective conversion power control units of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . A d-axis current Id_ref, a q-axis current Iq_ref, and a maximum required current Idq_ref, which are required values of an external factor (the load 9 in this embodiment) input from the outside of the common module control circuit 15, for example, are input to the integrated control unit 101. be done. The d-axis current Id_ref and the q-axis current Iq_ref are currents currently required to drive the load 9, for example. The d-axis current Id_ref and the q-axis current Iq_ref are obtained when the load factor value of the power converter 1 is 1 [p. u. ] corresponds to the required value in any value other than The maximum requested current Idq_ref is the maximum current required to drive the load 9 . The maximum requested current Idq_ref is obtained when the value of the load factor of the power converter 1 is 1 [p. u. ] value. Although details will be described later, the integrated control unit 101 determines the current load of the power conversion device 1 based on the d-axis current Id_ref, the q-axis current Iq_ref, and the maximum required current Idq_ref input from the outside of the common module control circuit 15. configured to calculate a rate.

統括制御部101は、入力されるd軸電流Id_ref、q軸電流Iq_ref及び最大要求電流Idq_refに基づいて、現時点での負荷率LFを以下の式(6)を用いて算出するように構成されている。なお、式(6)では、負荷率LF、d軸電流Id_ref、q軸電流Iq_ref及び最大要求電流Idq_refが符号のみで表されている。
LF=√(Id_ref+Iq_ref)/Idq_ref ・・・(6)
The integrated control unit 101 is configured to calculate the current load factor LF using the following equation (6) based on the input d-axis current Id_ref, q-axis current Iq_ref, and maximum requested current Idq_ref. there is Note that in equation (6), the load factor LF, the d-axis current Id_ref, the q-axis current Iq_ref, and the maximum required current Idq_ref are represented only by symbols.
LF=√(Id_ref 2 +Iq_ref 2 )/Idq_ref (6)

詳細は後述するが、記憶部102には、電力変換モジュール11の分担係数特性SCup,SCboなどが記憶されている。統括制御部101は、算出した負荷率LFに対応する電力変換モジュール11の分担係数α_11を記憶部102から読み出すように構成されている。 Although the details will be described later, the storage unit 102 stores shared coefficient characteristics SCup, SCbo, etc. of the power conversion module 11 . The integrated control unit 101 is configured to read from the storage unit 102 the allotment coefficient α_11 of the power conversion module 11 corresponding to the calculated load factor LF.

変換電力制御部100は、電圧検出回路17(図2参照)に設けられた電圧検出器171,172,173(図2参照)で検出されたU相の電圧検出信号Vu、V相の電圧検出信号Vv及びW相の電圧検出信号Vwをd-q座標成分に変換してd軸系統電圧Vd及びq軸系統電圧Vqを生成する座標変換部151を有している。座標変換部151は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力制御部で共有されている。 The conversion power control unit 100 detects the U-phase voltage detection signal Vu and the V-phase voltage detection signal Vu detected by the voltage detectors 171, 172, and 173 (see FIG. 2) provided in the voltage detection circuit 17 (see FIG. 2). It has a coordinate conversion unit 151 that converts the signal Vv and the W-phase voltage detection signal Vw into dq coordinate components to generate the d-axis system voltage Vd and the q-axis system voltage Vq. The coordinate conversion unit 151 is shared by the conversion power control units of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 .

変換電力制御部100は、電力変換モジュール11に設けられた電流検出器113u,113v,113wで検出されたU相の電流検出信号Iu_11、V相の電流検出信号Iv_11及びW相の電流検出信号Iw_11をd-q座標成分に変換してd軸電流Id_11及びq軸電流Iq_11を生成する座標変換部152を有している。 The conversion power control unit 100 outputs a U-phase current detection signal Iu_11, a V-phase current detection signal Iv_11, and a W-phase current detection signal Iw_11 detected by the current detectors 113u, 113v, and 113w provided in the power conversion module 11. to dq coordinate components to generate d-axis current Id_11 and q-axis current Iq_11.

変換電力制御部100は、外部から入力されるd軸電流Id_ref及びq軸電流Iq_refと、d軸電流Id_ref及びq軸電流Iq_refに基づく電力変換モジュール11の分担係数α_11との算術演算により、電力変換モジュール11のd軸電流指令値Id_11_ref及びq軸電流指令値Iq_11_refを生成する電流指令値生成部150を有している。 The conversion power control unit 100 performs power conversion by performing an arithmetic operation on the d-axis current Id_ref and the q-axis current Iq_ref input from the outside and the sharing coefficient α_11 of the power conversion module 11 based on the d-axis current Id_ref and the q-axis current Iq_ref. It has a current command value generator 150 that generates a d-axis current command value Id_11_ref and a q-axis current command value Iq_11_ref for the module 11 .

より具体的には、図6に示すように、電流指令値生成部150は、電力変換モジュール11,13の分担係数特性SCup、電力変換モジュール12,14の分担係数特性SCbo(図5参照)及び電力変換装置1の負荷率の所定値LFbなどを記憶する記憶部102を有している。すなわち、分担係数特性SCup,SCboを記憶する記憶部102は、並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を当該複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部の一例に相当する。記憶部102は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力制御部で共有されている。記憶部102は、統括制御部101に接続されている。これにより、統括制御部101は、記憶部102にアクセスして記憶部102に記憶された電力変換モジュール11,12,13,14の分担係数特性SCup,SCboなどを読み出すことができるようになっている。 More specifically, as shown in FIG. 6, the current command value generation unit 150 generates the sharing coefficient characteristics SCup of the power conversion modules 11 and 13, the sharing coefficient characteristics SCbo of the power conversion modules 12 and 14 (see FIG. 5), and It has a storage unit 102 that stores a predetermined value LFb of the load factor of the power converter 1 and the like. That is, the storage unit 102 storing the sharing coefficient characteristics SCup, SCbo stores the ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules so that the temperature difference between the plurality of power conversion modules connected in parallel is reduced. It corresponds to an example of a storage unit that stores a value based on the total converted power of the conversion module in association with the value. Storage unit 102 is shared by conversion power control units of power conversion modules 11 , 12 , 13 , and 14 . The storage unit 102 is connected to the integrated control unit 101 . As a result, the integrated control unit 101 can access the storage unit 102 and read the sharing coefficient characteristics SCup, SCbo, etc. of the power conversion modules 11, 12, 13, 14 stored in the storage unit 102. there is

電流指令値生成部150は、d軸電流Id_refが入力される第一除算部150aと、q軸電流Iq_refが入力される第二除算部150bとを有している。第一除算部150aは、電力変換装置1に備えられた電力変換モジュールの個数(本実施形態では4個)でd軸電流Id_refを除算するように構成されている。第二除算部150bは、電力変換装置1に備えられた電力変換モジュールの個数(本実施形態では4個)でq軸電流Iq_refを除算するように構成されている。 The current command value generator 150 has a first divider 150a to which the d-axis current Id_ref is input, and a second divider 150b to which the q-axis current Iq_ref is input. The first division unit 150a is configured to divide the d-axis current Id_ref by the number of power conversion modules provided in the power converter 1 (four in this embodiment). The second division unit 150b is configured to divide the q-axis current Iq_ref by the number of power conversion modules provided in the power converter 1 (four in this embodiment).

電流指令値生成部150は、第一除算部150aから入力される除算信号と、統括制御部101から入力される分担係数α_11の情報を含む信号とを積算して、d軸電流指令値ID_11_refを出力する第一積算部150cを有している。また、電流指令値生成部150は、第二除算部150bから入力される除算信号と、統括制御部101から入力される分担係数α_11の情報を含む信号とを積算して、q軸電流指令値Iq_11_refを出力する第二積算部150dを有している。このように、電流指令値生成部150は、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数α_11に基づいてd軸電流指令値Id_11_ref及びq軸電流指令値Iq_11_refを生成するように構成されている。d軸電流指令値Id_11_ref及びq軸電流指令値Iq_11_refは、電力変換モジュール11に流れる電流(U相、V相及びW相の交流出力電流)を調整するために用いられる。 The current command value generation unit 150 integrates the division signal input from the first division unit 150a and the signal including the information of the sharing coefficient α_11 input from the overall control unit 101, and generates the d-axis current command value ID_11_ref. It has a first integration unit 150c that outputs. Further, the current command value generation unit 150 integrates the division signal input from the second division unit 150b and the signal including the information of the sharing coefficient α_11 input from the integrated control unit 101, and obtains the q-axis current command value. It has a second integrator 150d that outputs Iq_11_ref. Thus, the current command value generation unit 150 generates the d-axis current command value Id_11_ref and the q-axis current command value Iq_11_ref based on the sharing coefficient α_11 corresponding to an example of the ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules. is configured to The d-axis current command value Id_11_ref and the q-axis current command value Iq_11_ref are used to adjust the current flowing through the power conversion module 11 (AC output currents of U-phase, V-phase and W-phase).

図示は省略するが、電力変換モジュール12,13,14用のそれぞれの変換電力制御部に設けられた電流指令値生成部も同様に、分担係数α_12,α_13,α_14に基づいてd軸電流指令値及びq軸電流指令値をそれぞれ生成するように構成されている。したがって、電力変換制御部に設けられた電流指令値生成部は、記憶部102に記憶された電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力P_11,P_12,P_13,P_14の割合に基づいて電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれに流れる電流を調整する調整部の一例に相当する。 Although not shown, the current command value generation units provided in the conversion power control units for the power conversion modules 12, 13, and 14 similarly generate the d-axis current command values based on the sharing coefficients α_12, α_13, and α_14. and q-axis current command values. Therefore, the current command value generation unit provided in the power conversion control unit is based on the ratio of the converted power P_11, P_12, P_13, P_14 borne by the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 stored in the storage unit 102. corresponds to an example of an adjustment unit that adjusts the current flowing through each of the power conversion modules 11 , 12 , 13 , and 14 .

変換電力制御部100は、電流指令値生成部150が出力するd軸電流指令値Id_11_ref及びq軸電流指令値Iq_11_refと、座標変換部152が出力するd軸電流Id_11及びq軸電流Iq_11との偏差をそれぞれ演算する偏差演算部153を有している。偏差演算部153は、電流指令値生成部150に設けられた第一積算部150cから入力されるd軸電流指令値Id_11_refから座標変換部152から入力されるd軸電流Idを減算する第一減算部153aを有している。また、偏差演算部153は、第二積算部150dから入力されるq軸電流指令値Iq_11_refから座標変換部152から入力されるq軸電流Iqを減算する第二減算部153bを有している。このように、偏差演算部153は、電流指令値生成部150で生成された電流指令値と、電力変換モジュール11に設けられた電流検出器113u,113v,113wで検出された電流検出信号Iu_11,Iv_11、Iw_11との差分を演算するようになっている。電流検出器113u,113v,113wで検出された電流検出信号Iu,Iv、Iwは、電力変換モジュール11と負荷9との間に流れるU相、V相及びW相の交流電流である。このため、変換電力制御部100は、偏差演算部153において電流フィードバック制御を実行することにより、電流検出信号Iu_11,Iv_11、Iw_11(すなわち電力変換モジュール11と負荷9との間に流れるU相、V相及びW相の交流電流)の値がd軸電流指令値Id_11_ref及びq軸Iq_21_refの値になるように制御する。 The conversion power control unit 100 calculates the deviation between the d-axis current command value Id_11_ref and the q-axis current command value Iq_11_ref output by the current command value generation unit 150 and the d-axis current Id_11 and the q-axis current Iq_11 output by the coordinate conversion unit 152. It has a deviation calculation unit 153 for calculating each. The deviation calculation unit 153 performs first subtraction for subtracting the d-axis current Id input from the coordinate conversion unit 152 from the d-axis current command value Id_11_ref input from the first integration unit 150c provided in the current command value generation unit 150. It has a portion 153a. The deviation calculation unit 153 also has a second subtraction unit 153b that subtracts the q-axis current Iq input from the coordinate conversion unit 152 from the q-axis current command value Iq_11_ref input from the second integration unit 150d. In this way, the deviation calculation unit 153 calculates the current command value generated by the current command value generation unit 150 and the current detection signals Iu_11, Iu_11, The difference between Iv_11 and Iw_11 is calculated. The current detection signals Iu, Iv, and Iw detected by the current detectors 113u, 113v, and 113w are U-phase, V-phase, and W-phase AC currents flowing between the power conversion module 11 and the load 9 . For this reason, the conversion power control unit 100 performs current feedback control in the deviation calculation unit 153 so that the current detection signals Iu_11, Iv_11, and Iw_11 (that is, the U phase and V current flowing between the power conversion module 11 and the load 9 phase and W-phase AC currents) are controlled to the values of the d-axis current command value Id_11_ref and the q-axis current command value Iq_21_ref.

変換電力制御部100は、偏差演算部153が出力する信号に比例積分演算を施すPI制御部154を有している。PI制御部154は、偏差演算部153に設けられた第一減算部153aから入力される減算信号に比例積分制御を施す第一PI制御部154aを有している。また、PI制御部154は、偏差演算部153の第二減算部153bから入力される減算信号に比例積分制御を施す第二PI制御部154bを有している。第一PI制御部154a及び第二PI制御部154bのそれぞれにおいて施される比例演算には、偏差演算部153での演算結果の単位を電流から電圧に変換するパラメータが含まれている。このため、第一PI制御部154a及び第二PI制御部154bから出力される信号は、電圧を単位とする信号との演算が可能になる。 The conversion power control unit 100 has a PI control unit 154 that performs proportional integral calculation on the signal output from the deviation calculation unit 153 . The PI control section 154 has a first PI control section 154 a that performs proportional integral control on the subtraction signal input from the first subtraction section 153 a provided in the deviation calculation section 153 . The PI control section 154 also has a second PI control section 154 b that performs proportional integral control on the subtraction signal input from the second subtraction section 153 b of the deviation calculation section 153 . The proportional calculation performed in each of the first PI control section 154a and the second PI control section 154b includes a parameter for converting the unit of the calculation result in the deviation calculation section 153 from current to voltage. Therefore, the signals output from the first PI control section 154a and the second PI control section 154b can be calculated with signals in voltage units.

変換電力制御部100は、電力変換モジュール11に設けられた交流リアクトルLu,Lv,Lw(図2参照)による電圧降下を演算する電圧降下演算部155を有している。電圧降下演算部155は、座標変換部152から入力されるd軸電流Idによる電圧降下を演算する第一演算部155aと、座標変換部152から入力されるq軸電流Iqによる電圧降下を演算する第二演算部155bとを有している。図6中に示す「L」は、交流リアクトルLu,Lv,Lwの合成リアクトルを示し、「ω」は、電力変換モジュール11が出力する三相交流電圧の角周波数を示している。 The conversion power control unit 100 has a voltage drop calculation unit 155 that calculates voltage drops caused by the AC reactors Lu, Lv, and Lw (see FIG. 2) provided in the power conversion module 11 . The voltage drop calculation unit 155 includes a first calculation unit 155a that calculates a voltage drop due to the d-axis current Id input from the coordinate conversion unit 152, and a voltage drop due to the q-axis current Iq that is input from the coordinate conversion unit 152. and a second calculation unit 155b. “L” shown in FIG. 6 indicates a composite reactor of the AC reactors Lu, Lv, and Lw, and “ω” indicates the angular frequency of the three-phase AC voltage output by the power conversion module 11 .

変換電力制御部100は、PI制御部154が出力する電圧信号と、座標変換部151が出力するd軸系統電圧Vd及びq軸系統電圧Vqとを加減算する電圧加算部156を有している。電圧加算部156は、PI制御部154に設けられた第一PI制御部154aから入力されるd軸に関連する電圧信号と、座標変換部151から出力されるd軸系統電圧Vdとを加算する第一加算部156aを有している。電圧加算部156は、PI制御部154に設けられた第二PI制御部154bから入力されるq軸に関連する電圧信号と、座標変換部151から出力されるq軸系統電圧Vqとを加算する第二加算部156bを有している。 The conversion power control unit 100 has a voltage addition unit 156 that adds or subtracts the voltage signal output by the PI control unit 154 and the d-axis system voltage Vd and the q-axis system voltage Vq output by the coordinate conversion unit 151 . The voltage addition unit 156 adds the voltage signal related to the d-axis input from the first PI control unit 154a provided in the PI control unit 154 and the d-axis system voltage Vd output from the coordinate conversion unit 151. It has a first adder 156a. The voltage addition unit 156 adds the voltage signal related to the q-axis input from the second PI control unit 154b provided in the PI control unit 154 and the q-axis system voltage Vq output from the coordinate conversion unit 151. It has a second adder 156b.

PI制御部154から出力される電圧信号は、d軸電流指令値Id_11_ref及びq軸電流指令値Iq_11_refと、d軸電流Id_11及びq軸電流Iq_11との偏差に基づく信号である。つまり、PI制御部154から出力される電圧信号は、電流指令値と電流検出値との偏差に基づく信号である。このため、第一PI制御部154aから出力される電圧信号は、d軸電流指令値Id_11_refの方がd軸電流Id_11よりも大きい場合に正の値となり、d軸電流指令値Id_11_refの方がd軸電流Id_11よりも小さい場合に負の値となる。同様に、第二PI制御部154bから出力される電圧信号は、q軸電流指令値Iq_11_refの方がq軸電流Iq_11よりも大きい場合に正の値となり、q軸電流指令値Iq_11_refの方がq軸電流Iq_11よりも小さい場合に負の値となる。 The voltage signal output from the PI control unit 154 is a signal based on the deviation between the d-axis current command value Id_11_ref and the q-axis current command value Iq_11_ref and the d-axis current Id_11 and the q-axis current Iq_11. That is, the voltage signal output from PI control section 154 is a signal based on the deviation between the current command value and the current detection value. Therefore, the voltage signal output from the first PI control unit 154a becomes a positive value when the d-axis current command value Id_11_ref is greater than the d-axis current Id_11, and the d-axis current command value Id_11_ref is d It becomes a negative value when it is smaller than the shaft current Id_11. Similarly, the voltage signal output from the second PI control unit 154b becomes a positive value when the q-axis current command value Iq_11_ref is larger than the q-axis current Iq_11, and the q-axis current command value Iq_11_ref is q It has a negative value when it is smaller than the shaft current Iq_11.

したがって、第一加算部156aは、第一PI制御部154aから出力される電圧信号が正の場合に当該電圧信号をd軸系統電圧Vdに加算する。一方、第一加算部156aは、第一PI制御部154aから出力される電圧信号が負の場合には負の当該電圧信号をd軸系統電圧Vdに加算するため、実質的にd軸系統電圧Vdから当該電圧信号を減算することになる。同様に、第二加算部156bは、第二PI制御部154bから出力される電圧信号が正の場合に当該電圧信号をq軸系統電圧Vqに加算する。一方、第二加算部156bは、第二PI制御部154bから出力される電圧信号が負の場合には負の当該電圧信号をq軸系統電圧Vqに加算するため、実質的にq軸系統電圧Vqから当該電圧信号を減算することになる。 Therefore, when the voltage signal output from the first PI control unit 154a is positive, the first addition unit 156a adds the voltage signal to the d-axis system voltage Vd. On the other hand, when the voltage signal output from the first PI control unit 154a is negative, the first addition unit 156a adds the negative voltage signal to the d-axis system voltage Vd. Subtract the voltage signal from Vd. Similarly, when the voltage signal output from the second PI control unit 154b is positive, the second addition unit 156b adds the voltage signal to the q-axis system voltage Vq. On the other hand, when the voltage signal output from the second PI control unit 154b is negative, the second addition unit 156b adds the negative voltage signal to the q-axis system voltage Vq. The voltage signal is subtracted from Vq.

変換電力制御部100は、電圧加算部156が出力する信号と、電圧降下演算部155が出力する信号とを加減算する加減算部157を有している。加減算部157は、電圧加算部156に設けられた第一加算部157aから入力される信号と、電圧降下演算部155の第二演算部155bから入力される信号とを加算する第一加算部157aを有している。第一加算部157aは、第一加算部157aから入力される信号と、第二演算部155bから入力される信号とを加算してd-q座標上のq軸電圧指令値を生成する。 The conversion power control unit 100 has an addition/subtraction unit 157 that adds/subtracts the signal output from the voltage addition unit 156 and the signal output from the voltage drop calculation unit 155 . The addition/subtraction unit 157 adds the signal input from the first addition unit 157a provided in the voltage addition unit 156 and the signal input from the second calculation unit 155b of the voltage drop calculation unit 155 to the first addition unit 157a. have. The first adder 157a adds the signal input from the first adder 157a and the signal input from the second calculator 155b to generate the q-axis voltage command value on the dq coordinates.

加減算部157は、電圧加算部156に設けられた第二加算部156bから入力される信号と、電圧降下演算部155に設けられた第一演算部155aから出力される信号の極性を反転させた反転信号とを加算する第二加算部157bを有している。第二加算部157bは、第二加算部156bから入力される信号と、第一演算部155aから出力される信号の極性を反転させた反転信号とを加算することによって、第二加算部156bから入力される信号から第一演算部155aから入力される信号を減算した演算と等価の演算を実行し、d-q座標上のd軸電圧指令値を生成する。 The addition/subtraction unit 157 reverses the polarities of the signal input from the second addition unit 156b provided in the voltage addition unit 156 and the signal output from the first calculation unit 155a provided in the voltage drop calculation unit 155. It has a second adder 157b for adding the inverted signal. The second addition unit 157b adds the signal input from the second addition unit 156b and the inverted signal obtained by inverting the polarity of the signal output from the first calculation unit 155a, thereby obtaining the signal from the second addition unit 156b. A calculation equivalent to subtracting the signal input from the first calculation unit 155a from the input signal is executed to generate the d-axis voltage command value on the dq coordinates.

変換電力制御部100は、加減算部157から入力されるd-q座標上のd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を三相量に変換してU相、V相及びW相の出力電圧指令値を生成する座標変換部158を有している。すなわち、座標変換部158は、電力変換モジュール11で生成されるU相の交流出力電圧を追従させる出力電圧指令値と、V相の交流出力電圧を追従させる出力電圧指令値と、W相の交流出力電圧を追従させる出力電圧指令値とを生成する。 The conversion power control unit 100 converts the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value on the dq coordinates input from the addition/subtraction unit 157 into three-phase quantities, and outputs U-phase, V-phase, and W-phase output voltages. It has a coordinate conversion unit 158 that generates command values. That is, the coordinate conversion unit 158 outputs an output voltage command value to follow the U-phase AC output voltage generated by the power conversion module 11, an output voltage command value to follow the V-phase AC output voltage, and a W-phase AC output voltage. and an output voltage command value that causes the output voltage to follow.

変換電力制御部100は、座標変換部158が出力する出力電圧指令値を基準化する電圧指令値基準化部159を有している。電圧指令値基準化部159は、電圧検出器16(図2参照)から入力される電圧検出信号Vpnの信号レベルを1/2とする除算部159aを有している。電圧指令値基準化部159は、座標変換部158から入力される出力電圧指令値を除算部159aから入力される除算信号の電圧レベルで除して出力電圧指令値を基準化する基準化部159bを有している。基準化部159bは、座標変換部158から入力されるU相用の出力電圧指令値、V相用の出力電圧指令値及びW相用の出力電圧指令値のそれぞれを基準化する。 The conversion power control unit 100 has a voltage command value standardizing unit 159 that standardizes the output voltage command value output by the coordinate transforming unit 158 . The voltage command value referencing unit 159 has a dividing unit 159a that halves the signal level of the voltage detection signal Vpn input from the voltage detector 16 (see FIG. 2). The voltage command value standardization unit 159 divides the output voltage command value input from the coordinate conversion unit 158 by the voltage level of the division signal input from the division unit 159a to standardize the output voltage command value. have. The standardization unit 159b standardizes each of the U-phase output voltage command value, the V-phase output voltage command value, and the W-phase output voltage command value input from the coordinate conversion unit 158 .

変換電力制御部100は、電圧指令値基準化部159から入力されるU相用、V相用及びW相用のそれぞれの基準化された出力電圧指令値をパルス幅変調してゲート駆動回路112(図2参照)を制御するための制御信号Sc_11を生成するパルス幅変調部103を有している。パルス幅変調部103は、電力変換モジュール11に設けられたスイッチング素子Q1~Q6をそれぞれ駆動するためのゲートパルス信号に関する情報を含む制御信号Sc_11を生成し、生成した制御信号Sc_11をゲート駆動回路112に出力する。 The conversion power control unit 100 pulse-width-modulates the standardized output voltage command values for the U-phase, the V-phase, and the W-phase input from the voltage command value standardization unit 159, and outputs the output voltage command values to the gate drive circuit 112. (refer to FIG. 2). The pulse width modulation unit 103 generates a control signal Sc_11 including information on gate pulse signals for driving the switching elements Q1 to Q6 provided in the power conversion module 11, and transmits the generated control signal Sc_11 to the gate drive circuit 112. output to

共通モジュール制御回路15は、電力変換モジュール11,13の分担係数特性SCup及び電力変換モジュール12,14の分担係数特性SCboを記憶する記憶部102を備えている。また、共通モジュール制御回路15は、記憶部102に記憶された分担係数特性SCup,SCboを参照して取得される分担係数α_11,α_12,α_13,α_14に基づいて電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれに流れる電流を調整する調整部の一例に相当する電流指令値生成部150を備えている。分担係数特性SCup,SCboは、並列接続される電力変換モジュール11,12,13,14の温度差が小さくなるように設定されている。このため、共通モジュール制御回路15は、分担係数特性SCup,SCboを参照して取得される分担係数α_11,α_12,α_13,α_14に基づいて電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれに流れる電流を調整することによって、電力変換モジュール11,12,13,14の温度差を抑制することができる。共通モジュール制御回路15を備える電力変換装置1も同様に、電力変換モジュール11,12,13,14の温度差を抑制することができる。 The common module control circuit 15 includes a storage unit 102 that stores the sharing coefficient characteristics SCup of the power conversion modules 11 and 13 and the sharing coefficient characteristics SCbo of the power conversion modules 12 and 14 . Further, the common module control circuit 15 controls the power conversion modules 11, 12, 13, 13, 13 based on the sharing coefficients α_11, α_12, α_13, α_14 obtained by referring to the sharing coefficient characteristics SCup, SCbo stored in the storage unit 102. 14 is provided with a current command value generation unit 150 corresponding to an example of an adjustment unit that adjusts the current flowing through each of the . The sharing coefficient characteristics SCup and SCbo are set so that the temperature difference between the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 connected in parallel is small. Therefore, the common module control circuit 15 controls the currents flowing through the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 based on the sharing coefficients α_11, α_12, α_13, and α_14 obtained by referring to the sharing coefficient characteristics SCup, SCbo. By adjusting the temperature difference between the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 can be suppressed. The power conversion device 1 including the common module control circuit 15 can similarly suppress temperature differences among the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 .

ところで、従来の電力変換装置の構成部品において、冷却器の強制空冷用ファンは、他の構成部品よりも寿命が短いため、定期交換が要求されたり、電力変換装置の信頼性が低下したりしてしまう。このため、従来の電力変換装置には、強制空冷用ファンを省略した自然空冷方式とすることによって、冷却器の保守作業を不要とすることが要求される場合がある。近年のパワー半導体デバイスの技術革新により、より小型な自然空冷方式の電力変換装置が実現されている。 By the way, among the component parts of the conventional power converter, the forced air cooling fan of the cooler has a shorter life than the other components, so periodic replacement is required and the reliability of the power converter is lowered. end up Therefore, in some cases, conventional power converters are required to eliminate the need for maintenance work for the cooler by adopting a natural air cooling system that omits a fan for forced air cooling. Due to recent technological innovations in power semiconductor devices, smaller natural air-cooled power converters have been realized.

変換容量が大きな電力変換装置において自然空冷方式を適用するには、パワー半導体デバイスで発生する発熱量を分散するために、パワー半導体デバイスを並列接続したり、複数の電力変換モジュールを並列接続したりする構成をとるのが現実的である。電力変換モジュールは小型であるため、同一の冷却器(例えばヒートシンク)に複数台の電力変換モジュールを実装する構造が単純かつ現実的である。 In order to apply natural air cooling to a power converter with a large conversion capacity, it is necessary to connect power semiconductor devices in parallel or connect multiple power conversion modules in parallel in order to disperse the amount of heat generated by the power semiconductor devices. It is realistic to adopt a configuration that Since power conversion modules are small, it is simple and practical to mount a plurality of power conversion modules on the same cooler (for example, a heat sink).

しかしながら、自然空冷方式は、自然対流によってヒートシンクの熱を放熱するため、同一のヒートシンク上での温度むらを無視できない。すなわち、自然対流は、風上と風下で自然対流している空気の温度の差が大きいため、ヒートシンクの表面温度も、風下に向かうほど上昇する傾向がある。そのため、自然空冷方式の冷却器は、各電力変換モジュールの配置場所によって、冷却性能に差が出てしまう。特に、電力変換装置が電力供給する負荷が重負荷である場合、一部の電力変換モジュールが温度上限値に達して、電力変換装置の出力電力が制限されてしまう場合がある。特許文献1および特許文献2には、各電力変換モジュールに与える冷却性能を均一化する方法が開示されている。 However, in the natural air cooling system, the heat of the heat sink is radiated by natural convection, so temperature unevenness on the same heat sink cannot be ignored. That is, in natural convection, the difference in temperature between the air in which natural convection occurs is large between the windward side and the leeward side, so the surface temperature of the heat sink also tends to increase toward the leeward side. Therefore, the cooling performance of the natural air cooling system differs depending on the location of each power conversion module. In particular, when the load to which power is supplied by the power conversion device is a heavy load, some of the power conversion modules may reach the temperature upper limit, limiting the output power of the power conversion device. Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose a method of equalizing the cooling performance given to each power conversion module.

特許文献1には、第一の電力変換モジュールと、第一の電力変換モジュールよりヒートシンクと熱的に接続する面積が大きな第二の電力変換モジュールを備えている冷却装置が開示されている。さらに、特許文献1には、ヒートシンクの風上側に第一の電力変換モジュールを配置し、風下側に第二の電力変換モジュールを配置することで、第二の電力変換モジュールとヒートシンクの熱抵抗が、第一の電力変換モジュールとヒートシンクの熱抵抗よりも低くなり、冷却器自身による冷却性能のむらをなるべく相殺させることができることが開示されている。 Patent Literature 1 discloses a cooling device including a first power conversion module and a second power conversion module having a larger area of thermal connection with a heat sink than the first power conversion module. Furthermore, in Patent Document 1, by arranging the first power conversion module on the windward side of the heat sink and the second power conversion module on the leeward side, the thermal resistance between the second power conversion module and the heat sink is , is lower than the thermal resistance of the first power conversion module and the heat sink, and the unevenness of the cooling performance due to the cooler itself can be offset as much as possible.

特許文献2には、ヒートシンク上で各電力変換モジュールを千鳥配列にすることで、各電力変換モジュールに与える冷却性能をなるべく均一化させる冷却装置が開示されている。 Patent Literature 2 discloses a cooling device in which the power conversion modules are arranged in a staggered manner on a heat sink so that the cooling performance given to each power conversion module is made uniform as much as possible.

特許文献1に記載された冷却装置は、複数種類の異なる構造を持つ電力変換モジュールが必要であるため、コストが高くなるという問題がある。特許文献2に記載された冷却装置は、ヒートシンク上に電力変換モジュールが実装できない無駄な空間が生じるため、冷却装置が大型化してしまうという問題がある。 The cooling device described in Patent Literature 1 requires power conversion modules having a plurality of types of different structures, so there is a problem of high cost. The cooling device described in Patent Literature 2 has a problem that the cooling device becomes large because there is a wasted space in which the power conversion module cannot be mounted on the heat sink.

これに対し、本実施形態による共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14が冷却部18上に配置されている場所に応じて分担係数を変更することにより、電力変換モジュール11,12,13,14で発生する損失自体を調整するように構成されている。これにより、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14の間の温度ばらつきを抑制し、電力変換装置1の出力電力制限を防止できる。 On the other hand, the common module control circuit 15 and the power converter 1 according to the present embodiment change the sharing coefficient according to the places where the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 are arranged on the cooling unit 18. Therefore, the loss generated in the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 is adjusted. As a result, the common module control circuit 15 and the power conversion device 1 can suppress temperature variations among the power conversion modules 11 , 12 , 13 , and 14 and prevent output power limitation of the power conversion device 1 .

また、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14を互いに同一の構造(大きさや形状など)とすることができる。これにより、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1の低コスト化を図ることができる。さらに、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、無駄な空間を作らずに電力変換モジュール11,12,13,14を冷却部18に実装できるので、小型化を図ることができる。 Further, in the common module control circuit 15 and the power conversion device 1, the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 can have the same structure (size, shape, etc.). Thereby, cost reduction of the common module control circuit 15 and the power converter 1 can be achieved. Furthermore, since the common module control circuit 15 and the power conversion device 1 can mount the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 in the cooling unit 18 without creating a wasteful space, miniaturization can be achieved.

以上説明したように、本実施形態による共通モジュール制御回路15は、並列接続される電力変換モジュール11,12,13,14の温度差が小さくなるように電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力の割合を複数の電力変換モジュール11,12,13,14の合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部102と、記憶部102に記憶された当該割合に基づいて電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれに流れる電流を調整する電流指令値生成部150とを備えている。 As described above, the common module control circuit 15 according to this embodiment controls the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 so that the temperature difference between the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 connected in parallel is reduced. A storage unit 102 that stores a ratio of the converted power to be borne in association with a value based on the total converted power of the plurality of power conversion modules 11, 12, 13, and 14; A current command value generation unit 150 is provided to adjust the current flowing through each of the conversion modules 11 , 12 , 13 , 14 .

また、本実施形態による電力変換装置1は、並列接続される電力変換モジュール11,12,13,14と、電力変換モジュール11,12,13,14を冷却する冷却部18と、共通モジュール制御回路15とを備えている。 Further, the power conversion device 1 according to the present embodiment includes power conversion modules 11, 12, 13, and 14 connected in parallel, a cooling unit 18 for cooling the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, and a common module control circuit. 15.

このような構成を備える共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14の温度差が小さくなるように設定された、電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力の割合(すなわち分担係数)に基づいて電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれに流れる電流を調整することができる。これにより、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、相対的に温度が高くなりやすい電力変換モジュールの出力電力を低減して損失(すなわち発熱)の発生を抑制するとともに、相対的に温度が高くなりやすい電力変換モジュールの出力電力を増加させて電力変換装置1全体の出力電力量を維持できる。その結果、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14の温度むらを抑制することができる。これにより、共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1は、電力変換モジュール11,12,13,14のいずれかによって全体の出力電力が律速されてしまうことを防止できる。 The common module control circuit 15 and the power converter 1 having such a configuration are configured so that the temperature difference between the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 is small. It is possible to adjust the current flowing through each of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 based on the ratio of the converted power borne by (that is, the sharing coefficient). As a result, the common module control circuit 15 and the power conversion device 1 reduce the output power of the power conversion modules whose temperature tends to be relatively high, thereby suppressing loss (that is, heat generation). By increasing the output power of the power conversion module, which tends to be expensive, the output power amount of the entire power converter 1 can be maintained. As a result, the common module control circuit 15 and the power converter 1 can suppress the temperature unevenness of the power conversion modules 11 , 12 , 13 , 14 . As a result, the common module control circuit 15 and the power converter 1 can prevent the overall output power from being rate-determined by any one of the power conversion modules 11 , 12 , 13 , and 14 .

〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について図7から図11を用いて説明する。本実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について、上記第1実施形態による共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second embodiment]
A control device according to a second embodiment of the present invention and a power converter including the same will be described with reference to FIGS. 7 to 11. FIG. Concerning the control device according to the present embodiment and the power conversion device including the same, the same reference numerals are given to the constituent elements having the same actions and functions as those of the common module control circuit 15 and the power conversion device 1 according to the first embodiment. Detailed description is omitted.

(電力変換装置)
まず、本実施形態による電力変換装置の概略構成について図2及び図3を参照しつつ図7を用いて説明する。
(power converter)
First, the schematic configuration of the power converter according to the present embodiment will be described using FIG. 7 while referring to FIGS. 2 and 3. FIG.

図7に示すように、本実施形態による電力変換装置3は、冷却部18(図3参照)に流入する空気の温度又は当該空気の温度を推定できる温度を検出する周囲温度検出器(検出器の一例)28を備えている。周囲温度検出器30は、検出した温度の情報を含む信号である温度検出信号Taを共通モジュール制御回路35に出力するように構成されている。ここで、冷却部18に流入する空気は、例えば冷却部18における自然対流NCによって流入する空気である。冷却部18に流入する空気の温度を検出する周囲温度検出器30として、例えば温度検出部に熱電対が採用された構成の検出器が例示される。また、冷却部18に流入する空気の温度を推定できる温度を検出する周囲温度検出器30として、例えば温度検出部に抵抗温度デバイスが採用された構成の検出器が例示される。 As shown in FIG. 7, the power conversion device 3 according to the present embodiment includes an ambient temperature detector (detector example) 28 is provided. The ambient temperature detector 30 is configured to output to the common module control circuit 35 a temperature detection signal Ta, which is a signal containing information on the detected temperature. Here, the air that flows into the cooling section 18 is air that flows due to natural convection NC in the cooling section 18, for example. As the ambient temperature detector 30 that detects the temperature of the air flowing into the cooling section 18, for example, a detector that employs a thermocouple as a temperature detection section is exemplified. As the ambient temperature detector 30 that detects the temperature from which the temperature of the air flowing into the cooling unit 18 can be estimated, for example, a detector that employs a resistance temperature device as a temperature detection unit is exemplified.

共通モジュール制御回路35は、周囲温度検出器30から入力される温度検出信号Taに基づいて、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数を変化させることができるように構成されている点を除いて、上記第1実施形態による共通モジュール制御回路15と同様の構成を有し、同様の機能を発揮するようになっている。 Based on the temperature detection signal Ta input from the ambient temperature detector 30, the common module control circuit 35 can change the sharing coefficient corresponding to an example of the ratio of the converted power shared by the plurality of power conversion modules. It has the same configuration as the common module control circuit 15 according to the first embodiment except that it is configured in the same manner as the common module control circuit 15, and exhibits the same functions.

本実施形態における電力変換モジュール11,12,13,14、電圧検出器16及び電圧検出回路17は、上記第1実施形態における電力変換モジュール11,12,13,14、電圧検出器16及び電圧検出回路17と同一の構成を有し、同一の機能を発揮するようになっているため、説明は省略する。 The power conversion modules 11, 12, 13, 14, voltage detector 16, and voltage detection circuit 17 in the present embodiment are similar to the power conversion modules 11, 12, 13, 14, voltage detector 16, and voltage detection in the first embodiment. Since it has the same configuration as the circuit 17 and exhibits the same function, the description is omitted.

(制御装置)
次に、本実施形態による制御装置について図2、図3及び図7を参照しつつ図8から図11を用いて説明する。本実施形態による制御装置の一例に相当する共通モジュール制御回路35(図7参照)は、電力変換モジュール11,12,13,14(図1参照)を制御するように構成されている。共通モジュール制御回路15は、電圧検出器16(図1参照)から入力される電圧検出信号Vpn、電圧検出回路17(図1参照)から入力される電圧検出信号Vu,Vv,Vw、電力変換モジュール11から入力される電流検出信号Iu_11~Iw_11、電力変換モジュール12から入力される電流検出信号Iu_12~Iw_12、電力変換モジュール13から入力される電流検出信号Iu_13~Iw_13、電力変換モジュール14から入力される電流検出信号Iu_14~Iw_14及び周囲温度検出器30から入力される温度検出信号Taに基づいて演算した制御信号Sc_11,Sc_12,Sc_13,Sc_14を電力変換モジュール11,12,13,14に出力する機能を発揮するようになっている。これにより、共通モジュール制御回路35は、電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力の割合を、周囲温度を加味した上で個別にリアルタイムで調整できるようになっている。
(Control device)
Next, the control device according to the present embodiment will be described using FIGS. 8 to 11 while referring to FIGS. 2, 3 and 7. FIG. A common module control circuit 35 (see FIG. 7), which corresponds to an example of the control device according to the present embodiment, is configured to control the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 (see FIG. 1). The common module control circuit 15 receives the voltage detection signal Vpn input from the voltage detector 16 (see FIG. 1), the voltage detection signals Vu, Vv, and Vw input from the voltage detection circuit 17 (see FIG. 1), the power conversion module Current detection signals Iu_11 to Iw_11 input from 11, current detection signals Iu_12 to Iw_12 input from the power conversion module 12, current detection signals Iu_13 to Iw_13 input from the power conversion module 13, input from the power conversion module 14 A function of outputting control signals Sc_11, Sc_12, Sc_13, and Sc_14 calculated based on the current detection signals Iu_14 to Iw_14 and the temperature detection signal Ta input from the ambient temperature detector 30 to the power conversion modules 11, 12, 13, and 14. It is designed to work. Thereby, the common module control circuit 35 can individually adjust the ratio of the converted power borne by the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 in real time, taking into consideration the ambient temperature.

図8は、電力変換装置3における負荷率LFに対する、4つの電力変換モジュール11,12,13,14のモジュール温度の特性の一例を示している。図8中に示すグラフの横軸は負荷率LF[p.u.]を示し、当該グラフの縦軸は電力変換モジュールのモジュール温度Tm[℃]を示している。図8中に示す「TCup1」及び「TCup2」は、冷却部18の上部側に実装された電力変換モジュール11,13の温度特性を示している。「TCup1」は、負荷率LFの値が0におけるモジュール温度Tm(初期温度)の値がTma1(例えば40℃)の場合の特性を示し、「TCup2」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2(例えば60℃)の場合の特性を示している。図8中に示す「TCbo1」及び「TCbo2」は、冷却部18の下部側に実装された電力変換モジュール12,14の温度特性を示している。「TCbo1」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1(例えば40℃)の場合の特性を示し、「TCbo2」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2(例えば60℃)の場合の特性を示している。図8中に示す「TRup1」及び「TRup2」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部18の上部側に実装され、かつ分担係数が一定(例えば「1」)の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。「TRup1」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1(例えば40℃)の場合の特性を示し、「TRup2」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2(例えば60℃)の場合の特性を示している。図8中に示す「TRbo1」及び「TRbo2」は、電力変換モジュールの温度特性の参考例であって、冷却部18の下部側に実装され、かつ分担係数が一定(例えば「1」)である場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。「TRbo1」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1(例えば40℃)の場合の電力変換モジュールの温度特性を示し、「TRbo1」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2(例えば60℃)の場合の電力変換モジュールの温度特性を示している。 FIG. 8 shows an example of module temperature characteristics of the four power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 with respect to the load factor LF in the power conversion device 3 . The horizontal axis of the graph shown in FIG. 8 represents the load factor LF [p. u. ], and the vertical axis of the graph indicates the module temperature Tm [° C.] of the power conversion module. “TCup1” and “TCup2” shown in FIG. 8 indicate temperature characteristics of the power conversion modules 11 and 13 mounted on the upper side of the cooling section 18 . “TCup1” indicates the characteristics when the value of the module temperature Tm (initial temperature) is Tma1 (for example, 40° C.) when the value of the load factor LF is 0, and “TCup2” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is The characteristics for Tma2 (for example, 60° C.) are shown. “TCbo1” and “TCbo2” shown in FIG. 8 indicate temperature characteristics of the power conversion modules 12 and 14 mounted on the lower side of the cooling section 18 . “TCbo1” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1 (eg, 40° C.), and “TCbo2” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma2 (eg, 60° C.). showing characteristics. “TRup1” and “TRup2” shown in FIG. 8 are reference examples of the temperature characteristics of the power conversion module, and are mounted on the upper side of the cooling unit 18 and have a constant sharing coefficient (for example, “1”). shows the temperature characteristics of the power conversion module. “TRup1” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1 (eg, 40° C.), and “TRup2” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma2 (eg, 60° C.). showing characteristics. "TRbo1" and "TRbo2" shown in FIG. 8 are reference examples of the temperature characteristics of the power conversion module, are mounted on the lower side of the cooling unit 18, and have a constant sharing coefficient (for example, "1"). 3 shows the temperature characteristics of the power conversion module in the case of FIG. “TRbo1” indicates the temperature characteristic of the power conversion module when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1 (eg, 40° C.); °C) shows the temperature characteristics of the power conversion module.

図8に示すように、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1(例えば40℃)の場合の温度特性TCup1,TCbo1,TRup1,TRbo1は、上記第1実施形態における温度特性TCup,TCbo,TRup,TRboと同様の特性を有している。このため、モジュール温度Tmの初期温度の値がTm1の場合、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも低い所定値LFb1を境界値として、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14のうち相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13の分担係数α_11,α_13は、1よりも小さい値に減少させるように設定される。さらに、負荷率LFの所定値LFb1を境界値として、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14のうち相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14の分担係数α_12,α_14は、1よりも大きな値に増加させるように設定される。ここで、所定値LFb1は、電力変換モジュール11,12,13,14のいずれのモジュール温度Tmpも上限値Tmlとならない負荷率LFの値に設定される。所定値LFb1は例えば、分担係数を一定値にした場合に、相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13が上限値Tmlに到達する負荷率LFの値LFa1よりも小さい値に設定される。 As shown in FIG. 8, the temperature characteristics TCup1, TCbo1, TRup1, and TRbo1 when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1 (for example, 40° C.) are the temperature characteristics TCup, TCbo, TRup, and It has the same characteristics as TRbo. Therefore, when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tm1, the value of the load factor LF is 1 [p. u. ], the power conversion modules 11 and 13 having a relatively high module temperature Tm among the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13, and 14 share The coefficients α_11 and α_13 are set to decrease to values less than one. Further, with a predetermined value LFb1 of the load factor LF as a boundary value, the power conversion modules 12 and 14 having a relatively low module temperature Tm among the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13, and 14 is set to increase to a value greater than one. Here, predetermined value LFb1 is set to a value of load factor LF at which module temperature Tmp of power conversion modules 11, 12, 13, and 14 does not reach upper limit value Tml. For example, the predetermined value LFb1 is set to a value smaller than the value LFa1 of the load factor LF at which the power conversion modules 11 and 13 having relatively high module temperatures Tm reach the upper limit value Tml when the sharing coefficient is set to a constant value. be.

これにより、図8中に温度特性TCup1で示すように、4個の電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13は、負荷率LFが0から所定値LFb1の間よりも所定値LFb1以上の方がモジュール温度Tmの上昇率が小さくなる。一方、図8中に温度特性TCbo1で示すように、4個の電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14は、負荷率が0から所定値LFb1の間よりも所定値LFb1以上の方がモジュール温度Tmの上昇率が大きくなる。これにより、電力変換装置3は、負荷率LFが所定値LFb1以上において電力変換モジュール11,13及び電力変換モジュール12,14の間のモジュール温度Tmの温度差を低減できる。 As a result, as shown by the temperature characteristic TCup1 in FIG. 8, among the four power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the power is mounted on the upper side of the cooling unit 18 and the module temperature Tm is relatively high. In the conversion modules 11 and 13, the rate of increase in the module temperature Tm is smaller when the load factor LF is equal to or greater than the predetermined value LFb1 than when the load factor LF is between 0 and the predetermined value LFb1. On the other hand, as indicated by the temperature characteristic TCbo1 in FIG. Modules 12 and 14 have a higher rate of increase in module temperature Tm when the load factor is greater than or equal to the predetermined value LFb1 than when the load factor is between 0 and the predetermined value LFb1. Thereby, the power conversion device 3 can reduce the temperature difference in the module temperature Tm between the power conversion modules 11 and 13 and the power conversion modules 12 and 14 when the load factor LF is equal to or higher than the predetermined value LFb1.

図8に示すように、モジュール温度Tmの初期温度の値がTm2(>Tm1)の場合、負荷率LFによらず電力変換モジュールのそれぞれが負担する変換電力の分担係数が全て一定(例えば「1」)の場合、図8中の温度特性TRup2及び温度特性TRbo2で示すように、電力変換モジュールの温度Tmは、負荷率LFが大きくなるに従って初期温度Tma2から線形増加する。初期温度Tma2は、電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い温度である。冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュールは、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールよりもモジュール温度Tmが高い。このため、冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュールは、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも小さい値LFa2(<LFa1)においてモジュール温度Tmが上限値Tmlに達してしまう。このため、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Tmは上限値Tmlよりも低い温度であるにもかかわらず、電力変換装置3の出力変換電力は、冷却部18の上部側(風下側)に配置された電力変換モジュールに律速されて制限されてしまう。 As shown in FIG. 8, when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tm2 (>Tm1), the conversion power sharing coefficients borne by the respective power conversion modules are all constant regardless of the load factor LF (for example, "1 ), the temperature Tm of the power conversion module linearly increases from the initial temperature Tma2 as the load factor LF increases, as indicated by the temperature characteristics TRup2 and TRbo2 in FIG. The initial temperature Tma2 is a temperature higher than the maximum initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . A power conversion module arranged on the upper side (downwind side) of the cooling section 18 has a higher module temperature Tm than a power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling section 18 . Therefore, the power conversion module arranged on the upper side (downwind side) of the cooling unit 18 has a load factor LF of 1 [p. u. ], the module temperature Tm reaches the upper limit value Tml at a value LFa2 (<LFa1). Therefore, even though the module temperature Tm of the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 is lower than the upper limit value Tml, the output converted power of the power conversion device 3 is The power conversion module arranged on the upper side (downwind side) of the unit 18 limits the speed.

図8中の温度特性TRbo2で示すように、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Tmは、負荷率LFの値がLFa2において上限値Tmlに達していない。このため、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールは、さらに負荷率LFを上げる余地がある。しかしながら、モジュール温度Tmの初期温度の値がTm2(>Tm1)の場合、冷却部18の下部側(風上側)に配置された電力変換モジュールのモジュール温度Tmも、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも小さい値LFa3(>LFa2)においてモジュール温度Tmが上限値Tmlに達してしまう。 As indicated by the temperature characteristic TRbo2 in FIG. 8, the module temperature Tm of the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 does not reach the upper limit value Tml when the value of the load factor LF is LFa2. . For this reason, the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 has room for further increasing the load factor LF. However, when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tm2 (>Tm1), the module temperature Tm of the power conversion module arranged on the lower side (windward side) of the cooling unit 18 also has a load factor LF value of 1 [ p. u. ], the module temperature Tm reaches the upper limit value Tml at a value LFa3 (>LFa2).

そこで、モジュール温度Tmの初期温度の値がTm1の場合と同様に、モジュール温度Tmの初期温度の値がTm2の場合も、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも低い所定値LFb2を境界値として、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14のうち相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13の分担係数α_11,α_13は、1よりも小さい値に減少させるように設定される。さらに、負荷率LFの所定値LFb2を境界値として、複数(本実施形態では4個)の電力変換モジュール11,12,13,14のうち相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14の分担係数α_12,α_14は、1よりも大きな値に増加させるように設定される。ここで、所定値LFb2は、電力変換モジュール11,12,13,14のいずれのモジュール温度Tmも上限値Tmlとならない負荷率LFの値に設定される。所定値LFb2は例えば、分担係数を一定値にした場合に、相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13が上限値Tmlに到達する負荷率LFの値LFa2よりも小さい値に設定される。 Therefore, similarly to the case where the initial temperature value of the module temperature Tm is Tm1, also when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tm2, the value of the load factor LF is 1 [p. u. ], the power conversion modules 11 and 13 having a relatively high module temperature Tm among the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13, and 14 share The coefficients α_11 and α_13 are set to decrease to values less than one. Further, with a predetermined value LFb2 of the load factor LF as a boundary value, the power conversion modules 12 and 14 having a relatively low module temperature Tm among the plurality of (four in this embodiment) power conversion modules 11, 12, 13 and 14 is set to increase to a value greater than one. Here, predetermined value LFb2 is set to a value of load factor LF at which module temperature Tm of none of power conversion modules 11, 12, 13, and 14 does not reach upper limit value Tml. For example, the predetermined value LFb2 is set to a value smaller than the value LFa2 of the load factor LF at which the power conversion modules 11 and 13 having relatively high module temperatures Tm reach the upper limit value Tml when the sharing coefficient is set to a constant value. be.

これにより、図8中に温度特性TCup2で示すように、4個の電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の上部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが高い電力変換モジュール11,13は、負荷率LFが0から所定値LFb2の間よりも所定値LFb2以上の方がモジュール温度Tmの上昇率が小さくなる。一方、図8中に温度特性TCbo2で示すように、4個の電力変換モジュール11,12,13,14のうち、冷却部18の下部側に実装されて相対的にモジュール温度Tmが低い電力変換モジュール12,14は、負荷率が0から所定値LFb2の間よりも所定値LFb2以上の方がモジュール温度Tmの上昇率が大きくなる。これにより、電力変換装置3は、負荷率LFが所定値LFb2以上において電力変換モジュール11,13及び電力変換モジュール12,14の間のモジュール温度Tmの温度差を低減できる。 As a result, as shown by the temperature characteristic TCup2 in FIG. 8, among the four power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the power is mounted on the upper side of the cooling unit 18 and the module temperature Tm is relatively high. In the conversion modules 11 and 13, the rate of increase in the module temperature Tm is smaller when the load factor LF is equal to or greater than the predetermined value LFb2 than when the load factor LF is between 0 and the predetermined value LFb2. On the other hand, as indicated by the temperature characteristic TCbo2 in FIG. Modules 12 and 14 have a higher rate of increase in module temperature Tm when the load factor is equal to or greater than the predetermined value LFb2 than when the load factor is between 0 and the predetermined value LFb2. As a result, the power conversion device 3 can reduce the temperature difference in the module temperature Tm between the power conversion modules 11 and 13 and the power conversion modules 12 and 14 when the load factor LF is equal to or higher than the predetermined value LFb2.

このように、モジュール温度Tmの初期温度の値が、電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い初期温度Tm2である場合も、電力変換モジュール11,13及び電力変換モジュール12,14の間のモジュール温度Tmの温度差を低減できる。しかしながら、電力変換モジュール11,12,13,14のモジュール温度Tmは、負荷率LFの値が1[p.u.]よりも小さい値の制限値LFc(例えば0.7)において上限値Tmlに到達する。このため、モジュール温度Tmの初期温度の値が電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い場合に電力変換装置3は、動作可能な負荷率LFの範囲を制限するようになっている。 In this way, even if the initial temperature value of the module temperature Tm is the initial temperature Tm2 that is higher than the maximum initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the power conversion module 11 , 13 and the module temperature Tm between the power conversion modules 12, 14 can be reduced. However, the module temperature Tm of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 is 1 [p. u. ], the upper limit value Tml is reached at a limit value LFc (for example, 0.7). Therefore, when the initial temperature value of the module temperature Tm is higher than the maximum initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the power conversion device 3 operates at a load factor LF is designed to limit the range of

図9は、電力変換装置3の負荷率LFに対する、4つの電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力P_11,P_12,P_13,P_14の分担係数α_11,α_12,α_13,α_14の特性の一例を示している。図9中に示すグラフの横軸は負荷率LF[p.u.]を示し、当該グラフの縦軸は分担係数を示している。図9中に示す「SCup1」及び「SCup2」は、冷却部18の上部側に実装された電力変換モジュール11,13の分担係数特性を示している。「SCup1」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1(例えば40℃)の場合の特性を示し、「SCup2」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2(例えば60℃)の場合の特性を示している。図9中に示す「SCbo1」及び「SCbo2」は、冷却部18の下部側に実装された電力変換モジュール12,14の分担係数特性を示している。「SCbo1」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1(例えば40℃)の場合の特性を示し、「SCbo2」は、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2(例えば60℃)の場合の特性を示している。 FIG. 9 shows the characteristics of the sharing coefficients α_11, α_12, α_13, and α_14 of the converted power P_11, P_12, P_13, and P_14 borne by the four power conversion modules 11, 12, 13, and 14 with respect to the load factor LF of the power converter 3. shows an example. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 represents the load factor LF [p. u. ], and the vertical axis of the graph indicates the allocation coefficient. “SCup1” and “SCup2” shown in FIG. 9 indicate the sharing coefficient characteristics of the power conversion modules 11 and 13 mounted on the upper side of the cooling section 18 . “SCup1” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1 (eg, 40° C.), and “SCup2” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma2 (eg, 60° C.). showing characteristics. “SCbo1” and “SCbo2” shown in FIG. 9 indicate the sharing coefficient characteristics of the power conversion modules 12 and 14 mounted on the lower side of the cooling section 18 . “SCbo1” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1 (eg, 40° C.), and “SCbo2” indicates the characteristics when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma2 (eg, 60° C.). showing characteristics.

図9に示すように、モジュール温度Tmの初期温度が電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度以下の初期温度Tma1(例えば40℃)の場合、分担係数特性SCup1,SCbo1は、上記第1実施形態における分担係数特性SCup,SCboと同様の特性を有している。このため、モジュール温度Tmの初期温度の値がTma1の場合、電力変換モジュール11,13の分担係数α_11,α_13は、負荷率FLが、0[p.u.]以上所定値LFb1[p.u.]よりも小さい範囲では一定値α1(例えば「1」)であり、所定値LFb1[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で減少する分担係数特性SCup1を有している。一方、電力変換モジュール12,14の分担係数α_12,α_14は、負荷率LFが、0[p.u.]以上所定値LFb1[p.u.]よりも小さい範囲では一定値α1(例えば「1」)であり、所定値LFb1[p.u.]以上1[p.u.]以下の範囲で増加する分担係数特性SCbo1を有している。 As shown in FIG. 9, when the initial temperature of the module temperature Tm is an initial temperature Tma1 (for example, 40° C.) below the highest initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the sharing coefficient The characteristics SCup1 and SCbo1 have the same characteristics as the sharing coefficient characteristics SCup and SCbo in the first embodiment. Therefore, when the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma1, the sharing coefficients α_11 and α_13 of the power conversion modules 11 and 13 are such that the load factor FL is 0 [p. u. ] or more predetermined value LFb1 [p. u. ] is a constant value α1 (for example, “1”), and a predetermined value LFb1 [p. u. ] or more 1 [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCup1 that decreases in the following range. On the other hand, the sharing coefficients α_12 and α_14 of the power conversion modules 12 and 14 are such that the load factor LF is 0 [p. u. ] or more predetermined value LFb1 [p. u. ] is a constant value α1 (for example, “1”), and a predetermined value LFb1 [p. u. ] or more 1 [p. u. ] has an allotment coefficient characteristic SCbo1 that increases in the following range.

電力変換モジュール11,13は、負荷率が所定値LFb1[p.u.]から1[p.u.]に向かって増加するに従って徐々に減少し、負荷率が1[p.u.]において値がα-(α-<1)となる分担係数特性SCup1を有している。電力変換モジュール12,14は、負荷率が所定値LFb1[p.u.]から1[p.u.]に向かって増加するに従って徐々に増加し、負荷率が1[p.u.]において値がα+(α+>1)となる分担係数特性SCbo1を有している。 When the power conversion modules 11 and 13 have a load factor of a predetermined value LFb1[p. u. ] to 1 [p. u. ], and when the load factor is 1 [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCup1 whose value is α−(α−<1). When the power conversion modules 12 and 14 have a load factor of a predetermined value LFb1[p. u. ] to 1 [p. u. ], and when the load factor is 1 [p. u. ] has a distribution coefficient characteristic SCbo1 whose value is α+(α+>1).

図9に示すように、モジュール温度Tmの初期温度が電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも高い初期温度Tma2(例えば60℃)の場合、分担係数特性SCup2,SCbo2は、負荷率LFの最大値が1[p.u.]に満たない特性を有している。モジュール温度Tmの初期温度の値がTma2の場合、電力変換モジュール11,13の分担係数α_11,α_13は、負荷率FLが、0[p.u.]以上所定値LFb2[p.u.]よりも小さい範囲では一定値α1(例えば「1」)であり、所定値LFb2[p.u.]以上かつ制限値LFc(<1)[p.u.]以下の範囲で減少する分担係数特性SCup2を有している。一方、電力変換モジュール12,14の分担係数α_12,α_14は、負荷率LFが、0[p.u.]以上所定値LFb2[p.u.]よりも小さい範囲では一定値α1(例えば「1」)であり、所定値LFb2[p.u.]以上かつ制限値LFc[p.u.]以下の範囲で増加する分担係数特性SCbo2を有している。 As shown in FIG. 9, when the initial temperature of the module temperature Tm is an initial temperature Tma2 (for example, 60° C.) higher than the maximum initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the sharing The coefficient characteristics SCup2 and SCbo2 are such that the maximum value of the load factor LF is 1 [p. u. ] It has a characteristic that is less than When the initial temperature value of the module temperature Tm is Tma2, the sharing coefficients α_11 and α_13 of the power conversion modules 11 and 13 are such that the load factor FL is 0 [p. u. ] or more than the predetermined value LFb2 [p. u. ] is a constant value α1 (for example, “1”), and a predetermined value LFb2 [p. u. ] and the limit value LFc (<1) [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCup2 that decreases in the following range. On the other hand, the sharing coefficients α_12 and α_14 of the power conversion modules 12 and 14 are such that the load factor LF is 0 [p. u. ] or more than the predetermined value LFb2 [p. u. ] is a constant value α1 (for example, “1”), and a predetermined value LFb2 [p. u. ] and the limit value LFc [p. u. ] has an allotment coefficient characteristic SCbo2 that increases in the following range.

電力変換モジュール11,13は、負荷率LFが所定値LFb2[p.u.]から制限値LFc[p.u.]に向かって増加するに従って徐々に減少し、制限値LFc[p.u.]において値がα-(α-<1)となる分担係数特性SCup2を有している。電力変換モジュール12,14は、負荷率LFが所定値LFb2[p.u.]から制限値LFc[p.u.]に向かって増加するに従って徐々に増加し、負荷率LFが制限値LFc[p.u.]において値がα+(α+>1)となる分担係数特性SCbo2を有している。 In the power conversion modules 11 and 13, the load factor LF is a predetermined value LFb2 [p. u. ] to the limit value LFc [p. u. ], and the limit value LFc [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCup2 whose value is α−(α−<1). In the power conversion modules 12 and 14, the load factor LF is a predetermined value LFb2 [p. u. ] to the limit value LFc [p. u. ], and the load factor LF reaches the limit value LFc [p. u. ] has a sharing coefficient characteristic SCbo2 whose value is α+(α+>1).

このように、モジュール温度Tmの初期温度が電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度を超える条件では、最大負荷率は1[p.u.]よりも低い値となってしまうため、分担係数の推移が異なってくる。分担係数特性SCup2は、負荷率LFが小さくなる方向に分担係数特性SCup1がシフトしたような特性を有している。分担係数特性SCbo2は、負荷率LFが小さくなる方向に分担係数特性SCbo1がシフトしたような特性を有している。このため、モジュール温度Tmの初期温度が異なる場合には、同じ負荷率であっても負荷率LFの値が所定値Fb2から制限値LFcの間では分担係数が変化する。つまり、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数は、周囲温度検出器30で検出される電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度(空気の温度の一例)又は当該周囲温度を推定できる温度の検出値によって変化する。図9に示す電力変換装置3の負荷率LF及び周囲温度に対する電力変換モジュール11,12,13,14の分担係数特性は、電力変換装置3を実働させる前に測定したり電力変換装置3の動作シミュレーションによって算出したりして得られる。 Thus, under the condition that the initial temperature of the module temperature Tm exceeds the maximum initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, 14, the maximum load factor is 1 [p. u. ], the transition of the allocation coefficient will be different. The sharing coefficient characteristic SCup2 has such a characteristic that the sharing coefficient characteristic SCup1 shifts in the direction of decreasing the load factor LF. The sharing factor characteristic SCbo2 has such a characteristic that the sharing factor characteristic SCbo1 is shifted in the direction of decreasing the load factor LF. Therefore, when the initial temperature of the module temperature Tm is different, even if the load factor is the same, the sharing coefficient changes when the value of the load factor LF is between the predetermined value Fb2 and the limit value LFc. That is, the sharing coefficient corresponding to an example of the ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules is the ambient temperature (air temperature) of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 detected by the ambient temperature detector 30. example) or the ambient temperature can be estimated. The distribution coefficient characteristics of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 with respect to the load factor LF of the power converter 3 and the ambient temperature shown in FIG. It is obtained by calculation by simulation.

負荷率LFの所定値FLb1は、負荷率LFの値がLFa1以下の任意値に設定されてもよい。負荷率LFの所定値FLb1は、例えば負荷率LFの値LFa1より10%低い値に設定されてもよい。負荷率LFの所定値FLb2は、負荷率LFの値がLFa2以下の任意値に設定されてもよい。負荷率LFの所定値FLb2は、例えば負荷率LFの値LFa2より10%低い値に設定されてもよい。また、負荷率LFの最大値の1[p.u.]は、分担係数及び負荷率をパラメータとして、負荷率が最も大きくとれる一意の値である。負荷率LFの最大値の1[p.u.]は、電力変換装置3を実働させる前に測定したり電力変換装置3の動作シミュレーションによって分担係数及び負荷率をパラメータとして探索したりして得られる。 The predetermined value FLb1 of the load factor LF may be set to any value less than or equal to LFa1. The predetermined value FLb1 of the load factor LF may be set, for example, to a value 10% lower than the value LFa1 of the load factor LF. The predetermined value FLb2 of the load factor LF may be set to any value less than or equal to LFa2 for the load factor LF. The predetermined value FLb2 of the load factor LF may be set to a value 10% lower than the value LFa2 of the load factor LF, for example. Also, when the maximum value of the load factor LF is 1 [p. u. ] is a unique value with which the load factor can be maximized, with the sharing factor and the load factor as parameters. When the maximum value of the load factor LF is 1 [p. u. ] can be obtained by measuring before the power conversion device 3 is put into actual operation or by searching for the sharing coefficient and the load factor as parameters through an operation simulation of the power conversion device 3 .

分担係数特性SCup1,SCbo1,SCup2,SCbo2、負荷率LFの所定値LFb1,LFb2、負荷率LFの制限値LFcは、例えば共通モジュール制御回路35(図7参照)に設けられた記憶部(詳細は後述する)に保存される。 The sharing coefficient characteristics SCup1, SCbo1, SCup2, SCbo2, the predetermined values LFb1, LFb2 of the load factor LF, and the limit value LFc of the load factor LF are stored in, for example, a storage unit (details are (to be described later).

次に、本実施形態による制御装置の要部の構成について図7から図9を参照しつつ図10を用いて説明する。図10は、電力変換装置3に備えられた共通モジュール制御回路(制御装置の一例)35の要部の一例を示す機能ブロック図である。共通モジュール制御回路35は、電力変換装置3の負荷率LFを分担係数α_11,α_12,α_13,α_14に応じて電力変換モジュール11,12,13,14に分担させ、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力を個別に制御するように構成されている。共通モジュール制御回路35は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれについて変換電力を制御する変換電力制御部を有している。当該変換電力制御部は、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれで同一の構成を有し、同一の機能を発揮するようになっている。このため、以下、電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれの変換電力制御部の構成について、電力変換モジュール11の変換電力制御部を例にとって説明する。なお、図10では、電力変換モジュール11の変換電力制御部300が図示されている。 Next, the configuration of the main part of the control device according to the present embodiment will be described using FIG. 10 while referring to FIGS. 7 to 9. FIG. FIG. 10 is a functional block diagram showing an example of a main part of a common module control circuit (an example of a control device) 35 provided in the power converter 3. As shown in FIG. The common module control circuit 35 causes the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 to share the load factor LF of the power converter 3 according to the sharing coefficients α_11, α_12, α_13, and α_14. , 14 are individually controlled. The common module control circuit 35 has a conversion power control section that controls conversion power for each of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 . The conversion power control unit has the same configuration in each of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, and exhibits the same function. For this reason, the configuration of each conversion power control unit of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 will be described below by taking the conversion power control unit of the power conversion module 11 as an example. Note that FIG. 10 shows the conversion power control unit 300 of the power conversion module 11 .

図10に示すように、共通モジュール制御回路35に設けられた変換電力制御部300は、統括制御部301及び記憶部302の構成が異なる点を除いて、上記第1実施形態による共通モジュール制御回路15に設けられた変換電力制御部100と同様の構成を有し、同様の機能を発揮するようになっている。 As shown in FIG. 10, the conversion power control unit 300 provided in the common module control circuit 35 is the same as the common module control circuit according to the first embodiment, except that the overall control unit 301 and the storage unit 302 have different configurations. It has the same configuration as the conversion power control section 100 provided in 15, and exhibits the same function.

図10に示すように、統括制御部301には、共通モジュール制御回路35の外部から入力される外部要因(本実施形態では負荷9(図7参照))の要求値であるd軸電流Id_ref、q軸電流Iq_ref及び最大要求電流Idq_refに加えて、周囲温度検出器30(図7参照)が出力する温度検出信号Taが入力されるように構成されている。 As shown in FIG. 10, the integrated control unit 301 includes a d-axis current Id_ref, which is a request value of an external factor input from outside the common module control circuit 35 (in this embodiment, the load 9 (see FIG. 7)), In addition to the q-axis current Iq_ref and the maximum requested current Idq_ref, the temperature detection signal Ta output by the ambient temperature detector 30 (see FIG. 7) is input.

共通モジュール制御回路35に備えられた記憶部302には、分担係数特性SCup1,SCbo1,SCup2,SCbo2などが記憶されている。したがって、記憶部302に記憶された、複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合の一例に相当する分担係数は、周囲温度検出器30で検出される電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度(空気の温度の一例)又は当該周囲温度の温度を推定できる温度の検出値によって変化する。 The storage unit 302 provided in the common module control circuit 35 stores shared coefficient characteristics SCup1, SCbo1, SCup2, SCbo2, and the like. Therefore, the sharing coefficients stored in the storage unit 302 and corresponding to an example of the ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules are the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 detected by the ambient temperature detector 30. ambient temperature (an example of air temperature) or a temperature detection value that can estimate the ambient temperature.

統括制御部301は例えば、周囲温度検出器30から入力された温度検出信号Taに対応するモジュール温度Tmの初期温度に基づく分担係数特性を参照し、上述の式(6)を用いて算出した現時点での負荷率LFに対応する分担係数α_11を記憶部302から読み出す。例えば、周囲温度検出器30から入力された温度検出信号Taに対応するモジュール温度Tmの初期温度の値がTma2であった場合、統括制御部301は、記憶部302に記憶された分担係数特性SCup2を参照し、上述の式(6)を用いて算出した現時点での負荷率LFに対応する分担係数α_11を読み出す。 For example, the integrated control unit 301 refers to the sharing coefficient characteristic based on the initial temperature of the module temperature Tm corresponding to the temperature detection signal Ta input from the ambient temperature detector 30, and calculates the current time calculated using the above equation (6). The sharing coefficient α_11 corresponding to the load factor LF at is read out from the storage unit 302 . For example, when the initial temperature value of the module temperature Tm corresponding to the temperature detection signal Ta input from the ambient temperature detector 30 is Tma2, the overall control unit 301 changes the sharing coefficient characteristic SCup2 stored in the storage unit 302 to Tma2. , and reads out the allotment coefficient α_11 corresponding to the current load factor LF calculated using the above equation (6).

このように、本実施形態では、統括制御部301が読み出す分担係数には、周囲温度検出器30から入力された温度検出信号Ta、すなわち電力変換モジュール11の周囲温度が反映される。このため、変換電力制御部300は、電流指令値生成部150からパルス幅変調部103まで、上記第1実施形態における変換電力制御部100と同様に動作することにより、電力変換モジュール11の周囲温度が反映された制御信号Sc_11を生成してゲート駆動回路112(図2参照)に出力できる。 Thus, in this embodiment, the temperature detection signal Ta input from the ambient temperature detector 30, that is, the ambient temperature of the power conversion module 11 is reflected in the sharing coefficient read by the integrated control unit 301 . Therefore, the conversion power control unit 300, from the current command value generation unit 150 to the pulse width modulation unit 103, operates in the same manner as the conversion power control unit 100 in the first embodiment, so that the ambient temperature of the power conversion module 11 can be generated and output to the gate driving circuit 112 (see FIG. 2).

次に、本実施形態による電力変換装置の周囲温度と最大出力電力との関係について図11を用いて説明する。ここで、電力変換装置の最大出力電力は、最大の負荷率に相当する。図11は、電力変換装置3の周囲温度と最大出力電力との関係の一例を示すグラフである。図11に示すグラフの横軸は周囲温度[℃]を示し、当該グラフの縦軸は最大出力電力[%]を示している。図11中に示す電力特性MP1は、電力変換モジュール11,12,13,14の分担係数を変更する場合の電力変換装置3の最大出力電力の特性を示している。図11中に示す電力特性MP2は、電力変換モジュール11,12,13,14の分担係数を変更しない場合(分担係数が固定値の場合)の電力変換装置の最大出力電力の特性を示している。 Next, the relationship between the ambient temperature and the maximum output power of the power converter according to this embodiment will be explained using FIG. Here, the maximum output power of the power converter corresponds to the maximum load factor. FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between the ambient temperature and the maximum output power of the power conversion device 3. In FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 11 indicates the ambient temperature [° C.], and the vertical axis of the graph indicates the maximum output power [%]. A power characteristic MP1 shown in FIG. 11 indicates the characteristic of the maximum output power of the power conversion device 3 when the sharing coefficients of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 are changed. A power characteristic MP2 shown in FIG. 11 indicates the characteristic of the maximum output power of the power converter when the sharing coefficients of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 are not changed (when the sharing coefficients are fixed values). .

図11中に電力特性MP1で示すように、電力変換モジュール11,12,13,14の分担係数を変更する場合に周囲温度が40℃までは、電力変換装置3の運転範囲は、最大出力電力100%となる。なお、電力特性MP1は、上記第1実施形態による電力変換装置1の運転範囲にも相当する。 As shown by the power characteristic MP1 in FIG. 11, when the sharing coefficients of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 are changed, the operating range of the power converter 3 is the maximum output power when the ambient temperature is up to 40°C. 100%. The power characteristic MP1 also corresponds to the operating range of the power converter 1 according to the first embodiment.

図11中に電力特性MP1で示すように、電力変換モジュール11,12,13,14の分担係数を変更する場合に周囲温度が60℃では、電力変換装置3の運転範囲は、最大出力電力の70%までになる。このように、電力変換装置3は、運転範囲を制限することによって周囲温度に対するディレーティングに対応させることができる。電力変換装置3は、最大出力電力の70%の運転範囲で周囲温度に応じて、適切な分担係数を連続的又は断続的に更新する。これにより、電力変換装置3は、分担係数が固定値である場合(電力特性MP2参照)よりも、より大きな最大出力電力を得ることが可能となる。 As shown by the power characteristic MP1 in FIG. 11, when the sharing coefficients of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 are changed and the ambient temperature is 60° C., the operating range of the power converter 3 is the maximum output power. up to 70%. In this way, the power conversion device 3 can cope with derating with respect to the ambient temperature by limiting the operating range. The power conversion device 3 continuously or intermittently updates the appropriate sharing coefficient according to the ambient temperature within the operating range of 70% of the maximum output power. As a result, the power electronics device 3 can obtain a larger maximum output power than when the sharing coefficient is a fixed value (see power characteristic MP2).

以上説明したように、本実施形態による共通モジュール制御回路35は、並列接続される電力変換モジュール11,12,13,14の温度差が小さくなるように電力変換モジュール11,12,13,14が負担する変換電力の割合を複数の電力変換モジュール11,12,13,14の合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部302と、記憶部302に記憶された当該割合に基づいて電力変換モジュール11,12,13,14のそれぞれに流れる電流を調整する電流指令値生成部150とを備えている。 As described above, the common module control circuit 35 according to the present embodiment controls the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 so that the temperature difference between the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 connected in parallel is reduced. A storage unit 302 that stores a ratio of the converted power to be borne in association with a value based on the total converted power of the plurality of power conversion modules 11, 12, 13, and 14; A current command value generation unit 150 is provided to adjust the current flowing through each of the conversion modules 11 , 12 , 13 , 14 .

また、本実施形態による電力変換装置3は、並列接続される電力変換モジュール11,12,13,14と、電力変換モジュール11,12,13,14を冷却する冷却部18と、共通モジュール制御回路35とを備えている。 The power conversion device 3 according to the present embodiment includes power conversion modules 11, 12, 13, and 14 connected in parallel, a cooling unit 18 for cooling the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, and a common module control circuit. 35.

このような構成を備える共通モジュール制御回路35及び電力変換装置3は、上記第1実施形態による共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1と同様の効果が得られる。 The common module control circuit 35 and the power converter 3 having such configurations can obtain the same effects as the common module control circuit 15 and the power converter 1 according to the first embodiment.

また、本実施形態による電力変換装置3は、冷却部18(図3参照)に流入する空気(冷却媒体の一例)の温度又は当該空気の温度を推定できる温度を検出する周囲温度検出器(検出器の一例)28を備えている。共通モジュール制御回路35及び電力変換装置3は、周囲温度検出器30で検出される電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度の検出値によって分担係数を変化させることができる。これにより、共通モジュール制御回路35及び電力変換装置3は、電力変換モジュール11,12,13,14の周囲の初期温度に応じて、運転範囲を調整することにより周囲温度に対するディレーティングに対応することができる。 In addition, the power conversion device 3 according to the present embodiment includes an ambient temperature detector (detection An example of a vessel) 28 is provided. The common module control circuit 35 and the power conversion device 3 can change the sharing coefficient according to the detected ambient temperature of the power conversion modules 11 , 12 , 13 and 14 detected by the ambient temperature detector 30 . As a result, the common module control circuit 35 and the power conversion device 3 can cope with derating with respect to the ambient temperature by adjusting the operating range according to the initial ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14. can be done.

〔第3実施形態〕
本発明の第3実施形態による制御装置及び電力変換装置について図12を用いて説明する。本実施形態による電力変換装置は、冷却部が、複数の電力変換モジュールごとに個別に分割又は複数の電力変換モジュールの一部ごとに分割されている点に特徴を有している。本実施形態による制御装置及びそれを備える電力変換装置について、上記第1実施形態による共通モジュール制御回路15及び電力変換装置1と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Third embodiment]
A control device and a power conversion device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power converter according to this embodiment is characterized in that the cooling unit is divided individually for each of the plurality of power conversion modules or divided for each part of the plurality of power conversion modules. Concerning the control device according to the present embodiment and the power conversion device including the same, the same reference numerals are given to the constituent elements having the same actions and functions as those of the common module control circuit 15 and the power conversion device 1 according to the first embodiment. Detailed description is omitted.

図12に示すように、本実施形態による電力変換装置は、4分割された冷却部18を備えている。本実施形態では、冷却部18は、冷却部18a,18b,18c,18dとして電力変換モジュール11,12,13,14ごとに個別に分割されている。 As shown in FIG. 12, the power converter according to this embodiment includes a cooling section 18 divided into four parts. In this embodiment, the cooling unit 18 is individually divided for each power conversion module 11, 12, 13, 14 as cooling units 18a, 18b, 18c, 18d.

冷却部18aには、電力変換モジュール11が実装され、冷却部18bには、電力変換モジュール12が実装され、冷却部18cには、電力変換モジュール13が実装され、冷却部18dには、電力変換モジュール14が実装されている。 The power conversion module 11 is mounted in the cooling unit 18a, the power conversion module 12 is mounted in the cooling unit 18b, the power conversion module 13 is mounted in the cooling unit 18c, and the power conversion module is mounted in the cooling unit 18d. A module 14 is mounted.

冷却部18a,18b,18c,18dは、電力変換モジュール11,12,13,14が実装されるベース部181a,181b,181c,181dを有している。電力変換モジュール11,12,13,14は、ベース部181a,181b,181c,181dに熱的に接合されている。冷却部18a,18b,18c,18dは、電力変換モジュール11,12,13,14が実装されるベース部181a,181b,181c,181dの実装面の裏面から延在する複数の放熱フィン182a,182b,182c,182dを有している。複数の放熱フィン182a,182b,182c,182dはそれぞれ、薄板直方体形状を有している。複数の放熱フィン182aは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。複数の放熱フィン182bは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。複数の放熱フィン182cは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。複数の放熱フィン182dは、互いに所定の間隙を設けて配置されている。ベース部181a,181b,181c,181dと複数の放熱フィン182a,182b,182c,182dは、例えば一体に形成されている。 The cooling units 18a, 18b, 18c and 18d have base portions 181a, 181b, 181c and 181d on which the power conversion modules 11, 12, 13 and 14 are mounted. The power conversion modules 11, 12, 13, 14 are thermally joined to the base portions 181a, 181b, 181c, 181d. The cooling units 18a, 18b, 18c, 18d are composed of a plurality of radiation fins 182a, 182b extending from the rear surface of the mounting surface of the base units 181a, 181b, 181c, 181d on which the power conversion modules 11, 12, 13, 14 are mounted. , 182c and 182d. Each of the plurality of radiation fins 182a, 182b, 182c, 182d has a thin rectangular parallelepiped shape. The plurality of radiation fins 182a are arranged with a predetermined gap therebetween. The plurality of radiation fins 182b are arranged with a predetermined gap therebetween. The plurality of radiation fins 182c are arranged with a predetermined gap therebetween. A plurality of radiation fins 182d are arranged with a predetermined gap therebetween. The base portions 181a, 181b, 181c, 181d and the plurality of radiation fins 182a, 182b, 182c, 182d are formed integrally, for example.

冷却部18a,18b,18c,18dは、互いにほぼ均等な間隔を保って配置されている。冷却部18a及び冷却部18bは、上下方向に並んで配置され、冷却部18c及び冷却部18dは、上下方向に並んで配置されている。冷却部18a及び冷却部18cは、左右方向に並んで配置され、冷却部18b及び冷却部18dは、左右方向に並んで配置されている。冷却部18a,18cは、複数の放熱フィン182a,182cが水平方向に並んだ状態で、電力変換装置に設けられた筐体(不図示)の内部に設置される。冷却部18b,18dは、複数の放熱フィン182b,182dが水平方向に並んだ状態で、電力変換装置3に設けられた筐体(不図示)の内部に設置される。冷却部18a,18b,18c,18dは、自然空冷によって電力変換モジュール11,12,13,14を冷却する。このため、図12に示すように、複数の放熱フィン182a,182b,182c,182dにおいて生じる自然対流NCの向きは、下方から上方に向かう方向となる。これにより、冷却部18a,18cの方が冷却部18b,18dよりも温度が高くなるという温度むらが生じる。 The cooling portions 18a, 18b, 18c, 18d are arranged at approximately equal intervals. The cooling units 18a and 18b are arranged side by side in the vertical direction, and the cooling units 18c and 18d are arranged side by side in the vertical direction. The cooling units 18a and 18c are arranged side by side in the left-right direction, and the cooling units 18b and 18d are arranged side by side in the left-right direction. The cooling units 18a and 18c are installed inside a housing (not shown) provided in the power converter, with a plurality of radiation fins 182a and 182c arranged horizontally. The cooling units 18b and 18d are installed inside a housing (not shown) provided in the power conversion device 3 with a plurality of heat radiation fins 182b and 182d arranged horizontally. The cooling units 18a, 18b, 18c, 18d cool the power conversion modules 11, 12, 13, 14 by natural air cooling. Therefore, as shown in FIG. 12, the direction of the natural convection NC generated in the plurality of radiation fins 182a, 182b, 182c, and 182d is from the bottom to the top. As a result, the temperature of the cooling portions 18a and 18c becomes higher than that of the cooling portions 18b and 18d.

しかしながら、本実施形態による制御装置及び電力変換装置には、上記第1実施形態及び上記第2実施形態による共通モジュール制御回路15,35及び電力変換装置1,3を適用することができる。これにより、本実施形態による制御装置及び電力変換装置は、上記第1実施形態又は上記第2実施形態による共通モジュール制御回路15,35及び電力変換装置1,3と同様の方法によって電力変換モジュール11,12,13,14を制御することにより、電力変換モジュール11,12,13,14の温度むらを抑制することができる。 However, the common module control circuits 15 and 35 and the power conversion devices 1 and 3 according to the first and second embodiments can be applied to the control device and the power conversion device according to the present embodiment. As a result, the control device and the power converter according to the present embodiment can control the power conversion module 11 by the same method as the common module control circuits 15 and 35 and the power converters 1 and 3 according to the first embodiment or the second embodiment. , 12, 13, and 14, temperature unevenness of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 can be suppressed.

本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
上記第1実施形態から上記第3実施形態による制御装置及び電力変換装置は、電流指令値生成部を有し、出力電流指令値を介して複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流(すなわち負荷率)を調整するように構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、制御装置及び電力変換装置は、出力電流指令値を調整する方法に限らず、電源装置の制御目的に応じて、適宜、トルク指令値や入力電流指令値といった他の物理量を介して複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流(すなわち負荷率)を調整してももちろんよい。さらに、制御装置及び電力変換装置は、複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流の電流量を調整するのではなく、電流を流す時間を調整してももちろんよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
The control device and the power conversion device according to the first to third embodiments have a current command value generation unit, and current (that is, load factor ), but the present invention is not limited to this. For example, the control device and the power conversion device are not limited to the method of adjusting the output current command value, and according to the control purpose of the power supply device, appropriately through other physical quantities such as the torque command value and the input current command value. Of course, the current (that is, load factor) flowing through each of the power conversion modules may be adjusted. Furthermore, the control device and the power conversion device may, of course, adjust the time for which the current flows instead of adjusting the current amount of the current flowing through each of the plurality of power conversion modules.

上記第1実施形態から上記第3実施形態では、電力変換装置として直流-交流変換器(2レベルインバータ)を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明に係る電力変換装置として直流-直流変換器や交流-直流変換器という他の変換器も適用できる。これらの変換器に設けられた複数の電力変換モジュールが負担する負荷率を、負荷率と因果関係のある値を介して調整することで、上記第1実施形態から上記第3実施形態による制御装置及び電力変換装置と同様の効果が得られる。 In the above-described first to third embodiments, the DC-AC converter (two-level inverter) is used as an example of the power converter, but the present invention is not limited to this. For example, other converters such as DC-DC converters and AC-DC converters can be applied as the power conversion device according to the present invention. By adjusting the load factor borne by the plurality of power conversion modules provided in these converters via a value having a causal relationship with the load factor, the control device according to the first to third embodiments And the same effect as the power converter can be obtained.

上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、冷却部18の上部側に配置された電力変換モジュール11,13は、同じ温度特性及び分担係数特性を有し、冷却部18の下部側に配置された電力変換モジュール12,13は、同じ温度特性及び分担係数特性を有しているとみなして説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、電力変換モジュール11、12,13,14は、それぞれ異なる温度特性及び分担係数特性を有し、上述の方法によって分担係数や各電力変換モジュールに流れる電流(すなわち負荷率)が個別に制御されてももちろんよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the power conversion modules 11 and 13 arranged on the upper side of the cooling section 18 have the same temperature characteristics and sharing coefficient characteristics, and are arranged on the lower side of the cooling section 18. Although the power conversion modules 12 and 13 are assumed to have the same temperature characteristics and sharing coefficient characteristics, the present invention is not limited to this. For example, the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 each have different temperature characteristics and sharing coefficient characteristics, and the sharing coefficient and the current flowing through each power conversion module (that is, the load factor) are individually controlled by the above-described method. But of course it's fine.

上記第1実施形態における分担係数特性は、急激な温度変化を緩和するために、負荷率の値が所定値LFbから1までの間で、曲線的に変化するように設定されている。また、上記第2実施形態における分担系通特性は、急激な温度変化を緩和するために、負荷率の値が所定値LFb1から1までの間又は所定値LFb2から制限値LFcまでの間で、曲線的に変化するように設定されている。しかしながら、本発明はこれに限られない。例えば、分担係数特性は、これらの間において直線的又は段階的に増加又は減少するように設定されてもよい。あるいは、分担係数特性は、負荷率のこれらの間において曲線的、直線的及び段階的な変化の少なくとも2つを組み合わせて増加又は減少するように設定されてもよい。 The distribution coefficient characteristic in the first embodiment is set such that the load factor value changes in a curve between a predetermined value LFb and 1 in order to mitigate sudden temperature changes. Further, the sharing system general characteristic in the second embodiment is such that the value of the load factor is between the predetermined value LFb1 and 1 or between the predetermined value LFb2 and the limit value LFc, in order to mitigate sudden temperature changes. It is set to change in a curvilinear manner. However, the present invention is not limited to this. For example, the sharing factor characteristics may be set to increase or decrease between them linearly or stepwise. Alternatively, the sharing factor characteristic may be set to increase or decrease by a combination of at least two of curvilinear, linear and stepped changes therebetween.

本発明に係る制御装置及び電力変換装置は、モジュール温度Tmの初期温度が、電力変換モジュール11,12,13,14の周囲温度として想定される最高の初期温度よりも低い場合には、負荷率に応じて分担係数を変更するか否かを選択できるように構成されていてもよい。モジュール温度Tmの初期温度が、複数の電力変換モジュールの周囲温度として想定される最高の初期温度よりも低い場合、複数の電力変換モジュールのうちの相対的に高温となる電力変換モジュールのモジュール温度が、負荷率の値が1.0[p.u.]まで上限値に到達しない場合もある。このため、本発明に係る制御装置及び電力変換装置は、相対的に高温となる電力変換モジュールのモジュール温度が、負荷率の値が1.0[p.u.]でも上限値に到達するか否かを判断するための初期温度の閾値が設定されていてもよい。本発明に係る制御装置及び電力変換装置は、初期温度が当該閾値を超えた場合は負荷率に応じて分担係数を変更し、初期温度が当該閾値以下であれば分担係数を一定とするように、切り替え可能に構成されていてもよい。 When the initial temperature of the module temperature Tm is lower than the highest initial temperature assumed as the ambient temperature of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the control device and the power conversion device according to the present invention provide the load factor It may be configured to be able to select whether or not to change the allotment coefficient according to. When the initial temperature of the module temperature Tm is lower than the highest initial temperature assumed as the ambient temperature of the plurality of power conversion modules, the module temperature of the power conversion module having a relatively high temperature among the plurality of power conversion modules is , the value of the load factor is 1.0 [p. u. ] may not reach the upper limit. Therefore, in the control device and power conversion device according to the present invention, the module temperature of the power conversion module, which is relatively high, is such that the load factor value is 1.0 [p. u. ], a threshold of the initial temperature may be set for determining whether or not the temperature reaches the upper limit. The control device and the power conversion device according to the present invention change the sharing coefficient according to the load factor when the initial temperature exceeds the threshold, and keep the sharing coefficient constant when the initial temperature is equal to or less than the threshold. , may be configured to be switchable.

上記第3実施形態では、冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14ごとに冷却部18a,18b,18c,18dとして個別に分割されているが、本発明はこれに限られない。例えば、冷却部18は、複数の電力変換モジュールの一部ごとに分割されていてもよい。具体的に例えば、冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14のうち、上部に配置される電力変換モジュール11,13を組みとし、下部に配置される電力変換モジュール12,14を組として上下方向に2分割されていてもよい。また、冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14のうち、左側部に配置される電力変換モジュール11,12を組みとし、右側部に配置される電力変換モジュール13,14を組として左右方向に2分割されていてもよい。また、冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14のうちのいずれか1個及び残余の3個で2分割されていてもよい。さらに、冷却部18は、電力変換モジュール11,12,13,14のうちのいずれか1個、残余の1個及びさらに残余の2個で3分割されていてもよい。 In the third embodiment, the cooling unit 18 is divided individually as the cooling units 18a, 18b, 18c, and 18d for each of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, but the present invention is not limited to this. . For example, the cooling unit 18 may be divided for each part of the plurality of power conversion modules. Specifically, for example, of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the cooling unit 18 sets the upper power conversion modules 11 and 13 as a set, and the lower power conversion modules 12 and 14 as a set. The set may be vertically divided into two. Further, the cooling unit 18 includes the power conversion modules 11, 12 arranged on the left side of the power conversion modules 11, 12, 13, 14 as a group, and the power conversion modules 13, 14 arranged on the right side as a group. may be divided into two in the left and right direction. Also, the cooling unit 18 may be divided into two by one of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14 and the remaining three. Furthermore, the cooling unit 18 may be divided into three by one of the power conversion modules 11, 12, 13, and 14, the remaining one, and the remaining two.

上記第1実施形態から上記第3実施形態では、冷却方式として自然空冷方式を例にとって説明しているが、本発明はこれに限られない。例えば、強制空冷方式や水冷方式でも本発明を適用することができる。水冷方式の場合、周囲温度検出器30は、冷却媒体として用いられる水の温度又は冷却媒体として用いられる水の温度を推定できる温度を検出するように構成される。 In the above-described first to third embodiments, the natural air cooling system is described as an example of the cooling system, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a forced air cooling system or a water cooling system. In the case of water cooling, the ambient temperature detector 30 is configured to detect the temperature of water used as a cooling medium or a temperature from which the temperature of water used as a cooling medium can be estimated.

上記第1実施形態から上記第3実施形態では、電力変換装置に備えられる電力変換モジュールの個数は4個を例にとって説明したが、本発明はこれに限られない。電力変換モジュールの個数は、2個、3個又は5個以上であっても同様の効果が得られる。 In the first to third embodiments, the number of power conversion modules provided in the power conversion device is four, but the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained even if the number of power conversion modules is two, three, or five or more.

上記第1実施形態から上記第3実施形態では、スイッチング素子Q1~Q6は、MOSFETで構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、スイッチング素子Q1~Q6は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの、他のパワー半導体デバイスでもよい。 In the first to third embodiments, the switching elements Q1 to Q6 are composed of MOSFETs, but the present invention is not limited to this. For example, the switching elements Q1-Q6 may be other power semiconductor devices such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).

本発明の技術的範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の技術的範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 The scope of the invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that achieve equivalent effects for which the invention is intended. Furthermore, the scope of the present invention is not limited to the combination of inventive features defined by the claims, but is defined by any desired combination of the specific features of each and every disclosed feature. sell.

1,3 電力変換装置
8 直流電源
9 負荷
11,12,13,14 電力変換モジュール
15,35 共通モジュール制御回路
16,171,172,173 電圧検出器
17 電圧検出回路
18,18a,18b,18c,18d 冷却部
30 周囲温度検出器
100,300 変換電力制御部
101,310 統括制御部
102,302 記憶部
103 パルス幅変調部
111 インバータ部
112 ゲート駆動回路
113u,113v,113w 電流検出器
150 電流指令値生成部
150a 第一除算部
150b 第二除算部
150c 第一積算部
150d 第二積算部
151,152,158 座標変換部
153 偏差演算部
153a 第一減算部
153b 第二減算部
154 PI制御部
154a 第一PI制御部
154b 第二PI制御部
155 電圧降下演算部
155a 第一演算部
155b 第二演算部
156 電圧加算部
156a,157a 第一加算部
156b,157b 第二加算部
157 加減算部
159 電圧指令値基準化部
159a 除算部
159b 基準化部
181,181a,181b,181c,181d ベース部
182,182a,182b,182c,182d 放熱フィン
C 直流コンデンサ
D1,D2,D3,D4,D5,D6 還流用ダイオード
Lu,Lv,Lw 交流リアクトル
M1,M2,M3,M4,M5,M6 半導体素子
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6 スイッチング素子
1, 3 power conversion device 8 DC power supply 9 loads 11, 12, 13, 14 power conversion modules 15, 35 common module control circuits 16, 171, 172, 173 voltage detector 17 voltage detection circuits 18, 18a, 18b, 18c, 18d Cooling unit 30 Ambient temperature detectors 100, 300 Conversion power control units 101, 310 Integrated control units 102, 302 Storage unit 103 Pulse width modulation unit 111 Inverter unit 112 Gate drive circuits 113u, 113v, 113w Current detector 150 Current command value Generation unit 150a First division unit 150b Second division unit 150c First integration unit 150d Second integration unit 151, 152, 158 Coordinate conversion unit 153 Deviation calculation unit 153a First subtraction unit 153b Second subtraction unit 154 PI control unit 154a One PI control unit 154b Second PI control unit 155 Voltage drop calculation unit 155a First calculation unit 155b Second calculation unit 156 Voltage addition units 156a, 157a First addition units 156b, 157b Second addition unit 157 Addition/subtraction unit 159 Voltage command value Reference section 159a Division section 159b Reference section 181, 181a, 181b, 181c, 181d Base section 182, 182a, 182b, 182c, 182d Radiation fin C DC capacitors D1, D2, D3, D4, D5, D6 Freewheeling diode Lu , Lv, Lw AC reactors M1, M2, M3, M4, M5, M6 Semiconductor elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 Switching elements

Claims (7)

並列接続される複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部と
を備えることを特徴とする制御装置。
A ratio of converted power borne by the plurality of power conversion modules is stored in association with a value based on the total converted power of the plurality of power conversion modules so that a temperature difference between the plurality of power conversion modules connected in parallel is reduced. a storage unit;
and an adjustment unit that adjusts currents flowing through each of the plurality of power conversion modules based on the ratio stored in the storage unit.
前記記憶部に記憶された前記割合は、前記複数の電力変換モジュールを冷却する冷却部に流入する冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度を検出する検出器で検出される前記冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度の検出値によって変化すること
を特徴とする請求項1に記載の制御装置。
The ratio stored in the storage unit is the temperature of a cooling medium flowing into a cooling unit that cools the plurality of power conversion modules, or the cooling detected by a detector that detects a temperature that can estimate the temperature of the cooling medium. 2. The control device according to claim 1, wherein the temperature of the medium or the temperature of the cooling medium is changed according to a temperature detection value that can be estimated.
前記割合は、少なくとも前記合計変換電力が所定の値以上の範囲で、前記複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように設定される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
3. The control device according to claim 1, wherein the ratio is set so that the temperature difference between the plurality of power conversion modules is small within a range at least in which the total converted power is equal to or greater than a predetermined value. .
前記所定の値は、前記割合を変化させずに前記複数の電力変換モジュールが合計変換電力を出力した場合において、前記複数の電力変換モジュールのうち少なくとも1つが上限温度に到達する変換電力に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
The predetermined value is based on the converted power at which at least one of the plurality of power conversion modules reaches the upper limit temperature when the plurality of power conversion modules output the total converted power without changing the ratio. 4. A control device as claimed in claim 3, characterized in that it is determined.
並列接続される複数の電力変換モジュールと、
前記複数の電力変換モジュールを冷却する冷却部と、
前記複数の電力変換モジュールの温度差が小さくなるように前記複数の電力変換モジュールが負担する変換電力の割合を前記複数の電力変換モジュールの合計変換電力に基づく値に対応させて記憶する記憶部、及び、前記記憶部に記憶された前記割合に基づいて前記複数の電力変換モジュールのそれぞれに流れる電流を調整する調整部を有する制御装置と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
a plurality of power conversion modules connected in parallel;
a cooling unit that cools the plurality of power conversion modules;
a storage unit that stores a ratio of the converted power borne by the plurality of power conversion modules so as to reduce the temperature difference among the plurality of power conversion modules in association with a value based on the total converted power of the plurality of power conversion modules; and a control device having an adjustment unit that adjusts the current flowing through each of the plurality of power conversion modules based on the ratio stored in the storage unit.
前記冷却部は、前記複数の電力変換モジュールごとに個別に分割又は前記複数の電力変換モジュールの一部ごとに分割されていること
を特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。
The power converter according to claim 5, wherein the cooling unit is divided individually for each of the plurality of power conversion modules or divided for each part of the plurality of power conversion modules.
前記冷却部に流入する冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度を検出する検出器を備え、
前記記憶部に記憶された前記割合は、前記検出器で検出される前記冷却媒体の温度又は前記冷却媒体の温度を推定できる温度の検出値によって変化すること
を特徴とする請求項5又は6に記載の電力変換装置。
A detector that detects the temperature of the cooling medium flowing into the cooling unit or the temperature that can estimate the temperature of the cooling medium,
7. The method according to claim 5, wherein the ratio stored in the storage unit changes depending on the temperature of the cooling medium detected by the detector or a detected temperature value that can estimate the temperature of the cooling medium. A power converter as described.
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