JP2012050235A

JP2012050235A - Inverter control device

Info

Publication number: JP2012050235A
Application number: JP2010189559A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Hotate; 尚史保立; Naoto Onuma; 大沼　　直人; Masato Ishizuka; 正人石塚; Tomoji Sakota; 友治迫田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP5481318B2

Abstract

【課題】インバータ装置を構成する個々のパワー半導体素子の劣化状態を均等化可能で、インバータ装置の長寿命化とメンテナンスの容易化とを図ることができるインバータ制御装置を提供する。
【解決手段】インバータ装置３を構成する各パワー半導体素子２についてのパワーサイクル寿命の劣化状態を推定する劣化状態推定部９と、該劣化状態推定部９にて求められた各パワー半導体素子２についてのパワーサイクル寿命の劣化状態から、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差を算出する位相算出部１０と、該位相算出部１０にて算出された位相差を表示する表示部１１を備える。
【選択図】図１An inverter control device capable of equalizing deterioration states of individual power semiconductor elements constituting an inverter device and extending the life of the inverter device and facilitating maintenance.
A degradation state estimation unit 9 for estimating a degradation state of a power cycle life of each power semiconductor element 2 constituting an inverter device 3 and each power semiconductor element 2 obtained by the degradation state estimation unit 9 The phase calculation unit 10 calculates the electrical phase difference between the power semiconductor element having the fastest power cycle life deterioration and the slowest power semiconductor element from the deterioration state of the power cycle life, and the phase calculation unit 10 calculates the phase difference. The display part 11 which displays the phase difference made is provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、インバータ制御装置に係り、特に、インバータ装置を構成する複数のパワー半導体素子の劣化状態を推定し、その推定結果に基づいて各パワー半導体素子の劣化状態を均等化する手段に関する。 The present invention relates to an inverter control device, and more particularly, to a means for estimating a deterioration state of a plurality of power semiconductor elements constituting the inverter device and equalizing the deterioration state of each power semiconductor element based on the estimation result.

パワー半導体素子は、通電時には損失によりシリコンチップのジャンクション温度が上昇し、電流遮断時にはシリコンチップのジャンクション温度が低下する。このため、エレベータなど、始動と停止を頻繁に繰り返す用途に適用されるインバータ装置においては、これを構成するパワー半導体素子が、パワーサイクル寿命（サーマルサイクル寿命とも呼ばれる。）で熱疲労破壊するという現象が発生する。 In the power semiconductor element, the junction temperature of the silicon chip increases due to loss when energized, and the junction temperature of the silicon chip decreases when current is interrupted. For this reason, in an inverter device that is applied to applications such as elevators that are frequently started and stopped, a power semiconductor element that constitutes the device undergoes thermal fatigue failure with a power cycle life (also called a thermal cycle life). Will occur.

インバータ装置について、所期の寿命を確保するためには、これに用いられている個々のパワー半導体素子のパワーサイクル寿命を正確に推定し、劣化の程度が進んだパワー半導体素子を寿命に到達する前に交換できるようにすることが求められる。かかる技術的な要請に対処するため、パワー半導体素子のパワーサイクル寿命を推定するための監視手段や演算装置を備えたインバータ制御装置が従来提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。 In order to ensure the expected life of the inverter device, the power cycle life of each power semiconductor element used in the inverter device is accurately estimated, and the power semiconductor element whose degree of deterioration has advanced is reached. It is required to be able to exchange it before. In order to cope with such technical demands, an inverter control apparatus including a monitoring unit and an arithmetic unit for estimating the power cycle life of a power semiconductor element has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特願２００６−２５４５７４号公報Japanese Patent Application No. 2006-254574 特願２００８−１７１７０３号公報Japanese Patent Application No. 2008-171703

しかしながら、特許文献１、２に記載の技術は、いずれも、パワー半導体素子のパワーサイクル寿命を推定することに留まっているので、インバータ装置を構成する個々のパワー半導体素子のパワーサイクル寿命が尽きる前に、当該パワー半導体素子の交換作業を行わなくてはならず、メンテナンスに多大な労力を要するという問題がある。 However, since all of the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are limited to estimating the power cycle life of the power semiconductor element, before the power cycle life of the individual power semiconductor elements constituting the inverter device is exhausted. In addition, the power semiconductor element must be replaced, and there is a problem that a great deal of labor is required for maintenance.

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、インバータ装置を構成する個々のパワー半導体素子の劣化状態を均等化可能で、インバータ装置の長寿命化とメンテナンスの容易化を図ることができるインバータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its purpose is to equalize deterioration states of individual power semiconductor elements constituting the inverter device, and to extend the life and maintenance of the inverter device. It is in providing the inverter control apparatus which can aim at simplification of.

本発明は、上記課題を解決するため、複数のパワー半導体素子から構成され、モータに印加する速度周波数に応じた交流電圧を作り出すインバータ装置の制御装置において、前記インバータ装置を構成する各パワー半導体素子についてのパワーサイクル寿命の劣化状態を推定する劣化状態推定部と、該劣化状態推定部にて求められた前記パワーサイクル寿命の劣化状態から、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差を算出する位相算出部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a control device for an inverter device that is composed of a plurality of power semiconductor elements and generates an AC voltage corresponding to a speed frequency applied to a motor. A degradation state estimation unit for estimating a degradation state of the power cycle life of the power semiconductor device, and a power semiconductor element having the fastest degradation of the power cycle life and the slowest from the degradation state of the power cycle life obtained by the degradation state estimation unit And a phase calculation unit for calculating an electrical phase difference with the power semiconductor element.

インバータ装置は、６個のパワー半導体素子で構成され、これらをＯＮ／ＯＦＦすることにより、被制御対象に備えられたモータに印加する速度周波数に応じた交流電圧を作り出す電力変換装置である。ルームエアコンや冷蔵庫などの家電品は、決められた始動位置及び停止位置というものがないので、これに適用されるインバータ装置の各パワー半導体素子には、熱負荷がほぼ均等に作用し、各パワー半導体素子のパワーサイクル寿命には差が生じないものと考えられる。これに対してエレベータは、各階床に対する乗りかごの停止位置が決められているので、これに適用されるインバータ装置においては、各階床への乗りかごの停止時及び各階床からの乗りかごの始動時に通電されるパワー半導体素子により大きな熱負荷が作用し、パワーサイクル寿命が短くなる。これを放置すれば、この特定のパワー半導体素子のパワーサイクル寿命が、インバータ装置の予定寿命よりも短くなって、メンテナンスに多大の労力を要することになる。そこで、各パワー半導体素子についてパワーサイクル寿命を推定した上で、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差を算出し、例えばこの位相差を表示部に表示すると、エレベータの管理者は、この表示部に表示された位相差に基づいて、各階床への乗りかごの停止時及び各階床からの乗りかごの始動時に通電されるパワー半導体素子が、パワーサイクル寿命の劣化が最も遅いパワー半導体素子となるようにエレベータ駆動用のモータの制御位相を調整することにより、各パワー半導体素子についてのパワーサイクル寿命を均等化できるので、インバータ装置の寿命を、予定された寿命まで延長することができる。また、算出された位相差からモータの制御量を更に算出すれば、この制御量に基づいてモータの制御位相を自動的に調整することもできる。なお、上記においては、エレベータ用のインバータ制御装置を例にとって説明したが、本発明は、パワー半導体素子のパワーサイクル寿命に差が生じる用途に適用される全てのインバータ制御装置に適用することができる。 The inverter device is a power conversion device that includes six power semiconductor elements, and generates an AC voltage corresponding to a speed frequency applied to a motor provided for a controlled object by turning them ON / OFF. Home appliances such as room air conditioners and refrigerators do not have a fixed starting position and stopping position, so the heat load acts almost evenly on each power semiconductor element of the inverter device applied to this. It is considered that there is no difference in the power cycle life of semiconductor elements. On the other hand, the elevator has a fixed stop position for the car relative to each floor. In the inverter device applied to this, when the car stops at each floor and the car starts from each floor. A large heat load acts on the power semiconductor element that is sometimes energized, shortening the power cycle life. If this is left unattended, the power cycle life of this specific power semiconductor element becomes shorter than the expected life of the inverter device, and a great deal of labor is required for maintenance. Therefore, after estimating the power cycle life for each power semiconductor element, the electrical phase difference between the power semiconductor element with the fastest degradation of the power cycle life and the slowest power semiconductor element is calculated, and for example, this phase difference is displayed. When the elevator manager displays the power semiconductor element to be energized when stopping the car to each floor and starting the car from each floor based on the phase difference displayed on the display. By adjusting the control phase of the motor for driving the elevator so that the power semiconductor element has the slowest degradation of the power cycle life, the power cycle life of each power semiconductor element can be equalized, so the life of the inverter device can be reduced. Can be extended to the expected lifetime. If the motor control amount is further calculated from the calculated phase difference, the motor control phase can be automatically adjusted based on the control amount. In the above description, the inverter control device for elevators has been described as an example. However, the present invention can be applied to all inverter control devices that are applied to applications in which a difference in power cycle life of power semiconductor elements occurs. .

また本発明は、前記構成のインバータ制御装置において、前記位相算出部は、前記パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子の劣化状態と、前記パワーサイクル寿命の劣化が最も遅いパワー半導体素子の劣化状態の差を推定し、これらの劣化状態の差が予め設定された閾値を超えたとき、その旨を示す信号を出力することを特徴とする。 According to the present invention, in the inverter control device having the above-described configuration, the phase calculation unit includes a deterioration state of the power semiconductor element having the fastest power cycle life deterioration and a deterioration of the power semiconductor element having the slowest power cycle life deterioration. A state difference is estimated, and when the deterioration state difference exceeds a preset threshold value, a signal indicating the fact is output.

かかる構成によると、各パワー半導体素子の劣化状態の差が所定の閾値に達するごとに被制御対象の調整を行うことができるので、インバータ装置及びその被制御対象のメンテナンスをより容易化することができる。 According to such a configuration, the controlled object can be adjusted every time the difference in the degradation state of each power semiconductor element reaches a predetermined threshold value, so that the maintenance of the inverter device and the controlled object can be further facilitated. it can.

また本発明は、前記構成のインバータ制御装置において、被制御対象の基準位置における前記モータの制御位相を検出する基準位置検出器と、該基準位置検出器にて検出された前記被制御対象の基準位置における前記モータの制御位相、前記劣化状態推定部にて求められた前記パワーサイクル寿命の劣化状態、及び前記モータの駆動時間を記憶する記憶手段と、前記パワーサイクル寿命の劣化状態及び前記モータの駆動時間から、前記各パワー半導体素子がパワーサイクル寿命に到達するまでの推定時間を算出する演算部とを更に備えたことを特徴とする。 According to the present invention, in the inverter control device having the above-described configuration, a reference position detector that detects a control phase of the motor at a reference position of the controlled object, and a reference of the controlled object detected by the reference position detector Storage means for storing the control phase of the motor at the position, the deterioration state of the power cycle life obtained by the deterioration state estimation unit, and the driving time of the motor; and the deterioration state of the power cycle life and the motor And an arithmetic unit for calculating an estimated time from the driving time until each power semiconductor element reaches the power cycle life.

かかる構成によると、被制御対象（例えばエレベータ）の基準位置（例えば１階の乗りかごの停止位置）におけるモータの制御位相を検出する基準位置検出器を備えるので、例えば表示部に、当該基準位置検出器にて検出された被制御対象の基準位置におけるモータの制御位相を表示することにより、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差に応じた被制御対象の調整後に、モータの制御位相が前記位相差に応じたものとなっているか否かを容易に確認することができる。また、演算部にて、各パワー半導体素子についてのパワーサイクル寿命の劣化状態とモータの駆動時間とから、各パワー半導体素子がパワーサイクル寿命に到達するまでの推定時間を算出するので、次回のモータの調整時期を確実に知ることができて、インバータ装置及び被制御対象のメンテナンスを効率的に行うことができる。 According to this configuration, the reference position detector that detects the control phase of the motor at the reference position of the controlled object (for example, elevator) (for example, the stop position of the car on the first floor) is provided. By displaying the control phase of the motor at the reference position of the controlled object detected by the detector, according to the electrical phase difference between the power semiconductor element with the fastest power cycle life degradation and the slowest power semiconductor element After the adjustment of the controlled object, it can be easily confirmed whether or not the motor control phase corresponds to the phase difference. In addition, the calculation unit calculates the estimated time until each power semiconductor element reaches the power cycle life from the deterioration state of the power cycle life for each power semiconductor element and the driving time of the motor. Thus, the inverter device and the controlled object can be efficiently maintained.

本発明は、複数のパワー半導体素子のそれぞれについてのパワーサイクル寿命を推定すると共に、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差を算出するので、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子に作用する熱負荷が最も軽くなるように被制御対象を調整することが可能となり、インバータを構成する各パワー半導体素子のパワーサイクル寿命を均等化することができて、パワー半導体素子及びインバータ装置の寿命を最大限に利用することが可能となる。 The present invention estimates the power cycle life for each of the plurality of power semiconductor elements, and calculates the electrical phase difference between the power semiconductor element with the earliest degradation of the power cycle life and the slowest power semiconductor element. It is possible to adjust the controlled object so that the heat load acting on the power semiconductor element with the fastest degradation of the power cycle life becomes the lightest, and to equalize the power cycle life of each power semiconductor element constituting the inverter Thus, the lifetime of the power semiconductor element and the inverter device can be maximized.

実施形態に係るインバータ制御装置の構成図である。It is a block diagram of the inverter control apparatus which concerns on embodiment. インバータ制御装置に備えられる複数のパワー半導体素子間に生じるパワーサイクル寿命の差とこれを均等化するための方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method for equalizing the difference of the power cycle life which arises between several power semiconductor elements with which an inverter control apparatus is equipped, and this. 実施形態に係るインバータ制御装置をエレベータシステムに適用した場合における制御位相の調整方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the adjustment method of the control phase at the time of applying the inverter control apparatus which concerns on embodiment to an elevator system.

以下、実施形態に係るインバータ制御装置につき、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an inverter control device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

図１に示すように、実施形態に係るインバータ制御装置は、モータ１の駆動を制御するインバータ装置３及びコンバータ装置４と接続され、これらの各装置３，４を構成する複数個のパワー半導体素子２のパワーサイクル寿命を推定する。なお、本実施形態においては、パワー半導体素子２として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１〜６が用いられている。モータ１は、インバータ装置３に接続され、インバータ装置３より供給される可変電圧可変周波数の３相交流電力より可変速度制御される。インバータ装置３は、コンバータ装置４と接続され、コンバータ装置４は、商用電源５から給電される３相交流電力を直流電力に変換する。 As shown in FIG. 1, the inverter control device according to the embodiment is connected to an inverter device 3 and a converter device 4 that control driving of a motor 1, and a plurality of power semiconductor elements that constitute these devices 3 and 4. A power cycle life of 2 is estimated. In the present embodiment, IGBTs (insulated gate bipolar transistors) 1 to 6 are used as the power semiconductor element 2. The motor 1 is connected to the inverter device 3 and is subjected to variable speed control by three-phase AC power of variable voltage and variable frequency supplied from the inverter device 3. The inverter device 3 is connected to the converter device 4, and the converter device 4 converts three-phase AC power fed from the commercial power supply 5 into DC power.

インバータ制御装置６は、モータ１の回転位置を検出するエンコーダ７と電流検出器８とを備えており、これらの各検出器の出力信号に基づいて、インバータ装置３及びコンバータ装置４をフィードバック制御する。また、このインバータ制御装置６には、インバータ装置３及びコンバータ装置４を構成する各パワー半導体素子２のパワーサイクル（サーマルサイクル）に起因する劣化状態を推定する劣化状態推定部９と、該劣化状態推定部９にて求められたパワーサイクル寿命の劣化状態から、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差を算出する位相算出部１０と、該位相算出部１０にて算出された位相差を表示する表示部１１が備えられており、インバータ装置３及びコンバータ装置４の長寿命化を支援できるようになっている。 The inverter control device 6 includes an encoder 7 that detects the rotational position of the motor 1 and a current detector 8, and feedback-controls the inverter device 3 and the converter device 4 based on the output signals of these detectors. . The inverter control device 6 includes a deterioration state estimation unit 9 that estimates a deterioration state caused by the power cycle (thermal cycle) of each power semiconductor element 2 constituting the inverter device 3 and the converter device 4, and the deterioration state. A phase calculation unit 10 for calculating an electrical phase difference between the power semiconductor element having the fastest deterioration of the power cycle life and the slowest power semiconductor element from the deterioration state of the power cycle life determined by the estimation unit 9; A display unit 11 that displays the phase difference calculated by the phase calculation unit 10 is provided, and can support the extension of the life of the inverter device 3 and the converter device 4.

劣化状態推定部９は、電流検出器８の帰還信号８ａなどからインバータ装置３及びコンバータ装置４を構成するパワー半導体素子２のジャンクション温度の上昇値を推定し、推定した上昇値にパワーサイクル数を積算して、各パワー半導体素子２の劣化状態を推定する。なお、かかる方法に代えて、特許文献１，２に記載の方法で、パワー半導体素子２の劣化状態を推定することもできる。 The degradation state estimation unit 9 estimates the increase value of the junction temperature of the power semiconductor element 2 constituting the inverter device 3 and the converter device 4 from the feedback signal 8a of the current detector 8 and the like, and sets the number of power cycles to the estimated increase value. By integrating, the deterioration state of each power semiconductor element 2 is estimated. Instead of this method, the degradation state of the power semiconductor element 2 can also be estimated by the methods described in Patent Documents 1 and 2.

位相算出部１０は、劣化状態推定部９にて求められたパワーサイクル寿命の劣化状態から、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いＩＧＢＴと最も遅いＩＧＢＴとの電気的な位相差を算出すると共に、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いＩＧＢＴの劣化状態と最も遅いＩＧＢＴの劣化状態の差を算出する。図２（ａ）に、位相算出部１０にて行われる位相差の算出原理を示す。また、図２（ｂ）に、ＩＧＢＴ１〜６の劣化状態を均等化する方法を示す。図２（ａ）に示すように、モータ１の電気的制御位相である０〜３６０度に対して、インバータ装置３を構成するＩＧＢＴ１〜６が通電した場合の制御位相は、素子毎に６０度ずれた６方向に表される。図２（ａ）では、ＩＧＢＴ１〜６のパワーサイクル寿命を基準寿命１として換算し、この基準寿命１に対する劣化状態を数値及び太線で表示している。インバータ装置３を構成するＩＧＢＴ１〜６の劣化状態は、インバータ装置３の駆動条件、つまりは制御対象となるモータ１の駆動条件により決まり、エレベータなどのモータ１を特定の位置で起動・停止を繰り返す装置においては、モータ１の起動・停止位置に相当する制御位相で通電する素子の通電量及び通電頻度が高くなる。したがって、図２（ａ）に示すように、各素子により、劣化状態に違いが生じる。 The phase calculation unit 10 calculates the electrical phase difference between the IGBT with the earliest deterioration in power cycle life and the IGBT with the slowest deterioration from the deterioration state of the power cycle life obtained by the deterioration state estimation unit 9. The difference between the IGBT deterioration state with the earliest cycle life deterioration and the slowest IGBT deterioration state is calculated. FIG. 2A shows the principle of phase difference calculation performed by the phase calculation unit 10. FIG. 2B shows a method for equalizing the deterioration states of the IGBTs 1 to 6. As shown in FIG. 2A, the control phase when the IGBTs 1 to 6 constituting the inverter device 3 are energized is 60 degrees for each element with respect to 0 to 360 degrees that is the electrical control phase of the motor 1. It is represented in 6 different directions. In FIG. 2A, the power cycle life of the IGBTs 1 to 6 is converted as the reference life 1, and the deterioration state with respect to the reference life 1 is indicated by a numerical value and a bold line. The deterioration state of the IGBTs 1 to 6 constituting the inverter device 3 is determined by the driving conditions of the inverter device 3, that is, the driving conditions of the motor 1 to be controlled, and the motor 1 such as an elevator is repeatedly started and stopped at a specific position. In the apparatus, the energization amount and energization frequency of the elements energized at the control phase corresponding to the start / stop position of the motor 1 are increased. Accordingly, as shown in FIG. 2 (a), a difference occurs in the deterioration state depending on each element.

図２（ａ）の例では、ＩＧＢＴ１（位相角が０度）の劣化が最も早く、ＩＧＢＴ２（位相角が１８０度）の劣化が最も遅くなっている。従って、本例の場合、劣化が最も早いパワー半導体素子（ＩＧＢＴ１）と劣化が最も遅いパワー半導体素子（ＩＧＢＴ２）との電気的な位相差は１８０度となり、この値が表示部１１に表示される。また、ＩＧＢＴ１の劣化状態は０．５であり、ＩＧＢＴ２の劣化状態は０．３５であって、その差（０．１５）が予め定められた閾値以上である場合には、その旨が表示部１１に表示される。 In the example of FIG. 2A, the deterioration of IGBT1 (phase angle is 0 degree) is the fastest, and the deterioration of IGBT2 (phase angle is 180 degrees) is the slowest. Therefore, in the case of this example, the electrical phase difference between the power semiconductor element (IGBT1) having the fastest deterioration and the power semiconductor element (IGBT2) having the slowest deterioration is 180 degrees, and this value is displayed on the display unit 11. . Further, when the deterioration state of the IGBT 1 is 0.5 and the deterioration state of the IGBT 2 is 0.35 and the difference (0.15) is equal to or larger than a predetermined threshold value, the fact is displayed on the display unit. 11 is displayed.

上述のように、パワーサイクル寿命の劣化は、モータ１の起動・停止位置に相当する制御位相で通電するパワー半導体素子２ほど早く進む。したがって、表示部１１の表示内容に従い、モータ１の起動・停止位置に相当する制御位相で通電しており、劣化が最も早く進行したＩＧＢＴ１を、モータ１の起動・停止位置に相当する制御位相で通電しないようにし、また、モータ１の起動・停止位置に相当する制御位相で通電しておらず、劣化の進行が最も遅いＩＧＢＴ２を、モータ１の起動・停止位置に相当する制御位相で通電するようにモータ１の制御位相を調整し直せば、劣化が最も早く進行したＩＧＢＴ１については、劣化の進行を遅らせることができ、劣化の進行が最も遅いＩＧＢＴ２については、劣化の進行を早めることができて、ＩＧＢＴ１〜６の劣化状態を均等化することができる。即ち、ＩＧＢＴ１〜６の劣化状態が図２（ａ）に示すアンバランスな状態から、モータ１の制御位相を１８０度変更することにより、図２（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ１〜６の劣化状態を全て均等な状態にすることができる。 As described above, the degradation of the power cycle life proceeds faster as the power semiconductor element 2 is energized at the control phase corresponding to the start / stop position of the motor 1. Therefore, according to the display content of the display unit 11, the current is supplied with the control phase corresponding to the start / stop position of the motor 1, and the IGBT 1 whose deterioration has progressed the earliest is changed to The IGBT 2 that is not energized at the control phase corresponding to the start / stop position of the motor 1 and that has the slowest progress is supplied at the control phase corresponding to the start / stop position of the motor 1. Thus, if the control phase of the motor 1 is readjusted, the progress of the deterioration can be delayed for the IGBT 1 that has progressed the fastest, and the progress of the deterioration can be accelerated for the IGBT 2 that has the slowest progress. Thus, the deterioration state of the IGBTs 1 to 6 can be equalized. That is, when the deterioration state of the IGBTs 1 to 6 is changed from the unbalanced state shown in FIG. 2A by changing the control phase of the motor 1 by 180 degrees, as shown in FIG. All states can be made equal.

以下、エレベータ装置を例にとって、モータ１における制御位相の調整方法を説明する。図３（ａ），（ｂ）に示すように、モータ１の制御位相は回転子の磁束３１であり、永久磁石モータでは磁石位置に相当する。被駆動側は主ロープ３２によって連結された乗りかご３３及びカウンターウェイト３４に相当する。モータ１の回転子に直結されたシーブ３５と主ロープ３２との摩擦力により乗りかご３３及びカウンターウェイト３４を上下に駆動する構造であるため、乗りかご３３及びカウンターウェイト３４の非常止め装置（図示省略）を動作させるなどでシーブ３５と主ロープ３２との摩擦力を低減することで、シーブ３５及び回転子側の磁束位置と主ロープの位置関係を低い回転力・トルクで変更することができる。この状態において、前述の位相差に相当する制御量回転子側を手動又はモータで駆動させる。図３（ｂ）は磁束位置を１８０度ずらした場合の例である。本操作により、ＩＧＢＴ１〜６の劣化状態を均等化できる。 Hereinafter, a control phase adjustment method in the motor 1 will be described by taking an elevator apparatus as an example. As shown in FIGS. 3A and 3B, the control phase of the motor 1 is the magnetic flux 31 of the rotor, which corresponds to the magnet position in the permanent magnet motor. The driven side corresponds to a car 33 and a counterweight 34 connected by a main rope 32. Since the car 33 and the counter weight 34 are driven up and down by the frictional force between the sheave 35 directly connected to the rotor of the motor 1 and the main rope 32, an emergency stop device for the car 33 and the counter weight 34 (illustration is shown). By reducing the frictional force between the sheave 35 and the main rope 32 by operating the omission), the positional relationship between the sheave 35 and the rotor-side magnetic flux position and the main rope can be changed with a low rotational force and torque. . In this state, the control amount rotor side corresponding to the above-described phase difference is driven manually or by a motor. FIG. 3B shows an example in which the magnetic flux position is shifted by 180 degrees. By this operation, the deterioration states of the IGBTs 1 to 6 can be equalized.

なお、図２（ａ），（ｂ）の例では、１回の制御位相の調整で、ＩＧＢＴ１〜６がほぼパワーサイクル寿命に到達するようになっているが、より実際的には、上述の操作を何度も繰り返すことにより、各素子の劣化状態を平均的に進行させることが可能となり、インバータ装置３の寿命及びインバータ装置３を構成する各パワー半導体素子２の寿命を最大限に利用することに貢献できる。 In the examples of FIGS. 2A and 2B, the IGBTs 1 to 6 almost reach the power cycle life by one adjustment of the control phase. By repeating the operation many times, the deterioration state of each element can be progressed on average, and the life of the inverter device 3 and the life of each power semiconductor element 2 constituting the inverter device 3 are maximized. Can contribute.

また、図１に示すインバータ制御装置６には、被制御対象の基準位置におけるモータ１の制御位相を検出する基準位置検出器と、該基準位置検出器にて検出された被制御対象の基準位置における前記モータの制御位相、劣化状態推定部９にて求められた各パワー半導体素子２についてのパワーサイクル寿命の劣化状態、及びモータ１の駆動時間を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されたパワーサイクル寿命の劣化状態とモータ１の駆動時間とから、各パワー半導体素子２がパワーサイクル寿命に到達するまでの推定時間を算出する演算部とを更に備え、表示部１１に、被制御対象の基準位置におけるモータ１の制御位相、各パワー半導体素子２についてのパワーサイクル寿命の劣化状態、モータ１の駆動時間、及び各パワー半導体素子がパワーサイクル寿命に到達するまでの残寿命推定時間を表示する構成とすることができる。 1 includes a reference position detector that detects the control phase of the motor 1 at the reference position of the controlled object, and the reference position of the controlled object detected by the reference position detector. Storage means for storing the control phase of the motor, the deterioration state of the power cycle life of each power semiconductor element 2 obtained by the deterioration state estimation unit 9, and the driving time of the motor 1, and the storage means. And a calculation unit that calculates an estimated time until each power semiconductor element 2 reaches the power cycle life from the deteriorated state of the power cycle life and the driving time of the motor 1. The control phase of the motor 1 at the reference position, the degradation state of the power cycle life of each power semiconductor element 2, the driving time of the motor 1, and each power semiconductor element It can be configured to display the remaining life estimated time to reach the power cycle life.

かかる構成によると、表示部１１に、基準位置検出器にて検出された被制御対象の基準位置におけるモータ１の制御位相を表示するので、パワーサイクル寿命の劣化が最も早いパワー半導体素子と最も遅いパワー半導体素子との電気的な位相差に応じた被制御対象の調整後に、モータ１の制御位相が、表示部１１に表示された位相差に応じたものとなっているか否かを容易に確認することができる。また、表示部１１に、各パワー半導体素子２についてのパワーサイクル寿命の劣化状態、モータ１の駆動時間、及び各パワー半導体素子２がパワーサイクル寿命に到達するまでの残寿命推定時間を表示するので、次回の被制御対象の調整時期を知ることができ、インバータ装置及び被制御対象のメンテナンスを容易かつ効率的なものにすることができる。 According to this configuration, since the control phase of the motor 1 at the reference position of the controlled object detected by the reference position detector is displayed on the display unit 11, the power semiconductor element with the fastest deterioration of the power cycle life and the slowest After adjusting the controlled object according to the electrical phase difference with the power semiconductor element, it is easy to check whether the control phase of the motor 1 corresponds to the phase difference displayed on the display unit 11 can do. Further, the display unit 11 displays the degradation state of the power cycle life for each power semiconductor element 2, the driving time of the motor 1, and the estimated remaining time until each power semiconductor element 2 reaches the power cycle life. The next adjustment timing of the controlled object can be known, and the maintenance of the inverter device and the controlled object can be made easy and efficient.

更に、前記各実施形態においては、劣化状態推定部９にて求められたパワーサイクル寿命の劣化状態、位相算出部１０にて算出された位相差、及び、演算部にて求められたパワーサイクル寿命に到達するまでの推定時間を表示部１１に表示する構成としたが、かかる構成に代えて、或いはかかる構成と共に、これらの各データからモータ１の制御量を更に算出し、この制御量に基づいてモータ１の制御位相を自動的に調整するという構成にすることもできる。これにより、インバータ装置及び被制御対象のメンテナンスをより容易かつ効率的なものにすることができる。 Further, in each of the above embodiments, the deterioration state of the power cycle life obtained by the deterioration state estimation unit 9, the phase difference calculated by the phase calculation unit 10, and the power cycle life obtained by the calculation unit However, instead of this configuration or together with this configuration, the control amount of the motor 1 is further calculated from each of these data, and based on this control amount. Thus, the control phase of the motor 1 can be automatically adjusted. Thereby, the maintenance of the inverter device and the controlled object can be made easier and more efficient.

１モータ
２パワー半導体素子
３インバータ装置
４コンバータ装置
５商用電源
６インバータ制御装置
７エンコーダ
８電流検出器
９劣化状態推定部
１０位相算出部
１１表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Power semiconductor element 3 Inverter apparatus 4 Converter apparatus 5 Commercial power supply 6 Inverter control apparatus 7 Encoder 8 Current detector 9 Degradation state estimation part 10 Phase calculation part 11 Display part

Claims

In the control device of the inverter device, which is composed of a plurality of power semiconductor elements and creates an alternating voltage according to the speed frequency applied to the motor,
A degradation state estimation unit for estimating a degradation state of a power cycle life for each power semiconductor element constituting the inverter device, and a degradation state of the power cycle life obtained from the degradation state of the power cycle life obtained by the degradation state estimation unit. An inverter control apparatus comprising: a phase calculation unit that calculates an electrical phase difference between a power semiconductor element that is most rapidly deteriorated and a power semiconductor element that is latest.

The inverter control device according to claim 1,
The phase calculation unit estimates a difference between a deterioration state of the power semiconductor element having the earliest deterioration of the power cycle life and a deterioration state of the power semiconductor element having the slowest deterioration of the power cycle life, and a difference between these deterioration states. When the signal exceeds a preset threshold value, a signal indicating that is output.

The inverter control device according to claim 1,
A reference position detector for detecting the control phase of the motor at the reference position of the controlled object, the control phase of the motor at the reference position of the controlled object detected by the reference position detector, and the deterioration state estimating unit Storage means for storing the deterioration state of the power cycle life and the driving time of the motor obtained in step (1), and the power semiconductor device has a power cycle life from the deterioration state of the power cycle life and the driving time of the motor. An inverter control device, further comprising: an arithmetic unit that calculates an estimated time to reach