CN105896940A - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力转换装置，用于防止因一个开关元件的短路故障而无法断开另一个开关元件。电力转换装置具备设置于高压侧的第一开关元件、和设置于低压侧的第二开关元件，且上述第一开关元件和上述第二开关元件串联连接，该电力转换装置具备与上述第一开关元件或者上述第二开关元件串联连接的第三开关元件，在检测到因上述第一开关元件和上述第二开关元件中的一个开关元件的短路故障而产生的过电流流过另一个开关元件的情况下，断开上述另一个开关元件和上述第三开关元件。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及电力转换装置。

背景技术

公知有一种在具备高压侧(high side)的电力开关元件和低压侧的电力开关元件的装置中，当检测到一个电力开关元件短路的情况下，断开另一个电力开关元件的短路保护方法(例如，参照专利文献1)。这样的短路保护方法用于保护未发生短路故障的一个开关元件免受因另一个电力开关元件的短路故障而引起的过电流的影响。

专利文献1：国际公开第2011/129263号刊

然而，存在由于一个开关元件的短路故障而施加于另一个开关元件的电压暴涨，从而无法断开该另一个开关元件的情况。使用图1、2对这样的情况的一个例子进行说明。

图1是表示升压电路100的一个例子的构成图。图2是表示升压电路100的动作的一个例子的时序图。栅极电压Vgp表示设置于高压侧的开关元件1的栅极电压。开关元件1在栅极电压Vgp为高电平时接通，在栅极电压Vgp为低电平时断开。栅极电压Vgn表示设置于低压侧的开关元件2的栅极电压。开关元件2在栅极电压Vgn为高电平时接通，在栅极电压Vgn为低电平时断开。

升压电路100通过如图2那样对开关元件1、2进行接通断开驱动，来控制流过感应性的负载3的电流，从而能够将低电压VB升压为高电压VH(电压值比低电压VB高的电压)。

然而，当低压侧的开关元件2的短路故障(接通状态下固定的故障)在高压侧的开关元件1的接通期间Tpon发生时，在接通期间Tpon施加于开关元件1的集电极C与发射极E之间的电压朝向高电压VH急剧地上升。由此，由于比较大的电流Ires经由开关元件1的集电极C与栅极G之间的反馈电容Cres流入栅极G，所以栅极电压Vgp提升。结果，存在即使为了保护开关元件1免受因开关元件2的短路故障而产生的过电流的影响，驱动电路4使栅极电压Vgp为低电平，也无法断开开关元件1的情况。

基于相同的理由，当高压侧的开关元件1的短路故障在低压侧的开关元件2的接通期间Tnon发生时，也存在即使为了保护开关元件2免受因开关元件1的短路故障而产生的过电流的影响，驱动电路5使栅极电压Vgn为低电平，也无法断开开关元件2的情况。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种防止由于一方的开关元件的短路故障而无法断开另一方的开关元件的电力转换装置。

在一个方案中，提供一种电力转换装置，具备设置于高压侧的第一开关元件和设置于低压侧的第二开关元件，且上述第一开关元件和上述第二开关元件串联连接，其中，

所述电力转换装置具备与上述第一开关元件或者上述第二开关串联连接的第三开关元件，

在检测到因上述第一开关元件和上述第二开关元件中的一个开关元件的短路故障而产生的过电流流过另一个开关元件的情况下，断开上述另一个开关元件和上述第三开关元件。

根据一个方式，通过由第一开关元件、第二开关元件以及第三开关元件的串联连接而实现的电压分担，即使第一开关元件和第二开关元件中的一个开关元件短路故障，施加于另一个开关元件的电压也被抑制。由此，由于另一个开关元件的栅极电压的提升也被抑制，所以能够防止无法断开另一个开关元件。

附图说明

图1是表示升压电路的一个例子的构成图。

图2是表示升压电路的动作的一个例子的时序图。

图3是表示作为电力转换装置的一个实施方式的升压电路的一个例子的构成图。

图4是表示作为电力转换装置的一个实施方式的升压电路的动作的一个例子的时序图。

图5是表示作为电力转换装置的一个实施方式的升压电路的动作的另一个例子的时序图。

图6是表示升压电路的一个具体的例子的构成图。

图7是表示升压电路的另一个具体的例子的构成图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图3是表示作为电力转换装置的一个实施方式的升压电路101的一个例子的构成图。升压电路101具备第一开关元件10、第二开关元件20、以及第三开关元件30。升压电路101是通过在第三开关元件30总是接通的状态下，如图2那样对第一开关元件10以及第二开关元件20进行接通断开驱动，来在输入输出之间转换电力的电力转换装置的一个例子。具体而言，升压电路101是将低电压VB升压为高电压VH的转换器。

第一开关元件10是相对于中间节点43被设置于高压侧的半导体元件，第二开关元件20是相对于中间节点43被设置于低压侧的半导体元件。第一开关元件10和第二开关元件20经由中间节点43串联连接。有时第一开关元件10被称为上臂，第二开关元件20被称为下臂。

中间节点43是连接感应性的负载42(例如，电感器)的一端的中间连接部。负载42的另一端连接电源40(例如，电池)的正极。也可以在负载42的另一端与电源40的正极之间串联插入熔断器41。

第三开关元件30是相对于第二开关元件20在与中间节点43相反侧的低压侧与第二开关元件20串联连接的半导体元件。第三开关元件30例如被串联插入于第二开关元件20的低电位侧的电极与接地电位(GND)的电流路径45之间。

第一开关元件10具有晶体管11和二极管12。晶体管11是绝缘栅型的电压控制半导体元件，例如是具有栅极G、集电极C以及发射极E的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)。二极管12是并联连接于晶体管11的整流元件。二极管12具有与晶体管11的发射极E连接的阳极和与晶体管11的集电极C连接的阴极。栅极G表示栅电极，集电极C表示高电位侧的电极，发射极E表示低电位侧的电极。

第二开关元件20具有晶体管21和二极管22，第三开关元件30具有晶体管31和二极管32。第二开关元件20以及第三开关元件30如图示那样具有与第一开关元件10相同的构成。因此，援用第一开关元件10的上述说明而省略对于第二开关元件20以及第三开关元件30的构成的说明。

其中，第一开关元件10的接通是指晶体管11的接通，第一开关元件10的断开是指晶体管11的断开。对于第二开关元件20以及第三开关元件30也相同。

升压电路101具备驱动第一开关元件10的第一驱动部13、驱动第二开关元件20的第二驱动部23、以及驱动第三开关元件30的第三驱动部33。

设置于高压侧的第一驱动部13具有驱动电路14和过电流检测电路15。驱动电路14根据从比第一驱动部13上位的控制装置供给的驱动信号Sgp(例如，脉冲宽度调制信号)，控制与自身相同的高压侧的第一开关元件10的栅极电压Vgp，来将第一开关元件10接通断开。过电流检测电路15检测流过和自身相同的高压侧的第一开关元件10的集电极C与发射极E之间的过电流。驱动电路14在由过电流检测电路15检测到流过第一开关元件10的过电流的情况下，不管驱动信号Sgp如何都使栅极电压Vgp的电平成为使第一开关元件10断开的低电平。

设置于低压侧的第二驱动部23具有驱动电路24和过电流检测电路25。驱动电路24根据从比第二驱动部23上位的控制装置供给的驱动信号Sgn(例如，脉冲宽度调制信号)，控制与自身相同的低压侧的第二开关元件20的栅极电压Vgn，来将第二开关元件20接通断开。过电流检测电路25检测流过和自身相同的低压侧的第二开关元件20的集电极C与发射极E之间的过电流。驱动电路24在由过电流检测电路25检测到流过第二开关元件20的过电流的情况下，不管驱动信号Sgn如何都使栅极电压Vgn的电平成为使第二开关元件20断开的低电平。

第三驱动部33具有驱动电路34和过电流检测电路35。驱动电路34根据从比第三驱动部33上位的控制装置供给的驱动信号Sgr，控制第三开关元件30的栅极电压Vgr，来将第三开关元件30接通断开。过电流检测电路35检测流过第三开关元件30的集电极C与发射极E之间的过电流。驱动电路34在由过电流检测电路35检测到流过第三开关元件30的过电流的情况下，不管驱动信号Sgr如何都使栅极电压Vgr的电平成为使第三开关元件30断开的低电平。

不过，在第一开关元件10以及第二开关元件20如图2那样被接通断开的情况下，使第三开关元件30总是以接通状态固定的驱动信号Sgr被输入至驱动电路34。驱动电路34根据使第三开关元件30总是以接通状态固定的驱动信号Sgr，将第三开关元件30维持为总是接通的状态。

升压电路101通过在第三开关元件30总是接通的状态下，如图2那样对第一开关元件10和第二开关元件20进行接通断开驱动，来控制流过感应性的负载42的电流，由此能够将低电压VB升压为高电压VH。因此，升压电路101在例如被搭载于车辆的情况下，能够将电源40的低电压VB升压为车辆行驶所需要的高电压VH。

高电压VH的电力例如被充电到电容器等二次电池50。二次电池50与第一开关元件10、第二开关元件20以及第三开关元件30串联连接而成的串联电路并联连接。二次电池50的高电位侧的电极48通过连接点46连接于电源电位的电流路径44，二次电池50的低电位侧的电极49通过连接点47连接于接地电位的电流路径45。

在第三开关元件30总是接通的状态下，检测到因第一开关元件10和第二开关元件20中的一个开关元件的短路故障而产生的过电流流过另一个开关元件的情况下，升压电路101断开该另一个开关元件和第三开关元件30。由此，通过由第一开关元件10、第二开关元件20以及第三开关元件30的串联连接而实现的电压分担，即使该一个开关元件发生短路故障，施加于该另一个开关元件的电压也被抑制。由此，在产生过电流时，由于经由该另一个开关元件的反馈电容Cres流入栅极G的电流被抑制，所以该另一个开关元件的栅极电压的提升也被抑制。因此，由于能够防止无法断开该另一个开关元件的情况，所以例如能够防止该另一个开关元件也连锁地发生短路故障的情况。

例如，若第二开关元件20的短路故障在第一开关元件10的接通期间Tpon(参照图2)产生，则流过因第二开关元件20的短路故障而产生的过电流(以下，称为“过电流Icno”)。过电流Icno是贯通第一开关元件10、第二开关元件20以及第三开关元件30的电流。因此，由过电流检测电路15检测到过电流Icno流过第一开关元件10，并且，由过电流检测电路35检测到过电流Icno流过第三开关元件30。因此，驱动电路14根据由过电流检测电路15检测到过电流Icno，来使第一开关元件10断开，另一方面，驱动电路34根据由过电流检测电路35检测到过电流Icno，来使第三开关元件30断开。

若第一开关元件10和第三开关元件30开始断开，则能够通过第一开关元件10的电阻量和第三开关元件30的电阻量来抑制过电流Icno的峰值。另外，高电压VH被第一开关元件10的电阻量和第三开关元件30的电阻量分压。因此，既能够抑制施加于第一开关元件10的集电极C与发射极E之间的电压，也能够抑制施加于第三开关元件30的集电极C与发射极E之间的电压。因此，由于第一开关元件10的栅极电压Vgp以及第三开关元件30的栅极Vgr的提升均被抑制，所以驱动电路14能够使第一开关元件10的断开完成，驱动电路34能够使第三开关元件30的断开完成。

结果，能够防止因过电流Icno造成的第一开关元件10的短路故障。另外，因为即使第二开关元件20发生短路故障，第三开关元件30也断开，所以能够防止因来自电源40的过电流造成的熔断器41的熔断。因为能够防止熔断器41的熔断，所以例如电源40能够继续进行针对在熔断器41与感应性的负载42之间连接的其他负载(例如，计算机等)的供电，车辆的退避行驶性提高。

同样，若第一开关元件10的短路故障在第二开关元件20的接通期间Tnon(参照图2)产生，则流过因第一开关元件10的短路故障而产生的过电流(以下，称为“过电流Icpo”)。过电流Icpo是贯通第一开关元件10、第二开关元件20以及第三开关元件30的电流。因此，由过电流检测电路25检测到过电流Icpo流过第二开关元件20，并且，由过电流检测电路35检测到过电流Icpo流过第三开关元件30。因此，驱动电路24基于由过电流检测电路25检测到过电流Icpo，来使第二开关元件20断开，另一方面，驱动电路34基于由过电流检测电路35检测到过电流Icpo，来使第三开关元件30断开。

若第二开关元件20和第三开关元件30开始断开，则通过第二开关元件20的电阻量和第三开关元件30的电阻量，能够抑制过电流Icpo的峰值。另外，高电压VH被第二开关元件20的电阻量和第三开关元件30的电阻量分压。因此，既能够抑制施加于第二开关元件20的集电极C与发射极E之间的电压，也能够抑制施加于第三开关元件30的集电极C与发射极E之间的电压。因此，由于第二开关元件20的栅极电压Vgn以及第三开关元件30的栅极电压Vgr的提升也被抑制，所以驱动电路24能够使第二开关元件20的断开完成，驱动电路34能够使第三的开关元件30的断开完成。

结果，能够防止因过电流Icpo造成的第二开关元件20的短路故障。另外，因为即使第一开关元件10发生短路故障，第二开关元件20以及第三开关元件30也断开，所以能够防止因来自电源40的过电流造成的熔断器41的熔断。

其中，Icp表示流过第一开关元件10的集电极C与发射极E之间的电流，Icn表示流过第二开关元件20的集电极C与发射极E之间的电流，Icr表示流过第三开关元件30的集电极C与发射极E之间的电流。

第一驱动部13具备在由过电流检测电路15检测到第一阈值Ith1以上的电流流过第一开关元件10的情况下，断开第一开关元件10的驱动电路14。第一阈值Ith1是能够检测因第二开关元件20的短路故障而产生的过电流是否流过第一开关元件10的阈值的一个例子。

第二驱动部23具备在由过电流检测电路25检测到第二阈值Ith2以上的电流流过第二开关元件20的情况下，断开第二开关元件20的驱动电路24。第二阈值Ith2是能够检测因第一开关元件10的短路故障而产生的过电流是否流过第二开关元件20的阈值的一个例子。

第三驱动部33具备在由过电流检测电路35检测到第三阈值Ith3以上的电流流过第三开关元件30的情况下，断开第三开关元件30的驱动电路34。第三阈值Ith3是能检测因第一开关元件10和第二开关元件20中的一个开关元件的短路故障而产生的过电流是否流过第三开关元件30的阈值的一个例子。

第三阈值Ith3为第一阈值Ith1以上并且为第二阈值Ith2以上。即，第三阈值Ith3既可以与第一阈值Ith1相同并且与第二阈值Ith2相同，也可以与第一阈值Ith1和第二阈值Ith2中的一个阈值相同并且大于另一个阈值。第一阈值Ith1和第二阈值Ith2可以相同也可以不同。

图4是表示第二开关元件20的短路故障在第一开关元件10的接通期间Tpon(参照图2)发生时的升压电路101的动作的一个例子的时序图。第二开关元件20的短路故障在第一开关元件10的接通期间Tpon发生时的Icp以及Icr实际上与上述的过电流Icno相同。

第一驱动部13的驱动电路14在由过电流检测电路15检测到第一阈值Ith1以上的电流Icp流过第一开关元件10的情况下，通过在时刻t0将栅极电压Vgp从高电平切换为低电平，来断开第一开关元件10。由此，电流Icp在过冲(overshoot)之后变得比第一阈值Ith1小。

另一方面，第三驱动部33的驱动电路34也在由过电流检测电路35检测到第三阈值Ith3以上的电流Icr流过第三开关元件30的情况下，通过在时刻t0将栅极电压Vgr从高电平切换为低电平，来断开第三开关元件30。由此，电流Icr在过冲之后变得比第三阈值Ith3小。

这样，用于过电流检测电路15检测过电流的第一阈值Ith1、和用于过电流检测电路35检测过电流的第三阈值Ith3被设定为同一电流值。由此，能够使驱动电路14开始断开第一开关元件10的时刻和驱动电路34开始断开第三开关元件30的时刻相同。因此，能够防止因过电流Icno的能量偏向第一开关元件10和第三开关元件30中的任意一个开关元件而被消耗，使得该一个开关元件难以断开。

此外，在由过电流检测电路25检测到第二阈值Ith2以上的电流Icn流过第二开关元件20的情况下，第二驱动部23的驱动电路24也可以通过在时刻t0将栅极电压Vgn从高电平切换为低电平，来断开第二开关元件20。即，用于第二驱动部23的过电流检测电路25检测过电流的第二阈值Ith2也被设定为与第三阈值Ith3相同的电流值。

由此，能够使驱动电路24开始断开第二开关元件20的时刻、和驱动电路34开始断开第三开关元件30的时刻相同。因此，能够防止因过电流Icpo的能量偏向第二开关元件20和第三开关元件30中的任意一个开关元件被消耗而使得该一个开关元件难以断开。

图5是表示第二开关元件20的短路故障在第一开关元件10的接通期间Tpon(参照图2)发生时的升压电路101的动作的另一个例子的时序图。

第一驱动部13的驱动电路14在由过电流检测电路15检测到第一阈值Ith1以上的电流Icp流过第一开关元件10的情况下，通过在时刻t0将栅极电压Vgp从高电平切换为低电平，来断开第一开关元件10。

另一方面，第三驱动部33的驱动电路34在由过电流检测电路35检测到第三阈值Ith3以上的电流Icr流过第三开关元件30的情况下，通过在时刻t1将栅极电压Vgr从高电平切换为低电平，来断开第三开关元件30。第三阈值Ith3大于第一阈值Ith1。

当即使第一开关元件10在时刻t0开始断开，流过第一开关元件10以及第三开关元件30的过电流也不开始迅速降低而超过第一阈值Ith1的情况下，第三阈值Ith3能够设定为大于第一阈值Ith1的电流值。

这样，在用于过电流检测电路35检测过电流的第三阈值Ith3被设定得比用于过电流检测电路15检测过电流的第一阈值Ith1大的情况下，驱动电路34开始断开第三开关元件30的时刻t1比驱动电路14开始断开第一开关元件10的时刻t0晚。

若第三开关元件30的断开时刻t1比第一开关元件10的断开时刻t0晚，则先开始断开的第一开关元件10的集电极C与发射极E之间的电压急速上升。由此，第一开关元件10的栅极电压提升，第一开关元件10的损失增大。另一方面，由于因第一开关元件10先开始断开使得第三开关元件30的电压分担减少，所以第三开关元件30的集电极C与发射极E之间的电压减少，第三开关元件30的损失降低。

然而，即使第一开关元件10的栅极电压提升，如果第一开关元件10能够断开，则只要第一开关元件10的损失不超过允许范围，第三开关元件30的断开时刻t1就可以比第一开关元件10的断开时刻t0晚。即，第三阈值Ith3也可以被设定为比第一阈值Ith1大的电流值。

或者，当第三阈值Ith3大于第一阈值Ith1时，在比较小的过电流Icno(即，峰值电流值比第一阈值Ith1高且比第三阈值Ith3低的过电流Icno)的情况下，能够不使第三开关元件30断开地使第一开关元件10断开。即，在即使第三开关元件30不断开第一开关元件10也能够断开的程度的大小的过电流Icno的情况下，能够将第三开关元件30维持接通的状态，防止第一开关元件10的短路故障。

同样，即使第二开关元件20的栅极电压提升，如果第二开关元件20能够断开，则只要第二开关元件20的损失不超过允许范围，则第三开关元件30的断开时刻t1也可以比第二开关元件20的断开时刻t0晚。即，第三阈值Ith3也可以被设定为比第二阈值Ith2大的电流值。

同样，当第三阈值Ith3大于第二阈值Ith2时，在比较小的过电流Icpo(即，峰值电流值比第二阈值Ith2高且比第三阈值Ith3低的过电流Icpo)的情况下，能够不使第三开关元件30断开地使第二开关元件20断开。即，在即使第三开关元件30不断开第二开关元件20也能够断开的程度的大小的过电流Icpo的情况下，能够将第三开关元件30维持接通的状态，防止第二开关元件20的短路故障。

另一方面，第三驱动部33的驱动电路34也可以在由过电流检测电路35检测到第三阈值Ith3以上的电流Icr流过第三开关元件30之后第四阈值Ith4以下的电流Icr流过第三开关元件30的情况下，通过在时刻t2将栅极电压Vgr从高电平切换为低电平，来断开第三开关元件30。第四阈值Ith4小于第三阈值Ith3。

由此，例如能够防止在不能判断第一开关元件10或者第二开关元件20是否因过电流的检测而断开的状况下，第三开关元件30被错误断开。第三驱动部33在由过电流检测电路35检测到电流Icr上升为第三阈值Ith3以上之后降低为第四阈值Ith4以下的情况下，能够推断为第一开关元件10或者第二开关元件20因过电流的检测而断开。

或者，第三驱动部33的驱动电路34也可以在由过电流检测电路35检测到第三阈值Ith3以上的电流Icr流过第三开关元件30之后电流Icr的上升率转为负的情况下，通过将栅极电压Vgr从高电平切换为低电平，来断开第三开关元件30。由此，与上述相同，例如能够防止在不能判断第一开关元件10或者第二开关元件20是否因过电流的检测而断开的状况下，第三开关元件30被错误断开。

优选第三开关元件30的断开速度在第三阈值Ith3大于第一阈值Ith1的情况下，比第一开关元件10的断开速度快，在第三阈值Ith3大于第二阈值Ith2的情况下，比第二开关元件20的断开速度快。由此，第一开关元件10或者第二开关元件20开始断开的时刻t0与第三开关元件30开始断开的时刻t1之间的延迟时间被缩短。另外，第一开关元件10或者第二开关元件20开始断开的时刻t0与第三开关元件30开始断开的时刻t2之间的延迟时间被缩短。因此，能够防止因过电流的能够偏向任意一个开关元件被消耗而使得该任意一个开关元件难以断开。

例如，使第三开关元件30的栅极电阻的电阻值小于第一开关元件10以及第二开关元件20的栅极电阻的电阻值。由此，能够使第三开关元件30的断开速度比第一开关元件10以及第二的开关元件20的断开速度快。

图6是表示升压电路102的一个例子的构成图。升压电路102是图3的升压电路101的具体的一个例子。引用对图3的构成的上述说明而省略对与图3的构成相同的构成的说明。

升压电路102具有上臂电路110、下臂电路120、以及半导体继电器130。上臂电路110具有第一开关元件10和第一驱动部13，下臂电路120具有第二开关元件20和第二驱动部23，半导体继电器130具有第三开关元件30和第三驱动部33。

第一开关元件10具有感测发射极(sense emitter)SE。感测发射极SE是根据电流Icp而输出小于电流Icp的感测电流的感测电极。通过该感测电流流过电阻17，会产生与电流Icp的大小对应的感测电压Vsep。过电流检测电路15具有比较器16和电阻17。在由比较器16检测到比决定第一阈值Ith1的基准电压高的感测电压Vsep的情况下，过电流检测电路15可检测为电流Icp上升到第一阈值Ith1以上。

同样，过电流检测电路25具有比较器26和电阻27。在由比较器26检测到比决定第二阈值Ith2的基准电压高的感测电压Vsen的情况下，过电流检测电路25可检测为电流Icn上升到第二阈值Ith2以上。

过电流检测电路35具有产生感测电压Vser的电阻37、被输入感测电压Vser的放大器36以及被输入放大器36的模拟输出的AD(Analog-to-Digital：模拟-数字)转换器38。由此，过电流检测电路35能够基于AD转换器38的转换结果来检测第三阈值Ith3以上的电流Icr流过第三开关元件30。或者，过电流检测电路35能够基于AD转换器38的转换结果来检测第三阈值Ith3以上的电流Icr流过第三开关元件30之后第四阈值Ith4以下的电流Icr流过第三开关元件30。

图7是表示升压电路103的一个例子的构成图。升压电路103是图3的升压电路101的另一个具体的例子。引用对图3、6的构成的上述说明而省略对与图3、6的构成相同的构成的说明。

过电流检测电路35具有产生感测电压Vser的电阻37、和被输入感测电压Vser的比较器36a、36b。在由比较器36a检测到比决定第三阈值Ith3的基准电压高的感测电压Vser的情况下，过电流检测电路35可检测为电流Icr上升到第三阈值Ith3以上。另外，在由比较器36b检测到比决定第四阈值Ith4的基准电压低的感测电压Vser的情况下，过电流检测电路35可检测为电流Icr降低到第四阈值Ith4以下。

以上，通过实施方式对电力转换装置进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其他实施方式的一部分或者全部的组合、置换等各种变形以及改进。

例如，电力转换装置并不局限于将直流电力升压或者降压的转换器，例如也可以是在直流电力与交流电力之间进行电力转换的逆变器等。例如，作为驱动3相式马达的逆变器而使用的电力转换装置并联地具备与3相式马达的相数相同数目的三个由第一开关元件10、第二开关元件20和第三开关元件30串联连接而成的串联电路。该情况下，连接于中间节点43的感应性的负载42是马达。

另外，例如在图3中，第三开关元件30也可以相对于第一开关元件10在与中间节点43相反侧的高压侧，串联连接于第一开关元件10。该情况下，第三开关元件30被串联插入第一开关元件10的高电位侧的电极与电源电位的电流路径44之间。

另外，第三开关元件30既可以串联插入而连接于第二开关元件20与中间节点43之间，也可以串联插入而连接于第一开关元件10与中间节点43之间。

另外，第三开关元件30的个数并不局限于一个，也可以是多个，一个或者多个第三开关元件30可以与第一开关元件10和第二开关元件20的至少一方串联连接。

另外，开关元件并不局限于IGBT，例如也可以是N沟道型的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。在MOSFE的情况下，在上述的说明中，“集电极”被置换为“漏极”，“发射极”被置换为“源极”。

另外，电容器51(参照图6、7)也可以和第一开关元件10与第二开关元件20的串联电路并联连接。

附图标记说明

1、2...开关元件；3...负载；4、5...驱动电路；10...第一开关元件；13...第一驱动部；20...第二开关元件；23...第二驱动部；30...第三开关元件；33...第三驱动部；43...中间节点；100、101、102、103...升压电路；110...上臂电路；120...下臂电路；130...半导体继电器。

Claims (6)

1.一种电力转换装置，具备设置于高压侧的第一开关元件、和设置于低压侧的第二开关元件，且所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接，其中，

所述电力转换装置具备与所述第一开关元件或者所述第二开关元件串联连接的第三开关元件，

在检测到因所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个开关元件的短路故障而产生的过电流流过另一个开关元件的情况下，断开所述另一个开关元件和所述第三开关元件。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，具备：

第一驱动部，在检测到第一阈值以上的电流流过所述第一开关元件的情况下，断开所述第一开关元件；

第二驱动部，在检测到第二阈值以上的电流流过所述第二开关元件的情况下，断开所述第二开关元件；以及

第三驱动部，在检测到第三阈值以上的电流流过所述第三开关元件的情况下，断开所述第三开关元件，

所述第三阈值为所述第一阈值以上并且为所述第二阈值以上。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，

所述第一阈值和所述第二阈值相同。

4.根据权利要求2或者3所述的电力转换装置，其中，

在所述第三阈值大于所述第一阈值的情况下，所述第三开关元件的断开速度比所述第一开关元件的断开速度快，在所述第三阈值大于所述第二阈值的情况下，所述第三开关元件的断开速度比所述第二开关元件的断开速度快。

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的电力转换装置，其中，

当检测到在所述第三阈值以上的电流流过所述第三开关元件之后小于所述第三阈值的第四阈值以下的电流流过所述第三开关元件的情况下，所述第三驱动部断开所述第三开关元件。

6.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，具备：

第一驱动部，在检测到因所述第二开关元件的短路故障而产生的过电流流过所述第一开关元件的情况下，断开所述第一开关元件；

第二驱动部，在检测到因所述第一开关元件的短路故障而产生的过电流流过所述第二开关元件的情况下，断开所述第二开关元件；以及

第三驱动部，在检测到因所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个开关元件的短路故障而产生的过电流流过所述第三开关元件的情况下，断开所述第三开关元件。