CN108475998A - 电力转换装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

包括：一个第一驱动电路(Da)，所述第一驱动电路(Da)具有温度信息发送部(21)和异常信息发送部(22)，所述温度信息发送部(21)以使输出信号在高电平和低电平这两个值之间转换的方式来发送开关元件(SW)的温度信息，所述异常信息发送部(22)以使输出信号固定在低电平的方式来发送开关元件(SW)的异常信息；以及具有异常信息发送部(22)的第二驱动电路(Db)，对于第一驱动电路(Da)的温度信息信号和异常信息信号，当异常信息信号表示为异常时，在比磁力耦合器(Ma)更靠第一驱动电路(Da)侧，以优先考虑异常信息信号的方式进行逻辑或运算，当第二驱动电路(Da)的异常信息信号表示为异常时，在比绝缘元件(Da、Db)靠控制装置(40)侧，以优先考虑从绝缘元件(Db)输出的信号的方式进行逻辑或运算，并向控制装置(40)输出。

Description

电力转换装置的控制系统

相关申请的援引

本申请以2015年12月18日申请的日本专利申请号2015-247796号专利和2016年12月8日申请的日本专利申请号2016-238288号专利为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

涉及一种应用于包括有多个半导体开关元件的电源电路，并且包括对多个半导体开关元件的开闭状态进行控制的控制装置的电源电路的控制系统。

背景技术

驱动车载电动机的逆变器装置构成为高压系统，控制逆变器装置的控制装置构成为与高压系统绝缘的低压系统。在表示构成逆变器装置的半导体开关元件的温度信息的信号、表示通知半导体开关元件的异常的异常信息的信号从逆变器装置向控制装置传输时，是将信号从高压系统向低压系统传输。由于高压系统与低压系统被绝缘，因此，从逆变器装置向控制装置的信号传输是通过绝缘元件来进行的。

在专利文献1中记载有，为了减少所采用的绝缘元件的数量，通过共用的绝缘元件来传输表示温度信息的信号和表示异常信息的信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-136115号公报

发明内容

在专利文献1的结构中，利用脉冲信号的时间比率来表示半导体开关元件的温度信息。此外，利用比表示温度信息的信号短的脉冲信号来表示比温度信息紧急度高的、半导体开关元件的异常信息。此外，将表示温度信息的信号与表示异常信息的信号重叠，并对将该重叠信号应用于低通滤波器后的信号与将重叠信号应用于延迟电路后的信号进行比较，从而来恢复表示异常信息的信号。

在专利文献1中，构成为利用短的脉冲信号来表示半导体开关元件中发生异常和异常结束。然而，专利文献1没有公开在具有多个半导体开关元件的情况下，怎样在减少绝缘元件的数量的同时，对表示温度信息的信号和表示异常信息的信号进行传输。

本发明鉴于上述技术问题而作，其主要目的在于，提供一种在包括有多个半导体开关元件的电力转换装置中，能使绝缘元件的数量减少并且能对表示温度信息的信号和表示异常信息的信号进行传输的控制系统。

本发明是一种电力转换装置的控制系统，应用于包括有分别与不同的基准电位连接的多个半导体开关元件的电力转换装置，并且包括对上述多个半导体开关元件的开闭状态进行控制的控制装置，特征在于，包括与上述半导体开关元件对应并分别与上述基准电位连接、分别对所对应的上述半导体开关元件的信息进行发送的多个发送电路，上述控制装置与上述多个发送电路分别绝缘，并且在上述控制装置与上述多个发送电路之间的连接路径上，分别设置有绝缘元件，作为上述多个发送电路，包括：一个第一发送电路，上述第一发送电路具有第一发送部和第二发送部，其中，上述第一发送部通过在高电平和低电平这两个值之间转换，将表示对应的上述半导体开关元件的温度信息的输出信号向上述控制装置发送，上述第二发送部以固定在高电平和低电平中的一方的方式，将表示对应的上述半导体开关元件发生了异常的输出信号向上述控制装置发送；以及具有上述第二发送部的第二发送电路，当上述第一发送电路的上述第二发送部的输出信号表示为上述对应的半导体开关元件发生异常时，以相对于上述第一发送电路的上述第一发送部的输出信号优先考虑上述第一发送电路的上述第二发送部的输出信号的方式，在比上述绝缘元件更靠上述第一发送电路侧，对上述第一发送电路的上述第一发送部的输出信号和上述第一发送电路的上述第二发送部的输出信号进行逻辑或运算，然后向上述绝缘元件输出，当上述第二发送电路的上述第二发送部的输出信号表示为上述对应的半导体开关元件发生异常时，以相对于与上述第一发送电路对应的上述绝缘元件的输出信号优先考虑与上述第二发送电路对应的上述绝缘元件的输出信号的方式，在比上述绝缘元件更靠上述控制装置侧，对与上述第一发送电路对应的上述绝缘元件的输出信号和上述第二发送电路的上述绝缘元件的输出信号进行逻辑或运算，然后向上述控制装置输出。

在使用于电力转换装置的多个半导体开关元件中，各半导体开关元件的温度可以视为大致相同。因此，控制装置是仅获取连接到与第一发送电路相同的基准电位的半导体开关元件的温度的结构。在此，由于是从第一发送电路经由一个绝缘元件向控制装置发送温度信息和异常信息的结构，因此，可以减少绝缘元件的数量。

此外，通过将输出信号固定在高电平和低电平中的一方来表示对应的半导体开关元件发生了异常的输出信号从第一发送电路或第二发送电路的第二发送部向控制装置发送。

当与第一发送电路对应的半导体开关元件发生异常时，第一发送电路的第二发送部的输出信号为了表示对应的半导体开关元件发生了异常，在比绝缘元件更靠第一发送电路侧，以优先考虑上述第二发送部的输出信号的方式，对第一发送电路的第一发送部的输出信号和第一发送电路的第二发送部的输出信号进行逻辑或运算，然后向绝缘元件输出。也就是说，当与第一发送电路对应的半导体开关元件发生异常时，将从与第一发送电路对应的绝缘元件向控制装置输出的输出信号固定在高电平和低电平中的一方。

此外，当与第二发送电路对应的半导体开关元件发生异常时，第二发送电路的第二发送部的输出信号为了表示对应的半导体开关元件发生了异常，在比绝缘元件更靠控制装置侧，以相对于与第一发送电路对应的绝缘元件的输出信号优先考虑第二发送电路的绝缘元件的输出信号的方式，对与第一发送电路对应的绝缘元件的输出信号和第二发送电路的绝缘元件的输出信号进行逻辑或运算，然后向控制装置输出。

也就是说，由于是以相对于第一装置的第一发送部的输出信号，优先考虑第一发送电路和第二发送电路的第二发送部的输出信号的方式，来进行逻辑或运算，因此，向控制装置输入的信号固定在高电平和低电平中的一方。藉此，在多个半导体开关元件发生了异常的情况下，控制装置可以对半导体开关元件的异常正确地进行判断。也就是说，根据上述结构，能减少绝缘元件的数量，并且能抑制控制装置对异常信息的错误判断。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本发明的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是表示逆变器装置的电气结构的图。

图2是表示安装有逆变器装置的电路基板的示意图。

图3是表示功率卡(半导体开关元件)的结构的示意图。

图4是表示第一实施方式的驱动电路与控制装置之间的连接的电气结构图。

图5是表示第一实施方式的温度信息信号的时序图。

图6是表示与开关的正常和异常对应的各信号的状态的真值表。

图7是表示向第一实施方式的控制装置输入的输入信号的时序图。

图8是表示第二实施方式的驱动电路与控制装置之间的连接的电气结构图。

图9是表示第二实施方式的温度信息信号的时序图。

图10是表示向第二实施方式的控制装置输入的输入信号的时序图。

图11是表示第三实施方式的温度信息信号的时序图。

图12是表示向第三实施方式的控制装置输入的输入信号的时序图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图，对将电力转换装置的控制系统应用于混合动力车的实施方式进行说明。

图1表示本实施方式的电力转换装置的电气结构。电动发电机10与驱动轮、内燃机机械连结。电动发电机10与逆变器装置INV连接。逆变器装置INV(电力转换电路)将直流电源12的输出电压作为输入电压，将直流电转换为交流电。在此，直流电源12是端电压例如为100V以上的高压的高压电池。另外，直流电源也可以是升降压转换器等。

逆变器装置INV是将三个高压侧的开关元件SWp1～SWp3(上桥臂开关)和低压侧的开关元件SWn1～SWn3(下桥臂开关)的串联连接体并联连接的结构。而且，上述各开关元件SWp1～SWp3与开关元件SWn1～SWn3的连接点分别与电动发电机10的各相连接。

此外，在上述高压侧的开关元件SWp1～SWp3和低压侧的开关元件SWn1～SWn3各自的输入输出端之间(集电极与发射极之间)，连接有高压侧的续流二极管FDp1～FDp3与低压侧的续流二极管FDn1～FDn3的阴极和阳极。

电容器CA是与上桥臂开关SWp1～SWp3的集电极(高压侧端子)和下桥臂开关SWn1～SWn3的发射极(低压侧端子)连接，并将上述两端子之间的电压平滑化的平滑电容。

另外，构成上述逆变器装置INV的半导体开关元件SW(SWp1～SWp3、SWn1～SWn3)均是功率半导体，更具体而言，是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

控制装置40是微型计算机，是用于通过操作逆变器装置INV来控制电动发电机10的控制量的数字处理元件。详细地，控制装置40经由包括有作为后述的绝缘元件的磁力耦合器Mp1～Mp3、Mn1～Mn3的接口42，将操作信号输出至逆变器装置INV的各开关元件SW，从而对逆变器装置INV进行操作。

更具体而言，控制装置40通过接口42将操作信号输出至驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3，驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3向各开关元件SW的控制端子(栅极)输入驱动信号。此处，在接口42包括绝缘元件，以使包括有逆变器装置INV、直流电源12的高压系统与包括有控制装置40的低压系统绝缘。

开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的发射极各自绝缘，并且分别与不同的基准电位连接。此外，驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3与驱动对象的开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的发射极连接。驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3将驱动对象的开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的发射极的电位作为基准电位，向驱动对象的开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的栅极施加电压。

图2表示安装有本实施方式的逆变器装置INV的电路基板50。图示的电路基板50具有与逆变器装置INV连接的高压电路区域HV以及低压电路区域LV这两方。在此，基本上，图中右侧(相对于上桥臂开关SWp3，与设置有上桥臂开关SWp2的方向相反的方向)区域是低压电路区域LV，中央和左侧(相对于上桥臂开关SWp3，设置有上桥臂开关SWp2的方向)区域是高压电路区域HV。不过，在高压电路区域HV内，混合存在有如磁力耦合器Mp1～Mp3、Mn1～Mn3这样的、构成低压系统和高压系统这两方的零件。

此外，构成逆变器装置INV的各开关元件SW的驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3的电源电路的反激式转换器用电解电容器(未图示)作为构成低压系统的零件，配置于图中右侧的低压电路区域LV。此外，构成驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3的电源电路的反激式转换器用的变压器(未图示)的初级绕组侧作为构成低压系统的元件而配置于低压电路区域LV，次级绕组侧作为构成高压系统的元件而配置于高压电路区域HV。

如图3所示，构成上述逆变器装置INV的各开关元件SW从电路基板50的背面(图2所示的面的背面)侧插入电路基板50来进行连接。在此，各开关元件SW与其它元件一起被绝缘材料覆盖而构成功率卡PWC(模块)。在功率卡PWC中，还收纳有续流二极管FD、热敏二极管SD，但在图3中，省略续流二极管FD的记载。

收纳有高压侧的开关SWp的功率卡PWC和收纳有低压侧的开关SWn的功率卡PWC彼此是相同的结构。功率卡PWC具有从绝缘材料向外部露出的多个信号端子。具体而言，开关元件SW的栅极端子G、发射极检测端子KE、感测端子SE、热敏二极管SD的阳极A和阴极K的各端子插入电路基板50并被连接。在此，发射极检测端子KE与开关元件SW的发射极E连接，是与发射极E电压相同的电极。集电极检测端子KC与开关元件SW的集电极连接，是与集电极电压相同的电极。感测端子SE是用于输出与在开关元件SW中流动的电流具有关联的微小电流的端子。

如图2所示，由于开关元件SW是构成高压系统的元件，因此，应将上述各开关元件SW与其它电路绝缘，在电路基板50中，设有绝缘区域IA。绝缘区域IA是不配置电路(元件、配线、电源图案)的区域。

在图中上方的列中，表示有包括上桥臂开关SWp1～SWp3的功率卡PWC的端子，这些端子彼此由绝缘区域IA所隔开。而且，在由绝缘区域IA所围的区域中，安装有驱动上桥臂开关SWp1～SWp3的驱动电路Dp1～Dp3。这是因为，各上桥臂开关SWp1～SWp3各自的发射极检测端子KE的电压会根据对应的下桥臂开关SWn1～SWn3处于接通状态(闭合状态)或断开状态(开路状态)而发生较大的变动。因此，尽管上述驱动电路Dp1～Dp3的动作电压本身较小，但需要将驱动电路Dp1～Dp3彼此绝缘。上述绝缘区域IA的宽度可以根据法律法规的要求、避免绝缘破坏等方面来决定。

此外，在图中下方的列中，表示有包括下桥臂开关SWn1～SWn3的功率卡PWC的端子。由于与上述下桥臂开关SWn1～SWn3对应的发射极检测端子KE的电压相近，因此，在它们之间没有设置绝缘区域IA。驱动电路Dn1～Dn3的构成零件的动作电压本身并不是一定比低压电路区域LV内的零件的动作电压大。因此，上述下桥臂开关SWn1～SWn3的驱动电路Dn1～Dn3彼此之间没有必要一定在电路基板50上设置绝缘区域IA。

然而，驱动电路Dn1～Dn3的基准电位(对应的开关SWn1～SWn3的发射极的电位)在逆变器装置INV动作过程中，根据开关SWn1～SWn3的发射极之间的电阻成分和感应成分不同而彼此不同。因此，虽然在驱动电路Dn1～Dn3之间没有设置绝缘区域IA，但是驱动电路Dn1～Dn3彼此是绝缘的。

驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3(以下，也记载为驱动电路D)与对应的开关元件SW的栅极端子G、发射极检测端子KE连接，通过向开关元件SW的栅极端子G施加电压，从而驱动开关元件SW。

此外，本实施方式的驱动电路D与对应的开关元件SW的感测端子SE以及热敏二极管SD的阳极A和阴极K连接。而且，驱动电路D基于感测端子SE的电压值对流过开关元件SW的电流进行检测。此外，驱动电路D基于热敏二极管SD的阳极A和阴极K之间的电压，对开关元件SW的温度进行检测。此外，驱动电路D基于流过开关元件SW的电流的检测值和开关元件SW的温度的检测值，对开关元件SW的异常进行判断。接着，驱动电路D将开关元件SW的温度信息和异常信息发送至控制装置40。

在使用于逆变器装置INV这样的电源电路的多个开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3中，开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3各自的温度能视为大致相同。因此，为了简化电路结构，构成为控制装置40仅获取开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3中的一个开关的温度信息。

此外，在构成为控制装置获取多个开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的异常信息的情况下，为了简化电路结构，对表示开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的异常信息的各信号进行逻辑或运算，将该逻辑或向控制装置40输入。

图4是表示本实施方式的驱动电路Da、Db与控制装置40之间的连接的示意图。在此，第一驱动电路Da是驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3中的任一个，例如是驱动电路Dp1。此外，第二驱动电路Db是第一驱动电路以外的驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3中的任一个，例如是驱动电路Dp2。

驱动电路Da、Db分别包括温度信息发送部21(第一发送部)和异常信息发送部22(第二发送部)。在此，在使用于逆变器装置INV的开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3中，各开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的温度可以视为大致相同。因此，控制装置40构成为仅获取与第一驱动电路Da(第一发送电路)连接到相同基准电位的开关元件SW的温度信息。因此，第二驱动电路Db(第二发送电路)的温度信息发送部21被无效化。具体而言，驱动电路Db的温度信息发送部21的输出端子P1处于不与其它元件连接的浮动状态。

第一驱动电路Da的温度信息发送部21的输出(输出端子P1)和第一驱动电路Da的异常信息发送部22的输出(输出端子P2)进行了逻辑或运算后，与第一磁力耦合器Ma连接。在此，由于温度信息发送部21的输出端子P1和异常信息发送部22的输出端子P2均是漏极开路输出，因此，通过在连接点P3结线并且通过与负载电阻R1连接，从而形成线或。此外，第二驱动电路Db的异常信息发送部的输出端子P2在与负载电阻R2连接后，与第二磁力耦合器Mb连接。即，控制电路40与驱动电路Da、Db分别绝缘，在控制电路40与驱动电路Da、Db之间的连接路径上，分别设置有磁力耦合器Ma、Mb。

在此，磁力耦合器Ma、Mb是绝缘元件的一种。所谓绝缘元件是将绝缘元件的接收侧和发送侧绝缘，并将从接收侧的元件接受到的信号向发送侧的元件发送的元件。磁力耦合器通过将接收侧与发送侧磁力结合，从而将绝缘元件的接收侧和发送侧绝缘，并将从接收侧的元件接收到的信号向发送侧的元件发送。例如，磁力耦合器作为将接收侧和发送侧磁力结合的元件，具有设于接收侧的接收线圈和设于发送侧的发送线圈。磁力耦合器通过使电流(信号)流过接收线圈来改变磁场，从而改变向发送线圈流动的电流或电压。藉此，将从接收侧的元件接收到的信号向发送侧的元件发送。此外，例如，磁力耦合器作为将接收侧和发送侧磁力结合的元件，具有设于接收侧的接收线圈和设于发送侧的磁阻效应元件。磁力耦合器通过使电流(信号)流过接收线圈来改变磁场，从而改变磁阻效应元件的电阻来改变发送侧的电流或电压。藉此，将从接收侧的元件接收到的信号向发送侧的元件发送。

磁力耦合器Ma、Mb是漏极开路输出的绝缘元件。第一磁力耦合器Ma将从第一驱动电路Da被输入的信号从输出端子P4输出，第二磁力耦合器Mb将从第二驱动电路Db被输入的信号从输出端子P5输出。对第一磁力耦合器Ma的输出信号和第二磁力耦合器Mb的输出信号进行逻辑或运算后，向控制装置40输入。具体而言，第一磁力耦合器Ma的输出端子P4和第二磁力耦合器Mb的输出端子P5均与连接点P6连接，并且通过与负载电阻R3连接，从而利用线或来进行逻辑或运算，然后向控制装置40输入。

此外，对第一磁力耦合器Ma的输出信号和第二磁力耦合器Mb的输出信号进行逻辑或运算后，向高阻抗输入的元件即缓冲存储器43输入。缓冲存储器43的输出信号经由低通滤波器44而向控制装置40输入。

图5是表示驱动电路D输出的温度信息信号的时间变化的时序图。驱动电路D的温度信息发送部21通过在高电平和低电平这两个值之间转换，从而将表示对应的开关元件SW的温度信息的输出信号向控制装置40发送。更具体而言，驱动电路D的温度信息发送部21利用时间比率(Duty)来输出温度信息。在此，驱动电路D与控制装置40不同步。因此，驱动电路D将利用时间比率来表示温度信息时作为基准的基准周期通知到控制装置40。

具体而言，如图5所示，在T0时刻，通过使构成温度信息发送部21的开关(MOS-FET)处于接通状态，从而使输出信号处于低电平状态。T0时刻后，在经过了相当于基准周期的期间的T1时刻处，通过使温度信息发送部21的开关变为断开状态，从而使输出信号处于高电平状态。T1时刻后，在经过了相当于基准周期的期间的T2时刻处，通过使温度信息发送部21的开关变为接通状态，从而使输出信号处于低电平状态。也就是说，温度信息发送部21在发送温度信息前，经过基准周期而将输出信号从高电平转换为低电平后，然后，再经过基准周期而将输出信号从低电平转换为高电平，从而向控制装置40通知基准周期。控制装置40将上述T0～T1时刻中信号处于低电平状态的期间、上述T1～T2时刻中信号处于高电平状态的期间的长度作为基准周期而获取。

此外，在发送温度信息前，经过基准周期而将输出信号从高电平转换为低电平后，也可以省略经过基准周期而将输出信号从低电平转换为高电平的期间(T1～T2时刻)。在省略经过基准周期而将输出信号从低电平转换为高电平期间(T1～T2时刻)的结构中，可以在经过基准周期而将输出信号从高电平转换为低电平的期间(T0～T1时刻)前，经过比基准周期长的期间(例如，基准周期的两倍的期间)而预先使输出信号处于高电平状态。通过上述结构，控制装置40可以容易地将T0～T1时刻中输出信号的变化判断为对基准周期进行通知的信息。

T2时刻后，温度信息发送部21将T2～T4时刻作为基准周期，经过T2～T3时刻，输出相对于上述基准周期具有规定的时间比率(a1％)的脉冲。具体而言，在T2～T3时刻期间，通过使温度信息发送部21的开关变为接通状态，从而使输出信号处于低电平状态。接着，在T3～T4时刻期间，通过使温度信息发送部21的开关变为断开状态，从而使输出信号处于高电平状态。在此，基于驱动电路D从热敏二极管SD获取到的开关元件SW的温度，由温度信息发送部21来设定规定的时间比率a1％。

T4时刻后，经过T4～T5时刻，温度信息发送部21输出相对于基准周期具有规定的时间比率(a2％)的脉冲。温度信息发送部21在发送了n次利用时间比率来表示温度的脉冲后，再次，发送表示基准周期的信号(n例如为64次)。

以下，对由驱动电路D的温度信息发送部21所设定的时间比率进行说明。热敏二极管SD(图3)与恒流电路连接，从而有恒定的电流流过。驱动电路D获取热敏二极管SD的阳极A和阴极K之间的电压即、热敏二极管SD的正方向下降电压(模拟值)。温度信息发送部21将热敏二极管SD的正方向下降电压进行PWM调制以转换为数字信号即温度信息信号，并将上述信号向控制装置40输出。温度信息信号具有与热敏二极管SD的正方向下降电压对应的、规定的时间比率。由于热敏二极管SD的正方向下降电压是与热敏二极管SD也就是说开关元件SW的温度对应的值，因此，温度信息信号具有的时间比率是与开关元件SW的温度对应的值。

例如，温度信息发送部21将开关元件SW处于最低温度A℃(例如－50℃)以及比A℃低的温度情况下的热敏二极管SD的正方向下降电压转换为0％的时间比率的信号。此外，温度信息发送部21将开关元件SW处于最高温度B℃(例如200℃)以及比B℃高的温度情况下的热敏二极管SD的正方向下降电压转换为100％的时间比率的信号。接着，温度信息发送部21将开关元件SW的温度T为A℃～B℃之间的情况下的热敏二极管SD的正方向下降电压转换为(T－A)/(B－A)％的时间比率的信号。另外，开关元件SW的最低温度A℃和最高温度B℃根据使用开关元件SW的环境来设定。此外，在上述说明中，根据开关元件SW的温度T线性地改变时间比率，但也可以不同地，以非线性方式进行上述改变。

图6表示当与第一驱动电路Da对应的开关元件SWa和与第二驱动电路Db对应的开关元件SWb分别为正常或异常时，表示电路的各部位的信号的状态的真值表。

当开关元件SWa为正常时，第一驱动电路Da的端子P1以与开关元件SWa的温度对应的时间比率来改变状态，第一驱动电路Da的端子P2处于高阻抗状态。因此，当开关元件SWa为正常时，与第一驱动电路Da对应的连接点P3以与开关元件SWa的温度对应的时间比率来改变状态，第一磁力耦合器Ma的输出信号以与开关元件SWa的温度对应的时间比率来改变状态。

当开关元件SWa为异常时，第一驱动电路Da的端子P1以与开关元件SWa的温度对应的时间比率来改变状态，第一驱动电路Da的端子P2处于低电平状态。因此，当开关元件SWa为异常时，与第一驱动电路Da对应的连接点P3处于低电平状态，第一磁力耦合器Ma的输出信号处于低电平状态。

当开关元件SWb为正常时，第二驱动电路Db的端子P2处于高阻抗状态。因此，第二磁力耦合器Mb的输出信号处于高阻抗状态。

当开关元件SWb为异常时，第二驱动电路Db的端子P2处于低电平状态。因此，第二磁力耦合器Mb的输出信号处于低电平状态。

因此，当开关元件SWa、SWb均为正常时，向控制装置40输入的信号(连接点P6的信号)由于是利用线或对从磁力耦合器Ma输出的以时间比率改变状态的信号和从第二磁力耦合器Mb输出的高阻抗状态的信号进行逻辑或而得到的信号，因此，是以时间比率来改变状态的信号。

此外，当开关元件SWa异常、开关元件SWb正常时，向控制装置40输入的信号(连接点P6的信号)由于是利用线或对从磁力耦合器Ma输出的以时间比率改变状态的信号和从第二磁力耦合器Mb输出的低电平状态的信号进行逻辑或而得到的信号，因此，是低电平状态的信号。

此外，当开关元件SWa正常、开关元件SWb异常时，向控制装置40输入的信号(连接点P6的信号)由于是利用线或对从磁力耦合器Ma输出的低电平状态的信号和从第二磁力耦合器Mb输出的高阻抗状态的信号进行逻辑或而得到的信号，因此，是低电平状态的信号。

此外，当开关元件Swa、SWb均异常时，向控制装置40输入的信号(连接点P6的信号)由于是利用线或对从磁力耦合器Ma输出的低电平状态的信号和从第二磁力耦合器Mb输出的低电平状态的信号进行逻辑或而得到的信号，因此，是低电平状态的信号。

当开关元件SW全部正常时，所有的驱动电路D的异常信息发送部22的发送信号都处于高电平状态，因此，向控制装置40输入的输入信号(从第一驱动电路Da发送的温度信息信号与从第一驱动电路Da和第二驱动电路Db发送的异常信息信号的重叠信号)的波形变为与图5所示的温度信息信号相同的波形。

图7是表示开关元件SW中的任一个发生异常时、向控制装置40输入的输入信号的时间变化的时序图。

T0～T4时刻，向控制装置40输入的输入信号的波形与图5所示的温度信息信号的波形相同。在此，在T4～T5时刻，由于开关元件SW中的任一个发生异常，因此，对应的驱动电路D的异常信息发送部22的输出信号固定在低电平状态。因此，从第一驱动电路Da发送的温度信息信号与从第一驱动电路Da和第二驱动电路Db发送的异常信息信号的重叠信号即向控制装置40输入的输入信号固定在低电平状态。

在T6时刻，从T4时刻经过了相当于基准周期的时间。经过比基准周期长的时间，由于输入的信号处于低电平状态，因此，控制装置40判断为开关元件SW中的任一个发生了异常。具体而言，控制装置40基于从低通滤波器44输入的信号的电压值，经过比基准周期长的时间而判断为输入的信号处于低电平。

以下，对本实施方式的效果进行描述。

在使用于逆变器装置INV的多个开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3中，各开关SW的温度可以视为大致相同。因此，控制装置40是仅获取与第一驱动电路Da连接到相同的基准电位的开关元件SW的温度的结构。在此，由于是从第一驱动电路Da向控制装置40，经由一个磁力耦合器Ma来发送温度信息和异常信息的结构，因此，可以减少使用于电路的磁力耦合器的数量。

此外，当与第一驱动电路Da对应的开关SWa发生异常时，从第一驱动电路Da的异常信息发送部22输出的、表示异常信息的信号固定于低电平，并且在比磁力耦合器Ma更靠驱动电路Da侧，以相对于从第一驱动电路Da的温度信息发送部21输出的、表示温度信息的信号，优先考虑从第一驱动电路Da的异常信息发送部22输出的、表示异常信息的信号的方式，进行逻辑或运算。接着，将上述经过逻辑或运算的信号向磁力耦合器Ma输入。

此外，当与第二驱动电路Db对应的开关SWb发生异常时，从第二驱动电路Db的异常信息发送部22输出的、表示异常信息的信号固定于低电平，并且在比磁力耦合器Ma、Mb更靠控制装置40侧，以相对于从磁力耦合器Ma输出的信号，优先考虑从磁力耦合器Mb输出的信号的方式，进行逻辑或运算。接着，将上述经过逻辑或运算的信号向控制装置40输入。

因此，当与第一驱动电路Da或第二驱动电路Db对应的开关SWa、SWb中的至少一方发生异常时，向控制装置40输入的信号固定为低电平。藉此，当多个开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3中的任一个发生异常时，控制装置40可以对开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3的异常正确地进行判断。也就是说，根据上述结构，能减少使用于电路的磁力耦合器的数量，并且能抑制控制装置40对异常信息的错误判断。

具体而言，利用在规定周期中输出信号处于高电平状态的时间的比率(时间比率)，将温度信息从第一驱动电路Da向控制装置40输出。藉此，表示温度信息的脉冲的波长的最大值成为规定周期。因此，构成为当向控制装置40输入的信号在比规定周期长的时间内处于低电平时，判断为多个开关SWp1～SWp3、SWn1～SWn3中的任一个发生了异常。通过上述这样的结构，不会错误判断异常的发生，且能迅速地对异常的发生进行判断。

控制装置40的动作频率与驱动电路Da、Db的动作频率不同。因此，构成为在利用规定周期(基准周期)中处于低电平状态的时间的比率(占空比)来发送温度信息的情况下，预先通知上述规定周期。更具体而言，构成为发送温度信息前，经过了规定周期而将输出信号从高电平转变为低电平后，然后，经过规定周期而将输出信号从低电平转换为高电平。利用上述结构，即使控制装置40的动作频率与驱动电路Da、Db的动作频率不同，也能从驱动电路Da发送温度信息，并且能抑制控制装置40对开关元件SW中的异常发生做出错误判断。

可以通过将漏极开路输出的磁力耦合器Ma、Mb的输出结线，以简易的结构来进行逻辑或(线或)运算。尤其是，利用负逻辑来执行线或的情况与利用正逻辑来执行线或的结构相比，不需要增加二极管等元件，能使电路结构简易。

在上述结构中，驱动电路Da、Db的结构能实现共用。藉此，能消减成本。此外，在改变驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3中的构成第一驱动电路Da的驱动电路的情况下，能通过简易的电路改变来实现。

将与开关元件SW中的温度最高的开关对应的驱动电路Dp1～Dp3、Dn1～Dn3选择为第一驱动电路Da。通过对开关元件SW中的温度最高的开关的温度进行检测，将该检测值控制在不超过规定阈值以上的温度，从而能抑制所有的开关元件SW的温度达到规定阈值以上的温度。

(第二实施方式)

在上述第一实施方式中，驱动电路D和磁力耦合器M分别是利用负逻辑来输出信号的，但也可以对其进行改变，使驱动电路D和磁力耦合器M利用正逻辑来输出信号。

图8是表示本实施方式的驱动电路D与控制装置40的连接的示意图。在图8中，对于与图4相同的结构标注相同的符号，并适当省略其说明。本变形例的温度信息发送部21和异常信息发送部22均利用正逻辑(高电平有效)将信号输出。此外，温度信息发送部21和异常信息发送部22均是源极开路输出。

因此，在比磁力耦合器Ma更靠近驱动电路Da侧，通过将驱动电路Da的温度信息发送部21的输出(端子P1)与驱动电路Da的异常信息发送部22的输出(端子P2)在连接点P3处结线，从而形成线或结构。驱动电路Da的温度信息发送部21的输出与驱动电路Da的异常信息发送部22的输出在连接点P3处结线，并且与负载电阻R1a连接后，向磁力耦合器Ma输入。此外，驱动电路Db的异常信息发送部22的输出(端子P2)在与负载电阻R2a连接后，向磁力耦合器Mb输入。

此外，磁力耦合器Ma和磁力耦合器Mb均是源极开路输出。通过将磁力耦合器Ma的输出(端子P4)与磁力耦合器Mb的输出(端子P5)在连接点P6处结线，并且与负载电阻R3a连接，从而构成为线或。此外，对第一磁力耦合器Ma的输出信号和第二磁力耦合器Mb的输出信号进行线或后，向高阻抗输入的元件即非门电路43a输入。非门电路43a的输出信号经由低通滤波器44而向控制装置40输入。

当磁力耦合器M的输入侧的逻辑(驱动电路D的输出逻辑)为负逻辑时，应用图4所示的结构，当磁力耦合器M的输入侧的逻辑(驱动电路D的输出逻辑)为正逻辑时，应用图8所示的结构，这样无论磁力耦合器M的输入侧逻辑为负逻辑还是正逻辑，都能对表示温度信息和异常信息的信号进行传输。

在第一实施方式和第二实施方式中，磁力耦合器M也可以使驱动电路D的输出逻辑反转。即，磁力耦合器M可以将从驱动电路D输出的正逻辑的信号转换为负逻辑并输出，也可以将从驱动电路D输出的负逻辑的信号转换为正逻辑并输出。

在第二实施方式的结构中，温度信息信号为图9所示的信号，向控制装置40输入的输入信号为图10所示的信号。

如图9所示，在T10时刻，温度信息发送部21使温度信息信号处于高电平状态。T10时刻后，在经过相当于基准周期的期间的T11时刻处，温度信息发送部21使温度信息信号处于低电平状态。T11时刻后，在经过相当于基准周期的期间的T12时刻处，温度信息发送部21使温度信息信号处于高电平状态。控制装置40将上述T10～T11时刻中信号处于高电平状态的期间和上述T11～T12时刻中信号处于低电平状态的期间的长度作为基准周期而获取。

T12时刻后，温度信息发送部21将T12～T14时刻作为基准周期，经过T12～T13时刻，输出相对于上述基准周期具有规定的时间比率(c1％)的脉冲。具体而言，在T12～T13时刻期间，使温度信息发送部21的输出信号处于高电平状态。接着，在T13～T14时刻期间，使温度信息发送部21的输出信号处于低电平状态。在此，基于驱动电路D从热敏二极管SD获取到的开关元件SW的温度，由温度信息发送部21来设定规定的时间比率c1％。

图10是表示开关元件SW中的任一个发生异常时、向控制装置40输入的输入信号的时间变化的时序图。

T10～T14时刻中，向控制装置40输入的输入信号的波形与图9所示的温度信息信号的波形相同。在此，在T14～T15时刻，由于开关元件SW中的任一个发生异常，因此，对应的驱动电路D的异常信息发送部22的输出信号固定在高电平状态。因此，从第一驱动电路Da发送的温度信息信号与从第一驱动电路Da和第二驱动电路Db发送的异常信息信号的重叠信号即向控制装置40输入的输入信号固定在高电平状态。

在T16时刻，从T14时刻经过相当于基准周期的时间。经过比基准周期长的时间，输入的信号处于高电平状态，因此，控制装置40判断为开关元件SW中的任一个发生了异常。这样，即使驱动电路D和磁力耦合器M是利用正逻辑来输出信号的结构，控制装置40也可以对开关元件SW中的异常的发生进行判断。

(第三实施方式)

在上述第一实施方式和第二实施方式中，构成为利用规定的基准周期中、输出信号处于低电平状态或高电平状态的时间的比率(时间比率)，来发送温度信息。第三实施方式的温度信息发送部21利用表示1或0的脉冲来发送开关元件SW的温度信息。具体而言，温度信息发送部21利用二进制数来向控制装置40输出温度信息。

如图11所示，在按照规定的周期隔开的期间T20～T21、T21～T22、T22～T23、T23～T24、T24～T25中，温度信息发送部21通过发送时间比率50％的脉冲来表示1，并且通过不发送脉冲来表示0。

图12是表示在T22～T23时刻中，开关元件SW中的任一个发生异常时、向控制装置40输入的输入信号的时间变化的时序图。由于在T22～T23时刻中发生了异常，因此，异常信息发送部22使输出信号固定在高电平状态。藉此，即使在T23时刻以后，也维持控制装置40的输入信号为高电平状态。经过比表示1的脉冲的波长长的期间，输入的信号处于高电平状态的情况下，控制装置40判断为开关元件SW发生了异常。

(其它实施方式)

·在第一实施方式和第二实施方式中，可以是驱动电路D利用正逻辑来输出信号，并且磁力耦合器M利用负逻辑来输出信号的结构，也可以是驱动电路D利用负逻辑来输出信号，并且磁力耦合器M利用正逻辑来输出信号的结构。

·在第三实施方式中，驱动电路D是利用正逻辑来输出信号的结构，但也可以对其进行改变，构成为利用负逻辑来输出信号。此外，温度信息发送部21也可以通过发生脉冲来表示0，通过不发送脉冲来表示1。

·在上述实施方式中，驱动电路D是包括温度信息发送部21和异常信息发送部22的结构，但也可以对其进行改变，使驱动电路以外的发送电路构成为包括温度信息发送部21和异常信息发送部22。

·在上述结构中，第一驱动电路Da的温度信息发送部21和异常信息发送部22的输出信号是利用线或来进行逻辑或运算的结构，但也可以对其进行改变，构成为利用逻辑电路来进行逻辑或运算。同样地，磁力耦合器Ma、Mb的输出信号是利用线或来进行逻辑或运算的结构，但也可以对其进行改变，构成为利用逻辑电路来进行逻辑或运算。

·代替漏极开路输出，磁力耦合器以及驱动电路的温度信息发送部和异常信息发送部也可以是集电极开路输出。此外，代替源极开路输出，也可以是发射极开路输出。此外，还可以是图腾柱输出。

·上述结构也可以应用于逆变器装置以外的电力转换装置。例如也可以应用于DCDC转换器装置。

·代替磁力耦合器，也可以使用光耦合器、变压器等来作为绝缘元件。此外，代替磁力耦合器，也可以采用电容耦合器。电容耦合器通过将接收侧与发送侧电容结合，从而将绝缘元件的接收侧和发送侧绝缘，并将从接收侧的元件接收到的信号向发送侧的元件发送。电容耦合器作为将接收侧与发送侧电容结合的元件，例如具有电容器。

·代替IGBT，也可以使用MOS-FET来作为半导体开关元件。

虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (8)

1.一种电力转换装置的控制系统，特征在于，

应用于包括有分别与不同的基准电位连接的多个半导体开关元件(SW、SWp1～SWp3、SWn1～SWn3)的电力转换装置(INV)，并且包括对所述多个半导体开关元件的开闭状态进行控制的控制装置(40)，

包括与所述半导体开关元件对应并分别与所述基准电位连接，分别对所对应的所述半导体开关元件的信息进行发送的多个发送电路(Da、Db、Dp1～Dp3、Dn1～Dn3)，

所述控制装置与所述多个发送电路分别绝缘，并且在所述控制装置与所述多个发送电路之间的连接路径上，分别设置有绝缘元件，

作为所述多个发送电路，包括：一个第一发送电路(Da)，所述第一发送电路(Da)具有第一发送部(21)和第二发送部(22)，所述第一发送部(21)通过在高电平和低电平这两个值之间转换，将表示对应的所述半导体开关元件的温度信息的输出信号向所述控制装置发送，所述第二发送部(22)以固定在高电平和低电平中的一方的方式，将表示对应的所述半导体开关元件发生了异常的输出信号向所述控制装置发送；以及具有所述第二发送部的第二发送电路(Db)，

当所述第一发送电路的所述第二发送部的输出信号表示为所述对应的半导体开关元件发生异常时，以相对于所述第一发送电路的所述第一发送部的输出信号优先考虑所述第一发送电路的所述第二发送部的输出信号的方式，在比所述绝缘元件更靠所述第一发送电路侧，对所述第一发送电路的所述第一发送部的输出信号和所述第一发送电路的所述第二发送部的输出信号进行逻辑或运算，然后向所述绝缘元件输出，

当所述第二发送电路的所述第二发送部的输出信号表示为所述对应的半导体开关元件发生异常时，以相对于与所述第一发送电路对应的所述绝缘元件的输出信号优先考虑与所述第二发送电路对应的所述绝缘元件的输出信号的方式，在比所述绝缘元件更靠所述控制装置侧，对与所述第一发送电路对应的所述绝缘元件的输出信号和所述第二发送电路的所述绝缘元件的输出信号进行逻辑或运算，然后向所述控制装置输出。

2.如权利要求1所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

所述第一发送部利用在规定周期中输出信号处于高电平或低电平的时间比率，将所述半导体开关元件的温度信息向所述控制装置发送。

3.如权利要求2所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

经过比所述规定周期长的时间，输入的信号处于高电平或低电平状态时，所述控制装置判断为所述多个半导体开关元件中的任一个发生了异常。

4.如权利要求2或3所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

所述第一发送部在发送所述温度信息前，经过所述规定周期将输出信号从高电平和低电平中的一方转换为另一方，从而向所述控制装置通知所述规定周期。

5.如权利要求4所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

所述第一发送部在发送所述温度信息前，经过所述规定周期将输出信号从高电平和低电平中的一方转换为另一方后，进一步经过所述规定周期将输出信号从高电平和低电平的所述另一方转换为所述一方，从而向所述控制装置通知所述规定周期。

6.如权利要求1所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

所述第一发送部利用表示1或0的脉冲来向所述控制装置发送所述半导体开关元件的温度信息，

经过比所述表示1或0的脉冲的波长长的时间，输入的信号处于高电平或低电平状态时，所述控制装置判断为所述半导体开关元件中的任一个发生了异常。

7.如权利要求1～6中任一项所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

所述绝缘元件是集电极开路输出或漏极开路输出，

在比所述绝缘元件靠所述控制装置侧，利用线或，以相对于所述第一发送部的输出信号优先考虑所述第二发送部的输出信号的方式，对所述第一发送电路的输出和所述第二发送电路的输出进行逻辑或运算，然后向所述控制装置输出。

8.如权利要求1～7中任一项所述的电力转换装置的控制系统，其特征在于，

所述第二发送电路包括所述第一发送部和所述第二发送部，

所述第一发送部和所述第二发送部均是集电极开路输出或漏极开路输出，

所述第二发送电路的所述第一发送部不与所述绝缘元件连接，

当所述第一发送电路的所述第二发送部的输出信号表示为所述对应的半导体开关元件发生异常时，以相对于所述第一发送电路的所述第一发送部的输出信号优先考虑所述第一发送电路的所述第二发送部的输出信号的方式，在比所述绝缘元件靠所述第一发送电路侧，利用线或，对所述第一发送电路的所述第一发送部的输出和所述第一发送电路的所述第二发送部的输出进行逻辑或运算，然后向所述绝缘元件输出。