CN117439431A - 逆变器以及逆变器的控制方法 - Google Patents

逆变器以及逆变器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117439431A
CN117439431A CN202310884209.8A CN202310884209A CN117439431A CN 117439431 A CN117439431 A CN 117439431A CN 202310884209 A CN202310884209 A CN 202310884209A CN 117439431 A CN117439431 A CN 117439431A
Authority
CN
China
Prior art keywords
short
circuit
switching
protection
mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310884209.8A
Other languages
English (en)
Inventor
新谷祐介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Publication of CN117439431A publication Critical patent/CN117439431A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1225Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to internal faults, e.g. shoot-through
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/084Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system
    • H02M1/0845Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system digitally controlled (or with digital control)
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0029Circuits or arrangements for limiting the slope of switching signals, e.g. slew rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供根据在保护元件流动的短路电流的产生模式适当地保护开关元件的逆变器。逆变器具备:一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;驱动部,其构成为驱动开关元件;以及保护电路,其构成为将驱动部的输出信号经由第一电阻元件向开关元件传递。保护电路具有:第二电阻元件,其配置为能够与第一电阻元件电并联连接;以及切换部,其构成为在使第二电阻元件相对于第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将该连接解除的第二状态之间切换。保护电路构成为判别第一模式的短路电流的产生以及第二模式的短路电流的产生,且当判别为产生了第二模式的短路电流时,将切换部切换为第一状态。

Description

逆变器以及逆变器的控制方法
技术领域
本公开涉及逆变器以及逆变器的控制方法。
背景技术
日本特开2019-88084号公报所公开的逆变器具备构成上下的臂的开关元件、软关断用电阻体以及软关断用开关元件。开关元件具备控制端子。开关元件通过对控制端子施加电压而接通。软关断用电阻体经由软关断用开关元件而连接于开关元件的控制端子。在构成上下的臂的开关元件中的一方短路故障了的情况下,需要保护另一方。以下,将产生短路故障的开关元件称为短路元件,将需要保护的开关元件称为保护元件。在上述公报所公开的逆变器中,在产生了短路故障的情况下,通过将软关断用开关元件接通从而能够在保护元件的控制端子连接软关断用电阻体。由此,通过使施加于控制端子的电压降低从而能够保护保护元件。
发明内容
发明要解决的课题
在短路元件产生了短路故障的时机,根据保护元件是断开状态还是导通状态,能够将在保护元件流动的短路电流的产生模式分类为两个种类。一个是在短路元件中产生了短路故障的时机保护元件为断开状态的情况下的产生模式。在该情况下,在产生了短路故障的状态下保护元件接通,从而在保护元件流动的短路电流逐渐变大。另一个是在短路元件中产生了短路故障的时机保护元件为导通状态的情况下的产生模式。在该情况下,在短路元件产生短路故障,从而在保护元件流动的短路电流急剧地变大。谋求根据在保护元件流动的短路电流的产生模式适当地保护开关元件。
用于解决课题的方案
本公开的一方案的逆变器具备:一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;驱动部,其构成为驱动所述开关元件;以及保护电路,其具有第一电阻元件,且构成为将所述驱动部的输出信号经由所述第一电阻元件向所述开关元件传递。在所述一对开关元件中的任一方产生短路故障的情况下,所述任一方的开关元件为短路元件,另一方的开关元件为保护元件。在所述保护元件流动的短路电流的产生模式包括:第一模式,在所述短路元件产生了短路故障的状态下所述保护元件接通从而在所述保护元件流动短路电流;以及第二模式,在所述保护元件为导通状态下在所述短路元件产生短路故障从而在所述保护元件流动短路电流。所述保护电路具有:第二电阻元件,其配置为能够与所述第一电阻元件电并联连接;以及切换部,其构成为在使所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接解除的第二状态之间切换。所述保护电路构成为判别所述第一模式的短路电流的产生以及所述第二模式的短路电流的产生,且当判别为产生了所述第二模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第一状态。
本公开的另一方案的逆变器具备:一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;驱动部,其构成为驱动所述开关元件;以及保护电路,其具有第一电阻元件,且构成为将所述驱动部的输出信号经由所述第一电阻元件向所述开关元件传递。在所述一对开关元件中的任一方产生短路故障的情况下,所述任一方的开关元件为短路元件,另一方的开关元件为保护元件。在所述保护元件流动的短路电流的产生模式包括:第一模式,在所述短路元件产生了短路故障的状态下所述保护元件接通从而在所述保护元件流动短路电流;以及第二模式,在所述保护元件为导通状态下在所述短路元件产生短路故障从而在所述保护元件流动短路电流。所述保护电路具有:第二电阻元件,其配置为能够与所述第一电阻元件电并联连接;以及切换部,其构成为在使所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接解除的第二状态之间切换。所述保护电路还构成为判别是否产生了所述第二模式的短路电流,且当判别为产生了所述第二模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第一状态。
根据本公开的又一方案,提供一种逆变器的控制方法。所述逆变器具备:一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;驱动部,其构成为驱动所述开关元件;以及保护电路,其具有第一电阻元件,且构成为将所述驱动部的输出信号经由所述第一电阻元件向所述开关元件传递。在所述一对开关元件中的任一方产生短路故障的情况下,所述任一方的开关元件为短路元件,另一方的开关元件为保护元件。在所述保护元件流动的短路电流的产生模式包括:第一模式,在所述短路元件产生了短路故障的状态下所述保护元件接通从而在所述保护元件流动短路电流;以及第二模式,在所述保护元件为导通状态下在所述短路元件产生短路故障从而在所述保护元件流动短路电流。所述保护电路具有:第二电阻元件,其配置为能够与所述第一电阻元件电并联连接;以及切换部,其构成为在使所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接解除的第二状态之间切换。所述控制方法包括如下处理:判别所述第二模式的短路电流的产生;以及当判别为产生了所述第二模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第一状态。
附图说明
图1是马达驱动装置的概要结构图。
图2是图1的马达驱动装置的逆变器控制装置所具备的驱动部以及保护电路的概要结构图。
图3是示出在构成图1的马达驱动装置的逆变器电路的短路元件产生了短路故障的情况下在保护元件流动的电流与时间的关系的图。
具体实施方式
对逆变器的一实施方式进行说明。
如图1所示那样,马达驱动装置10是用于驱动马达11的装置。马达11是具备三相的线圈U、V、W的三相交流马达。马达11也可以是搭载于任意的装置的马达。马达11例如搭载于电动压缩机、商用车辆或乘用车。
<马达驱动装置>
马达驱动装置10具备蓄电池BA、平滑电容器C以及逆变器Inv。逆变器Inv具备逆变器电路20以及逆变器控制装置12。
逆变器电路20具有相互并联连接的多个支线(leg)。各支线具有相互串联连接的一对开关元件。在图示的例子中,逆变器电路20具备6个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6以及6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6。开关元件Q1~Q6例如是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化膜半导体电场效应晶体管)。开关元件Q1~Q6具备第一端子T1、第二端子T2、控制端子T3以及感测端子T4。若开关元件Q1~Q6为IGBT,则第一端子T1为集电极,第二端子T2为发射极,控制端子T3为门极。若开关元件Q1~Q6为MOSFET,则第一端子T1为漏极,第二端子T2为源极,控制端子T3为门极。
构成U相用的支线的开关元件Q1与开关元件Q2相互串联连接。构成V相用的支线的开关元件Q3与开关元件Q4相互串联连接。构成W相用的支线的开关元件Q5与开关元件Q6相互串联连接。开关元件Q1、Q3、Q5构成对应的支线的上臂。开关元件Q2、Q4、Q6构成对应的支线的下臂。在开关元件Q1~Q6分别并联连接有二极管D1~D6。
在各开关元件Q1~Q6经由平滑电容器C而连接有蓄电池BA。逆变器电路20将从蓄电池BA输入的直流电力变换为交流电力而向马达11输出。由此,马达11驱动。蓄电池BA例如额定电压为800[V]。
开关元件Q1与开关元件Q2的连接点连接于线圈U。开关元件Q3与开关元件Q4的连接点连接于线圈V。开关元件Q5与开关元件Q6的连接点连接于线圈W。
逆变器控制装置12具备控制器13、多个驱动部21以及多个保护电路30。
控制器13向驱动部21输出控制信号。控制器13具备处理器以及存储部。处理器例如是CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或DSP(DigitalSignal Processor)。存储部包括RAM(Random Access Memory)以及ROM(Read OnlyMemory)。存储部保存有构成为使处理器执行处理的程序代码或指令。存储部、即计算机可读介质包括通用或专用的能够由计算机访问的所有可利用的介质。控制器13也可以由ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等硬件电路构成。作为处理电路的控制器13可能包括按照计算机程序动作的一个以上的处理器、ASIC、FPGA等一个以上的硬件电路或者它们的组合。
驱动部21针对每个开关元件Q1~Q6单独地设置。驱动部21的硬件结构例如也可以与控制器13相同。驱动部21根据来自控制器13的控制信号,进行对应的开关元件Q1~Q6的开关动作。
如图2所示那样,驱动部21具备短路检测端子22以及保护端子23。
<保护电路>
保护电路30针对每个开关元件Q1~Q6单独地设置。保护电路30的硬件结构例如也可以与控制器13相同。保护电路30进行对应的开关元件Q1~Q6的保护。保护电路30设置于驱动部21与对应的开关元件Q1~Q6之间。保护电路30具备第一电阻元件R1、第二电阻元件R2以及切换电路31。切换电路31具备旁路电阻32、判别部33、锁存电路34、切换部35以及阈值检测电路36。
第一电阻元件R1将保护端子23连接于控制端子T3。第一电阻元件R1串联连接于控制端子T3与保护端子23之间。驱动部21将输出信号经由第一电阻元件R1向对应的开关元件Q1~Q6传递。
第二电阻元件R2配置为能够与第一电阻元件R1电并联连接。第二电阻元件R2的电阻值[Ω]可以是与第一电阻元件R1的电阻值相同的值,也可以是不同的值。
旁路电阻32连接于感测端子T4。在感测端子T4流动与在第一端子T1和第二端子T2之间流动的电流成正比的微小电流。在旁路电阻32中,产生与在第一端子T1与第二端子T2之间流动的电流相应的电压下降。在旁路电阻32与感测端子T4的连接点连接有驱动部21的短路检测端子22。
驱动部21基于旁路电阻32中的电压下降量判别在对应的开关元件Q1~Q6流动的电流是否为短路检测阈值以上。短路检测阈值被预先设定。短路检测阈值设定为比通常使用电流区域高的值。在开关元件Q1~Q6流动的电流是在开关元件Q1~Q6的第一端子T1与第二端子T2之间流动的电流。驱动部21在对应的开关元件Q1~Q6流动的电流为短路检测阈值以上的情况下,判别为在与对应的开关元件Q1~Q6串联连接的开关元件Q1~Q6产生了短路故障。例如,与开关元件Q2对应的驱动部21当检测出在开关元件Q2流动的电流成为短路检测阈值以上时,判别为在开关元件Q1产生了短路故障。
将开关元件Q1~Q6中的产生短路故障的开关元件Q1~Q6称为短路元件,将与短路元件串联连接的开关元件Q1~Q6称为保护元件。判别部33是用于在短路元件产生了短路故障的情况下判别在保护元件流动的短路电流的产生模式的种类的电路。判别部33的硬件结构例如也可以与控制器13相同。第一模式是在短路元件短路故障了的状态下将保护元件接通从而在保护元件流动短路电流的模式。第二模式是在保护元件导通了的状态下短路元件短路故障从而在保护元件流动短路电流的模式。第一模式的短路电流当在上臂与下臂中的任一方的臂的开关元件Q1~Q6短路故障了的状态下将另一方的臂的开关元件Q1~Q6接通时产生。第二模式的短路电流当在上臂与下臂中的任一方的臂的开关元件Q1~Q6导通了的状态下另一方的臂的开关元件Q1~Q6短路故障时产生。
如图3所示那样,设想在时刻T11在短路元件产生了短路故障的情况。如线L1所示那样,在第一模式中,在短路元件产生了短路故障的状态下保护元件接通,从而在保护元件流动的短路电流逐渐变大。如线L2所示那样,在第二模式中,在保护元件为导通状态下在短路元件产生短路故障,从而包括该短路元件的支线短路。由此,在保护元件流动的短路电流急剧变大。
如图2所示那样,判别部33连接于感测端子T4与旁路电阻32的连接点。判别部33基于旁路电阻32中的电压下降量,判别在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量是否为第一阈值以上且小于第二阈值。判别部33基于旁路电阻32中的电压下降量,判别在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量是否为第二阈值以上。在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量是以电流为纵轴并以时间为横轴的情况下的电流的斜率。
第一阈值被以能够判别第一模式的短路电流的产生的方式设定。在产生了第一模式的短路电流的情况下,与在短路元件未产生短路故障的情况相比在保护元件流动的电流的每单位时间的增加量较多。因此,通过将比在未产生短路故障的情况下在保护元件流动的电流的每单位时间的增加量高的值设定为第一阈值,从而判别部33能够判别产生了第一模式的短路电流。详细而言,判别部33在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量为第一阈值以上并且小于第二阈值的情况下,判别为产生了第一模式的短路电流、即第一模式的短路电流在保护元件流过。
第二阈值是比第一阈值大的值。第二阈值被以能够判别第二模式的短路电流的产生的方式设定。在产生了第二模式的短路电流的情况下,与产生了第一模式的短路电流的情况相比电流的每单位时间的增加量较多。因此,通过将比产生了第一模式的短路电流的情况下的电流的每单位时间的增加量高的值设定为第二阈值,从而判别部33能够判别产生了第二模式的短路电流。判别部33在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量为第二阈值以上的情况下,判别为产生了第二模式的短路电流、即第二模式的短路电流在保护元件流过。判别部33在产生了第二模式的短路电流的情况下,将切换部35接通。例如,判别部33在第二模式的短路电流在保护元件流过的情况下,通过向锁存电路34输出高电平的信号而将切换部35接通。
锁存电路34当由判别部33接通切换部35时,维持切换部35的导通状态。
切换部35串联连接于第二电阻元件R2。切换部35与第二电阻元件R2相对于第一电阻元件R1并联连接。在切换部35为导通状态的情况下,第二电阻元件R2成为相对于第一电阻元件R1电并联连接的状态。在切换部35为断开状态的情况下,第二电阻元件R2相对于第一电阻元件R1的电并联连接被解除。切换部35例如为晶体管等任意的开关元件。切换部35构成为在使第二电阻元件R2相对于第一电阻元件R1的电并联连接有效的第一状态与将第二电阻元件R2相对于第一电阻元件R1的电并联连接解除的第二状态之间切换。
阈值检测电路36连接于感测端子T4与旁路电阻32的连接点。阈值检测电路36连接于感测端子T4与旁路电阻32之间。阈值检测电路36基于旁路电阻32中的电压下降量来判别在开关元件Q1~Q6流动的电流是否小于电流阈值。阈值检测电路36的硬件结构例如也可以与控制器13相同。阈值检测电路36当在开关元件Q1~Q6流动的电流小于电流阈值时,通过控制锁存电路34而将切换部35关断。电流阈值被预先设定。
[本实施方式的作用]
举出在开关元件Q1、Q2中的构成上臂的开关元件Q1产生了短路故障的情况为例对保护电路30的作用进行说明。在构成下臂的开关元件Q2产生了短路故障的情况下,保护电路30的作用也相同。另外,关于在开关元件Q3、Q4、Q5、Q6设置的保护电路30也相同地发挥功能。
在产生了第一模式的短路电流的情况下,判别部33不将切换部35接通。因此,第一电阻元件R1以及第二电阻元件R2中的仅第一电阻元件R1电连接于开关元件Q2的控制端子T3。
驱动部21在开关元件Q2流动的电流为短路检测阈值以上的情况下,通过使施加于控制端子T3的电压降低从而将开关元件Q2关断。施加于控制端子T3的电压的降低通过蓄积于控制端子T3的电荷朝向保护端子23流动从而实现。在产生了第一模式的短路电流的情况下,控制端子T3的电荷经由第一电阻元件R1朝向保护端子23流动。如图3所示那样,当在时刻T12施加于控制端子T3的电压开始降低时,开关元件Q2向断开状态靠近,从而在开关元件Q2流动的电流逐渐减少。通过开关元件Q2关断,从而能够保护开关元件Q2免于过电流的影响。
在产生了第二模式的短路电流的情况下,判别部33将切换部35接通。因此,相互电并联连接的第一电阻元件R1以及第二电阻元件R2电连接于开关元件Q2的控制端子T3。
驱动部21在开关元件Q2流动的电流为短路检测阈值以上的情况下,通过使施加于控制端子T3的电压降低从而将开关元件Q2关断。在产生了第二模式的短路电流的情况下,控制端子T3的电荷经由第一电阻元件R1以及第二电阻元件R2朝向保护端子23流动。第一电阻元件R1与第二电阻元件R2的合成电阻的电阻值比第一电阻元件R1的电阻值小。因此,与仅第一电阻元件R1连接于控制端子T3的情况相比,容易使施加于控制端子T3的电压降低。
在产生了第二模式的短路电流的情况下,当在时刻T12施加于控制端子T3的电压开始降低时,施加于控制端子T3的电压在短时间内降低。由此,会使开关元件Q2急剧关断。当开关元件Q2急剧关断时,存在由于浪涌而开关元件Q2破损的可能。因此,当在开关元件Q2流动的电流小于电流阈值时,由阈值检测电路36关断切换部35。使得仅第一电阻元件R1电连接于控制端子T3,从而施加于控制端子T3的电压难以降低。即,控制端子T3的电荷难以朝向保护端子23流动。由此,抑制开关元件Q2急剧关断。电流阈值以开关元件Q2不会由于浪涌而破损的方式设定。
[本实施方式的效果]
(1)保护电路30在产生了短路故障的情况下,通过使施加于控制端子T3的电压降低从而将开关元件Q1~Q6关断。由此,保护电路30保护开关元件Q1~Q6。将第一电阻元件R1与第二电阻元件R2相互电并联连接而得到的合成电阻的电阻值比第一电阻元件R1单独的电阻值低。连接于控制端子T3的电阻元件的电阻值越低,则越容易使施加于控制端子T3的电压降低。通过根据短路电流的产生模式切换是否使第二电阻元件R2相对于第一电阻元件R1的电并联连接有效,从而能够实现与短路电流的产生模式相应的开关元件Q1~Q6的保护。
(2)判别部33在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量为第二阈值以上的情况下,判别为产生了第二模式的短路电流。因此,能够适当地判别产生了第二模式的短路电流,而将第二电阻元件R2设为相对于第一电阻元件R1电并联连接的状态。
(3)阈值检测电路36在开关元件Q1~Q6流动的电流小于电流阈值的情况下,以成为相对于第一电阻元件R1未电并联连接第二电阻元件R2的状态的方式将切换部35切换为第二状态。由此,在产生了第二模式的短路电流的情况下,能够抑制开关元件Q2急剧关断。因而,能够抑制开关元件Q2由于浪涌而破损。
(4)在本实施方式中,通过判别短路电流的产生模式是第一模式还是第二模式,从而根据短路电流的产生模式以不同的方法保护开关元件Q1~Q6。详细而言,若短路电流的产生模式为第一模式则仅使用第一电阻元件R1使施加于控制端子T3的电压降低。若短路电流的产生模式为第二模式则使用第一电阻元件R1以及第二电阻元件R2使施加于控制端子T3的电压降低。
也考虑无论短路电流的产生模式是第一模式还是第二模式,都以相同的方法保护开关元件Q1~Q6。例如,也考虑无论短路电流的产生模式是第一模式还是第二模式都仅使用第一电阻元件R1将开关元件Q1~Q6断开。在该情况下,为了保护开关元件Q1~Q6免于第二模式的短路电流的影响,需要减小短路检测阈值。这样,存在即使是通常使用电流区域也判别为短路电流在保护元件流动的情况,有可能尽管未产生短路电流也判别为产生了短路电流。另外,当欲利用适于第二模式的短路电流的方法保护开关元件Q1~Q6也免于第一模式的短路电流的影响时,存在在第一模式的短路电流的作用下开关元件Q1~Q6破损的情况。这样,无论短路电流的产生模式是第一模式还是第二模式都以相同的方法保护开关元件Q1~Q6是困难的。如本实施方式那样,通过根据在保护元件流动的短路电流的产生模式利用不同的方法保护开关元件Q1~Q6,从而能够根据短路电流的产生模式实现开关元件Q1~Q6的适当保护。
[变更例]
实施方式能够如以下那样变更而实施。实施方式以及以下的变形例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合而实施。
○切换电路31也可以不具备阈值检测电路36。在该情况下,也可以是,在保护元件流动的短路电流的产生模式为第二模式的情况下,不会根据在开关元件Q1~Q6流动的电流以成为相对于第一电阻元件R1未电并联连接第二电阻元件R2的状态的方式将切换部35切换。
○切换电路31也可以内置于驱动部21。
○第一电阻元件R1也可以由多个电阻元件构成。第二电阻元件R2也是可以由多个电阻元件构成。
○判别部33能够判别短路电流的产生模式是否为第二模式即可,也可以不能判别短路电流的产生模式是否为第一模式。例如,判别部33在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量为第二阈值以上的情况下,判别为短路电流的产生模式是第二模式。判别部33也可以不判别在开关元件Q1~Q6流动的电流的每单位时间的增加量是否为第一阈值以上。判别部33在产生了第二模式的短路电流的情况下,将切换部35接通。由于判别部33在短路电流的产生模式为第二模式的情况下将切换部35接通,因此即使在不判别短路电流的产生模式是否为第一模式的情况下,也能够得到与实施方式相同的效果。

Claims (6)

1.一种逆变器,其具备:
一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;
驱动部,其构成为驱动所述开关元件;以及
保护电路,其具有第一电阻元件,且构成为将所述驱动部的输出信号经由所述第一电阻元件向所述开关元件传递,
其中,
在所述一对开关元件中的任一方产生短路故障的情况下,所述任一方的开关元件为短路元件,另一方的开关元件为保护元件,
在所述保护元件流动的短路电流的产生模式包括:
第一模式,在所述短路元件产生了短路故障的状态下所述保护元件接通从而在所述保护元件流动短路电流;以及
第二模式,在所述保护元件为导通状态下在所述短路元件产生短路故障从而在所述保护元件流动短路电流,
所述保护电路具有:
第二电阻元件,其配置为能够与所述第一电阻元件电并联连接;以及
切换部,其构成为在使所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接解除的第二状态之间切换,
所述保护电路还构成为判别所述第一模式的短路电流的产生以及所述第二模式的短路电流的产生,且
当判别为产生了所述第二模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第一状态。
2.根据权利要求1所述的逆变器,其中,
所述保护电路构成为在所述开关元件流动的电流的每单位时间的增加量为第一阈值以上且小于比所述第一阈值大的第二阈值的情况下,判别为产生了所述第一模式的短路电流,且
在所述开关元件流动的电流的每单位时间的增加量为所述第二阈值以上的情况下,判别为产生了所述第二模式的短路电流。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器,其中,
所述保护电路构成为在所述开关元件流动的电流小于电流阈值的情况下,将所述切换部切换为所述第二状态。
4.根据权利要求1或2所述的逆变器,其中,
所述保护电路构成为当判别为产生了所述第一模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第二状态。
5.一种逆变器,其具备:
一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;
驱动部,其构成为驱动所述开关元件;以及
保护电路,其具有第一电阻元件,且构成为将所述驱动部的输出信号经由所述第一电阻元件向所述开关元件传递,
其中,
在所述一对开关元件中的任一方产生短路故障的情况下,所述任一方的开关元件为短路元件,另一方的开关元件为保护元件,
在所述保护元件流动的短路电流的产生模式包括:
第一模式,在所述短路元件产生了短路故障的状态下所述保护元件接通从而在所述保护元件流动短路电流;以及
第二模式,在所述保护元件为导通状态下在所述短路元件产生短路故障从而在所述保护元件流动短路电流,
所述保护电路具有:
第二电阻元件,其配置为能够与所述第一电阻元件电并联连接;以及
切换部,其构成为在使所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接解除的第二状态之间切换,
所述保护电路还构成为判别是否产生了所述第二模式的短路电流,且
当判别为产生了所述第二模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第一状态。
6.一种逆变器的控制方法,其中,
所述逆变器具备:
一对开关元件,它们构成逆变器电路且相互串联连接;
驱动部,其构成为驱动所述开关元件;以及
保护电路,其具有第一电阻元件,且构成为将所述驱动部的输出信号经由所述第一电阻元件向所述开关元件传递,
在所述一对开关元件中的任一方产生短路故障的情况下,所述任一方的开关元件为短路元件,另一方的开关元件为保护元件,
在所述保护元件流动的短路电流的产生模式包括:
第一模式,在所述短路元件产生了短路故障的状态下所述保护元件接通从而在所述保护元件流动短路电流;以及
第二模式,在所述保护元件为导通状态下在所述短路元件产生短路故障从而在所述保护元件流动短路电流,
所述保护电路具有:
第二电阻元件,其配置为能够与所述第一电阻元件电并联连接;以及
切换部,其构成为在使所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接有效的第一状态与将所述第二电阻元件相对于所述第一电阻元件的电并联连接解除的第二状态之间切换,
所述控制方法包括如下处理:
判别所述第二模式的短路电流的产生;以及
当判别为产生了所述第二模式的短路电流时,将所述切换部切换为所述第一状态。
CN202310884209.8A 2022-07-22 2023-07-18 逆变器以及逆变器的控制方法 Pending CN117439431A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022117019A JP2024014300A (ja) 2022-07-22 2022-07-22 インバータ
JP2022-117019 2022-07-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117439431A true CN117439431A (zh) 2024-01-23

Family

ID=89429643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310884209.8A Pending CN117439431A (zh) 2022-07-22 2023-07-18 逆变器以及逆变器的控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240030833A1 (zh)
JP (1) JP2024014300A (zh)
CN (1) CN117439431A (zh)
DE (1) DE102023119067A1 (zh)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6954013B2 (ja) 2017-11-06 2021-10-27 株式会社デンソー 判定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024014300A (ja) 2024-02-01
US20240030833A1 (en) 2024-01-25
DE102023119067A1 (de) 2024-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3914004B2 (ja) 半導体素子の過電流検出・保護装置
US9112344B2 (en) Driver for switching element and control system for rotary machine using the same
JP6436028B2 (ja) 電源装置及びそのスイッチ制御方法
US20140111253A1 (en) Driver for switching element and control system for machine using the same
US9571026B2 (en) Inverter apparatus
JP5377756B2 (ja) 短絡保護方法
JP2015032984A (ja) 半導体素子の駆動装置およびそれを用いた電力変換装置
KR19980071760A (ko) Igbt의 단락 용량 증진용 회로 및 방법
KR20180117182A (ko) Dc-dc 전압 컨버터의 진단 시스템
US20050184710A1 (en) Overcurrent protection circuit and semiconductor apparatus
US6724599B2 (en) Power semiconductor device
CN113904304A (zh) 电机保护装置及方法
US20050135034A1 (en) Resettable circuit breaker
JP2004129378A (ja) 電力用半導体素子のゲート駆動回路
JPS61173677A (ja) インバ−タ装置の保護方式
CN113394753A (zh) 绝缘栅极双极型晶体管的保护装置和方法
CN117439431A (zh) 逆变器以及逆变器的控制方法
JP7375707B2 (ja) スイッチング素子の駆動回路
JP6797233B2 (ja) 電力変換装置
JPH06233402A (ja) 電気自動車の駆動制御回路
JP2021145408A (ja) 電力変換器の制御回路
JP2004260981A (ja) 電力変換装置及びこれを用いた電機システム
JP2001037244A (ja) 電力変換装置
JPH09121553A (ja) インバータ駆動装置
CN213151639U (zh) 逆变器输出h桥igbt的短路保护电路及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination