DE102010062078A1

DE102010062078A1 - Invertersteuerungssystem

Info

Publication number: DE102010062078A1
Application number: DE102010062078A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-11-27
Also published as: JP5662118B2; KR20120029915A; JP2012065530A; DE102010062078B4; KR101261944B1; US20120069618A1; US8451045B2

Abstract

Es wird eine Invertersteuerungsvorrichtung bereitgestellt, die ein ”weiches Abschalten” einer Gatteroperation des Inverters ermöglicht, um den IGBT zu schützen. Eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann insbesondere umfassen einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Einschalten/Abschalten eines IGBT steuert, und den IGBT zwangsweise abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird, einen Strompuffer, der einen Steuerstrom für das Einschalten/Abschalten des IGBT verstärkt, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird, und einen Filter, der den von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Steuerstrom für das zwangsweise Abschalten verzögert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen eine Invertersteuerungsvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Invertersteuerungsvorrichtung, die ein weiches Abschalten von einer Gatteroperation eines Inverters ermöglicht, um einen IGBT sicher zu schützen.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
1 zeigt im Allgemeinen einen Teil eines Antriebssystems von einem Elektrofahrzeug.
Wie in 1 gezeigt, umfasst dass Antriebssystem einen Gatteroperationsabschnitt 10, einen Inverter 20 und einen Motor (M).
Der Gatteroperationsabschnitt 10 gibt ein PMW-Signal an einen Inverter 20 aus, abhängig von einer Fahraufforderung, um die Drehzahl/Drehmoment des Motors (M) zu steuern. Wie gezeigt, weist der Inverter 20 eine Mehrzahl von IGBT (Bipolartransistoren mit isoliertem Gatter) auf.
Der Inverter 20 wandelt einen von einem DC-Zwischenkreis (Vdc) zugeführten Hochspannungs-Gleichstrom durch Schalten der IGBT pro Phase in einen 3-Phasen-Wechselstrom gemäß einem von dem Gatteroperationsabschnitt 10 übertragenen PWM-Signal um. Der 3-Phasen-Wechselstrom wird jeder Phase des Motors (M) zugeführt. Der Motor (M) wird somit durch den von dem Inverter 20 zugeführten 3-Phasenstrom durch ein Stromkabel angetrieben, um eine Drehzahl/Drehmoment auszugeben.
Obwohl 1 insbesondere ein Elektrofahrzeug darstellt, können der Inverter und der Motor ebenfalls bei einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug und einem Brennstoffzellenfahrzeug angewendet werden.
In einem Fahrzeug, in welchem der Inverter und der Motor vorgesehen sind, kann der 3-Phasen-Strom des Inverters einen Kurzschluss infolge einer Kollision, eine mangelhafte, eine Schädigung eines Stromkabels, und einen in dem Herstellungsprozess gemachten Fehler erzeugen.
Falls in dem 3-Phasen-Ausgang des Inverters ein Kurzschluss erzeugt wird, wird ein Überstrom in den IGBT gebildet, und der Gatteroperationsabschnitt 10 detektiert den Überstrom, um eine Beschädigung der IGBT durch den Überstrom zu verhindern und stoppt zwangsweise ein Schalten (zwangsweise Abschalten).
Falls jedoch ein Überstrom in den IGBT gebildet wird, erzeugt ein schlagartiges Umschalten eine übermäßige Spannung (Spannungsüberhöhung) an beiden Enden der IGBT. Falls die übermäßige Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung für die IGBT ist, können die IGB beschädigt werden.
Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Invertersteuerungssystem mit den Vorteilen zum Einhalten einer weichen Abschaltfunktion während eines Betriebs eines Inverters bereit, so dass an beiden Enden eines IGBT kein Überstrom gebildet wird, um dadurch den IGBT sicher zu schützen.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Invertersteuerungssystem mit den Vorteilen bereit, um in der Lage zu sein, eine Spannung eines Hoch-DC-Zwischenkreises in einem Zustand zu verwenden, dass die maximale (Nenn-)Spannung des IGBT unverändert bleibt.
Ein Invertersteuerungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Einschalten/Abschalten eines IGBT steuert, und den IGBT zwangsweise abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; einen Strompuffer, der einen Steuerstrom für das Einschalten/Abschalten des IGBT verstärkt, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird; und einen Filter, der den von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Steuerstrom für das zwangsweise Abschalten verzögert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Strompuffer einen ersten Transistor umfassen, der einen Basisanschluss, einen Kollektoranschluss und einen Emitteranschluss aufweist. Der Basisanschluss kann insbesondere mit einem Ausgang des Filters in Verbindung stehen, der Kollektoranschluss kann in Verbindung mit einer Stromquelle stehen, und der Emitteranschluss kann in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT stehen. Der Strompuffer kann ebenfalls umfassen einen zweiten Transistor, der einen Basisanschluss, einen Kollektoranschluss und einen Emitteranschluss aufweist. Der Basisanschluss des zweiten Transistors kann mit einem Ausgang des Filters in Verbindung stehen, der Emitteranschluss kann in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT stehen, und der der Kollektoranschluss kann in Verbindung mit einem Masseanschluss stehen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen stabilisiert ein Spannungsteilerwiderstand einen Steuerstrom, der gemäß dem ”Ein/Aus-”Zustand des ersten und des zweiten Transistors verstärkt wird, um den IGBT sicher zu betreiben.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Filter einen RC-Filter, zu welchem ein Kondensator und ein Widerstand parallel geschaltet sind. Falls der IGBT als normal betrachtet wird, dann kann der Filter eingerichtet sein, die Ein/Aus-Ansprechgeschwindigkeit nicht zu verzögern. In einigen Ausführungsformen kann der Filter einen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom des IGBT verzögern, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird, um eine Einschaltzeit eines den Strompuffer bildenden zweiten Transistors zu verzögern.
In einigen Ausführungsformen kann ein Invertersteuerungssystem der vorliegenden Erfindung einen Gatteroperationsabschnitt umfassen, der ein Ein/Aus des IGBT steuert und der den IGBT abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird. Das Invertersteuerungssystem kann ferner umfassen einen Strompuffer, der einen Ein/Aus-Steuerstrom des IGBT verstärkt, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird, und einen Filterwiderstand, der eine separate Zuleitung zum direkten Zuführen eines zwangsweisen Abschalt-Steuerstroms des IGBT bildet, der von dem Gatteroperationsabschnitt mit einem Gate-Anschluss des IGBT ausgegeben wird, so dass der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom des IGBT den Strompuffer nicht zugeführt wird.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Filterwiderstand verhindern, dass der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird, in dem Strompuffer verstärkt wird.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Filterwiderstand in Verbindung mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des ersten Transistors und dem zweiten Transistor stehen, der den Strompuffer bildet.
In einigen Ausführungsformen kann der Filterwiderstand eine Charakteristik von (I_flt × R_flt) < VQ_on und (I_O × R_flt) > VQ_on aufweisen. In diesem Fall ist I_flt ein zwangsweiser Abschaltstrom des IGBT, R_flt ist ein Filterwiderstandwert, VQ_on ist eine minimale Spannung zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers, und I_O ist ein Steuerstrom zum Schalten des Ein/Aus des IGBT in einem normalen IGBT-Zustand.
In einigen Ausgestaltungen kann der Gatteroperationsabschnitt einen Ein-/Ausschalt-Steuerstrom (I₀) ausgeben, der höher als ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom (I_flt) in einem normalen Zustand des IGBT ist, so dass eine an den Filterwiderstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) höher wird als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers.
In einigen Ausgestaltungen kann der Gatteroperationsabschnitt einen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom (I_flt) des IGBT ausgeben, der niedriger als ein normaler Steuerstrom (I₀) in einem transienten Zustand des IGBT ist, so dass eine an den Filterwiderstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) niedriger wird als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des zweiten Transistors des Strompuffers.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Invertersteuerungssystem umfassen einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Ein-/Ausschalten eines IGBT steuert und der zwangsweise den IGBT abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die gemäß einem von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Ein-/Aus-Steuerstrom geschaltet werden, um einen Steuerstrom zu verstärken, der einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt wird; und einen Filterwiderstand in Verbindung mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des ersten Transistors und des zweiten Transistors, um eine separate Zuleitung zu bilden, durch welche ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom des IGBT direkt zu einem Gatter des IGBT übertragen wird, so dass ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom des IGBT nicht einer Basis des ersten Transistors und des zweiten Transistors zugeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Invertersteuerungssystem umfassen einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Ein-/Ausschalten eines IGBT steuert und der zwangsweise den IGBT abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die gemäß einem von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Ein-/Aus-Steuerstrom geschaltet werden, um einen Steuerstrom zu verstärken, der einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt wird; einen ersten Widerstand, der in Verbindung mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des ersten Transistors ist, um eine Schalt-Steilheit einzustellen; einen zweiten Widerstand, der in Verbindung mit einem Basisanschluss des zweiten Transistors ist, um eine Schalt-Steilheit einzustellen; und einen dritten Widerstand, der mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist, und in Verbindung mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des zweiten Transistors ist, um eine separate Zuleitung zu bilden, durch welche der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom des IGBT einem Gatter des IGBT direkt zugeführt wird, so dass der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom des IGBT nicht einer Basis des zweiten Transistors zugeführt wird.
Der dritte Widerstand kann eine Charakteristik von (I_flt × R_flt) < VQ_on und (I_O × R_flt) > VQ_on aufweisen. In diesem Fall ist (I_flt) ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom des IGBT, R_flt ist ein Filterwiderstandwert, VQ_on ist eine minimale Spannung zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers, und I_O ist ein Steuerstrom zum Ein-/Ausschalten des IGBT in einem normalen Zustand des IGBT.
Der Gatteroperationsabschnitt kann einen Ein-/Ausschalt-Steuerstrom (I_O) ausgeben, der höher als der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom (I_flt) in einem normalen Zustand des IGBT ist, so dass eine an den dritten Widerstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) höher wird als eine minimale Spannung ((VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers.
Der Gatteroperationsabschnitt kann einen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom für den IGBT (I_flt) ausgeben, der niedriger als ein normaler Steuerstrom (I₀) in einem transienten Zustand des IGBT ist, so dass eine an den dritten Widerstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) niedriger wird als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des zweiten Transistors des Strompuffers.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine weiche Abschaltfunktion in einfacher Weise durch manuelle Bauelemente während einer Gatteroperation des Inverters eingehalten werden, so dass eine übermäßige Spannung an beiden Enden des IGBT in wirksamer Weise unterdrückt werden kann, und der IGBT zuverlässig geschützt werden kann.
Ebenfalls wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Zuverlässigkeit des Inverters verbessert, und in einem Zustand, dass die Nennspannung des IGBT nicht verändert wird, können gewöhnliche Komponenten verwendet werden, die Produktivität wird verbessert und die Kosten werden verringert, so dass die preisliche Wettbewerbsfähigkeit verbessert wird.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt im Allgemeinen einen Teil eines Antriebssystems eines Elektrofahrzeugs.
2 zeigt eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Ersatzschaltung im Normalzustand einer Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Ersatzschaltung im transienten Zustand einer Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Ersatzschaltung im Normalzustand einer Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Ersatzschaltung im Störungszustand einer Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNSGFORMEN
Nachfolgend sind in der folgenden ausführlichen Beschreibung lediglich bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden, welche lediglich zur Veranschaulichung sind.
Wie der Fachmann erkennen kann, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene unterschiedliche Wege verändert werden, ohne jeweils von dem Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und die Zeichnungen und Beschreibung werden von Natur aus als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen.
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
2 zeigt eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Gatteroperationsabschnitt 101, einen Strompuffer 102 und einen Filter 103.
Der Gatteroperationsabschnitt 101 kann eingerichtet sein, um ein Einschalten/Abschalten eines IGBT zu steuern, einen Kurzschluss und einen Überstrom des IGBT zu detektieren, und den IGBT zwangsweise abzuschalten, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert werden.
Ein Strompuffer 102 ist eingerichtet, um einen von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegebenen Steuerstrom zu verstärken und um einen Betriebsstrom einem Gatter des IGBT zuzuführen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Strompuffer 102 einen ersten Transistor eines NPN-Typs Q101, einen zweiten Transistor eines PNP-Typs Q102 und einen Spannungsteilerwiderstand R101 und R102.
In dem ersten Transistor Q101 steht ein Basisanschluss mit einem Ein-/Aus-Signal in Verbindung, das von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegeben wird, ein Kollektoranschluss steht in Verbindung mit einer Stromquelle (B+), und ein Emitteranschluss steht in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT.
In dem zweiten Transistor Q102 steht ein Basisanschluss in Verbindung mit einem Ein-/Aus-Signal, das von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegeben wird, ein Emitteranschluss steht in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT, und ein Kollektoranschluss ist geerdet.
Der erste Transistor Q101 und der zweite Transistor Q102 können eingerichtet sein, um Operationen entsprechend einem Ein-/Aus-Steuerstrom auszuführen, der zu einem Basisanschluss übertragen wird und von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegeben wird, um den IGBT ein-/abzuschalten.
Die Spannungsteilerwiderstände R101 und R102 stabilisieren eine Spannung eines Steuerstroms, der gemäß der Ein-/Aus-Bedingung des ersten Transistors Q101 und des zweiten Transistors Q102 ausgegeben wird, um einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt zu werden, so dass der IGBT sicher betrieben wird.
Wie gezeigt, ist der Filter 103 zwischen dem Gatteroperationsabschnitt 101 und dem Strompuffer 102 angeordnet und ist eingerichtet, um einen von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegebenen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom gemäß einem Kurzschluss oder einem Überstrom des IGBT zu verzögern, so dass das weiche Abschalten des IGBT länger aufrechterhalten wird.
Der Filter 103 kann umfassen einen RC-Filter, wobei ein Kondensator C101 und ein Widerstand R103 parallel geschaltet sind, und die Verzögerungscharakteristik kann minimiert werden, um eine Ein-/Aus-Ansprechgeschwindigkeit des IGBT nicht zu beeinflussen und um eine Schutzoperation in einem normalen Betriebszustand zu verstärken.
Der Filter 103 kann insbesondere einen von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegebenen Steuerstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer verzögern, um einen ”Ein”-Zustand des zweiten Transistors Q102 des Strompuffers 102 beizubehalten.
Demzufolge wird eine Abschaltzeit verlängert, um ein weiches Abschalten durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung einschließlich der Funktionen der Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der wie oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform kann wie folgt ausgeführt werden.
Zuerst wird es bestimmt, ob ein Kurzschluss oder ein Überstrom detektiert wird, und falls sie nicht detektiert werden, wird es bestimmt, dass der Betrieb normal ist, und der normale Betrieb ist wie folgt.
Falls ein Steuerstrom von dem Gatteroperationsabschnitt 101 zum Einschalten des IGBT ausgegeben wird, wird ein erster Transistor eines NPN-Typs Q101 eingeschaltet, der den Strompuffer 102 bildet.
Ein Steuerstrom wird durch eine Stromquelle (B+) verstärkt, die einem Kollektoranschluss gemäß einem ”Einschalten” des ersten Transistors Q101 zugeführt wird, und der verstärkte Steuerstrom wird einem Gate-Anschluss des IGBT als Gate-Strom zugeführt, um den IGBT einzuschalten.
In diesem Fall hält ein den Strompuffer 102 bildender zweiter Transistor eines PNP-Typs Q102 seinen Abschaltzustand aufrecht.
Ebenso, falls ein Steuerstrom von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegeben wird um den IGBT abzuschalten, wird der erste Transistor eines NPN-Typs Q101 abgeschaltet und der zweite Transistor eines PNP-Typs Q102 wird eingeschaltet.
Ein Gattersteuerstrom, der einem Gate-Anschluss des IGBT gemäß einem ”Einschalten” des zweiten Transistors Q102 zugeführt wird, wird zu einem Masseanschluss durch einen Emitteranschluss des zweiten Transistors Q102 übertragen, so dass der IGBT abgeschaltet wird.
Wie oberhalb beschrieben, während der IGBT gerade gemäß einer Steuerung des Gatteroperationsabschnitts 101 ein-/ausgeschaltet wird, detektiert der Gatteroperationsabschnitt 101, ob ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT gebildet wird oder nicht.
Falls der Kurzschluss oder der Überstrom detektiert wird, gibt der Gatteroperationsabschnitt 101 einen Steuerstrom aus, um den IGBT zwangsweise abzuschalten.
Der von dem Gatteroperationsabschnitt 101 ausgegebene Steuerstrom, um den IGBT wie oberhalb beschrieben abzuschalten, wird dem Strompuffer 102 durch den Filter 103 zugeführt.
In diesem Fall wird der den Strompuffer 102 bildende erste Transistor Q101 durch eine Ladeoperation des den Filter 103 bildenden Kondensators C101 langsam abgeschaltet.
Demzufolge wird der IGBT ebenfalls langsam abgeschaltet, so dass die Bildung einer übermäßigen Spannung an beiden Enden des IGBT verhindert wird.
Ebenfalls wird eine Spannung, die in dem den Filter 103 bildenden Kondensator Q101 geladen wird, dem Strompuffer 102 gemäß einem vorbestimmten Wert des Widerstands R103 zugeführt.
Demzufolge wird die Abschaltzeit des den Strompuffer 102 bildenden ersten Transistors Q101 verzögert und die Einschaltzeit des zweiten Transistors Q102 wird dadurch verzögert, so dass die Abschaltzeit des IGBT verlängert wird.
Daher, falls der IGBT gemäß einem Kurzschluss oder einem Überstrom davon zwangsweise abgeschaltet wird, wird der IGBT langsam abgeschaltet, (d. h., der IGBT führt ein weiches Abschalten durch).
Wie oberhalb beschrieben, in der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Invertersteuerungsvorrichtung zwangsweise abgeschaltet wird, wird ein weiches Abschalten durchgeführt, um eine übermäßige Spannung zu verhindern, so dass die Beschädigung des IGBT verhindert wird und die Zuverlässigkeit des Inverters verbessert wird.
Ebenfalls kann ein Spielraum zwischen einer Spannungsüberhöhung und einer Nennspannung des IGBT sichergestellt werden, so dass die Kosten verringert werden und die Produktivität durch eine Verwendung des gewöhnlichen IGBT verbessert wird.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
3 zeigt eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Invertersteuerungsvorrichtung einen Gatteroperationsabschnitt 201, einen Strompuffer 202 und einen Filterwiderstand R205.
Der Gatteroperationsabschnitt 201 ist eingerichtet, um den Ein-/Aus-Zustand des IGBT zu steuern, um einen Kurzschluss und einen Überstrom des IGBT zu detektieren, und um den IGBT zwangsweise abzuschalten, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom detektiert wird.
Der Strompuffer 202 ist eingerichtet, um einen von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegebenen Steuerstrom zu verstärken, um ihn einem Gatter des IGBT als Betriebsstrom zuzuführen.
Wie gezeigt, kann der Strompuffer einen ersten Transistor eines NPN-Typs Q201, einen zweiten Transistor eines PNP-Typs Q202 und einen Spannungsteilerwiderstand R201 und R202 umfassen.
In dem ersten Transistor Q201 steht ein Basisanschluss mit einem Ein-/Aus-Signal in Verbindung, das von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegeben wird, ein Kollektoranschluss steht in Verbindung mit einer Stromquelle (B+), und ein Emitteranschluss steht in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT.
In dem zweiten Transistor Q202 steht ein Basisanschluss in Verbindung mit einem Ein-/Aus-Signal, das von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegeben wird, ein Emitteranschluss steht in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT, und ein Kollektoranschluss ist geerdet.
Der erste Transistor Q201 und der zweite Transistor Q202 können eingerichtet sein, um ein Schalten entsprechend einem Ein-/Aus-Signal durchzuführen, das von dem Gatteroperationsabschnitt 201 für eine Zuführung zu einem Basisanschluss ausgegeben wird, um den IGBT ein-/abzuschalten.
Die Spannungsteilerwiderstände R201 und R202 können einen Steuerstrom stabilisieren, der gemäß einem Ein-/Aus des ersten Transistors Q201 und des zweiten Transistors Q202 ausgegeben wird, um einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt zu werden, so dass der Betrieb des IGBT sicher betrieben wird.
Der Filterwiderstand R205, der zwischen dem Strompuffer 202 angeordnet ist, kann eingerichtet sein, um eine separate Durchgangs-Leitung zu bilden, so dass ein Steuerstrom, der von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegeben wird, um den IGBT gemäß einem Kurzschluss oder einem Überstrom des IGBT abzuschalten, nicht durch den Strompuffer 202 durchkommt. Demzufolge wird der von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegebene Steuerstrom nicht verstärkt, so dass der IGBT weich abgeschaltet wird.
Wie gezeigt steht der Filterwiderstand R205 mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des ersten Transistors Q201 und des zweiten Transistors Q202 des Strompuffers 202 in Verbindung.
Der Filterwiderstand R205 weist eine Charakteristik von (I_flt × R_flt) < VQ_on und (I_O × R_flt) > VQ_on auf,
wobei I_flt ein Steuerstrom für ein zwangsweises Abschalten des IGBT gemäß einem Kurzschluss oder einem Überstrom des IGBT ist,
R_flt der Widerstand des Filterwiderstands R205 ist,
VQ_on eine minimale Spannung für ein Einschalten des ersten Transistors Q201 und des zweiten Transistors Q202 des Strompuffers 202 ist, und
I_O ein Steuerstrom zum Durchführen eines Einschaltens und eines Abschaltens des IGBT in einem normalen Zustand des IGBT ist.
Operationen der Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können wie folgt ausgeführt werden.
Operationen in einem normalen Zustand, in welchem ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT nicht detektiert werden, können wie folgt sein.
Der Gatteroperationsabschnitt 201 gibt einen Steuerstrom (I_O) aus, der höher als ein Steuerstrom (I_flt) zum Abschalten des IGBT ist, um den IGBT einzuschalten.
In diesem Fall, da eine Spannung (I_O × R_flt), die an den Filterwiderstand R205 angelegt wird, größer als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors Q201 und des zweiten Transistors Q202 des Strompuffers 202 wird, wird der Strompuffer 202 normal betrieben. In anderen Worten wird der Steuerstrom (I_O), der von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegeben wird, einer Basis des ersten Transistors Q201 eines NPN-Typs des Strompuffers 202 zugeführt. Demzufolge wird der Steuerstrom durch einen Strom (B+) verstärkt, der einem Kollektoranschluss gemäß einem ”Einschalten” des ersten Transistors Q201 zugeführt wird, so dass der IGBT eingeschaltet wird.
In diesem Fall hält der den Strompuffer 202 bildende zweite Transistor des PNP-Typs seinen Ausschaltzustand aufrecht.
Ebenfalls gibt der Gatteroperationsabschnitt 201 einen Steuerstrom (I_O) zum Abschalten des IGBT aus.
In diesem Fall wird eine Spannung (I_O × R_flt), die an den Filterwiderstand R205 angelegt wird, höher als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors Q201 und des zweiten Transistors Q202 des Strompuffers 202, so dass der Strompuffer 202 normal betrieben werden kann.
Demzufolge wird ein Steuerstrom (I_O), der von dem Gatteroperationsabschnitt 201 ausgegeben wird, einer Basis des ersten Transistors Q201 des NPN-Typs des Strompuffers 202 zugeführt, so dass der erste Transistor Q201 abgeschaltet wird und der zweite Transistor Q202 des PNP-Typs eingeschaltet wird.
Ein Gatterstrom, der einem Gate-Anschluss des IGBT gemäß einem Einschalten des zweiten Transistors Q202 zugeführt wird, wird an einem Kollektoranschluss durch einen Emitteranschluss des zweiten Transistors Q202 geerdet, so dass der IGBT abgeschaltet wird.
Der obige Betrieb in einem normalen Zustand kann in einer in 4 gezeigten Ersatzschaltung beschrieben werden.
Jedoch, in einem Zustand, dass der IGBT gemäß einem Steuerstrom des Gatteroperationsabschnitts 201 wie oberhalb beschrieben eingeschaltet/abgeschaltet wird, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom in dem IGBT gebildet wird, ist der Betrieb wie folgt.
Falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert werden, gibt der Gatteroperationsabschnitt 201 einen Steuerstrom zum Abschalten des IGBT aus, um den IGBT zu schützen.
Zu diesem Zeitpunkt gibt der Gatteroperationsabschnitt 201 einen Steuerstrom (I_flt) aus, der weniger als ein Steuerstrom (I_O) von einem normalen Zustand beträgt, um eine Bildung einer übermäßigen Spannung an beiden Enden (Vce) des IGBT zu verhindern.
Demzufolge beträgt eine Spannung, die an den Filterwiderstand R205 angelegt wird, der zwischen dem Strompuffer 202 eingefügt wird, weniger als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des den Strompuffer 202 bildenden zweiten Transistors Q202.
Zu diesem Zeitpunkt ist wie in einer Ersatzschaltung von 5 gezeigt der Spannungsteilerwiderstand R202, der in Verbindung mit dem Filterwiderstand R205 und einem Gate-Anschluss des IGBT steht, in Reihe geschaltet. Als solches wird ein Betriebsstrom einer Spannung, die weniger als eine minimale Spannung (VQ_on) beträgt, die von dem Gatteroperationsabschnitt 201 zum Einschalten des zweiten Transistors Q202 ausgegebenen wird, zu einem Gate-Anschluss des IGBT übertragen. Demzufolge wird der IGBT weich abgeschaltet, um zu verhindern, dass eine übermäßige Spannung gebildet wird.
In der Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wie oberhalb beschrieben, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom in dem IGBT detektiert wird, eine andere Stromleitung verwendet werden, um den IGBT weich abzuschalten, so dass eine Ansprechgeschwindigkeit in einer normalen Schaltoperation nicht verzögert wird und die Zuverlässigkeit und Stabilität des Inverters verbessert werden.
(Dritte beispielhafte Ausführungsform)
6 zeigt eine Invertersteuerungsvorrichtung gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 6 umfasst eine Invertersteuerungsvorrichtung einen Gatteroperationsabschnitt 301, einen Strompuffer 302 und einen Filter 303.
Der Gatteroperationsabschnitt 301 ist eingerichtet, um ein Ein-/Ausschalten des IGBT zu steuern, um einen Kurzschluss und einen Überstrom des IGBT zu detektieren, und um den IGBT zwangsweise abzuschalten, falls der Kurzschluss oder der Überstrom detektiert wird.
Der Strompuffer 302 verstärkt einen von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegebenen Steuerstrom, und führt ihn einem Gatter des IGBT als ein Betriebsstrom zu. Wie gezeigt, kann der Strompuffer 302 einen ersten Transistor eines NPN-Typs Q301, einen zweiten Transistor eines PNP-Typs Q302 und einen Spannungsteilerwiderstand R301 und R302 umfassen.
Ein Basisanschluss des ersten Transistors Q301 steht mit eifern Ein-/Aus-Signal in Verbindung, das von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, ein Kollektoranschluss hiervon steht in Verbindung mit einer Stromquelle (B+), und ein Emitteranschluss hiervon steht in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT.
Ein Basisanschluss des zweiten Transistors Q302 steht in Verbindung mit einem Ein-/Aus-Signal, das von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, ein Emitteranschluss hiervon steht in Verbindung mit einem Gate-Anschluss des IGBT, und ein Kollektoranschluss ist geerdet.
Der erste Transistor Q301 und der zweite Transistor Q302 können eingerichtet sein, um wechselseitige entsprechende Schaltungen für ein Ein-/Aus-Signal durchzuführen, das von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, um zu einem Basisanschluss übertragen zu werden, so dass der IGBT ein-/abgeschaltet wird.
Die Spannungsteilerwiderstände R301 und R302 stabilisieren eine Gate-Spannung, die gemäß einem Ein-/Aus-Zustand des ersten Transistors Q301 und des zweiten Transistors Q302 ausgegeben wird, um einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt zu werden, so dass der IGBT sicher betrieben wird.
Der Filter 303, der zwischen dem Gatteroperationsabschnitt 301 und dem Strompuffer 302 angeordnet wird, kann eingerichtet sein, um einen anderen Stromdurchgang zu bilden, so dass ein Steuerstrom, den der Gatteroperationsabschnitt 301 ausgibt, um den IGBT gemäß einem Kurzschluss oder einem Überstrom des IGBT zwangsweise abzuschalten, nicht durch den Strompuffer 302 durchkommt.
Demzufolge wird ein Signal, das durch den Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, durch den Strompuffer 302 nicht verstärkt, so dass der IGBT weich abgeschaltet wird.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Filter 303 einen ersten Widerstand R307, der in Verbindung mit einem Basisanschluss des ersten Transistors Q301 steht, der den Strompuffer 302 bildet, einen zweiten Widerstand R308, der in Verbindung mit einem Basisanschluss des zweiten Transistors Q302 steht, der den Strompuffer 301 bildet, und einem dritten Widerstand R309, der mit einem Teil zwischen einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des zweiten Transistors Q302 in Verbindung steht.
Der erste Widerstand R307 kann eingerichtet sein, um die Höhe des Steuerstroms als ein Gate-Signal zu begrenzen, das einem Basisanschluss des ersten Transistors Q301 von dem Gatteroperationsabschnitt 301 zugeführt wird, um eine Schalt-Steilheit zum Einschalten des IGBT einzustellen.
Der zweite Widerstand R308 kann eingerichtet sein, um die Höhe des Steuerstroms zu begrenzen, der einem Basisanschluss als ein Gate-Signal des zweiten Transistors Q302 von dem Gatteroperationsabschnitt 301 zugeführt wird, um eine Schalt-Steilheit zum Abschalten des IGBT einzustellen.
Die Schalt-Steilheit kann wie folgt bestimmt werden.
Vce (Spannung zwischen beiden Enden des IGBT)/Δt(Betriebsdauer) α 1/a ein erster und ein zweiter Widerstand R307 und R308.
Der dritte Widerstand R309, welcher in Verbindung mit einem Teil zwischen einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des zweiten Transistors Q302 steht, kann eine Charakteristik von (I_flt × R_flt) < VQ_on und (I_O × R_flt) > VQ_on aufweisen,
wobei I_flt ein Steuerstrom für ein zwangsweises Abschalten des IGBT gemäß einem Kurzschluss oder einem Überstrom des IGBT ist,
R_flt der Widerstand des Filterwiderstands R309 ist,
VQ_on eine minimale Spannung für ein Einschalten des ersten Transistors Q301 und des zweiten Transistors Q302 ist, der den Strompuffers 302 bildet, und
I_O ein Steuerstrom zum Ein-/Abschalten des IGBT in einem normalen Zustand des IGBT ist.
Die vorliegende Erfindung einschließlich der Funktionen der Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der oberhalb beschriebenen dritten beispielhaften Ausführungsform wird wie folgt ausgeführt.
Zuerst wird es bestimmt, ob ein Kurzschluss oder ein Überstrom detektiert wird, und falls sie nicht detektiert werden, wird es bestimmt, dass der Betrieb normal ist und der normale Betrieb ist wie folgt.
Der Gatteroperationsabschnitt 301 gibt einen Steuerstrom (I_O) aus, der höher als ein Steuerstrom (I_flt) zum Abschalten des IGBT ist, um den IGBT einzuschalten.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Spannung (I_O × R_flt), die an den dritten Widerstand R309 des Filters 303 angelegt wird, höher als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors Q301 und des zweiten Transistors Q302, der den Strompuffer 302 bildet, so dass der Strompuffer 302 normal betrieben werden kann. In anderen Worten wird ein Steuerstrom (I_O), der von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, einer Basis des ersten Transistors Q301 des NPN-Typs zugeführt, der den Strompuffer 302 bildet, um den ersten Transistor Q301 einzuschalten.
Demzufolge wird der Steuerstrom, der durch einen Strom (B+) verstärkt wird, der einem Kollektoranschluss gemäß einem ”Einschalten” des ersten Transistors Q310 zugeführt wird, einem Gate-Anschluss des IGBT als Gate-Strom zugeführt und der IGBT wird eingeschaltet.
Zu diesem Zeitpunkt hält der zweite Transistor Q302 des PNP-Typs, der den Strompuffer 302 bildet, seinen ”Abschalt-”Zustand aufrecht.
Der Gatteroperationsabschnitt 301 gibt ebenfalls einen Steuerstrom (I_O) zum Abschalten des IGBT aus.
Zu diesem Zeitpunkt, da eine Spannung (I_O × R_flt), die an den dritten Widerstand R309 angelegt wird, größer ist als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors Q301 und des zweiten Transistors Q302, der den Strompuffer 302 bildet, wird der Strompuffer 302 normal betrieben.
Demzufolge wird ein Steuerstrom (I_O), der von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, einer Basis des ersten Transistors Q301 des NPN-Typs zugeführt, der den Strompuffer 302 bildet, der erste Transistor Q301 wird abgeschaltet und der zweite Transistor Q302 des PNP-Typs wird eingeschaltet.
Da der Gate-Strom, der einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt wird, durch einen Emitteranschluss des zweiten Transistors Q302 gemäß einem ”Einschalten” des zweiten Transistors Q302 geerdet wird, wird der IGBT abgeschaltet.
Der Steuerstrom, der von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, wird einem Basisanschluss des ersten Transistors Q301 durch den ersten Widerstand R307 des Filters 303 zugeführt, um den ersten Transistor Q301 einzuschalten und der verstärkte Steuerstrom gemäß einem ”Einschalten” des ersten Transistors Q301 schaltet den IGBT ein.
Demzufolge wird ein Steuerstrom eingestellt, der einem Basisanschluss des ersten Transistors Q301 zugeführt wird, so dass eine Schaltbetriebsdauer gemäß einer Größe des ersten Widerstands R307 verändert wird, und eine Höhe des Steuerstroms, der den IGBT einschaltet, wird gesteuert, um eine Steilheit des ”Einschaltens” einzustellen.
Der Steuerstrom, der von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird, wird ebenfalls einem Basisanschluss des zweiten Widerstands R308 durch den Filter 303 zugeführt, um den zweiten Transistor Q302 abzuschalten, und der verstärkte Steuerstrom schaltet gemäß einem ”Abschalten” des zweiten Transistors Q302 den IGBT ab.
Demzufolge, da ein Steuerstrom, der einem Basisanschluss des zweiten Transistors Q302 gemäß einer Größe des zweiten Widerstands R302 zugeführt wird, gesteuert wird, um eine Schaltbetriebsdauer einzustellen, wird eine Größe des Steuerstroms, der den IGBT abschaltet, gesteuert um eine Steilheit des ”Abschaltens” einzustellen.
Der Betrieb im Normalzustand des obigen IGBT kann in einer in 7 gezeigten Ersatzschaltung beschrieben werden.
Falls jedoch ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT in dem obigen Betrieb im Normalzustand detektiert werden, wird er wie folgt betrieben.
Falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird, gibt der Gatteroperationsabschnitt 201 einen Steuerstrom zum Abschalten des IGBT aus, um den IGBT zu schützen.
Zu diesem Zeitpunkt gibt der Gatteroperationsabschnitt 201 einen Steuerstrom (I_flt) aus, der weniger als ein Steuerstrom (I_O) eines normalen Zustands beträgt, um eine Bildung von einer übermäßigen Spannung an beiden Enden (Vce) des IGBT zu verhindern.
Demzufolge, da eine Spannung, die an dem dritten Widerstand R309 (der an einen Basisanschluss und einem Emitteranschluss des zweiten Transistors Q302 angeschlossen ist und in dem Filter angeordnet ist) angelegt wird, weniger als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des zweiten Transistors Q302 beträgt, der den Strompuffer 302 bildet, hält der zweite Transistor Q302 seinen Abschaltzustand aufrecht.
Zu diesem Zeitpunkt sind wie in 8 gezeigt, die eine Ersatzschaltung in einem transienten Zustand zeigt, der zweite Widerstand R308 zum Einstellen einer Schalt-Steilheit, der einen Filter aufweisende dritte Widerstand R309, und der Spannungsteilerwiderstand R302, der an einen Gate-Anschluss des IGBT angeschlossen ist, in Reihe geschalten, so dass ein Betriebsstrom weniger als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des zweiten Transistors Q302 von dem Gatteroperationsabschnitt 301 ausgegeben wird und zu einem Gate-Anschluss des IGBT übertragen wird.
Demzufolge wird der IGBT weich abgeschaltet, um eine Bildung von einer übermäßigen Spannung zu verhindern.
In der Invertersteuerungsvorrichtung gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wie oberhalb beschrieben, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom in dem IGBT detektiert wird, eine andere Stromleitung verwendet werden, um den IGBT weich abzuschalten, so dass eine Ansprechgeschwindigkeit in einer normalen Schaltoperation nicht verzögert wird und die Zuverlässigkeit und Stabilität des Inverters verbessert werden.
Weil eine Steilheit eines Einschaltens und Ausschaltens des IGBT eingestellt werden kann, wird der Schaltverlust minimiert und die Ansprechgeschwindigkeit kann optimiert werden.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen erachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Geistes und dem Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
Bezugszeichenliste

101, 201, 301: Gatteroperationsabschnitt
102, 202, 302: Strompuffer

Claims

Invertersteuerungssystem, aufweisend: einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Einschalten/Abschalten eines IGBT steuert, und den IGBT zwangsweise abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; ein Strompuffer, der eingerichtet ist, um einen Steuerstrom für das Einschalten/Abschalten des IGBT zu verstärken, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird; einen Filter, um den von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Steuerstrom für das zwangsweise Abschalten zu verzögern.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Strompuffer aufweist: einen ersten Transistor mit einem Basisanschluss, der mit eifern Ausgang des Filters in Verbindung steht, einen Kollektoranschluss, der mit einer Stromquelle in Verbindung steht, und einen Emitteranschluss, der mit einem Gate-Anschluss des IGBT in Verbindung steht; einen zweiten Transistor mit einem Basisanschluss, der mit einem Ausgang des Filters in Verbindung steht, ein Emitteranschluss, der mit einem Gate-Anschluss des IGBT in Verbindung steht, und einen Kollektoranschluss, der mit einem Masseanschluss in Verbindung steht; und einen Spannungsteilerwiderstand, der eingerichtet ist, um einen Steuerstrom, der gemäß einem ”Ein/Aus-”Zustand des ersten und des zweiten Transistors verstärkt wird, um den IGBT sicher zu betreiben.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Filter einen RC-Filter umfasst, in welchem ein Kondensator und ein Widerstand parallel geschaltet sind, wobei der Filter eingerichtet ist, um die Ein/Aus-Ansprechgeschwindigkeit nicht zu verzögern, falls der IGBT normal ist.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Filter einen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom des IGBT verzögert, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird, um eine Einschaltzeit eines den Strompuffer bildenden zweiten Transistors zu verzögern.
Invertersteuerungssystem, aufweisend: einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Ein/Aus eines IGBT steuert und der den IGBT abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; einen Strompuffer, der eingerichtet ist, um einen Ein/Aus-Steuerstrom des IGBT zu verstärken, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird; einen Filterwiderstand, der eingerichtet ist, um eine separate Zuleitung zum direkten Zuführen eines zwangsweisen Abschalt-Steuerstroms des IGBT zu bilden, der von dem Gatteroperationsabschnitt mit einem Gate-Anschluss des IGBT ausgegeben wird, so dass der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom des IGBT dem Strompuffer nicht zugeführt wird.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der Filterwiderstand eingerichtet ist, so dass der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom, der von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegeben wird, in dem Strompuffer nicht verstärkt wird.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der Filterwiderstand in Verbindung mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des ersten Transistors und dem zweiten Transistor steht, der den Strompuffer bildet.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der Filterwiderstand eine Charakteristik von (I_flt × R_flt) < VQ_on und (I_O × R_flt) > VQ_on aufweist, wobei I_flt ein zwangsweiser Abschaltstrom des IGBT ist, R_flt ein Filterwiderstandwert ist, VQ_on eine minimale Spannung zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers ist, und I_O ist ein Steuerstrom zum Schalten des Ein/Aus des IGBT in einem normalen IGBT-Zustand ist.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der Gatteroperationsabschnitt einen Ein-/Ausschalt-Steuerstrom (I₀) ausgibt, der der höher als ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom (I_flt) in einem normalen Zustand des IGBT ist, so dass eine an den Filterwiderstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) höher wird als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der Gatteroperationsabschnitt einen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom (I_flt) des IGBT ausgibt, der niedriger als ein normaler Steuerstrom (I₀) in einem transienten Zustand des IGBT ist, so dass eine an den Filterwiderstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) niedriger wird als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des zweiten Transistors des Strompuffers.
Invertersteuerungssystem, aufweisend: einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Ein-/Ausschalten eines IGBT steuert und der zwangsweise den IGBT abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die eingerichtet sind, um gemäß einem von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Ein-/Aus-Steuerstrom zu schalten, um einen Steuerstrom zu verstärken, der einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt wird; und einen Filterwiderstand in Verbindung mit einem Basisanschluss und einem Emitteranschluss des ersten Transistors und des zweiten Transistors, um eine separate Zuleitung zu bilden, durch welche ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom des IGBT direkt zu einem Gatter des IGBT übertragen wird, so dass ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom des IGBT nicht einer Basis des ersten Transistors und des zweiten Transistors zugeführt werden kann.
Invertersteuerungssystem, aufweisend: einen Gatteroperationsabschnitt, der ein Ein-/Ausschalten eines IGBT steuert und der zwangsweise den IGBT abschaltet, falls ein Kurzschluss oder ein Überstrom von dem IGBT detektiert wird; einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die eingerichtet sind, um gemäß einem von dem Gatteroperationsabschnitt ausgegebenen Ein-/Aus-Steuerstrom zu schalten, um einen Steuerstrom zu verstärken, der einem Gate-Anschluss des IGBT zugeführt wird; einen ersten Widerstand in Verbindung mit einem Basisanschluss des ersten Transistors, um eine Schalt-Steilheit einzustellen; einen zweiten Widerstand in Verbindung mit einem Basisanschluss des zweiten Transistors, um eine Schalt-Steilheit einzustellen; einen dritten Widerstand, der mit dem zweiten Widerstand in Reihe geschaltet ist, und an einen Basisanschluss und einen Emitteranschluss des zweiten Transistors angeschlossen ist, um eine separate Zuleitung zu bilden, durch welche der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom des IGBT einem Gatter des IGBT direkt zugeführt wird, so dass der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom des IGBT nicht einer Basis des zweiten Transistors zugeführt wird.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 12, wobei der dritte Widerstand eine Charakteristik von (I_flt × R_flt) < VQ_on und (I_O × R_flt) > VQ_on aufweist, wobei (I_flt) ein zwangsweiser Abschalt-Steuerstrom des IGBT ist, R_flt ein Filterwiderstandwert ist, VQ_on eine minimale Spannung zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers ist, und I_O ein Steuerstrom zum Ein-/Ausschalten des IGBT in einem normalen Zustand des IGBT ist.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 12, wobei der Gatteroperationsabschnitt einen Ein-/Ausschalt-Steuerstrom (I_O) ausgibt, der höher als der zwangsweise Abschalt-Steuerstrom (I_flt) in einem normalen Zustand des IGBT ist, so dass eine an den dritten Widerstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) höher wird als eine minimale Spannung ((VQ_on) zum Einschalten des ersten Transistors und des zweiten Transistors des Strompuffers.
Invertersteuerungssystem nach Anspruch 12, wobei der Gatteroperationsabschnitt einen zwangsweisen Abschalt-Steuerstrom für den IGBT (I_flt) ausgibt, der niedriger als ein normaler Steuerstrom (I₀) in einem transienten Zustand des IGBT ist, so dass eine an den dritten Widerstand angelegte Spannung (I_O × R_flt) niedriger wird als eine minimale Spannung (VQ_on) zum Einschalten des zweiten Transistors des Strompuffers.