QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Patentanmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-285180 , die am 21. Dezember 2010 eingereicht wurde und beansprucht ihre Priorität, wobei die gesamten Inhalte davon hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.This patent application is based on Japanese Patent Application No. 2010-285180 filed December 21, 2010, claims priority, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende bezieht sich allgemein auf eine Invertervorrichtung und insbesondere auf eine Invertervorrichtung, die einen Motor durch ein Leistungsmodul antreibt, das Pulsbreitenmodulation bzw. PWM (PWM = Pulse Width Modulation) verwendet.The present invention relates generally to an inverter device, and more particularly to an inverter device that drives a motor through a power module that uses pulse width modulation (PWM).
2. Beschreibung der verwandten Technik2. Description of the Related Art
Herkömmlicherweise ist, in Servomotorsteuervorrichtungen, die einen Servomotor durch Steuern einer Schaltvorrichtung eines Inverters durch eine An-Aus-Steuerung durch Verwendung eines Pulsbreitenmodulationssignals antreiben, bekannt, dass eine Servomotorsteuervorrichtung einen Pulsbreitenmodulationszyklus, der ein Pulsbreitenmodulationssignal erzeugt, verlängert, wenn die gegenwärtige Temperatur einer Schaltvorrichtung über einem Vorrichtungstemperaturreferenzwert liegt und ein Drehzahldetektionswert des Servomotors niedriger ist als ein Drehzahlreferenzwert, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2007-209157 (die im Folgenden als ”Patentschrift 1” bezeichnet wird) offenbart ist.Conventionally, in servo motor control devices that drive a servo motor by controlling a switching device of an inverter by on-off control by using a pulse width modulation signal, it is known that a servo motor control device prolongs a pulse width modulation cycle that generates a pulse width modulation signal when the current temperature of a switching device over is a device temperature reference value, and a speed detection value of the servo motor is lower than a speed reference value, as in FIG Japanese Patent Application Publication No. 2007-209157 (hereinafter referred to as "Patent Literature 1") is disclosed.
In der Servomotorsteuervorrichtung, die in Patentschrift 1 offenbart ist, ist eine Temperaturdetektionseinheit, die die Temperatur der Schaltvorrichtung detektiert nicht speziell vorgesehen und die Temperatur der Schaltvorrichtung wird durch Integrieren von Antriebsströmen von jeweiligen Phasen von der Detektionseinheit erhalten, die in dem Servomotor vorgesehen werden, und durch Schätzen der Temperatur der Schaltvorrichtung der jeweiligen Phasen basierend auf den integrierten Antriebsstromwerten.In the servomotor control apparatus disclosed in Patent Document 1, a temperature detecting unit that detects the temperature of the switching device is not specifically provided, and the temperature of the switching device is obtained by integrating driving currents of respective phases provided by the detecting unit, and by estimating the temperature of the switching device of the respective phases based on the integrated drive current values.
Auf der anderen Seite ist eine Invertervorrichtung bekannt, in der eine Temperaturdetektionseinheit auf einem Leistungsmodul oder einer Halbleitervorrichtung in einem Leistungsmodul angebracht ist; eine Detektion einer Unregelmäßigkeit bzw. eines abnormen Verhaltens des Leistungsmoduls wird basierend auf Temperaturinformation durchgeführt, die durch die Temperaturdetektionseinheit erhalten wird; und die Vorrichtung ist durch Ausgeben einer Unregelmäßigkeitswarnung oder durch Durchführen eines Verarbeitungsstops bei Unregelmäßigkeit bzw. abnormem Verhalten kurz vor dem Auftreten einer Unregelmäßigkeit.On the other hand, an inverter device is known in which a temperature detection unit is mounted on a power module or a semiconductor device in a power module; a detection of an abnormality of the power module is performed based on temperature information obtained by the temperature detection unit; and the device is ready for issuing an abnormality warning by issuing an abnormality warning or by performing a processing stop in case of abnormality.
1 ist eine Abbildung, die ein Beispiel eines ersten herkömmlichen Ausführungsbeispiels zeigt. In 1 sind, in der Invertervorrichtung des ersten herkömmlichen Ausführungsbeispiels, ein Leistungsmodul 120, das eine Halbleitervorrichtung 121 in sich enthält, welche auf einer Kühlvorrichtung 130, wie beispielsweise einer Wärmesenke angeordnet ist, und eine Temperaturdetektionseinheit 172 in der Nähe des Leistungsmoduls 120 vorgesehen. Temperaturinformation, die von der Temperaturdetektionseinheit 172 detektiert wird, ist als eine Spannung und Ähnliches gezeigt, wird gelesen und durch eine Temperatureinleseeinheit 182 einer Steuervorrichtung 180 in eine Temperatur konvertiert und eine Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 183 bestimmt, ob eine abnormale bzw. unregelmäßige Temperatur auftritt. Dann, wenn eine Temperaturunregelmäßigkeit detektiert wurde, wird eine Unregelmäßigkeitswarnung, ein Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit und Ähnliches der Invertervorrichtung durchgeführt. 1 Fig. 12 is a diagram showing an example of a first conventional embodiment. In 1 are, in the inverter device of the first conventional embodiment, a power module 120 that is a semiconductor device 121 which contains on a cooling device 130 , such as a heat sink, and a temperature detection unit 172 near the power module 120 intended. Temperature information provided by the temperature detection unit 172 is detected, is shown as a voltage and the like, is read and by a temperature read-in unit 182 a control device 180 converted to a temperature and an irregularity determination unit 183 determines if an abnormal or irregular temperature occurs. Then, when a temperature irregularity is detected, an abnormality warning, an abnormality processing stop, and the like of the inverter device are performed.
Hier ist, weil die Temperaturdetektionseinheit 172 an einer Stelle vorgesehen ist, die weit von der Halbleitervorrichtung 121 (einer Wärmeerzeugungsquelle) entfernt ist, obwohl die Stelle nahe dem Leistungsmodul 120 ist, die Detektionssensibilität der Temperaturinformation nicht vorteilhaft und die Temperaturdetektion ist nicht genau.Here's because the temperature detection unit 172 is provided at a position far from the semiconductor device 121 (a heat generation source), although the location is near the power module 120 is the detection sensitivity of the temperature information not advantageous and the temperature detection is not accurate.
2 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Invertervorrichtung eines zweiten herkömmlichen Ausführungsbeispiels zeigt. In 2 beinhaltet die Invertervorrichtung des zweiten herkömmlichen Ausführungsbeispiels eine Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 270 in einem Leistungsmodul 220, eine Überstrom-Detektionseinheit 271 und eine Temperaturdetektionseinheit 272, welche auf dem gleichen Substrat vorgesehen sind, auf dem eine Halbleitervorrichtung 221 vorgesehen ist, um so in die Halbleitervorrichtung 221 integriert zu sein, welche eine Stromerzeugungsquelle und eine Wärmeerzeugungsquelle ist. Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 270 bestimmt, ob die Detektionsergebnisse, die von der Überstromdetektionseinheit 271 und der Temperaturdetektionseinheit 272 detektiert werden, abnormal bzw. unregelmäßig sind und sendet ein Signal, das eine Unregelmäßigkeit anzeigt, an eine Steuervorrichtung 280, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 270 das Auftreten einer Unregelmäßigkeit bestimmt. Die Steuervorrichtung 280 führt eine Unregelmäßigkeitsbestimmung von einem Signal durch, das eine Unregelmäßigkeit anzeigt, das von der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 283 empfangen wird und gibt eine Unregelmäßigkeitswarnung aus und führt einen Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit an der Invertervorrichtung durch. Gemäß dem zweiten herkömmlichen Ausführungsbeispiel können, da die Temperaturdetektion und die Überstromdetektion direkt von der Halbleitervorrichtung 221 durchgeführt werden können, die Unregelmäßigkeitswarnung und der Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit genauer durchgeführt werden. 2 Fig. 10 is a diagram showing an example of an inverter device of a second conventional embodiment. In 2 The inverter device of the second conventional embodiment includes an abnormality determination unit 270 in a power module 220 , an overcurrent detection unit 271 and a temperature detection unit 272 which are provided on the same substrate on which a semiconductor device 221 is provided so as to be in the semiconductor device 221 being integrated, which is a power generation source and a heat generation source. The irregularity determination unit 270 determines if the detection results by the overcurrent detection unit 271 and the temperature detection unit 272 are detected, are abnormal and send a signal indicating an abnormality to a control device 280 if the irregularity determination unit 270 determines the occurrence of an irregularity. The control device 280 performs an abnormality determination of a signal indicative of an abnormality from the abnormality determination unit 283 is received and gives one Irregularity warning and performs a processing stop in case of irregularity at the inverter device. According to the second conventional embodiment, since the temperature detection and the overcurrent detection can be performed directly by the semiconductor device 221 can be carried out, the irregularity warning and the processing stop in case of irregularity are more accurately performed.
In der Invertervorrichtung des zweiten herkömmlichen Ausführungsbeispiels jedoch können, da die Ergebnisse der Signale, die Unregelmäßigkeit anzeigen, nur an die Steuervorrichtung 280 geliefert werden, nur eine Unregelmäßigkeitsbestimmung und die begleitende Unregelmäßigkeitswarnung und ein Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit durchgeführt werden, aber Maßnahmen um das Auftreten der Unregelmäßigkeit zu verhindern, können nicht getroffen werden, wie beispielsweise eine gewisse Betriebszustandseinstellung bzw. -anpassung, bevor die Unregelmäßigkeit erreicht wird.In the inverter device of the second conventional embodiment, however, since the results of the signals indicative of the irregularity can only be sent to the control device 280 however, measures to prevent the occurrence of the irregularity can not be made, such as a certain operation state adjustment before the irregularity is reached.
Darüber hinaus mangelt es der Temperaturdetektion der Halbleitervorrichtung an Genauigkeit, da die Temperatur nicht direkt abgefühlt wird.In addition, the temperature detection of the semiconductor device lacks in accuracy because the temperature is not directly sensed.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sehen eine neuartige und nützliche Invertenvorrichtung vor, die eines oder mehrere der oben diskutierten Probleme löst.Embodiments of the present invention provide a novel and useful inveterate device that solves one or more of the problems discussed above.
Insbesondere sehen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Invertervorrichtung vor, um in der Lage zu sein, genau eine Temperatur einer Halbleitervorrichtung zu detektieren, und um in der Lage zu sein, einen Betriebszustand anzupassen, bevor eine Unregelmäßigkeitswarnung oder ein Stopp bei Unregelmäßigkeit auftritt.In particular, embodiments of the present invention provide an inverter device for being able to accurately detect a temperature of a semiconductor device and for being able to adjust an operating state before an abnormality warning or an abnormality stop occurs.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Invertervorrichtung vorgesehen, die konfiguriert ist, um einen Motor durch ein Leistungsmodul unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation anzutreiben,
gekennzeichnet durch eine Einheit, die ein Pulsbreitenmodulationssignal generiert, um ein Pulsbreitenmodulationssignal zu erzeugen und die konfiguriert ist, um das Pulsbreitenmodulationssignal für das Leistungsmodul vorzusehen,
eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um einen Spannungsbefehl für die Einheit vorzusehen, die das Pulsbreitenmodulationssignal generiert,
eine Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit, die in dem Leistungsmodul vorgesehen ist, die konfiguriert ist, um ein Auftreten einer Unregelmäßigkeit zu bestimmen, die mindestens ein Auftreten einer Temperaturunregelmäßigkeit und ein Auftreten einer Überstromunregelmäßigkeit der Halbleitervorrichtung beinhaltet, und die konfiguriert ist, um ein Signal zu senden, das eine Unregelmäßigkeit anzeigt, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit das Auftreten der Unregelmäßigkeit bestimmt, und
eine Temperaturinformationsbeschaffungseinheit, die konfiguriert ist, um Temperaturinformation der Halbleitervorrichtung an die Steuereinheit zu senden, wobei die Steuereinheit einen Betriebszustandseinstellungsprozess durchführt, um eine Trägerfrequenz des Pulsbreitenmodulationssignals basierend auf der Temperaturinformation, die von der die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit erhalten wird, zu verringern.According to one aspect of the present invention, there is provided an inverter device configured to drive a motor through a power module using pulse width modulation.
characterized by a unit that generates a pulse width modulation signal to generate a pulse width modulation signal and that is configured to provide the pulse width modulation signal for the power module,
a control unit configured to provide a voltage command to the unit that generates the pulse width modulation signal,
an abnormality determination unit provided in the power module configured to determine an occurrence of an abnormality including at least an occurrence of a temperature irregularity and an occurrence of an overcurrent irregularity of the semiconductor device and configured to transmit a signal having a Indicates irregularity when the abnormality determination unit determines the occurrence of the abnormality, and
a temperature information acquisition unit configured to send temperature information of the semiconductor device to the control unit, wherein the control unit performs an operation state setting process to decrease a carrier frequency of the pulse width modulation signal based on the temperature information obtained from the temperature information acquisition unit.
Zusätzliche Ziele und Vorteile der Ausführungsbeispiele sind teilweise in der Beschreibung dargelegt, die folgt und werden teilweise aus der Beschreibung klar oder können durch Ausführung der Erfindung ersichtlich werden. Das Ziel und die Vorteile der Erfindung können realisiert und mittels den Elementen und Kombinationen, die in den angehängten Ansprüchen aufgewiesen werden, realisiert und erreicht werden. Es sollte klar sein, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und beschreibend sind und die Erfindung, wie sie beansprucht wird, nicht einschränken.Additional objects and advantages of the embodiments are set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The object and advantages of the invention may be realized and attained by means of the elements and combinations pointed out in the appended claims. It should be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and descriptive and not limiting of the invention as claimed.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Invertervorrichtung eines ersten herkömmlichen Ausführungsbeispiels zeigt; 1 Fig. 10 is a diagram showing an example of an inverter device of a first conventional embodiment;
2 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Invertervorrichtung eines zweites herkömmliches Ausführungsbeispiels zeigt; und 2 Fig. 10 is a diagram showing an example of an inverter device of a second conventional embodiment; and
3 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Invertervorrichtung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 Fig. 10 is a diagram showing an example of an inverter device of an embodiment of the present invention;
4 ist eine Detailkonfigurationsansicht einer Steuervorrichtung und eines Leistungsmoduls der Invertervorrichtung der vorliegenden Erfindung; und 4 FIG. 15 is a detail configuration view of a control device and a power module of the inverter device of the present invention; FIG. and
5 ist eine Abbildung, die ein Beispiel eines Verarbeitungsstopps bei Unregelmäßigkeit durch die Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels anzeigt. 5 FIG. 15 is an illustration indicating an example of processing stop in case of abnormality by the inverter device of the present embodiment.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Eine Beschreibung wird unten geliefert, mit Bezug auf die Zeichnungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.A description will be given below with reference to the drawings of the embodiments of the present invention.
3 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Invertervorrichtung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt. In 3 beinhaltet die Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Leistungsmodul 20, einen Glättungskondensator 40, einen Wandler- bzw. Konverterteil 50, eine dreiphasige Wechselstromleistung 60, eine Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70, eine Steuervorrichtung 80, eine Trägererzeugungseinheit 90 und eine Pulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Signalerzeugungseinheit 100 (PMW = pulse width modulation). Das Leistungsmodul 20 beinhaltet in sich eine Halbleitervorrichtung 21. Darüber hinaus beinhaltet die PWM-Signalerzeugungseinheit 100 die Steuervorrichtung 80. Weiter ist in 3 ein Motor 10 eines Antriebsobjektes als eine Komponente gezeigt, die mit der Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels in Beziehung steht. 3 Fig. 10 is a diagram showing an example of an inverter device of an embodiment of the present invention. In 3 The inverter device of the present embodiment includes a power module 20 , a smoothing capacitor 40 , a converter or converter part 50 , a three-phase AC power 60 an irregularity determination unit 70 , a control device 80 , a carrier generation unit 90 and a pulse width modulation (PWM) signal generation unit 100 (PWW = pulse width modulation). The power module 20 contains in itself a semiconductor device 21 , In addition, the PWM signal generation unit includes 100 the control device 80 , Next is in 3 an engine 10 of a drive object as a component related to the inverter device of the present embodiment.
Der Motor 10 ist mit dem Leistungsmodul 20 verbunden. Der Glättungskondensator 40 ist mit dem Leistungsmodul 20 in der vorderen Stufe verbunden. Zusätzlich ist der Konverter- bzw. Wandlerteil 50 mit dem Glättungskondensator 40 auf der vorderen Stufe verbunden. Die dreiphasige Wechselstromleistung 60 ist mit dem Konverterteil 50 verbunden. Das Leistungsmodul 20 ist mit der PWM-Signalerzeugungseinheit 100 verbunden und ist konfiguriert, um durch die PWM bzw. Pulsbreitenmodulation angetrieben zu werden. Die PWM-Signalerzeugungseinheit 100 generiert ein PWM-Signal basierend auf einem Träger von der Trägererzeugungseinheit 90 und auf einem Spannungsbefehl, der von der Steuervorrichtung 80 vorgesehen wird und sieht das PWM-Signal für das Leistungsmodul 20 vor. Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 und eine Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 sind in dem Leistungssteuermodul 20 ausgebildet und vorgesehen. Die Invertervorrichtung ist konfiguriert, so dass Ausgangsgrößen von der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 und der Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 an die Steuervorrichtung 80 gesendet werden. Hier können die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 und die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 an verschiedenen Stellen in dem Leistungsmodul 20 vorgesehen werden. Zum Beispiel können die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 und die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 in der Nähe der Halbleitervorrichtung 21 vorgesehen werden, oder können in dem gleichen Substrat vorgesehen werden, in dem die Halbleitervorrichtung 21 ausgebildet ist.The motor 10 is with the power module 20 connected. The smoothing capacitor 40 is with the power module 20 connected in the front step. In addition, the converter or converter part 50 with the smoothing capacitor 40 connected on the front step. The three-phase AC power 60 is with the converter part 50 connected. The power module 20 is with the PWM signal generation unit 100 and is configured to be driven by the PWM or pulse width modulation. The PWM signal generation unit 100 generates a PWM signal based on a carrier from the carrier generation unit 90 and on a voltage command issued by the control device 80 is provided and sees the PWM signal for the power module 20 in front. The irregularity determination unit 70 and a temperature information acquisition unit 73 are in the power control module 20 trained and provided. The inverter device is configured to have outputs from the irregularity determination unit 70 and the temperature information obtaining unit 73 to the control device 80 be sent. Here can the irregularity determination unit 70 and the temperature information obtaining unit 73 in different places in the power module 20 be provided. For example, the irregularity determination unit 70 and the temperature information obtaining unit 73 near the semiconductor device 21 may be provided, or may be provided in the same substrate in which the semiconductor device 21 is trained.
Ein Motor mit einer Vielzahl von Anwendungen kann für den Motor 10 verwendet werden. Zum Beispiel kann der Motor 10 für eine Spritzgussmaschine, einen Stapler oder Ähnliches verwendet werden. Da diese Verarbeitungsmaschinen durch einen Servomotor angetrieben werden und einen Betriebszustand aufweisen, wie beispielsweise das Erzeugen eines hohen Drehmoments bei einer geringen Drehzahl, kann die Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Ermüdung bzw. Abnutzung reduzieren, die durch einen Antrieb des Leistungsmoduls 20 verursacht wird, und zwar durch eine Steuerung, welche die Trägerfrequenz des PWM-Signals unter einem vorbestimmen Zustand verringert. Hier ist ein dreiphasiger Induktionsmotor 10 für den Motor 10 verfügbar.An engine with a variety of uses can be for the engine 10 be used. For example, the engine can 10 be used for an injection molding machine, a stacker or the like. Since these processing machines are driven by a servomotor and have an operating state such as generating high torque at a low speed, the inverter device of the present embodiment can reduce fatigue caused by driving the power module 20 is caused by a controller that reduces the carrier frequency of the PWM signal under a predetermined condition. Here is a three-phase induction motor 10 for the engine 10 available.
Das Leistungsmodul 20 ist eine Schalteinheit, um den Motor 10 durch Schalten anzutreiben. Das Leistungsmodul 20 beinhaltet in sich die Halbleitervorrichtung 21. Beispielsweise kann ein Bipolar-Transistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT = Insulator Gate Bipolar Transistor) und ein Leistungs-MOSFET (MOS FET = Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) und so weiter verfügbar sein. In 3 ist, in dem Leistungsmodul 20, eine einzelne Halbleitervorrichtung 21 schematisch gezeigt, aber es können beispielsweise zwei Transistoren für jede Phase der drei Phasen vorgesehen sein, und eine Gesamtzahl von sechs Halbleitervorrichtungen 21 kann vorgesehen sein. Hier ist die Halbleitervorrichtung 21 auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet.The power module 20 is a switching unit to the engine 10 to drive by switching. The power module 20 contains in itself the semiconductor device 21 , For example, an Insulator Gate Bipolar Transistor (IGBT) and a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) and so on may be available. In 3 is in the power module 20 , a single semiconductor device 21 2, for example, two transistors may be provided for each phase of the three phases, and a total of six semiconductor devices 21 can be provided. Here is the semiconductor device 21 formed on the semiconductor substrate.
Das Leistungsmodul 20 arbeitet als ein Inverterteil, der eine Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung konvertiert bzw. wandelt. Die dreiphasige Wechselstromleistung 60, der Konverterteil 50 und der Glättungskondensator 40 sind mit dem Leistungsmodul 20 verbunden und werden auf einer Stufe vor dem Leistungsmodul 20 vorgesehen. Die dreiphasige Wechselstromspannung, die von der dreiphasigen Wechselstromleistung 60 geliefert wird, wird in dem Konverterteil 50 in eine Gleichstromspannung konvertiert. Der Konverterteil 50 konvertiert in Gleichstromspannung durch Gleichrichten der dreiphasigen Wechselstromspannung. Der Glättungskondensator 40 glättet die gleichgerichtete Gleichstromspannung. Die Gleichstromspannung, die durch den Glättungskondensator geglättet ist, wird für das Leistungsmodul 20 des Konverterteils geliefert, in Wechselstromspannung konvertiert und als eine variable Spannung mit variabler Frequenz ausgegeben.The power module 20 operates as an inverter part that converts a DC voltage to an AC voltage. The three-phase AC power 60 , the converter part 50 and the smoothing capacitor 40 are with the power module 20 connected and become on a level in front of the power module 20 intended. The three-phase AC voltage, by the three-phase AC power 60 is delivered in the converter part 50 converted into a DC voltage. The converter part 50 Converts to DC voltage by rectifying the three-phase AC voltage. The smoothing capacitor 40 smoothes the rectified DC voltage. The DC voltage, smoothed by the smoothing capacitor, becomes the power module 20 supplied to the converter part, converted into AC voltage and output as a variable voltage variable frequency.
Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 ist eine Einheit, die ein Auftreten einer Unregelmäßigkeit des Leistungsmoduls 20 bestimmt. Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 kann verschiedene Arten von Unregelmäßigkeitsbestimmungen entsprechend den beabsichtigten Verwendungen durchführen, ist jedoch konfiguriert, um in der Lage zu sein, zumindest eine Temperaturunregelmäßigkeit und eine Überstromunregelmäßigkeit zu bestimmen. Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 ist auf dem gleichen Substrat ausgebildet, auf dem die Halbleitervorrichtung ausgebildet ist. Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 ist konfiguriert, so dass sie eine Überstromdetektionseinheit beinhaltet (die in 3 nicht gezeigt ist), die einen Strom detektiert, der an die Halbleitervorrichtung 21 zur Überstromdetektion fließt, und eine Temperaturdetektionseinheit (die in 3 nicht gezeigt ist), die die Temperatur der Halbleitervorrichtung 21 für die Temperaturunregelmäßigkeitsdetektion detektiert.The irregularity determination unit 70 is a unit that is an occurrence of an irregularity of the power module 20 certainly. The irregularity determination unit 70 For example, it may perform various kinds of abnormality determinations according to the intended uses, but is configured to be able to determine at least one of temperature irregularity and over-current irregularity. The irregularity determination unit 70 is formed on the same substrate on which the semiconductor device is formed. The irregularity determination unit 70 is configured so that it includes an overcurrent detection unit (which in 3 not shown) that detects a current flowing to the semiconductor device 21 for overcurrent detection flows, and a temperature detection unit (which in 3 not shown) indicating the temperature of the semiconductor device 21 detected for the temperature irregularity detection.
Die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 ist eine Einheit, die Temperaturinformation der Hableitervorrichtung 21 erlangt bzw. beschafft und die erlangte bzw. beschaffte Temperaturinformation an die Steuervorrichtung 80 sendet. Die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 erlangt einen analogen Temperaturdetektionswert durch Verwenden der vorgesehenen Temperaturdetektionseinheit, begleitet durch die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70, und sendet den Detektionswert an die Steuervorrichtung 80. Da die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 Daten, insbesondere auf der Seite des Steuermoduls 20, nicht verarbeitet und nur den detektierten analogen Temperaturdetektionswert an die Steuervorrichtung 80 sendet, ist es nicht nötig, erneut eine Betriebsschaltung anzubringen, und die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 kann ohne jegliche Änderung verwendet werden.The temperature information acquisition unit 73 is a unit, the temperature information of the Hableitervorrichtung 21 obtains and obtains the obtained or acquired temperature information to the control device 80 sends. The temperature information acquisition unit 73 obtains an analog temperature detection value by using the designated temperature detection unit accompanied by the abnormality determination unit 70 , and sends the detection value to the control device 80 , Since the temperature information acquisition unit 73 Data, especially on the side of the control module 20 , not processed, and only the detected analog temperature detection value to the control device 80 sends, it is not necessary to re-attach an operation circuit, and the irregularity determination unit 70 can be used without any change.
Die PWM-Signalerzeugungseinheit 100 ist eine Einheit, die ein PWM-Signal durch Pulsbreitenmodulation aus dem Träger erzeugt, der durch die Trägererzeugungseinheit 90 vorgesehen wird und aus dem Spannungsbefehl, der durch die Steuervorrichtung 80 vorgesehen wird, und die das Leistungsmodul 20 durch Schalten antreibt.The PWM signal generation unit 100 is a unit that generates a PWM signal by pulse width modulation from the carrier generated by the carrier generation unit 90 is provided and from the voltage command issued by the control device 80 is provided, and that the power module 20 by switching drives.
Die Steuervorrichtung 80 ist eine Einheit, die den Spannungsbefehl für die PWM-Signalerzeugungseinheit 100 liefert und den Verarbeitungsstopp bei Abweichung basierend auf einem Signal von der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70, das eine Unregelmäßigkeit anzeigt, durchführt und einen Betriebszustandseinstellungs- bzw. -anpassungsprozess basierend auf der Temperaturinformation von der Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 durchführt. Insbesondere sieht, mit Bezug auf das PWM-Signal, die Steuervorrichtung 80 den Spannungsbefehl für die PWM-Signalerzeugungseinheit 100 vor und bestimmt ein Lastverhältnis bzw. relative Einschaltdauer (duty ratio) des PWM-Signals. Darüber hinaus führt, beim Empfangen des unregelmäßigen Signals von der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70, die Steuervorrichtung 80 den Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit des Leistungsmoduls 20 aus. Wenn sie Temperaturinformation von der Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 erlangt, arbeitet die Steuervorrichtung 80 als eine Steuereinheit, die den Temperaturzustandseinstellungsprozess ausführt, um die Trägerfrequenz zu verringern. Zum Beispiel stoppt, in Bezug auf den Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit, die Steuervorrichtung 80 das Vorsehen eines Ausgabebefehls für das Leistungsmodul 20 und stoppt das Leistungsmodul 20. Auch sieht, in Bezug auf den Betriebszustandseinstellungsprozess, die Steuervorrichtung 80 einen Befehl vor, die Trägerfrequenz für die Trägererzeugungseinheit 90 zu reduzieren und bringt die Trägererzeugungseinheit 90 dazu, den Prozess des Reduzierens der Trägerfrequenz durchzuführen.The control device 80 is a unit that provides the voltage command for the PWM signal generation unit 100 and the processing stop on deviation based on a signal from the abnormality determination unit 70 indicating an abnormality, and an operation state adjustment process based on the temperature information from the temperature information acquisition unit 73 performs. In particular, with respect to the PWM signal, the controller sees 80 the voltage command for the PWM signal generation unit 100 before and determines a duty ratio or duty ratio of the PWM signal. In addition, upon receiving the irregular signal from the irregularity determination unit 70 , the control device 80 the processing stop in case of irregularity of the power module 20 out. When receiving temperature information from the temperature information obtaining unit 73 obtained, the control device works 80 as a control unit that executes the temperature condition setting process to decrease the carrier frequency. For example, with respect to the processing stop in case of abnormality, the control device stops 80 the provision of an output command for the power module 20 and stops the power module 20 , Also, with respect to the operation state setting process, the control device sees 80 an instruction before, the carrier frequency for the carrier generation unit 90 to reduce and bring the carrier generation unit 90 to perform the process of reducing the carrier frequency.
Die Steuervorrichtung 80 kann als ein elektronischer Schaltkreis konfiguriert sein, wie beispielsweise ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis bzw. ASIC (ASIC = application specific integrated circuit), der eine bestimmte Funktion implementiert, oder als eine Mikrosteuervorrichtung bzw. ein Microcontroller, wobei eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw. CPU (CPU = central processing unit) einen Prozess durch Lesen eines Programmes durchführt.The control device 80 may be configured as an electronic circuit, such as an application specific integrated circuit (ASIC) implementing a particular function, or as a microcontroller, wherein a central processing unit (CPU) is used = central processing unit) performs a process by reading a program.
Die Trägererzeugungseinheit 90 ist eine Einheit, die einen Träger eines PWM-Signals erzeugt. Die Frequenz des Trägers ist üblicherweise konstant, aber erzeugt einen niedrigeren Frequenzträger gemäß dem Befehl von der Steuervorrichtung 80. Dies gestattet, dass ein Trägerzyklus länger ist. In 3 ist ein Beispiel der Beziehung zwischen der Detektionstemperatur und der Trägerfrequenz als eine Trägerfrequenzänderung A gezeigt. In einem normalen Betriebszustand wird die Trägerfrequenz bei einer normalen Frequenz fn gehalten, aber wenn die Temperatur, die durch die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 detektiert wird, ansteigt, dann wird die Trägerfrequenz auf eine niedrige Trägerfrequenz f1 geändert. Darüber hinaus wird, aufgrund dessen, dass die Trägerfrequenz niedriger wird, ein Trägerzyklus einer Dreiecks-Wellenform länger, wie in Trägerwellenform B gezeigt ist. Auf die Weise erzeugt die Trägererzeugungseinheit 90 einen Träger mit einer vorbestimmten Frequenz gemäß dem Befehl von der Steuereinheit 80 und liefert den Träger für die PWM-Signalerzeugungseinheit 100.The carrier generation unit 90 is a unit that generates a carrier of a PWM signal. The frequency of the carrier is usually constant, but produces a lower frequency carrier in accordance with the command from the controller 80 , This allows a carrier cycle to be longer. In 3 For example, an example of the relationship between the detection temperature and the carrier frequency is shown as a carrier frequency change A. In a normal operating condition, the carrier frequency is kept at a normal frequency fn, but when the temperature detected by the temperature information acquisition unit 73 is detected, then the carrier frequency is changed to a low carrier frequency f1. Moreover, due to the carrier frequency becoming lower, a carrier cycle of a triangular waveform becomes longer, as shown in carrier waveform B. In the way, the carrier generating unit generates 90 a carrier having a predetermined frequency according to the command from the control unit 80 and provides the carrier for the PWM signal generation unit 100 ,
Hier in 3 ist ein Beispiel eines Spannungsbefehls, den die Steuervorrichtung 80 ausgibt, als ein Spannungsbefehlssignal C gezeigt. Darüber hinaus ist ein PWM-Signal D, das die PWM-Signalerzeugungseinheit 100 erzeugt, als ein Beispiel gezeigt. Durch Ändern der Trägerfrequenz kann der Betriebszustandseinstellungsprozess, der den Betriebszustand durch Ändern des Zyklus des PWM-Signals D einstellt, durchgeführt werden.Here in 3 is an example of a voltage command given by the controller 80 outputs as a voltage command signal C shown. In addition, a PWM signal D, which is the PWM signal generation unit 100 generated as an example. By changing the carrier frequency, the operating state setting process that sets the operating state by changing the cycle of the PWM signal D can be performed.
4 ist eine Abbildung, die eine Konfiguration der Steuervorrichtung 80 und des Leistungsmoduls 20 der Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels in genauer zeigt. In 4 beinhaltet das Leistungsmodul 20 die Halbleitervorrichtung 21, die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70, die Überstromdetektionseinheit 71, die Temperaturdetektionseinheit 72 und die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73. Die Steuervorrichtung 80 beinhaltet eine Signaleinleseeinheit 81, ein Temperatureinleseeinheit 82, eine (Modul-)Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 83 und eine Einstellungsbestimmungseinheit 84. Weiter ist unter dem Leistungsmodul 20 eine Kühlvorrichtung 30 vorgesehen, um die Halbleitervorrichtung 21 zu kühlen. 4 is an illustration showing a configuration of the control device 80 and the power module 20 the inverter device of the present embodiment in more detail. In 4 includes the power module 20 the semiconductor device 21 , the irregularity determination unit 70 , the overcurrent detection unit 71 , the temperature detection unit 72 and the temperature information obtaining unit 73 , The control device 80 includes a signal insertion unit 81 , a temperature reading unit 82 , a (modulus) irregularity determination unit 83 and an attitude determination unit 84 , Next is under the power module 20 a cooling device 30 provided to the semiconductor device 21 to cool.
Die Überstromdetektionseinheit 71 und die Temperaturdetektionseinheit 72 können an verschiedenen Stellen innerhalb des Leistungsmoduls 20 vorgesehen sein, so lange die Überstromdetektionseinheit 71 und die Temperaturdetektionseinheit 72 den Überstrom und die Temperatur der Halbleitervorrichtung 21 detektieren können. Es ist jedoch, um den Überstrom und die Temperatur der Halbleitervorrichtung 21 mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu detektieren, vorteilhaft, dass die Überstromdetektionseinheit 71 und die Temperaturdetektionseinheit 72 in der Nähe der Halbleitervorrichtung 21 angeordnet sind. Zum Beispiel werden die Überstromdetektionseinheit 71 und die Temperaturdetektionseinheit 72 zum Bestimmen eines Auftretens eines unregelmäßigen Verhaltens im Leistungsmodul 20 mit der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 verwendet. Die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 bestimmt, ob die Unregelmäßigkeit auftritt aus einem Signal, das von der Überstromdetektionseinheit 71 und/oder der Temperaturdetektionseinheit 72 detektiert wird, und wenn bestimmt wird, dass eine Überstromunregelmäßigkeit oder eine Temperaturunregelmäßigkeit auftritt, sendet die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 ein Signal, das der Steuervorrichtung 80 eine Unregelmäßigkeit anzeigt. In der Steuervorrichtung 80 liest die Signaleinleseeinheit 81 das Signal ein, das die Unregelmäßigkeit anzeigt, und wenn die (Modul)Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 83 bestimmt, dass das Leistungsmodul 20 einen unregelmäßigen bzw. abnormalen Zustand hat, wird eine Verarbeitung wie beispielsweise eine Unregelmäßigkeitswarnung oder ein Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit durchgeführt, um zu verhindern, dass das Leistungsmodul 20 beschädigt wird. Auf diese Weise werden die Überstromdetektionseinheit 71 und die Temperaturdetektionseinheit 72 im Wesentlichen zum Bestimmen eines unregelmäßigen Zustandes des Leistungsmoduls 20 verwendet.The overcurrent detection unit 71 and the temperature detection unit 72 can be in different places within the power module 20 be provided as long as the overcurrent detection unit 71 and the temperature detection unit 72 the overcurrent and the temperature of the semiconductor device 21 can detect. It is, however, about the overcurrent and the temperature of the semiconductor device 21 with a high degree of accuracy to detect, advantageous that the overcurrent detection unit 71 and the temperature detection unit 72 near the semiconductor device 21 are arranged. For example, the overcurrent detection unit 71 and the temperature detection unit 72 for determining an occurrence of an irregular behavior in the power module 20 with the irregularity determination unit 70 used. The irregularity determination unit 70 determines if the irregularity occurs from a signal coming from the overcurrent detection unit 71 and / or the temperature detection unit 72 is detected, and when it is determined that overcurrent irregularity or temperature irregularity occurs, the abnormality determination unit transmits 70 a signal to the control device 80 indicates an irregularity. In the control device 80 reads the signal input unit 81 the signal indicating the abnormality, and if the (module) irregularity determination unit 83 determines that the power module 20 has an abnormal state, processing such as an abnormality warning or an abnormality processing stop is performed to prevent the power module 20 is damaged. In this way, the overcurrent detection unit 71 and the temperature detection unit 72 essentially for determining an irregular state of the power module 20 used.
In der Zwischenzeit erlangt die Temperaturdetektionseinheit 72 die Temperaturinformation der Halbleitervorrichtung 21 bei einem Wert gemäß einer tatsächlichen Temperatur. Zum Beispiel kann die Temperaturinformation als ein Spannungssignal von einem Sensor erlangt bzw. erhalten werden, in dem die Temperaturinformation als ein Spannungswert erhalten wird. Daher ist es möglich, die Temperaturdetektionseinheit 72, die für die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 verwendet wird, als einen analogen Sensor zu nutzen, der Temperaturinformation detektiert. In der Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 eines anderen Pfades, der sich von der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 unterscheidet, an die Temperaturdetektionseinheit 72 geliefert, welche die Temperaturinformation erlangt, bis eine Temperaturunregelmäßigkeit detektiert wird und welche die Temperaturinformation für eine Steuerung nutzt. Dies macht es möglich, die Temperaturinformation in einem kleinen Raum zu erhalten, ohne große Teile hinzuzufügen, und zwar durch Verwenden der Temperaturdetektionseinheit 72, die zu einer Temperaturdetektion mit einem hohen Grad an Genauigkeit in der Lage ist, und durch Vorsehen der Temperaturdetektionseinheit 72 in dem gleichen Substrat, in dem die Halbleitervorrichtung 21 vorgesehen ist. Hier kann die Temperaturdetektionseinheit 72 zum Beispiel als ein Operationsverstärker konfiguriert sein, und kann durch verschiedene Mittel umgesetzt bzw. realisiert werden, so lange die Temperaturdetektionseinheit 72 die Temperaturinformation, die durch die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 detektiert wurde, als Daten senden kann, die eine Form haben, die für die Steuervorrichtung 80 verfügbar bzw. verständlich ist. Die Temperaturinformation, die durch die Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 erlangt wird, wird an die Temperatureinleseeinheit 82 der Steuervorrichtung 80 gesendet.In the meantime, the temperature detection unit attains 72 the temperature information of the semiconductor device 21 at a value according to an actual temperature. For example, the temperature information may be obtained as a voltage signal from a sensor in which the temperature information is obtained as a voltage value. Therefore, it is possible to use the temperature detection unit 72 that is for the irregularity determination unit 70 is used as an analog sensor that detects temperature information. In the inverter device of the present embodiment, the temperature information obtaining unit becomes 73 another path, different from the irregularity determination unit 70 different, to the temperature detection unit 72 which acquires the temperature information until a temperature irregularity is detected and which uses the temperature information for a control. This makes it possible to obtain the temperature information in a small space without adding large parts, by using the temperature detection unit 72 which is capable of temperature detection with a high degree of accuracy, and by providing the temperature detection unit 72 in the same substrate in which the semiconductor device 21 is provided. Here is the temperature detection unit 72 For example, it may be configured as an operational amplifier, and may be realized by various means as long as the temperature detection unit 72 the temperature information obtained by the temperature information acquisition unit 73 has been detected as can send data having a shape suitable for the control device 80 is available or understandable. The temperature information obtained by the temperature information acquisition unit 73 is obtained is sent to the temperature reading unit 82 the control device 80 Posted.
Hier kann, anders als bei der Überstromdetektionseinheit, eine andere Einheit, die verwendet wird, um eine Unterspannung zu detektieren, vorgesehen sein.Here, unlike the overcurrent detecting unit, another unit used to detect undervoltage may be provided.
Die Temperatureinleseeinheit 82 empfängt die Temperaturinformation, die von der Temperaturinformationsbeschaffungseinheit 73 gesendet wird, und liest die Temperatur aus der Temperaturinformation. Die Temperatureinleseeinheit 82 sendet die Einlesetemperatur an die Einstellungsbestimmungseinheit 84.The temperature reading unit 82 receives the temperature information received from the temperature information acquisition unit 73 is sent, and reads the temperature from the temperature information. The temperature reading unit 82 sends the reading temperature to the setting determining unit 84 ,
Die Einstellungsbestimmungseinheit 84 bestimmt, ob der Betriebszustandseinstellprozess, um die Trägerfrequenz zu verringern, ausgeführt werden sollte, aus der Temperaturinformation, die von der Temperatureinleseeinheit 82 geliefert wird. In Bezug darauf, zu bestimmen, ob der Betriebszustandseinstellungsprozess durchgeführt werden sollte, wird ein Referenzwert einer vorbestimmten Temperatur vorläufig festgelegt, und wenn die detektierte Temperatur ficht geringer oder höher ist als die festgelegte vorbestimmte Temperatur, dann wird der Betriebszustandseinstellprozess durchgeführt, um die Trägerfrequenz zu verringern.The attitude determination unit 84 determines whether the operating condition setting process to reduce the carrier frequency should be performed from the temperature information supplied by the temperature read-in unit 82 is delivered. With respect to determining whether the operation state setting process should be performed, a reference value of a predetermined temperature is preliminarily set, and if the detected temperature is less than or higher than the predetermined predetermined temperature, then the operation state setting process is performed to decrease the carrier frequency ,
Hier gibt es das Reduzieren der Trägerfrequenz, wenn die detektierte Temperatur hoch ist deshalb, weil die Wärmeerzeugung ansteigt, wenn die Trägerfrequenz zunimmt, wenn Strom in das Leistungsmodul 20 fließt. Insbesondere verringert sich, wenn sich der Motor 10 mit einer geringen Drehzahl dreht und ein hohes Drehmoment benötigt, die Temperatur des Leistungsmoduls 20 in einer spezifischem Phase. Daher kann, durch Verändern der Trägerfrequenz abhängig von der Temperatur, der Temperaturanstieg der spezifischen Phase unterdrückt werden. Daher kann, durch Unterdrücken des Temperaturanstiegs, die Zeitdauer die Zeitdauer, bis das Leistungsmodul 20 zu einem Betriebsausfall aufgrund von Materialermüdung führt, verlängert werden. Here, there is reducing the carrier frequency when the detected temperature is high, because the heat generation increases as the carrier frequency increases, as power enters the power module 20 flows. In particular, decreases as the engine 10 rotates at a low speed and requires a high torque, the temperature of the power module 20 in a specific phase. Therefore, by changing the carrier frequency depending on the temperature, the temperature rise of the specific phase can be suppressed. Therefore, by suppressing the temperature rise, the time duration may be the duration until the power module 20 resulting in a breakdown due to material fatigue, be extended.
Entsprechend ist der Referenzwert der vorbestimmten Temperatur auf eine Temperatur eingestellt, die geringer ist, als die Temperatur, von der die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 70 bestimmt, dass sie unregelmäßig bzw. abnormal ist. Dann wird, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 20 ansteigt und Vorsicht geboten Ist, sogar obwohl die Temperatur einen unregelmäßigen Zustand nicht erreicht, der Betriebszustand angepasst bzw. eingestellt und ein fortgesetzter Anstieg der Temperatur des Leistungsmoduls 20 wird verhindert. Durch Verringern der Trägerfrequenz und durch Verlängern des Schaltzyklus des Leistungsmoduls 20 kann die Betriebslast der Halbleitervorrichtung 21 verringert werden und die Temperatur des Leistungsmoduls 20 kann verringert werden. Hier können, wenn sowohl die Einstellungsbestimmungseinheit 84 als auch die (Modul)Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit 83 eine unregelmäßige bzw. abnormale Temperatur bestimmen, die Prozesse in dem unregelmäßigen Zustand, wie beispielsweise die Unregelmäßigkeitswarnung und der Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit durchgeführt werden.Accordingly, the reference value of the predetermined temperature is set to a temperature lower than the temperature from which the abnormality determination unit 70 determines that it is irregular or abnormal. Then, when the temperature of the power module 20 increases and caution is required, even though the temperature does not reach an irregular state, the operating state adjusted and set and a continued increase in the temperature of the power module 20 will be prevented. By reducing the carrier frequency and by extending the switching cycle of the power module 20 the operating load of the semiconductor device 21 be reduced and the temperature of the power module 20 can be reduced. Here, if both the attitude determination unit 84 as well as the (module) irregularity determination unit 83 determine an abnormal temperature, the processes in the irregular state, such as the irregularity warning and the processing stop in case of irregularity are performed.
5 ist eine Abbildung, die ein Beispiel eines Verarbeitungsstopps bei Unregelmäßigkeit durch die Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. In 5 ist die Beziehung zwischen einer Detektionstemperatur und einer Trägerfrequenz gezeigt. In 5 wird, bei einer Temperatur T0, die Trägerfrequenz auf einer normalen Frequenz fn gehalten. Zweitens schaltet, wenn die Detektionstemperatur T1 erreicht, die Trägerfrequenz auf eine niedrigere Frequenz f3. Als nächstes schaltet, wenn die Detektionstemperatur T2 erreicht, die Trägerfrequenz auf eine niedrigere Frequenz f2. Dann schaltet, wenn die Detektionstemperatur weiter ansteigt und T3 erreicht, die Trägerfrequenz auf f1. 5 FIG. 13 is an illustration showing an example of processing stop in case of abnormality by the inverter device of the present embodiment. In 5 the relationship between a detection temperature and a carrier frequency is shown. In 5 At a temperature T0, the carrier frequency is kept at a normal frequency fn. Second, when the detection temperature reaches T1, the carrier frequency switches to a lower frequency f3. Next, when the detection temperature reaches T2, the carrier frequency switches to a lower frequency f2. Then, as the detection temperature continues to rise and T3 reaches, the carrier frequency switches to f1.
Auf diese Weise können Veränderungen in der Trägerfrequenz in mehreren Stufen festgelegt bzw. eingestellt sein, abhängig von einem Grad des Temperaturanstiegs. Die Trägerfrequenz wird verringert, wenn die Temperatur ansteigt, so dass eine geeignete Steuerung durchgeführt werden kann, indem der Grad des Temperaturanstiegs in dem Betriebszustandseinstellungsprozess reflektiert wird.In this way, changes in the carrier frequency may be set in multiple stages, depending on a degree of the temperature rise. The carrier frequency is decreased as the temperature rises, so that a proper control can be performed by reflecting the degree of the temperature rise in the operation state setting process.
Darüber hinaus bestimmt, wie oben erwähnt ist, nachdem die Trägerfrequenz in Stufen wie beispielsweise fn → f3 → f2 → f1 verringert wird, bis die Detektionstemperatur T3 erreicht, wenn die Detektionstemperatur Te erreicht, was eine unregelmäßige bzw. abnormale Temperatur ist, die Steuervorrichtung 80 eine Unregelmäßigkeit bzw. Abnormalität und stoppt das PWM-Signal. Indem dies geschieht, kann ein thermischer Betriebsausfall des Leistungsmoduls 20 verhindert werden, und zwar durch Durchführen eines Verarbeitungsstopps des Leistungssteuermoduls 20 bei Unregelmäßigkeit bzw. Abnormalität.Moreover, as mentioned above, after the carrier frequency is decreased in stages such as fn → f3 → f2 → f1 until the detection temperature T3 reaches, when the detection temperature reaches Te, which is an abnormal temperature, the controller determines 80 an abnormality and stops the PWM signal. By doing so, a thermal failure of the power module can occur 20 can be prevented by performing a processing stop of the power control module 20 in case of irregularity or abnormality.
Daher kann der Betriebszustandseinstellprozess durch die Einstellungsbestimmungseinheit 84 in mehreren Stufen in einem Bereich eingestellt sein, der geringer ist als die unregelmäßige bzw. abnormale Temperatur Te, abhängig vom Grad des Anstiegs der Detektionstemperatur. Dies macht es möglich, eine genauere Steuerung durchzuführen, um die Last des Steuermoduls 20 zu verringern und die Lebensdauer zu verlängern.Therefore, the operation state setting process can be performed by the setting determination unit 84 be set in a plurality of stages in a range which is lower than the irregular or abnormal temperature Te, depending on the degree of rise of the detection temperature. This makes it possible to perform a more accurate control to the load of the control module 20 to reduce and extend the life.
Daher kann, gemäß der Invertervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, eine Einstellung eines Betriebszustandes entsprechend einer Temperaturveränderung eines Leistungsmoduls richtig durchgeführt werden.Therefore, according to the inverter device of the present embodiment, adjustment of an operating state corresponding to a temperature change of a power module can be properly performed.
Insbesondere kann, durch Aufnehmen einer PWM-Signalerzeugungseinheit, einer Steuereinheit, einer Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit (die in einem Leistungsmodul vorgesehen ist), einer Temperaturinformationsbeschaffungseinheit und durch Veranlassen, dass die Steuereinheit einen Betriebszustandseinstellungsprozess durchführt, um eine Trägerfrequenz eines PWM-Signals basierend auf einer Temperaturinformation zu reduzieren, die von der Temperaturinformationsbeschaffungseinheit empfangen wird, bevor die Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit das Auftreten der Unregelmäßigkeit bestimmt, ein unregelmäßiger bzw. abnormaler Zustand der Halbleitervorrichtung richtig detektiert werden; der Betriebszustand kann daher eingestellt bzw. angepasst werden, bevor eine Temperaturunregelmäßigkeit auftritt; und die Lebensdauer des Leistungsmoduls kann erweitert werden durch Hinzufügen einer Betriebszustandseinstellsteuerfunktion zu einer Unregelmäßigkeitsdetektionsfunktion.Specifically, by including a PWM signal generation unit, a control unit, an abnormality determination unit (provided in a power module), a temperature information acquisition unit, and causing the control unit to perform an operation state adjustment process to reduce a carrier frequency of a PWM signal based on temperature information received by the temperature information acquisition unit before the abnormality determination unit determines the occurrence of the abnormality, an abnormal state of the semiconductor device is properly detected; the operating state can therefore be adjusted or adjusted before a temperature irregularity occurs; and the lifetime of the power module can be expanded by adding an operation state setting control function to an abnormality detection function.
Darüber hinaus kann, durch Veranlassen, dass die Steuereinheit den Betriebszustandseinstellungsprozess durchführt, wenn die Temperaturinformation nicht geringer ist als eine vorbestimmte Temperatur, ein Trägerzyklus länger werden und die Last des Leistungsmoduls kann reduziert werden, wenn die Halbleitervorrichtung eine Temperatur hat, die nicht geringer ist als die vorbestimmte Temperatur.Moreover, by causing the control unit to perform the operation state setting process when the Temperature information is not less than a predetermined temperature, a carrier cycle become longer, and the load of the power module can be reduced when the semiconductor device has a temperature that is not lower than the predetermined temperature.
Weiter kann, wenn die vorbestimmte Temperatur und der Betriebszustandeinstellungsprozess in mehreren Stufen angelegt sind, die Trägerfrequenz in Stufen reduziert werden und eine detaillierte Steuerung abhängig von dem Temperaturzustand der Halbleitervorrichtung kann durchgeführt werden.Further, when the predetermined temperature and the operation state setting process are applied in multiple stages, the carrier frequency can be reduced in stages, and detailed control depending on the temperature state of the semiconductor device can be performed.
Zusätzlich wird, durch Veranlassen, dass die Steuereinheit einen Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit durchführt, um einen Antrieb des Leistungsmoduls zu stoppen, wenn das Signal, das eine Unregelmäßigkeit anzeigt, von der Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit empfangen wird, ein Verarbeitungsstopp bei Unregelmäßigkeit einer ursprünglichen Funktion durchgeführt, wenn das Signal, das eine Unregelmäßigkeit anzeigt, detektiert wird, wodurch verhindert werden kann, dass die Invertervorrichtung beschädigt wird.In addition, by causing the control unit to perform a processing stop in case of abnormality to stop driving of the power module when the signal indicative of abnormality is received from the abnormality determination unit, a processing stop in case of abnormality of an original function is performed when the signal that indicates an abnormality is detected, whereby the inverter device can be prevented from being damaged.
Auch kann, durch Vorsehen einer Temperaturdetektionseinheit in der Nähe der Halbleitervorrichtung die Temperatur der Halbleitervorrichtung präzise detektiert werden, und eine Steuerung mit einem hohen Grad an Genauigkeit kann implementiert werden.Also, by providing a temperature detecting unit in the vicinity of the semiconductor device, the temperature of the semiconductor device can be precisely detected, and control with a high degree of accuracy can be implemented.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auf verschiedene Vorrichtungen mit Motorantrieb angewendet werden, die durch einen Servomotor angetrieben werden und die einen Betriebszustand bzw. eine Betriebsbedingung haben, die ein hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl erzeugt, wie beispielsweise eine Spritzgussmaschine, einen Stapler und so weiter.The embodiments of the present invention can be applied to various motor-driven devices driven by a servomotor and having an operating condition that generates high torque at low speed, such as an injection molding machine, a stacker, and so on.
Alle Beispiele und bedingten sprachlichen Ausdrucksweisen, die hier verwendet wurden, sind zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen, um den Leser beim Verständnis der Erfindung und der von dem Erfinder beigetragenen Konzepte, um die Technik voranzubringen, zu helfen, und diese Ausdrücke sollen so verstanden werden, dass sie ohne Einschränkung auf diese speziell erwähnten Beispiele und Bedingungen sind, und die Organisation bzw. Reihenfolge von solchen Beispielen in der Beschreibung bezieht sich auch nicht auf einen Hinweis bezüglich einer überlegeneren oder schlechteren Ausführung der Erfindung. Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, sei bemerkt, dass verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hieran vorgenommen werden können, ohne vom Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen.All examples and conditional linguistic terminology used herein are provided for purposes of illustration to assist the reader in understanding the invention and the concepts contributed by the inventor to advance the art, and these terms should be understood to refer to the following are not limited to these specifically mentioned examples and conditions, and the organization or order of such examples in the description also does not refer to an indication of a superior or worse embodiment of the invention. Although the embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and alterations can be made herein without departing from the spirit and scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
1010
-
Motorengine
-
2020
-
Leistungsmodulpower module
-
2121
-
HalbleitervorrichtungSemiconductor device
-
3030
-
Kühlvorrichtungcooler
-
4040
-
Glättungskondensatorsmoothing capacitor
-
5050
-
Konverter- bzw. WandlerteilConverter or converter part
-
6060
-
Dreiphasige WechelstromleistungThree-phase alternating current power
-
7070
-
UnregelmäßigkeitsbestimmungseinheitUnregelmäßigkeitsbestimmungseinheit
-
7171
-
ÜberstromdetektionseinheitOvercurrent detection unit
-
7272
-
TemperaturdetektionseinheitTemperature detection unit
-
7373
-
TemperaturinformationsbeschaffungseinheitTemperature information acquisition unit
-
8080
-
Steuervorrichtungcontrol device
-
8181
-
SignaleinleseeinheitSignaleinleseeinheit
-
8282
-
TemperatureinleseeinheitTemperatureinleseeinheit
-
8383
-
(Modul-)Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit(Module) Unregelmäßigkeitsbestimmungseinheit
-
8484
-
EinstellungsbestimmungseinheitAttitude determination unit
-
9090
-
TrägererzeugungseinheitCarrier generating unit
-
100100
-
PWM-SignalerzeugungseinheitPWM signal generation unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2010-285180 [0001] JP 2010-285180 [0001]
-
JP 2007-209157 [0003] JP 2007-209157 [0003]
