DE112016000564T5

DE112016000564T5 - Mehrphasen-leistungsumwandlungsvorrichtungssteuerschaltung

Info

Publication number: DE112016000564T5
Application number: DE112016000564.4T
Authority: DE
Inventors: Akira NAKAMORI
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2036-07-30
Also published as: WO2017056679A1; CN107408878B; CN107408878A; JPWO2017056679A1; DE112016000564B4; US10141834B2; JP6409982B2; US20170358982A1

Abstract

Bereitstellen einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, zu verhindern, dass Schaltelemente und Treiberschaltungen einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung beschädigt werden, und zwar sogar dann, wenn Zweigkurzschlüsse in mehreren Phasen gleichzeitig aufgetreten sind. Die Steuerschaltung umfasst Folgendes: eine Stromdetektionseinheit (22), die ausgestaltet ist, um einen Strom, der durch das Schaltglied fließt, als einen Spannungswert zu detektieren; eine Überstrom-Detektionseinheit (23), die ausgestaltet ist, um ein einzelnes Überstrom-Detektionssignal Scu auszugeben, wenn ein durch die Stromdetektionseinheit (22) detektierter Spannungswert höher als eine erste Bezugsspannung ist; und eine Überstrom-Zustandssteuereinheit (25), die ausgestaltet ist, um ein Mehrphasen-Überstromsignal auszugeben und den Steueranschluss des Schaltelements zu einem Emitteranschluss davon kurzuschließen, wenn ein Überstromzustand an der Stromdetektionseinheit von jeder von zwei oder mehr Phasen detektiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung, die in einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung Schaltglieder und dergleichen beim Auftreten eines Überstromzustands schützt.
Allgemeiner Stand der Technik
In einer herkömmlichen Steuerschaltung in einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung, die zum Beispiel Dreiphasen-Leistung ausgibt, wird bislang ein Verfahren verwendet, in dem, wenn zum Beispiel ein Überstromzustand in irgendeiner Phase von drei Phasen detektiert wird, die Versorgung eines Steueranschlusses eines Schaltglieds für die eine Phase mit einem Quellenstrom unterbrochen wird, und in Verbindung damit Spannung am Steueranschluss des Schaltglieds gemäß einer vorgeschriebenen Bezugsspannung stabilisiert wird (siehe zum Beispiel PTL 1).
Die herkömmliche Technik ist ausgestaltet, um zu bewirken, dass ein Operationsverstärker unter Verwendung eines Überstrom-Detektionssignals betrieben wird, das einen Überstromzustand detektiert hat, zu bewirken, dass der Operationsverstärker eine geteilte Spannung, in die eine Ausgangsspannung, die an den Steueranschluss des Schaltglieds auszugeben ist, geteilt wird, mit der Bezugsspannung vergleicht, und die Ausgangsspannung derart zu steuern, dass die geteilte Spannung mit der Bezugsspannung übereinstimmt.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2010-62860 A (6)

Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
In der herkömmlichen Technik wird indes, sogar wenn ein Überstromzustand detektiert wird, die Ausgangsspannung, mit der der Steueranschluss des Schaltglieds versorgt wird, derart gesteuert, dass die geteilte Spannung mit der Bezugsspannung übereinstimmt, wodurch bewirkt wird, dass das Schaltglied im EIN-Zustand gehalten wird.
Aus diesem Grund ist es, um das Schaltglied in den AUS-Zustand zu bringen, denkbar, ein anderes Schaltglied zwischen dem Steueranschluss des Schaltglieds und einem Anschluss auf der Seite mit niedrigem Potential zu verbinden und durch Steuern des Schaltglieds in den EIN-Zustand mittels eines verzögerten Überstrom-Detektionssignals, das um einen vorbestimmten Zeitraum durch eine Verzögerungsschaltung verzögert wird, den Steueranschluss des Schaltglieds und den Anschluss auf der Seite mit niedrigem Potential kurzzuschließen.
In einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Mehrphasen-Wechselrichter und einen Mehrphasen-Wandler, gibt es einen, wenngleich seltenen, Fall, in dem aufgrund einer Störung, die durch Rauschen und dergleichen verursacht wird, Zweigkurzschlüsse an mehreren Phasen gleichzeitig auftreten, wodurch ein Überstromzustand verursacht wird. In solchen Zweigkurzschlüssen, die gleichzeitig in mehreren Phasen auftreten, fließt mehrere Male mehr Überstrom als ein Überstrom in einem Zweigkurzschluss, der in nur einer Phase auftritt. Wenn solch ein großer Überstrom fließt, tritt aufgrund einer zeitweiligen Änderung beim Strom eine momentane Spannungsverschiebung durch einen Reaktanzabschnitt, wie beispielsweise einen Drahtbondabschnitt, auf. Da die Spannungsverschiebung als ein Auslöser dient, tritt eine Schwingung in einer geschlossenen Schleife in der Schaltung auf.
Wenn aufgrund von Zweigkurzschlüssen, die in mehreren Phasen gleichzeitig auftreten, während einer durch eine Verzögerungsschaltung eingestellten Verzögerungszeit, das heißt während eines Zeitraums, in dem eine Ausgangsspannung, die durch einen Operationsverstärker auf eine eingestellte Spannung gesteuert wird, wie durch eine Kurve für eine Dauer von t1 bis t2 in 3B veranschaulicht, ein Oszillationsphänomen auftritt, das eine große Amplitude mit sich bringt, und eine Durchbruchspannung von IBGTs als Schaltglieder einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung innerhalb einer Dauer, die von einem Auftreten des Zweigkurzschlusses beginnt, bis zum Ende der vorhergehend beschriebenen, durch die Verzögerungsschaltung eingestellten Verzögerungszeit, überschritten wird, werden manchmal die IGBTs und die Treiberschaltungen davon beschädigt.
Die durch die vorliegende Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, zu verhindern, dass Schaltglieder und Treiberschaltungen einer Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung beschädigt werden, und zwar sogar dann, wenn Zweigkurzschlüsse in mehreren Phasen gleichzeitig aufgetreten sind, wie vorhergehend beschrieben.
Lösung der Aufgabe
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung bereitgestellt, die Schaltglied-Treiberschaltungen umfasst, die ausgestaltet sind, um jeweils Treiberschaltglieder anzutreiben, die jeweils für mehrere Phasen angeordnet sind, wobei jede von den Schaltglied-Treiberschaltungen Folgendes umfasst: eine Antriebsstromversorgungsschaltung, die ausgestaltet ist, um einen Steueranschluss des Schaltglieds mit einem Quellenstrom zu versorgen, wenn das entsprechende Schaltglied in einen Betriebszustand versetzt wird, und den Steueranschluss mit einem Senkenstrom zu versorgen, wenn das Schaltglied in einen Nichtbetriebszustand versetzt wird; eine Stromdetektionseinheit, die ausgestaltet ist, um einen Strom, der durch das Schaltglied fließt, als einen Spannungswert zu detektieren; eine Überstrom-Detektionseinheit, die ausgestaltet ist, um ein einzelnes Überstrom-Detektionssignal auszugeben, wenn ein durch die Stromdetektionseinheit detektierter Spannungswert höher als eine erste Bezugsspannung ist; und eine Überstrom-Zustandssteuereinheit, die ausgestaltet ist, um ein Mehrphasen-Überstromsignal auszugeben und den Steueranschluss des Schaltglieds zu einem Anschluss auf der Seite mit niedrigem Potential kurzzuschließen, wenn die Überstrom-Detektionseinheiten in den Schaltglied-Treiberschaltungen von mindestens zwei oder mehr Phasen die einzelnen Überstrom-Detektionssignale ausgeben.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da, wenn Zweigkurzschlüsse in mehreren Phasen gleichzeitig, wie beispielsweise zwei Phasen gleichzeitig und drei Phasen gleichzeitig, aufgetreten sind, eine Operation zum Kurzschlussschutz durchgeführt wird, ohne das Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums nach der Detektion der Zweigkurzschlüsse zu erwarten, eine Beschädigung von Schaltgliedern und Treiberschaltungen verhindert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform einer Leistungsumwandlungsvorrichtung und einer Steuerschaltung davon gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Diagramm, das ein Verbindungsverfahren unter Eingangs/Ausgangsanschlüssen der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3A bis 3C sind Diagramme, die Wellenformen eines Signals Vtout veranschaulichen, das von einer Schaltglied-Treiberschaltung ausgegeben wird;
4 ist ein Diagramm, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine Steuerschaltung davon veranschaulicht, von der eine Mehrphasen-Überstrom-Detektionseinheit der ersten Ausführungsform weggelassen wurde; und
5 ist ein Diagramm, das eine zweite Ausführungsform der Leistungsumwandlungsvorrichtung und die Steuerschaltung davon gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen sind die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen den gleichen oder ähnlichen Abschnitten zugewiesen.
Die folgenden Ausführungsformen geben Vorrichtungen und Verfahren zum Ausführen des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung als Beispiele an und der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung stellt keine Einschränkung der Materialien, Formen, Strukturen, Anordnungen und dergleichen der Bestandteile auf die in der Folge beschriebenen dar. Der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung kann innerhalb des durch die in ANSPRÜCHE beschriebenen Patentansprüche vorgeschriebenen technischen Schutzumfangs einer Vielzahl von Abwandlungen unterzogen werden.
In der Folge wird eine Treibervorrichtung von Halbleiterelementen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In 1 gibt das Bezugszeichen 1 eine Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung als eine Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtung an. Die Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung 1 weist drei Schaltzweige SA1 bis SA3 auf, die zwischen einer Leitung P mit positiver Polarität und einer Leitung N mit negativer Polarität parallel geschaltet sind, die mit einer Gleichstrom-Spannungsquelle (DC) (nicht veranschaulicht) verbunden sind.
Der Schaltzweig SA1 weist einen IGBT 11 (X-Phase) und einen IGBT 12 (U-Phase) auf, die als Schaltglieder dienen, die zwischen der Leitung N mit negativer Polarität und der Leitung P mit positiver Polarität in Reihe geschaltet sind, und ein AC-Ausgangsanschluss (Wechselstrom) tu wird von einem Verbindungspunkt zwischen dem IGBT 11 und dem IGBT 12 herausgeführt.
Darüber hinaus weist der Schaltzweig SA2 einen IGBT 13 (Y-Phase) und einen IGBT 14 (V-Phase) auf, die als Schaltglieder dienen, die zwischen der Leitung N mit negativer Polarität und der Leitung P mit positiver Polarität in Reihe geschaltet sind, und ein AC-Ausgangsanschluss tv wird von einem Verbindungspunkt zwischen dem IGBT 13 und dem IGBT 14 herausgeführt.
Ferner weist der Schaltzweig SA3 einen IGBT 15 (Z-Phase) und einen IGBT 16 (W-Phase) auf, die als Schaltglieder dienen, die zwischen der Leitung N mit negativer Polarität und der Leitung P mit positiver Polarität in Reihe geschaltet sind, und ein AC-Ausgangsanschluss tw wird von einem Verbindungspunkt zwischen dem IGBT 15 und dem IGBT 16 herausgeführt.
Eine Dreiphasen-Last, wie beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrommotor, ist mit den entsprechenden AC-Ausgangsanschlüssen tu, tv und tw verbunden.
Obgleich dies nicht vollständig veranschaulicht ist, ist jeder von den IGBTs 11 bis 16, die in der Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung 1 enthalten sind, wie durch den IGBT 11 dargestellt veranschaulicht, mit einem Stromdetektions-IGBT 17 versehen, dessen Kollektor und Gate mit dem Kollektor beziehungsweise Gate des IGBT 11 verbunden sind.
Eine Gate-Spannung VG von jedem von den IGBTs 11 bis 16, die in der Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung 1 enthalten sind, wird, wie durch den IGBT 11 dargestellt veranschaulicht, durch eine Treiberschaltung 111 gesteuert, die als Schaltglied-Treiberschaltung dient. Obgleich das Treiben von sechs IGBTs eine Treiberschaltung für jeden IGBT erfordert, ist lediglich die Treiberschaltung 111, die die Treiberschaltungen darstellt, die den IGBT 11 der X-Phase treibt, in 1 veranschaulicht.
Die Treiberschaltung 111 umfasst einen Steuersignal-Eingangsanschluss tin, in den das EIN-AUS-Steuersignal CS, das das EIN-AUS des IGBT 11 in der Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung 1 steuert, eingegeben wird, einen Gleichstrom-Steuerleistungs-Source-Anschluss tvcc, in den eine Gleichstromspannung Vcc von einer DC-Steuerspannungsquelle 30 eingeben wird, einen Ausgangsanschluss tout, der mit dem Gate des IGBT 11 in der Wechselrichtervorrichtung 1 verbunden ist, einen ersten Massenanschluss tpgnd, der mit der Leitung N mit negativer Polarität in der Wechselrichtervorrichtung 1 verbunden ist, einen Eingangsanschluss toc für den detektierten Strom, mit dem der Emitter des Stromdetektions-IGBT 17 in der Wechselrichtervorrichtung 1 verbunden ist, und einen zweiten Masseanschluss tgnd, der mit einer externen Masse (nicht veranschaulicht) verbunden ist.
Darüber hinaus umfasst die Treiberschaltung 111 eine Antriebsstromversorgungsschaltung 21, eine Stromdetektionseinheit 22, eine Überstrom-Detektionseinheit 23, eine Mehrphasen-Überstrom-Detektionseinheit 24, und eine Überstromzustandssteuereinheit 25.
Die Antriebsstromversorgungsschaltung 21 umfasst einen P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 und einen N-Kanal-Feldeffekttransistor 27, die zwischen einem Gleichstrom-Steuerspannungsanschluss tvcc und dem ersten Masseanschluss tpgnd in Reihe geschaltet sind, wobei der P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 als ein erstes Schaltglied dient und einen Quellenstrom steuert, wobei der N-Kanal-Feldeffekttransistor 27 als ein zweites Schaltglied dient und einen Senkenstrom steuert.
Source, Drain und Gate des P-Kanal-Feldeffekttransistors 26 sind mit dem Gleichstrom-Steuerleistungs-Source-Anschluss tvcc, dem Drain des N-Kanal-Feldeffekttransistors 27 beziehungsweise einer ODER-Schaltung 28 verbunden. In die ODER-Schaltung 28 werden ein einzelnes Überstrom-Detektionssignal Scu von der Überstrom-Detektionseinheit 23, die in der Folge beschrieben wird, ein verzögertes Überstrom-Detektionssignal Scd von einer Verzögerungsschaltung 63 und ein Steuersignal CS, das in den Steuersignal-Eingangsanschluss tin eingegeben wird, eingegeben.
Drain, Source und Gate des N-Kanal-Feldeffekttransistors 27 sind mit der Source des P-Kanal-Feldeffekttransistors 26, dem ersten Masseanschluss tpgnd beziehungsweise dem Eingangsanschluss tin verbunden.
Ein Verbindungspunkt zwischen dem P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 und dem N-Kanal-Feldeffekttransistor 27 ist mit dem Ausgangsanschluss tout verbunden.
Die Stromdetektionsschaltung 22 umfasst die Widerstände 41 und 42, die zwischen einem Stromeingangsanschluss toc und dem zweiten Masseanschluss tgnd in Reihe geschaltet sind, und ein Spannungswert Vi gemäß einem Stromwert, der durch den Kollektor des IGBT 11 in der Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung 1 fließt, wird von einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 41 und 42 ausgegeben.
Die Überstrom-Detektionseinheit 23 umfasst einen Komparator 51, in dessen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, von dem der Spannungswert Vi, der von der Stromdetektionseinheit 22 ausgegeben wird, eingegeben wird, und in dessen invertierenden Eingangsanschluss eine erste Bezugsspannung Vb1 von einer ersten Bezugsspannungsquelle 59 eingegeben wird. Der Komparator 51 gibt als das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu ein Vergleichssignal aus, das sich auf einem L-Pegel, wenn Vi < Vb1 erfüllt wird, und auf einem H-Pegel befindet, wenn Vi ≥ Vb1 erfüllt wird.
Die Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit 24 umfasst einen Ausgangsanschluss 31, der das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, das von der Überstrom-Detektionseinheit 23 eingegeben wird, an andere Treiberschaltungen 113 und 115 und Eingangsanschlüsse 32 und 33 ausgibt, in die einzelne Überstrom-Detektionssignale Scv und Scw eingegeben werden, die von den Überstrom-Detektionseinheiten 23 in den anderen Treiberschaltungen 113 und 115 ausgegeben werden.
Die Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit 24 umfasst drei UND-Schaltungen 52a, 52b und 52c und eine ODER-Schaltung 53, in die Ausgänge von den UND-Schaltungen 52a, 52b und 52c eingegeben werden. In die UND-Schaltung 52a werden die einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scu und Scv eingegeben und ein logisches Produkt, das davon ausgegeben wird, wird an die ODER-Schaltung 53 ausgegeben. In die UND-Schaltung 52b werden die einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scu und Scw eingegeben und ein logisches Produkt, das davon ausgegeben wird, wird an die ODER-Schaltung 53 ausgegeben. In die UND-Schaltung 52c werden die einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scu und Scw eingegeben und ein logisches Produkt, das davon ausgegeben wird, wird an die ODER-Schaltung 53 ausgegeben. Eine logische Summe, die von der ODER-Schaltung 53 ausgegeben wird, wird als ein Mehrphasen-Überstromsignal Soc ausgegeben.
Die Überstromzustandssteuereinheit 25 umfasst ein Kurzschluss-Schaltglied 61, das mit dem Schaltglied 27 in der Antriebsstrom-Versorgungsschaltung 21 und einem Operationsverstärker 65 parallel geschaltet ist, der die Gate-Spannung VG am Ausgangsanschluss tout auf eine zweite Bezugsspannung Vb2 steuert.
Das Kurzschluss-Schaltglied 61 ist zum Beispiel mit einem N-Kanal-Feldeffekttransistor ausgestaltet. Drain, Source und Gate des N-Kanal-Feldeffektransistors sind zwischen einem Verbindungspunkt zwischen den Feldeffekttransistoren 26 und 27 in der Antriebsstrom-Versorgungsschaltung 21 und dem Ausgangsanschluss tout, zwischen der Source des Feldeffektransistors 27 in der Antriebsstrom-Versorgungsschaltung und dem ersten Masseanschluss tpgnd beziehungsweise einer ODER-Schaltung 62 verbunden.
In die ODER-Schaltung 62 werden das Mehrphasen-Überstromsignal Soc, das von der Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit 24 ausgegeben wird, und das verzögerte Überstrom-Detektionssignal Scd, das von der Verzögerungsschaltung 63 ausgegeben wird, die das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu von der Überstrom-Detektionseinheit 23 um einen vorgeschriebenen Zeitraum verzögert, eingegeben. Das Kurzschluss-Schaltglied 61, das in den EIN-Zustand versetzt wird, bewirkt einen Kurzschluss zwischen dem Steueranschluss (Gate-Anschluss) und dem Anschluss an der Seite mit niedrigem Potential (Emitteranschluss) des Schaltglieds 11.
Der nichtinvertierende Eingangsanschluss, der invertierende Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 65 sind mit einer zweiten Bezugsspannungsquelle 66, die eine zweite Bezugsspannung Vb2 ausgibt, einem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 67 und 68 verbunden, die mit dem Kurzschluss-Schaltglied 61 beziehungsweise dem Ausgangsanschluss tout parallel geschaltet sind. Betriebsleistung, mit der der Operationsverstärker 65 versorgt wird, wird von einer UND-Schaltung 70 geliefert, an die das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, das von der Überstrom-Detektionseinheit 23 ausgegeben wird, eingegeben wird, und das Mehrphasen-Überstromsignal Soc, das von der Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit 24 ausgegeben wird, wird über die logische Inversionsschaltung (NICHT-Schaltung) 69 eingegeben.
2 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Zusammenschaltung unter den Treiberschaltungen 111, 113 und 115 in Bezug auf die Anschlüsse 31, 32 und 33 veranschaulicht. Die Treiberschaltungen 111, 113 und 115 sind Schaltungen, die die 11, 13 beziehungsweise 15 antreiben, und ihre Ausgestaltungen sind die gleichen wie die Ausgestaltung der Treiberschaltung 111 in 1. Wie in 2 veranschaulicht, ist der Anschluss 31 von einer Treiberschaltung ausgestaltet, um mit dem Anschluss 32 oder 33 einer anderen Treiberschaltung verbunden zu werden.
Als Nächstes wird ein Betrieb der vorhergehend beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Als Erstes wird ein Betrieb in einem normalen Zustand beschrieben, in dem kein Kurzschluss zwischen dem Kollektor und Emitter des IGBT 11 (Zweigkurzschluss) aufgetreten ist.
In den Anschluss tin wird das Steuersignal CS zum Ein/Ausschalten des IGBT 11 eingegeben. Das Steuersignal CS ist ein Rechteckwellensignal, das zwischen der Eingangsspannung Vcc (in der Folge auch als H-Pegel bezeichnet) und einer Massespannung (in der Folge auch als L-Pegel bezeichnet) der Treiberschaltung 111 übergeht. Der Übergang der Spannung zum L-Pegel am Anschluss tin bewirkt, dass der N-Kanal-Feldeffekttransistor 27 in einen nicht leitfähigen Zustand versetzt wird.
Da beim normalen Betrieb, wenn das Steuersignal CS vom Anschluss tin sich auf dem L-Pegel befindet, die anderen Eingänge in die ODER-Schaltung 28 sich auch auf dem L-Pegel befinden, wird das Gate-Potential des P-Kanal-Feldeffekttransistors 26 der L-Pegel, wodurch bewirkt wird, dass der P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 leitfähig wird. Folglich wird ein Quellenstrom, der die Gate-Kapazität des IGBT 11 lädt, von der Gleichstrom-Steuerspannungsquelle 30 über den P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 geliefert, um die Spannung am Anschluss tout auf die Eingangsspannung Vcc zu bringen, wodurch bewirkt wird, dass der IGBT 11 eingeschaltet wird.
Wenn die Spannung des Steuersignals CS, das in den Anschluss tin eingegeben wird, auf den H-Pegel übergeht, wird bewirkt, dass der P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 nicht leitfähig wird, wodurch bewirkt wird, dass stattdessen der N-Kanal-Feldeffekttransistor 27 in einen leitfähigen Zustand versetzt wird. Daher fließt ein Senkenstrom, der die Gate-Kapazität des IGBT 11 entlädt, durch den N-Kanal-Feldeffekttransistor 27, um die Spannung am Anschluss tout auf den L-Pegel zu bringen, wodurch bewirkt wird, dass der IGBT 11 ausgeschaltet wird. Auf diese Weise kann durch aufeinander folgendes Durchführen des Steuerschaltens des Einschaltzustands und des Ausschaltzustands von jedem von den IGBTs 11 bis 16 die Wechselrichtervorrichtung 1 eine Dreiphasen-Wechselspannung von einer Gleichstromspannung zwischen P und N erzeugen.
Als Nächstes wird, wenn ein Zweigkurzschluss nur an einer Phase aufgetreten ist (mit Zweigkurzschluss ist ein Kurzschluss gemeint, der zwischen dem Kollektor und dem Emitter eines IGBT auftritt, und in der Ausführungsform wird ein Fall betrachtet, in dem der IGBT 12, der mit dem IGBT 11 in Reihe geschaltet ist, in einen Kurzschlusszustand versetzt wird) eine Gleichstrom-Hochspannung von mehreren hundert Volt zwischen dem Kollektor und dem Emitter des IGBT 11 angelegt und, wenn der IGBT 11 eingeschaltet wird, wird ein Zustand erreicht, in dem übermäßiger Kollektorstrom durch den IGBT 11 fließt.
Aus diesem Grund fließt ein niedriger Strom proportional zum Kollektorstrom, der durch den IGBT 11 fließt, durch den Stromdetektions-IGBT 17, der einen Kollektorstrom detektiert, der durch den IGBT 11 fließt, und der Strom fließt über den Anschluss toc zu den Widerständen 41 und 42, um zu bewirken, dass die End-zu-End-Spannung Vi des Widerstands 42 ansteigt. Je höher der Kollektorstrom, der durch den IGBT 11 fließt, desto höher wird die End-zu-End-Spannung Vi des Widerstands 42 im Verhältnis dazu. Wenn die End-zu-End-Spannung Vi des Widerstands 42 auf die erste Bezugsspannung Vb1 oder höher ansteigt, wird das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, das von dem Komparator 51 in der Überstrom-Detektionseinheit 23 ausgegeben wird, von dem L-Pegel auf den H-Pegel invertiert.
Das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, das auf den H-Pegel invertiert wurde, wird über die ODER-Schaltung 28 an das Gate des P-Kanal-Feldeffekttransistors 26 geliefert, um zu bewirken, dass der P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 nicht leitfähig wird.
Wenn lediglich die Treiberschaltung 111, die einer Phase entspricht, einen Zweigkurzschluss detektiert hat, haben die anderen Treiberschaltungen 113 und 115 keinen Überstrom mittels der Überstrom-Detektionseinheiten 23 detektiert, und die einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scv und Scw, die in die Eingangsanschlüsse 32 beziehungsweise 33 eingegeben werden, befinden sich auf dem L-Pegel.
Aus diesem Grund befinden sich die logischen Produktausgänge, die von den entsprechenden UND-Schaltungen 52a, 52b und 52c ausgegeben werden, auf dem L-Pegel und das Mehrphasen-Überstromsignal Soc, das von der ODER-Schaltung 53 ausgegeben wird, wird auf dem L-Pegel gehalten. Das Mehrphasen-Überstromsignal Soc wird durch die logische Inversionsschaltung 69 logisch invertiert.
Aus diesem Grund wird, da das einzelne Überstrom-Detektionssignal auf dem H-Pegel und ein Signal auf dem H-Pegel, auf das das Mehrphasen-Überstromsignal Soc invertiert wird, an der Eingangsseite der UND-Schaltung 70 eingegeben werden, der Ausgang davon der H-Pegel, um zu bewirken, dass der Operationsverstärker 65 mit der Betriebsleistung versorgt wird. Folglich wird die Gate-Spannung VG, die eine Ausgangsspannung von der Treiberschaltung 111 ist, derart gesteuert, dass eine durch die Spannungsteilerwiderstände 67 und 68 geteilte Spannung gleich der zweiten Bezugsspannung Vb2 ist. Mit dem vorhergehenden Betrieb verhindert das Steuern einer Spannung Vtout auf einen festen Wert, der niedriger ist als als die Spannung Vcc am Anschluss tvcc zum Begrenzen eines Stroms, der durch den IGBT 11 fließt, auf einen festen Wert, dass die Zerstörung der Vorrichtung in dem IGBT 11 auftritt.
Das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu von der Überstrom-Detektionseinheit 23 wird auch in die Verzögerungsschaltung 63 eingegeben. So wird, nachdem ein Zeitraum, der nicht kürzer ist als eine voreingestellte Dauer, in der Verzögerungsschaltung 63 verstrichen ist, das verzögerte Überstrom-Detektionssignal Scd auf dem H-Pegel von der Verzögerungsschaltung 63 ausgegeben und wird über die ODER-Schaltung 28 an das Gate des P-Kanal-Feldeffektransistors 26 geliefert, wodurch bewirkt wird, dass der P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 nicht leitfähig gehalten wird. Gleichzeitig wird das verzögerte Überstrom-Detektionssignal Scd über die ODER-Schaltung 62 an das Gate des Kurzschluss-Schaltglieds 61 geliefert, wodurch bewirkt wird, dass das Kurzschluss-Schaltglied 61 auf den EIN-Zustand gesteuert wird. Aus diesem Grund wird die Spannung am Anschluss tout auf einen Massepegel gesenkt. Deshalb werden das Gate und der Emitter des IGBT 11 kurzgeschlossen.
3A bis 3C veranschaulichen Wellenformen der Spannung Vtout am Anschluss tout. 3A veranschaulicht eine Wellenform in einem Fall von einem Zweigkurzschluss (Überstrom in Bezug auf lediglich eine Phase). Die Zeitpunkte t0, t1 und t2 sind ein Zeitpunkt, an dem Vtin herunter transformiert wird, ein Zeitpunkt, an dem der Spannungswert Vi nicht niedriger als der Spannungswert Vb1 wird und ein Überstrom detektiert wird, beziehungsweise ein Zeitpunkt, der um die Verzögerungszeit Δt, die in der Verzögerungsschaltung 63 eingestellt ist, vom Zeitpunkt t1 (t2 = t1 + Δt) verzögert ist. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, wird, wenn ein Überstrom detektiert wird, die Spannung Vtout durch den Operationsverstärker 65 auf eine feste Spannung gesteuert, und nachdem ein Zeitraum, der in der Verzögerungsschaltung 63 eingestellt ist, danach verstrichen ist, nimmt die Spannung Vtout allmählich ab.
Als Nächstes wird ein Betrieb, wenn Überströme in zwei oder mehr Phasen gleichzeitig aufgetreten sind, unter Verwendung von 1, 2 und 3A bis 3C beschrieben. In 1 und 2 werden, wenn IGBTs, die irgendwelchen zwei Phasen unter den drei Phasen entsprechen, zum Beispiel der IGBT 11 und der IGBT 13, aus irgendeinem Grund gleichzeitig in einen Überstromzustand versetzt werden, die einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scu und Scv von den entsprechenden Überstrom-Detektionseinheiten 23 an die Ausgänge 31 der entsprechenden Treiberschaltungen 111 und 113 ausgegeben.
In diesem Fall bewirkt, dass das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu in den Anschluss 31 der Treiberschaltung 111 eingespeist wird, dass das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, das in der Treiberschaltung 111 erzeugt wird, auch an den Anschluss 32 der Treiberschaltung 113 und den Anschluss 33 der Treiberschaltung 115 ausgegeben wird, die mit dem Anschluss 31 der Treiberschaltung 111 verbunden sind. Auf ähnliche Weise bewirkt, dass das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scv in den Anschluss 31 der Treiberschaltung 113 eingespeist wird, dass das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scv, das in der Treiberschaltung 113 erzeugt wird, auch an den Anschluss 33 der Treiberschaltung 111 und den Anschluss 32 der Treiberschaltung 115 ausgegeben wird, die mit dem Anschluss 31 der Treiberschaltung 113 verbunden sind. Aus diesem Grund werden die einzelnen Überstrom-Detektionssignale auf dem H-Pegel an die Anschlüsse 31 und 32 der Treiberschaltung 111, an die Anschlüsse 31 und 33 der Treiberschaltung 113 beziehungsweise an die Anschlüsse 32 und 33 der Treiberschaltung 115 ausgegeben.
Dann geben, da die UND-Schaltung 52a, die UND-Schaltung 52b und die UND-Schaltung 52c den H-Pegel in der Treiberschaltung 111 ausgeben, die Treiberschaltung 113 beziehungsweise die Treiberschaltung 115, die ODER-Schaltungen 53 in den entsprechenden Treiberschaltungen auch den H-Pegel, das heißt die Mehrphasen-Überstromsignale Soc, aus. Wenn die Ausgänge von den ODER-Schaltungen 53 auf den H-Pegel übergehen, gehen auch die Ausgänge von den ODER-Schaltungen 62 sofort auf den H-Pegel über, was bewirkt, dass die N-Kanal-Feldeffekttransistoren 61 schnell leitfähig werden. Die Wellenform von Vtout in diesem Fall ist in 3C veranschaulicht. Verglichen mit einem Fall, in dem ein Zweigkurzschluss, der in nur einer Phase auftritt, bewirkt, dass der N-Kanal-Feldeffekttransistor 61 sich erst einschaltet, nachdem in einer Verzögerungsschaltung 54 ein voreingestellter Zeitraum verstrichen ist, wird es möglich, die IGBTs von allen drei Phasen unverzögert anzuhalten, wodurch es ermöglicht wird, die Zerstörung von IGBTs aufgrund von Überströmen zu verhindern.
Wenn die Ausgänge von den ODER-Schaltungen 53 auf den H-Pegel übergehen, gehen die Ausgänge der logischen Inversionsschaltungen 69 auf den L-Pegel über, wodurch bewirkt wird, dass die Operationsverstärker 65 in einen Nichtbetriebszustand versetzt werden. Wenn ein Zweigkurzschluss in lediglich einer Phase auftritt, wird ein IGBT, der der einen Phase entspricht, zum Beispiel der IGBT 11, in einen Überstromzustand versetzt, und das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu wird an den Anschluss 31 der Treiberschaltung 111 von dem Komparator 51 ausgegeben.
In diesem Fall wird nur das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu an den Anschluss 33 der Treiberschaltung 113 und den Anschluss 32 der Treiberschaltung 115 ausgegeben und kein einzelnes Überstrom-Detektionssignal wird an die Anschlüsse 32 und 33 der Treiberschaltung 111, die Anschlüsse 31 und 32 der Treiberschaltung 113 und die Anschlüsse 31 und 33 der Treiberschaltung 115 ausgegeben. So gelangen alle Ausgänge von den UND-Schaltungen 52a, 52b und 52c in den Treiberschaltungen 111, 113 und 115 auf den L-Pegel, wodurch bewirkt wird, dass Ausgänge von den ODER-Schaltungen 53, das heißt den Mehrphasen-Überstromsignalen Soc, auf dem L-Pegel gehalten werden. In diesem Fall folgt das Verhalten während einer Dauer von t1 bis t2 einer Kurve, die in 3A veranschaulicht ist.
Ferner werden, wenn Zweigkurzschlüsse gleichzeitig in den Schaltzweigen SA bis SC aufgetreten sind, die allen drei Phasen entsprechen, die H-Pegel von drei UND-Schaltungen 52a bis 52c gleichzeitig ausgegeben und die ausgegebenen H-Pegel werden in die ODER-Schaltung 53 eingegeben, um als das Mehrphasen-Überstromsignal Soc in jeder von den Mehrphasen-Überstrom-Detektionseinheiten 24 in den entsprechenden Treiberschaltungen 111, 113 und 115 ausgegeben zu werden, wodurch, auf eine ähnliche Weise wie im vorhergehend beschriebenen Fall, in dem Zweigkurzschlüsse in zwei Phasen gleichzeitig aufgetreten sind, bewirkt wird, dass die IGBTs 11, 13 und 15 in den entsprechenden Treiberschaltungen 111, 113 und 115 sofort gleichzeitig ausgeschaltet werden, und ermöglicht wird, die Zerstörung der IGBTs aufgrund von Überströmen zu verhindern.
In der vorliegenden Ausführungsform können, wie vorhergehend beschrieben, wenn Zweigkurzschlüsse in mehreren Phasen gleichzeitig aufgetreten sind, die IGBTs, die allen drei Phasen entsprechen, sofort angehalten werden und es kann möglich werden, zu verhindern, dass die IGBTs und ihre Treiberschaltungen dadurch, dass Spannung durch die IGBTs, die aufgrund eines Schwankungsphänomens, das durch die Situation von in mehreren Phasen gleichzeitig auftretenden Zweigkurzschlüssen verursacht wird, eine Durchbruchspannung überschreitet, zerstört werden.
Das heißt, wenn die Mehrphasen-Überstrom-Detektionseinheit 24 in der vorliegenden Ausführungsform weggelassen wird, wird das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, das von der Überstrom-Detektionseinheit 23 ausgegeben wird, über die ODER-Schaltung 28 an das Gate des P-Kanal-Feldeffektransistors 26 geliefert und wird in Verbindung damit als eine Betriebsleistungsquelle an den Operationsverstärker 65 geliefert und wird ferner an die Verzögerungsschaltung 63 geliefert, wie in 4 veranschaulicht. Das verzögerte Überstrom-Detektionssignal Scd, das von der Verzögerungsschaltung 63 ausgegeben wird, wird an die ODER-Schaltung 28 geliefert und in Verbindung damit an das Gate des Kurzschluss-Schaltglieds 61 geliefert.
Da die Ausgestaltung, die in 4 veranschaulicht ist, eine Ausgestaltung ist, in der die Treiberschaltungen, die den entsprechenden Phasen entsprechen, sogar getrennt angehalten werden, wenn IGBTs, die mehreren Phasen entsprechen, gleichzeitig in einen Überstromzustand versetzt werden, werden die Überstrom-Zustandssteuereinheiten 25 der entsprechenden Phasen betrieben und die Treiberschaltung 111 und der IGBT 11 werden angehalten, nachdem sie durch die Verzögerungsschaltungen 63 während eines voreingestellten Zeitraums verzögert wurden.
Aus diesem Grund wird zum Beispiel, wenn ein Zweigkurzschluss lediglich an dem Schaltzweig SA aufgetreten ist, der aus den IGBTs 11 und 12 besteht, ein Überstrom durch den Komparator 51 in der Überstrom-Detektionseinheit 23 detektiert und das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu auf dem H-Pegel wird ausgegeben. So bewirkt das einzelne Überstrom-Detektionssignal Scu, dass der P-Kanal-Feldeffekttransistor 26 in einen nicht leitfähigen Zustand versetzt wird und in Verbindung damit der Operationsverstärker 65 mit Betriebsleistung versorgt wird, um in einen Betriebszustand versetzt zu werden. Anschließend wird, nachdem eine Verzögerungszeit Δt, die durch die Verzögerungsschaltung 63 eingestellt wird, verstrichen ist, das Kurzschluss-Schaltglied 61 auf einen leitfähigen Zustand gesteuert und das Gate und der Emitter des IGBT 11 werden kurzgeschlossen, wodurch bewirkt wird, dass der IGBT 11 ausgeschaltet wird.
Wenn hingegen zum Beispiel Zweigkurzschlüsse gleichzeitig an den Schaltzweigen SA und SB aufgetreten sind, detektieren die Überstrom-Detektionseinheiten 23 in den Treiberschaltungen 111 und 113 getrennt Überströme. So werden die Überstromzustands-Steuereinheiten 25, die der U-Phase und der V-Phase entsprechen, betrieben und die Treiberschaltung 111 und der IGBT 11 werden angehalten, nachdem sie während eines durch die Verzögerungsschaltung 63 eingestellten Zeitraums verzögert wurden.
In solchen Zweigkurzschlüssen, die in mehreren Phasen gleichzeitig auftreten, fließt mehrere Male mehr Überstrom als ein Überstrom in einem Zweigkurzschluss, der in nur einer Phase auftritt. Wenn solch ein großer Überstrom fließt, tritt aufgrund einer zeitweiligen Änderung beim Strom eine momentane Spannungsverschiebung durch einen Reaktanzabschnitt, wie beispielsweise einen Drahtbondabschnitt, auf. Da die Spannungsverschiebung als ein Auslöser dient, tritt eine Schwingung in einer geschlossenen Schleife in der Schaltung auf.
Wenn aufgrund von Zweigkurzschlüssen, die in mehreren Phasen gleichzeitig auftreten, ein Schwankungsphänomen, das eine große Amplitude beinhaltet, während einer durch die Verzögerungsschaltung 63 eingestellten Verzögerungszeit, das heißt während eines Zeitraums, in dem eine Ausgangsspannung auf eine durch einen Operationsverstärker eingestellte Spannung gesteuert wird, auftritt, wie durch eine Kurve für eine Dauer von t1 bis t2 in 3B gezeigt, und eine Durchbruchspannung der IGBTs als Schaltglieder einer Mehrphasen-Stromumwandlungsvorrichtung innerhalb einer Dauer überschritten wird, die von dem Auftreten des Zweigkurzschlusses bis zum Ende der vorhergehend beschriebenen, durch die Verzögerungsschaltung 63 eingestellten Verzögerungszeit dauert, werden ihre IGBTs und Treiberschaltungen manchmal beschädigt.
Wenn hingegen in der vorliegenden Ausführungsform die Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheiten 24 in die entsprechenden Treiberschaltungen 111, 113, beziehungsweise 115 aufgenommen werden, und wenn die Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheiten 24 einen Überstromzustand für mehrere Phasen detektieren, werden die Mehrphasen-Überstromsignale Soc ausgegeben. So bewirken die Mehrphasen-Überstromsignale Soc, dass die Kurzschluss-Schaltglieder 61 schnell leitfähig werden und der IGBT 11 ausgeschaltet wird und in Verbindung damit wird die Versorgung der Operationsverstärker 65 mit Betriebsleistung in den entsprechenden Treiberschaltungen 111, 113 und 115 gleichzeitig gestoppt. Aus diesem Grund wird bewirkt, dass die Ausgangsspannung (Gate-Spannung) Vtout, die von dem Ausgangsanschluss tout von jeder Treiberschaltung 111 ausgegeben wird, sofort gesenkt wird, wie in 3C veranschaulicht, wodurch die Möglichkeit ihrer Beeinflussung durch eine Schwingung beseitigt wird, die in einer geschlossenen Schleife in der Schaltung auftritt, die durch eine momentane Spannungsverschiebung ausgelöst wird, die durch einen Reaktanzabschnitt, wie beispielsweise einen Drahtbondabschnitt, aufgrund einer zeitweiligen Änderung im Strom auftritt.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 5 beschrieben.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insofern von der ersten Ausführungsform, als dass, während in der ersten Ausführungsform eine Schaltung derart ausgestaltet war, dass wenn Überströme in Bezug auf zwei oder drei Phasen gleichzeitig detektiert wurden, die IGBTs von allen drei Phasen sofort ausgeschaltet werden können, in der zweiten Ausführungsform eine Schaltung derart ausgestaltet ist, dass die IGBTs von allen drei Phasen nur sofort ausgeschaltet werden können, wenn Überströme in Bezug auf alle drei Phasen gleichzeitig detektiert werden.
In 5 umfasst eine Mehrphasen-Überstrom-Detektionseinheit 24 eine UND-Schaltung 52d mit drei Eingängen, in die Signale an den Anschlüssen 31, 32 und 33 eingegeben werden wie sie sind. Aus diesem Grund müssen, damit ein Mehrphasen-Überstromsignal Soc auf einen H-Pegel übergeht, alle einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scu, Scv und Scw an den Ausgangsanschlüssen 31, 32 und 33 auf den H-Pegel geschaltet werden. Das heißt, dass die Überstromzustände in Bezug auf alle drei Phasen gleichzeitig auftreten, dass alle einzelnen Überstrom-Detektionssignale Scu, Scv, und Scw in den Treiberschaltungen 111, 113, und 115 auf den H-Pegel übergehen und dass die Signale auf dem H-Pegel von den Anschlüssen 32 und 33 eingegeben werden, denen einzelne Überstrom-Detektionssignale von den anderen Treiberschaltungen gegeben werden, sind Bedingungen für die Detektion von Überstrom. Die Schaltungsausgestaltung, der Betrieb, die Wellenform von Vtout sind außer den vorgehenden die gleichen wie in 1, 2 und 3C.
In sowohl der ersten Ausführungsform als auch der zweiten Ausführungsform sind Schaltungen ausgestaltet, um die Detektion und Steuerung eines Überstroms aufgrund eines Zweigkurzschlusses an jedem der IGBTs der unteren Zweige (X-Phase, Y-Phase und Z-Phase) durchzuführen. Dies ist so, da in den oberen Zweigen getrennte Schwankungen bei Potentialen an den entsprechenden Massen die Detektion und Steuerung eines Stroms aufgrund eines Zweigkurzschlusses schwierig machen.
Obgleich in den vorhergehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen ein Fall beschrieben wurde, in dem Schaltelemente in der Wechselrichtervorrichtung 1 IGBTs sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Fall beschränkt und es kann eine spannungsgesteuerte Halbleitervorrichtung, wie beispielsweise ein MOSFET, angewandt werden und ferner können auch eine Halbleitervorrichtung mit breitem Bandabstand, wie beispielsweise ein SiC-IGBT, ein SiC-MOSFET, ein GaN-IGBT, ein GaN-MOSFET, angewandt werden.
Ferner ist, obgleich in den vorhergehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen ein Fall beschrieben wurde, in dem eine Dreiphasen-Wechselrichtervorrichtung als eine Mehrphasen-Stromumwandlungsvorrichtung angewandt wird, die vorliegende Erfindung nicht auf den Fall beschränkt und die vorliegende Erfindung kann auf einen Mehrphasen-Wechselrichter und einen Mehrphasen-Wandler angewandt werden, der vier oder mehr Phasen aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Wechselrichtervorrichtung
SA1, SA2, SA3: Schaltzweig
11, 13, 15: unterer Zweig (X-Phase, Y-Phase, Z-Phase) IGBT
12, 14, 16: oberer Zweig (U-Phase, V-Phase, W-Phase) IGBT
17: Stromdetektions-IGBT von IGBT 11
21: Antriebsstrom-Versorgungsschaltung
22: Stromdetektionseinheit
23: Überstrom-Detektionseinheit
24: Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit
25: Überstromzustand-Steuereinheit
26: P-Kanal-Feldeffekttransistor
27: N-Kanal-Feldeffekttransistor
28: ODER-Schaltung
30: Gleichstrom-Steuerspannungsquelle
31, 32, 33: Anschluss
41, 42: Widerstand
51: Komparator
52a, 52b, 53c, 52d, 707: UND-Schaltung
54: Verzögerungsschaltung
53, 62: ODER-Schaltung
69: Logische Inversionsschaltung
59: Erste Bezugsspannungsquelle (Spannung Vb1)
61: Kurzschluss-Schaltelement
65: Operationsverstärker
66: Zweite Bezugsspannungsquelle (Spannung Vb2)
111, 113, 115: Treiberschaltung

Claims

Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung, die Schaltglied-Treiberschaltungen umfasst, die ausgestaltet sind, um entsprechende Treiberschaltglieder anzutreiben, die jeweils für mehrere Phasen angeordnet sind, wobei jede von den Schaltglied-Treiberschaltungen Folgendes umfasst: eine Antriebsstromversorgungsschaltung, die ausgestaltet ist, um einen Steueranschluss des Schaltglieds mit einem Quellenstrom zu versorgen, wenn das entsprechende Schaltglied in einem Betriebszustand versetzt wird, und den Steueranschluss mit einem Senkenstrom zu versorgen, wenn das Schaltglied in einen Nichtbetriebszustand versetzt wird; eine Stromdetektionseinheit, die ausgestaltet ist, um einen Strom, der durch das Schaltglied fließt, als einen Spannungswert zu detektieren; eine Überstrom-Detektionseinheit, die ausgestaltet ist, um ein einzelnes Überstrom-Detektionssignal auszugeben, wenn ein durch die Stromdetektionseinheit detektierter Spannungswert höher als eine erste Bezugsspannung ist; und eine Überstrom-Zustandssteuereinheit, die ausgestaltet ist, um ein Mehrphasen-Überstromsignal auszugeben und den Steueranschluss des Schaltglieds zu einem Anschluss auf der Seite mit niedrigem Potential kurzzuschließen, wenn die Überstrom-Detektionseinheiten in den Schaltglied-Treiberschaltungen von mindestens zwei oder mehr Phasen die einzelnen Überstrom-Detektionssignale ausgeben.
Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei jede der Schaltglied-Treiberschaltungen Folgendes umfasst: einen Anschluss, der ausgestaltet ist, um das einzelne Überstrom-Detektionssignal, das durch jede von den Schaltelement-Treiberschaltungen erzeugt wird, auszugeben; und einen Anschluss, der ausgestaltet ist, um das einzelne Überstrom-Detektionssignal, das von einer anderen Schaltglied-Treiberschaltung von den Schaltglied-Treiberschaltungen ausgegeben wird, einzugeben.
Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltelement-Treiberschaltung einen Operationsverstärker umfasst, der einen invertierenden Eingangsanschluss, in den eine Spannung eingegeben wird, die eine detektierte Spannung eines Steueranschlusses des Schaltelements ist, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, in den eine zweite Bezugsspannung eingegeben wird, und einen Ausgangsanschluss umfasst, der mit dem Steueranschluss des Schaltelements verbunden ist, und wenn das einzelne Überstrom-Detektionssignal ausgegeben wird und das Mehrphasen-Überstromsignal nicht innerhalb der Schaltglied-Treiberschaltung ausgegeben wird, der Operationsverstärker in einen Betriebszustand versetzt wird.
Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltelement-Treiberschaltung ferner eine Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit umfasst, die die einzelnen Überstrom-Detektionssignale der entsprechenden Phasen empfängt und, wenn zwei oder mehr einzelne Überstrom-Detektionssignale sich in einem EIN-Zustand befinden, das Mehrphasen-Überstromsignal ausgibt und die Überstromzustandssteuereinheit ein Kurzschluss-Schaltelement umfasst, das zwischen dem Steueranschluss des Schaltelements und einem Anschluss auf der Seite mit niedrigem Potential verbunden ist, und das Mehrphasen-Überstromsignal in einen Steueranschluss des Kurzschluss-Schaltelements eingegeben wird.
Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung nach Anspruch 4, wobei die Mehrphasen-Überstrom-Zustandsdetektionseinheit mehrere logische Produktschaltungen, in die jeweils zwei unterschiedliche einzelne Überstrom-Detektionssignale von den entsprechenden einzelnen Überstrom-Detektionssignalen eingegeben werden, und eine logische Summenschaltung umfasst, an die Ausgänge von den entsprechenden logischen Produktschaltungen eingegeben werden und die das Mehrphasen-Überstromsignal von der logischen Summenschaltung ausgibt.
Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung nach Anspruch 4, wobei die Mehrphasen-Überstromzustandsdetektionseinheit eine logische Produktschaltung umfasst, in die alle einzelnen Überstrom-Detektionssignale eingegeben werden und die das Mehrphasen-Überstromsignal von der logischen Produktschaltung ausgibt.
Mehrphasen-Leistungsumwandlungsvorrichtungs-Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltelemente der Leistungsumwandlungsvorrichtung spannungsgesteuerte Halbleitervorrichtungen sind.