DE112018003244T5

DE112018003244T5 - Leistungswandlungsvorrichtung, Steuersystem und Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003244T5
Application number: DE112018003244.2T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Kimura; Kazuki Tani; Takashi Ogawa; Hiroshi Suzuki; Junichi Sakano
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2020-03-26
Also published as: US11152887B2; CN110710095A; KR102337575B1; KR20200006118A; WO2019049399A1; JP2019047695A; CN110710095B; US20210021227A1; JP6853147B2

Abstract

Eine Temperaturabnormität des Leistungsmoduls wird genau erfasst. Eine Leistungswandlungsvorrichtung, die ein Leistungshalbleitermodul mit einem Schaltelement aufweist, weist Folgendes auf: eine Gate-Treiberschaltung, die dafür ausgelegt ist, das Schaltelement anzusteuern und nach einem Schaltvorgang des Schaltelements ein Antwortsignal zu senden, eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Befehlssignal zum Schalten an die Gate-Treiberschaltung auszugeben, eine Temperaturerfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bondtemperatur des Schaltelements auf der Grundlage des Antwortsignals auf das Befehlssignal zu berechnen und eine Berechnungseinheit, die dafür ausgelegt ist, den Zustand des Leistungshalbleitermoduls entsprechend der von der Temperaturerfassungseinheit berechneten Bondtemperatur und dem Antwortsignal zu bestimmen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungswandlungsvorrichtung, insbesondere eine Leistungswandlungsvorrichtung zur Steuerung eines für ein Schienenfahrzeug oder eine große industrielle Einrichtung vorgesehenen Motors sowie eine Wartungs- oder Diagnosetechnik für eine Leistungswandlungsvorrichtung, die mit einem Leistungshalbleiter-Schaltelement versehen ist.
Technischer Hintergrund
Bei einer Steueranwendung eines für ein Schienenfahrzeug oder eine große industrielle Einrichtung vorgesehenen Motors oder bei einer Leistungswandlungsvorrichtung in der Art einer Frequenzwandlungsvorrichtung für ein Leistungssystem hoher Kapazität oder dergleichen wird eine Hochspannungs- und Hochstrom-Leistungssteuerung unter Verwendung eines Leistungsmoduls hoher Kapazität ausgeführt. Falls bei einem solchen Gerät während des Betriebs ein Versagen auftritt, kann das System beschädigt werden oder kann ein ungeplantes Abschalten des Systems auftreten, was zu hohen wirtschaftlichen Verlusten führt. Um eine solche Situation zu verhindern, muss eine Verschlechterung oder Abnormität der Leistungswandlungsvorrichtung erkannt werden, um einen Ausfall durch Funktionsunterbrechung zu verhindern, relevante Parteien über eine Notwendigkeit zu einer Wartung in der Art des Austauschens von Teilen zu informieren und eine Steuerung zur Verlängerung der Lebensdauer der Leistungswandlungsvorrichtung auszuführen.
Bei einem Leistungsmodul hoher Kapazität sind Halbleiterchips geringer Kapazität (Transistoren und Dioden) parallel geschaltet und ist jeder der Halbleiterchips dafür ausgelegt, gleichermaßen einen Schaltvorgang auszuführen.
Wenn Elementparameter auch nur eines der Halbleiterchips im Leistungsmodul jedoch während des Betriebs der Leistungswandlungsvorrichtung den Bereich zulässiger Schwankungen überschreiten, unterscheidet sich seine Schaltzeit von der Schaltzeit anderer Chips und tritt ein Ungleichgewicht auf, so dass sich ein durch die Elemente fließender Strom konzentriert und nur schwer fließt. Daher kann das gesamte Leistungsmodul überhitzen und zerstört werden.
Deshalb besteht, obgleich es ein Verfahren zur Implementation eines Temperatursensors in der Art eines Thermistors auf jedem der jeweiligen Halbleiterchips gibt, das Problem erhöhter Kosten und der Zuverlässigkeit des Temperatursensors. Hierbei ist es bekannt, eine Abnormität der Temperatur eines der Halbleiterchips (Bondtemperatur) direkt zu erfassen. Als ein Beispiel wird PTL 1 bereitgestellt. Weil bei diesem Beispiel die Anfangs- und Endphasen-Zeitverzögerung einer Spiegelplateauphase der Kennlinie einer Gate-Emitter-Spannung während einer Abschaltphase eines Bipolartransistorelements mit isoliertem Gate (IGBT-Elements) erfasst wird, wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Bondabschnittstemperatur des IGBT-Elements offenbart.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP-A-2013-142704
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie vorstehend beschrieben wurde, sind während eines stabilen Betriebs der Leistungswandlungsvorrichtung die Temperatur der Halbleiterchips im Leistungsmodul, welche Wärmequellen sind, und die Überwachung des Kühlsystems wichtig.
Während des Betriebs der Leistungswandlungsvorrichtung hat das Leistungsmodul jedoch eine Wärmeverteilung für die jeweiligen Chips, und ihre thermischen Vorgeschichten hängen von den Positionen der Chips ab. Daher ist die Variation der Langzeitzuverlässigkeit der Chips größer als die Variation einer anfänglichen Kennlinie, so dass eine Temperaturabnormität der jeweiligen Chips im Modul genau erfasst werden muss. Diesbezüglich wird bei einem aus parallelen Chips bestehenden Modul, wenn das Verfahren aus PTL 1 angewendet wird, die durchschnittliche Temperatur der parallelen Chips als Ergebnis angegeben, so dass die Temperaturabnormität des Leistungsmoduls nicht genau erfasst werden kann. Zusätzlich steigen, falls auf jedem Chip ein Temperatursensor montiert wird, die Kosten des Leistungsmoduls an, und falls die Zuverlässigkeit des Temperatursensors gering ist, nimmt auch die Erfassungsgenauigkeit ab.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungswandlungsvorrichtung, ein Motorsteuersystem und ein Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Temperaturabnormität eines Leistungsmoduls genau zu erfassen.
Lösung des Problems
Eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung weist ein Leistungshalbleitermodul mit einem Schaltelement auf, wobei die Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: eine Gate-Treiberschaltung, die dafür ausgelegt ist, das Schaltelement anzusteuern und nach einem Schaltvorgang des Schaltelements ein Antwortsignal zu senden, eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Befehlssignal zum Schalten an die Gate-Treiberschaltung auszugeben, eine Temperaturerfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bondtemperatur des Schaltelements auf der Grundlage des Antwortsignals auf das Befehlssignal zu berechnen und eine Berechnungseinheit, die dafür ausgelegt ist, den Zustand des Leistungshalbleitermoduls entsprechend der von der Temperaturerfassungseinheit berechneten Bondtemperatur und dem Antwortsignal zu bestimmen.
Zusätzlich lässt sich die Erfindung auch als Motorsteuersystem auffassen, das die Leistungswandlungsvorrichtung und ein Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung aufweist.
Vorteilhafte Wirkung
Gemäß der Erfindung kann eine Temperaturabnormität eines Leistungsmoduls genau erfasst werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Leistungswandlungsvorrichtung,
2 ein Blockdiagramm eines aus parallelen Chips aus 1 bestehenden Leistungsmoduls,
3 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform zum Erhalten eines Befehlssignals und eines Antwortsignals aus 1,
4 ein Diagramm einer Gate-Spannungswellenform und eines Einstellwerts nach dem Ausschalten, wenn sich die Durchschnittstemperatur ändert, gemäß der Ausführungsform,
5 ein Diagramm einer Gate-Spannungswellenform und eines Einstellwerts nach dem Ausschalten, wenn die jeweiligen Durchschnittstemperaturen gleich sind und wenn ein Temperaturungleichgewicht auftritt, gemäß der Ausführungsform,
6 ein Diagramm zur Erklärung des Befehlssignals und des Antwortsignals bei einem Beispiel,
7 ein Diagramm der Temperaturabhängigkeit mehrerer Verzögerungszeiten eines ersten Antwortsignals gemäß der Ausführungsform,
8 ein Diagramm von Zeitreihendaten von Elementtemperaturen gemäß der Ausführungsform,
9 ein Diagramm von Temperaturamplituden-Frequenzdaten, wobei die Zeitreihendaten von Elementtemperaturen in ein Histogramm umgewandelt werden, gemäß der Ausführungsform,
10 ein Diagramm zur Erklärung einer GUI gemäß der Ausführungsform und
11 ein Systemblockdiagramm, wenn ein Diagnosesystem auf einen Schienenweg angewendet wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend wird die vorliegende Ausführungsform detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
<Gesamtkonfiguration des Systems>
Ein Diagnosesystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1, 2 und 11 beschrieben. 1 ist ein Gesamtblockdiagramm des Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In 1 besteht das System hauptsächlich aus einer Leistungswandlungsvorrichtung 1, einem Dreiphasenmotor 2, der durch die Leistungswandlungsvorrichtung 1 angetrieben wird, als Last und einer graphischen Benutzerschnittstelle (GUI) 9, welche den Zustand der Leistungswandlungsvorrichtung 1 und des Motors 2 überwacht. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 weist eine Steuervorrichtung 7 auf. Zwischen der Leistungswandlungsvorrichtung 1 und dem Motor 2 sind Stromsensoren 8a und 8b, die einen dem Motor 2 zugeführten Phasenstrom messen, bereitgestellt. Die GUI 9 ist beispielsweise eine Anzeigevorrichtung, die integral mit der Steuervorrichtung 7 oder getrennt davon ausgebildet ist und mit einer Flüssigkristallanzeige (LCD) oder dergleichen versehen ist.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die den Motor 2 durch Wandeln eines Gleichstroms 6 in einen Dreiphasen-Wechselstrom steuert. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 weist einen Glättungskondensator 5, mehrere Leistungsmodule 3a bis 3f, Gate-Treiberschaltungen 4a bis 4f und eine Steuervorrichtung 7 auf. Die Steuervorrichtung 7 weist eine Parameterberechnungseinheit 701, eine Temperaturerfassungseinheit 702, eine Steuereinheit 703, eine Logikeinheit 704, eine Stromerfassungseinheit 705 und eine Befehlsantwort-Sende- und Empfangseinheit 706 auf. Zusätzlich weist die Temperaturerfassungseinheit 702 eine Signalverzweigungsvorrichtung 31 und eine Zeitmesseinheit 37 auf (3). Die Gate-Treiberschaltungen 4a bis 4f und die Steuervorrichtung 7 sind durch ein Isolierelement 10 (ein optisches Kopplungselement, ein magnetisches Kopplungselement, ein elektrostatisches Kopplungselement oder dergleichen) isoliert. In 1 sind die Gate-Treiberschaltungen 4a bis 4f außerhalb der Leistungsmodule 3a bis 3f angeordnet, wenngleich sie auch in diese aufgenommen sein können. Diese spezifischen Operationen werden nachstehend beschrieben.
Die Leistungsmodule 3a bis 3f sind Leistungshalbleitermodule, die jeweils ein Schaltelement aufweisen, worin ein Transistor, beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und dergleichen und eine Diode (in der Art einer PN-Diode und einer Schottky-Barrierediode) antiparallel geschaltet sind. Zum Regeln eines großen Stroms, wie in 2 dargestellt ist, sind in jedem der Leistungsmodule 3a bis 3f (nachstehend einfach als Leistungsmodule 3 bezeichnet) mehrere Halbleiterchips (16a, 16b, 16c) kleiner Kapazität parallel geschaltet. Jedes der Leistungsmodule 3 ist mit einem Emitteranschluss, einem Kollektoranschluss und einem Gate-Anschluss versehen. Gemäß dieser Ausführungsform wird in den Leistungsmodulen 3 ein IGBT verwendet, wenngleich, wenn ein MOSFET verwendet wird, der Emitteranschluss durch einen Source-Anschluss ersetzt werden kann und der Kollektoranschluss durch einen Drain-Anschluss ersetzt werden kann.
2 zeigt ein spezifisches Beispiel der Leistungsmodule 3. Zum Steuern eines hohen Stroms weisen die Leistungsmodule 3 jeweils eine hohe Kapazität und die mehreren parallel geschalteten Halbleiterchips 16a bis 16c mit einer geringen Kapazität auf. Beim Halbleiterchip 16a sind ein Transistor 15 und eine Diode 14 antiparallel auf demselben Halbleiterchip hergestellt, wenngleich der Transistor 15 und die Diode 14 auch auf getrennten Halbleiterchips hergestellt und antiparallel geschaltet sein können. Jedes der Leistungsmodule 3 ist mit einem Kollektoranschluss 11, einem Gate-Anschluss 12 und einem Emitteranschluss 13 versehen.
3 zeigt ein spezifisches Beispiel, bei dem ein Befehlssignal und ein Antwortsignal durch das in 1 dargestellte System erzeugt werden und eine Verzögerungszeit erfasst wird. Die Parameterberechnungseinheit 701 gibt ein erzeugtes PWM-Befehlssignal 32a über die Befehlsantwort-Sende- und Empfangseinheit 706 an die Temperaturerfassungseinheit 702 aus und legt einen ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a und einen zweiten Treiberspannungs-Einstellwert 30b als Referenzspannungen für einen Vergleicher 36 über ein isolierendes Kopplungselement 10a fest. Wie später beschrieben wird, wird der erste Treiberspannungs-Einstellwert 30a auf einen kleineren Wert gelegt als der zweite Treiberspannungs-Einstellwert 30b. Die Temperaturerfassungseinheit 702 verzweigt das durch die Parameterberechnungseinheit 701 erzeugte PWM-Befehlssignal 32a mit der Signalverzweigungsvorrichtung 31 in ein Startbefehlssignal 32b und ein Stoppbefehlssignal 32c. Das Stoppbefehlssignal 32c steuert eine Gate-Treiberschaltung 371 mit einem Stoppbefehlssignal 32d an, das über das isolierende Kopplungselement 10a erhalten wird.
Der Vergleicher 36 ist mit einer Vergleicherschaltung versehen, bei der ein Operationsverstärker verwendet wird, der an das Gate und den Emitter des Leistungsmoduls 3 angeschlossen ist, und er erzeugt ein Antwortsignal 33a mit Bezug auf das Stoppbefehlssignal 32d als Referenzspannung auf der Grundlage des ersten Treiberspannungs-Einstellwerts 30a und des zweiten Treiberspannungs-Einstellwerts 30b. Das Antwortsignal 33a wird als Antwortsignal 33b über ein isolierendes Kopplungselement 10b zur Zeitmesseinheit 37 der Temperaturerfassungseinheit 702 gesendet. Die Zeitmesseinheit 37 misst die Zeitdifferenz zwischen dem von der Signalverzweigungsvorrichtung 31 ausgegebenen Startbefehlssignal 32b und dem Antwortsignal 33b und sendet die Zeitdifferenz als Antwortsignal 33c zur Parameterberechnungseinheit 701. Die Zeitmesseinheit 37 ist beispielsweise mit einer Schaltung versehen, bei der ein Zeit/Digital-Wandler verwendet wird. Das Antwortsignal 33d wird als Zweigsignal des Antwortsignals 33b zur Parameterberechnungseinheit 701 gesendet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, weil eine Zeitmessung unter einer Niederspannung durch das isolierende Kopplungselement 10a ausgeführt wird, der Einfluss von Rauschen verringert werden.
Ein Beispiel des ersten Treiberspannungs-Einstellwerts 30a und des zweiten Treiberspannungs-Einstellwerts 30b wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Der erste Treiberspannungs-Einstellwert 30a und der zweite Treiberspannungs-Einstellwert 30b, die nachstehend dargestellt sind, beruhen auf Entdeckungen der Erfinder. Wie im oberen Teil von 4 dargestellt ist, wird die Gate-Spannungswellenform 40 beim Ausschalten im Gebiet 41 verzögert, wenn die Temperatur des Leistungsmoduls 3 ansteigt. Beispielsweise sind in einer vergrößerten Ansicht des unteren Teils von 4 eine Wellenform 42 bei der Raumtemperatur, eine Wellenform 43 bei 70 °C, eine Wellenform 44 bei 110 °C und eine Wellenform 45 bei 150 °C dargestellt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Treiberspannungs-Einstellwert 30a als erster Schwellenwert 47 dargestellt und ist der zweite Treiberspannungs-Einstellwert 30b als zweiter Schwellenwert 46 dargestellt. Falls die Temperaturen der Leistungsmodule 3 einheitlich sind (falls das Temperaturungleichgewicht zwischen den Leistungsmodulen 3 sehr klein ist), sind Wellenformverzögerungsbeträge beim ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a und beim zweiten Treiberspannungs-Einstellwert 30b proportional zu den Temperaturen der Leistungsmodule. Beispielsweise nimmt der Wellenformverzögerungsbetrag zu, wenn die Temperaturen der Leistungsmodule ansteigen, wie in einer Graphik dargestellt ist, welche die in 7 dargestellte Temperaturabhängigkeit des Wellenformverzögerungsbetrags angibt. Dementsprechend ist ersichtlich, dass der Verzögerungsbetrag der Wellenform 45 der größte zwischen den in 4 dargestellten Wellenformen ist.
5 zeigt eine Wellenform 51, bei der die Temperaturen der Leistungsmodule 3 einheitlich sind, und eine Wellenform 52, bei der ein Ungleichgewicht um ±30 °C auftritt. Beide Wellenformen 51 und 52 weisen eine Durchschnittstemperatur von 70 °C auf. Beim ersten Schwellenwert 47, welcher den ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a angibt, gibt es keine Differenz der Verzögerungsbeträge zwischen den Wellenformen 51 und 52. Andererseits ist beim zweiten Schwellenwert 46, der den zweiten Treiberspannungs-Einstellwert 30b angibt, die Verzögerungszeit der Wellenform 51 kleiner als die Verzögerungszeit der Wellenform 52, weil ein Temperaturungleichgewicht auftritt. Dementsprechend wurde herausgefunden, dass die Verzögerungszeit beim ersten Schwellenwert 46 die Durchschnittstemperatur der Leistungsmodule angibt und dass der zweite Schwellenwert 47 das Ungleichgewicht angibt.
Ein Beispiel eines Befehlssignals und eines Antwortsignals ist in 6 dargestellt. Ein Befehlssignal 60 ist ein Teil des PWM-Befehlssignals 32a, und ein Antwortsignal 61 ist ein Teil des vom Vergleicher 36 erzeugten Antwortsignals 33b. Die Zeitmesseinheit 37 misst eine Verzögerungszeit 62. Eine Wellenform 63 zeigt eine Leistungsmodul-Temperaturabhängigkeit des Antwortsignals beim Ausschalten. Die in 6 dargestellten Wellenformen sind Wellenformen des bei einer durch den ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a angegebenen Einstellspannung erzeugten Antwortsignals und entsprechen den Gate-Wellenformen aus 4. Das heißt, dass die Wellenform 64 der Wellenform 42 bei der Raumtemperatur entspricht, dass die Wellenform 65 der Wellenform 43 bei 70 °C entspricht, dass die Wellenform 66 der Wellenform 44 bei 110 °C entspricht und dass die Wellenform 67 der Wellenform 45 bei 150 °C entspricht. Die Verzögerungszeit verwendet beispielsweise einen Wert des Antwortsignals bei 2,5 V. Die Temperaturerfassungseinheit 702 berechnet die Temperatur auf der Grundlage der Verzögerungszeit in Bezug auf Kalierbrierdaten oder ein vorab erhaltenes Regressionsmodell. Die Temperaturerfassungseinheit 702 berechnet den Signalverzögerungsbetrag und die Bondtemperatur auf der Grundlage des Befehlssignals und des Antwortsignals und sendet ein Signal zur Steuereinheit 703 und zur Parameterberechnungseinheit 701.
Auf diese Weise kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein System bereitgestellt werden, das die Bondtemperatur und das Temperaturungleichgewicht der Leistungshalbleiterelemente in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 erfasst, eine Lebensdauerverlängerungsverarbeitung des Leistungsmoduls durch Rückführen eines Messergebnisses zu einer Motorsteuerung ausführt und warnt, dass Teile zu ersetzen sind.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Schätzen des Grads der Beschädigung und der Restlebensdauer des Leistungsmoduls 3 beschrieben. Die Parameterberechnungseinheit 701 schätzt den Grad der Beschädigung und die Restlebensdauer des Leistungsmoduls 3 durch Berechnung unter Verwendung des PWM-Befehlssignals und der Zeitreihendaten der von der Temperaturerfassungseinheit 702 erhaltenen Bondtemperatur. Die Zeitreihendaten sind die früheren PWM-Befehlssignale und die von der Temperaturerfassungseinheit 702 erhaltenen Bondtemperaturen, die in einem in der Parameterberechnungseinheit 701 enthaltenen Speicherchip gespeichert sind.
8 ist ein Diagramm, das Zeitreihendaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform angibt. 8(a) ist ein Diagramm, das ein PWM-Befehlssignal angibt. 8(b) ist ein Diagramm, das die Temperatur der Chips (die Bondtemperatur) angibt. 8(c) ist ein Diagramm, das eine Temperaturänderung eines Kühlers 38 (11) angibt. Weil die Kühlkapazität abhängig von der Betriebsumgebung ungenügend sein kann, wird der an der Leistungswandlungsvorrichtung 1 montierte Kühler 38 überwacht und gesteuert.
In 8(a) weisen PWM-Befehlssignale 101 ein hohes Einschaltverhältnis auf und weisen PWM-Befehlssignale 102 ein geringes Einschaltverhältnis auf. Ansprechend auf diese PWM-Befehlssignale ändert sich die Bondtemperatur beispielsweise vibrierend, wie in 8(b) dargestellt ist, so dass Zeitreihendaten 107 der Bondtemperatur einen Maximalwert 103 und einen Minimalwert 104 aufweisen. Bei den PWM-Befehlssignalen 101 mit einem hohen Einschaltverhältnis neigt die Bondtemperatur dazu, anzusteigen, und bei den PWM-Befehlssignalen 102 mit einem kleinen Einschaltverhältnis neigt die Bondtemperatur dazu, abzunehmen. Zusätzlich ändern sich, wie in 8(c) dargestellt ist, wenn sich die Bondtemperatur wie in 8(b) dargestellt ändert, die Zeitreihendaten der Temperatur des Kühlers 38 mit einer kleinen Verzögerung entsprechend dieser Änderung. Wenn die Bondtemperatur beispielsweise von einer Zeit t1 bis zu einer Zeit t2 zum Ansteigen neigt, erreicht die Temperatur des Kühlers 38 zu einer späteren Zeit einen Maximalwert 106. Zusätzlich wird ein Minimalwert 105 zu einer Zeit angenommen, zu der die Bondtemperatur von einer Abwärtstendenz zu einer Aufwärtstendenz wechselt.
Einer der Brennpunkte der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, ein Ungleichgewicht von Beschädigungen zwischen den mehreren Leistungsmodulen 3 in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 zu erkennen, um ein Systemversagen im Voraus zu verhindern. Dementsprechend erhält die Parameterberechnungseinheit 701 eine Frequenzverteilung thermischer Zyklen der Bondtemperatur aus den in 8(b) dargestellten thermischen Zyklen der Bondtemperatur. Beispielsweise kann ein Rainflow-Algorithmus zur Umwandlung der thermischen Zyklen in Frequenzen verwendet werden.
9 zeigt ein Beispiel einer Temperaturamplitudenfrequenz, wobei die Zeitreihendaten der Bondtemperatur in ein Histogramm umgewandelt sind. Die Temperaturamplitude ΔT auf der horizontalen Achse wird beispielsweise von der GUI 9 in Inkrementen von 5 °C festgelegt. Die vertikale Achse ist eine logarithmische Darstellung mit einer Anzahl von Zyklen. Ein wärmezyklusbezogener Wert 110 verwendet ein Leistungszyklus-Testergebnis, das bereitgestellt wird, wenn das Leistungsmodul versandt wird. Ni ist die maximale Anzahl der Zyklen bei einer Temperatur Ti, und ni ist die Anzahl der von der Parameterdaten-Berechnungseinheit 701 bei der Temperatur Ti erhaltenen Zyklen.
Beispielsweise beträgt, wie in den Zeitreihendaten 107 der Bondtemperatur in 8(b) dargestellt ist, die Anzahl der Zyklen zwischen den vorgegebenen Zeiten t1 und t2 bei der Temperaturamplitude ΔT 4. Die Parameterberechnungseinheit 701 addiert den Logarithmus der auf diese Weise erhaltenen Anzahl von Zyklen als Frequenz bei der Temperaturamplitude ΔT. Weil die Anzahl der Wärmezyklen, die der ursprünglichen Temperatur beim Versand entspricht, der wärmezyklusbezogene Wert 110 ist, ist der Beschädigungsgrad Di bei jeder der Temperaturen Ti durch Di = ni / Ni gegeben. Dementsprechend beträgt der Gesamtbeschädigungsgrad D = ΣDi, wobei es sich um die Summe der Beschädigungsgrade bei den jeweiligen gegebenen Temperaturen handelt. Bei diesem Verfahren besteht die Tendenz, dass der Beschädigungsgrad größer als bei einem Verfahren aus dem Stand der Technik ist, die Genauigkeit der Erkennung von Ungleichgewichten der Leistungsmodule ist jedoch verbessert Die Parameterberechnungseinheit 701 kann auf der Grundlage der Berechnungsergebnisse ein beschädigtes Modul auf einer Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17 oder der GUI 9 anzeigen.
10 zeigt ein spezifisches Beispiel der Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17. Die Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17 ist beispielsweise mit einer Flüssigkristallanzeigetafel versehen und zeigt eine Temperaturanzeigeeinheit 121, eine Lebensdauer-Anzeigeeinheit 122 und den Beschädigungsgrad 123 für jedes Leistungsmodul, wie in 10 dargestellt ist. Die Parameterberechnungseinheit 701 kann die durchschnittliche Bondtemperatur und die maximale Bondtemperatur jedes Leistungsmoduls auf der Temperaturanzeigeeinheit 121 anzeigen und den Beschädigungsgrad 123 auf der Lebensdauer-Anzeigeeinheit 122 anzeigen. Die durchschnittliche Bondtemperatur ist der Durchschnittswert der Bondtemperaturen der die Leistungsmodule 3 bildenden Halbleiterchips 16. Die maximale Bondtemperatur ist der Maximalwert der Bondtemperaturen der jeweiligen die Leistungsmodule 3 bildenden Halbleiterchips 16. Natürlich kann die Parameterberechnungseinheit 701 den Maximalwert der Bondtemperaturen der jeweiligen die Leistungsmodule 3 bildenden Halbleiterchips 16 oder den Medianwert der Bondtemperaturen der jeweiligen Halbleiterchips 16 anzeigen.
Zusätzlich erfasst eine Umgebungsinformations-Erfassungseinheit 18 Wetterdaten in der Art der Außentemperatur und Daten über die externe Umgebung, einschließlich Betriebsdaten des Transports, beispielsweise über einen Schienenweg, und kann die Parameterberechnungseinheit 701 einen Relaxationsbefehl mit der Logikeinheit 704 erzeugen und ein Relaxationssteuerungs-PWM-Befehlssignal mit der Steuereinheit 703 auf der Grundlage des Befehlssignals, der Bondtemperatur und des Beschädigungsgrads ausgeben. Die Umgebungsinformations-Erfassungseinheit 18 weist eine Berechnungsvorrichtung in der Art eines Chips mit verschiedenen Sensoren einschließlich eines Temperatursensors auf. Zusätzlich kann die GUI 9 kann in ein Fahrzeuginformations-Integrationssystem 21 (11) aufgenommen werden. Zusätzlich können, falls sie in einer Zentralüberwachungsvorrichtung 22 (11) mit einer Überwachungseinrichtung, welche den Zustand eines Fahrzeugs überwacht, enthalten ist, mehrere Fahrzeuge überwacht werden und können Wartungspläne optimiert werden.
Gemäß der vorstehend detailliert beschriebenen Ausführungsform kann eine Leistungswandlungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche die aktuelle Änderungsrate der Leistungshalbleiter erkennt und die aktuelle Änderungsrate mit einem Referenzwert vergleicht, wodurch eine Abnormität oder eine Beschädigung eines Leistungshalbleiters und entsprechender Leistungswandlungsvorrichtungen mit hoher Genauigkeit erkannt wird und Fehler und andere Probleme mit hoher Genauigkeit verhindert werden, welche während eines langen Zeitraums verwendet werden kann.
11 ist ein Blockdiagramm eines Schienenweg-Diagnosesystems 200, wobei das Diagnosesystem 100 gemäß dieser Ausführungsform auf einen Schienenweg angewendet wird. Wie in 11 dargestellt ist, weist das Schienenweg-Diagnosesystem 200 ein Schienenfahrzeug 20, das Fahrzeuginformations-Integrationssystem 21, die Zentralüberwachungsvorrichtung 22, das Internet 23, eine Drahtlosstrecke 24 und die Umgebungsinformations-Erfassungseinheit 18 auf. Das Schienenfahrzeug 20 weist eine Antenne 25, die Leistungswandlungsvorrichtung 1 und einen Motor M auf. Zusätzlich weist die Leistungswandlungsvorrichtung 1 die Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17, den Kühler 38 und eine Kühleranzeigeeinheit 39 auf, wie in einem unteren Teil von 11 dargestellt ist. Der Kühler 38 kühlt das Leistungsmodul 3, wobei er beispielsweise in jedem der Leistungsmodule bereitgestellt ist. Der Kühler 38 weist eine Kühlrippe oder ein Gebläse auf, und es ist darin ein Temperatursensor bereitgestellt. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 überwacht den Temperatursensor und regelt den Kühler 38 auf eine geeignete Temperatur.
Weil die Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17 auf einer Sichtfläche der Leistungswandlungsvorrichtung 1 (in der Art eines WVF-Wechselrichters) am unteren Teil des Schienenfahrzeugs 20 (auf einer Fahrzeugseitenfläche in 11) bereitgestellt ist, können die Temperatur, die Lebensdauer und der Beschädigungsgrad, wie in 10 gezeigt, für jedes der jeweiligen Leistungsmodule angezeigt werden, so dass ein Wartungsarbeiter informiert werden kann. Zusätzlich wird die Effizienz von Wartungsarbeiten verbessert, weil das Leistungsmodul, das die Abnormität angibt, die beispielsweise darin besteht, dass die angezeigte Temperatur, die angezeigte Lebensdauer oder der angezeigte Beschädigungsgrad eine vorgegebene Schwelle überschreitet, am Ort erkannt und spezifiziert werden kann. Zusätzlich zur Anzeige in Bezug auf das Leistungsmodul kann beispielsweise eine Warnung zu einer Aufforderung zum Reinigen des Kühlers 38 auf der Kühleranzeigeeinheit 39 an der Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17 angezeigt werden.
Beispielsweise stellt die Leistungswandlungsvorrichtung 1 fest, ob der im Kühler 38 bereitgestellte Temperatursensor eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, wobei, falls festgestellt wird, dass die Temperatur den vorgegebenen Wert erreicht hat, eine Verringerung der Kühlleistung festgestellt wird, so dass, wie im unteren Teil von 11 dargestellt ist, der Wartungsarbeiter informiert wird, indem eine Anzeige auf der Kühleranzeigeeinheit 39 des Kühlers 38 entsprechend dem Leistungsmodul bei einem Kühler 381 eingeschaltet wird oder zum Blinken gebracht wird. Durch eine derartige Anzeige in Bezug auf den Kühler 38 kann der Wartungsarbeiter die Abnormität des Kühlers 38 ähnlich wie beim Leistungsmodul 3 in situ erkennen und spezifizieren.
Wie mit Bezug auf 8 beschrieben wurde, sind die Änderung der Bondtemperatur der Leistungsmodule 3 und die Änderung der Temperatur des Kühlers 38 aufeinander bezogen. Dementsprechend kann der Wartungsarbeiter feststellen, dass die Abnormität des Kühlers 38 dem Leistungsmodul 3 zugeordnet ist, wenn eine Abnormität auf der Kühleranzeigeeinheit 39 und der Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17 angezeigt wird. Andererseits kann der Wartungsarbeiter, wenn eine Abnormität auf der Kühleranzeigeeinheit 39 angezeigt wird, während keine Abnormität auf der Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit 17 angezeigt wird, feststellen, dass die Abnormität durch den Kühler 38 hervorgerufen wird.
Im Stand der Technik gibt es kein Verfahren, bei dem, wenn eine Wartung in der Art einer Reinigung infolge einer Verringerung der Kühlkapazität während des Betriebs periodisch erforderlich ist, festgestellt wird, ob eine Verschlechterung der Funktionsweise oder Fehlfunktion der Leistungswandlungsvorrichtung 1 durch eine Temperaturerhöhung infolge einer Abnutzung des Leistungsmoduls oder infolge des Kühlsystems hervorgerufen wird, während gemäß der vorliegenden Ausführungsform festgestellt werden kann, welche Vorrichtung (das Leistungsmodul 3 oder der Kühler 38) die Ursache der Temperaturabnormität ist.
Das Fahrzeuginformations-Integrationssystem 21 überwacht die Klimaanlage, Türen, die Beleuchtung und ähnliche Gegebenheiten im Fahrzeug und ist in einem Fahrersitz bereitgestellt. Zusätzlich können Informationen der GUI 9 über das Internet 23, das als Netz in einem Drahtlosweg 24 dient, mit der Antenne 25 des Fahrzeugs zur Zentralüberwachungsvorrichtung 22 gesendet werden. Zusätzlich kann durch Erhalten anderer Fahrzeuginformationen über das Internet 23 ein wirksamerer Wartungsplan formuliert werden. Zusätzlich können die Wartungskosten durch Verbessern der Effizienz der Anordnung von Teilen verringert werden. Zusätzlich kann eine geeignete Fahrzeugkonfiguration erhalten werden, indem Wetterinformationen und Fahrgastinformationen mit der Umgebungsinformations-Erfassungseinheit 18 erhalten werden.
Auf diese Weise haben die Erfinder herausgefunden, dass die Antwortsignalverzögerung in Bezug auf das Befehlssignal des ersten Treiberspannungs-Einstellwerts 30a, wobei es sich um den ersten Einstellwert der Gate-Spannungswellenform nach einem Ausschalten handelt, für die Durchschnittstemperatur des Leistungsmoduls empfindlich ist, und dass andererseits die Antwortsignalverzögerung in Bezug auf das Befehlssignal des zweiten Treiberspannungs-Einstellwerts 30b, wobei es sich um den zweiten Einstellwert handelt, für das Temperaturungleichgewicht der Halbleiterchips im Leistungsmodul empfindlich ist.
Auf der Grundlage der vorstehenden Ergebnisse weist das bisher erklärte System Folgendes auf: die Temperaturerfassungseinheit 702, die auf der Grundlage der Verzögerungszeit in Bezug auf das Befehlssignal des unter Verwendung des ersten Treiberspannungs-Einstellwerts 30a und des zweiten Treiberspannungs-Einstellwerts 30b, die zwei vorgegebene Einstellwerte der Gate-Spannung nach dem Ausschalten des Leistungsmoduls sind, erzeugten Antwortsignals berechnet wird, ein Steuersystem, das einen Abmilderungsvorgang ausführt, bei dem ein Grenzwert für den maximalen Stromwert bereitgestellt wird, wenn das Schaltelement der Leistungswandlungsvorrichtung auf der Grundlage der Temperaturerfassung und der Temperaturungleichgewichtserfassung durch die Temperaturerfassungseinheit 702 betätigt wird, und die GUI 9, die eine Benutzerschnittstelle ist, welche vor dem abnormen Leistungsmodul warnt, die Anweisung zur Inspektion des Kühlsystems anzeigt und die Modullebensdauer anzeigt.
Zum Messen der Verzögerung der Gate-Spannungswellenform weist die Temperaturerfassungseinheit 702 den Vergleicher 36 auf, der es einem Benutzer ermöglicht, den ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a und den zweiten Treiberspannungs-Einstellwert 30b zu bestimmen, wobei die Treiberspannungs-Einstellwerte als Referenzspannungen verwendet werden.
Beim vorliegenden System ist die Temperaturerfassungseinheit 702 mit der Leistungswandlungsvorrichtung integriert oder über eine verdrahtete Verbindung, eine drahtlose Verbindung und einen Anschluss trennbar mit der Leistungswandlungsvorrichtung verbunden. Zusätzlich kann die GUI 9 mit der Temperaturerfassungseinheit 702 integriert sein oder über eine verdrahtete Verbindung, eine drahtlose Verbindung und einen Anschluss trennbar mit der Leistungswandlungsvorrichtung verbunden sein. Gemäß dieser Ausführungsform kann, weil der Freiheitsgrad der Konfiguration hoch ist, die beispielsweise an einem Zug oder dergleichen angebrachte Leistungswandlungsvorrichtung mit einem Fernüberwachungssystem diagnostiziert werden.
Beim in diesem System ausgeführten Verarbeitungsverfahren erfasst die Zeitmesseinheit 37 eine erste Verzögerungszeit in Bezug auf das Befehlssignal des durch den ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a der Treiberspannung erzeugten Antwortsignals und erfasst eine zweite Verzögerungszeit in Bezug auf das Befehlssignal des durch den zweiten Treiberspannungs-Einstellwert 30b erzeugten Antwortsignals, erfasst die Temperaturerfassungseinheit 702 die auf der Grundlage der ersten Verzögerungszeit berechneten Temperaturen der Leistungsmodule 3 und das auf der Grundlage der zweiten Verzögerungszeit berechnete Temperaturungleichgewicht der Leistungsmodule 3 und bestimmt die Parameterberechnungseinheit 701 Zustände des Leistungshalbleitermoduls und der Leistungswandlungsvorrichtung entsprechend der durch die Temperaturerfassungseinheit 702 und das Antwortsignal berechneten Bondtemperatur.
Bei einer spezifischen Konfiguration wird die Verzögerungszeit des Antwortsignals in Bezug auf das Befehlssignal in einer vorgegebenen Periode durch die Verwendung einer Gate-Treiberspannung nach dem Abschalten erhalten.
Der Zustand der Leistungswandlungsvorrichtung kann unter Verwendung der Verzögerungszeit diagnostiziert werden. Zusätzlich kann die Leistungswandlungsvorrichtung auch auf der Grundlage des Diagnoseergebnisses gesteuert werden. Zusätzlich kann festgestellt werden, ob die Abnormität der Leistungswandlungsvorrichtung durch die Leistungsmodule oder das Kühlsystem hervorgerufen wird.
Das System weist ferner Folgendes auf: eine Auslöseschaltung, die eine Referenzzeit eines Schaltvorgangs erhält, und eine Verzögerungszeit-Berechnungsschaltung, die eine erste Zeit des beim ersten Treiberspannungs-Einstellwert 30a der Gate-Treiberspannung erzeugten Antwortsignals und eine zweite Zeit des beim zweiten Treiberspannungs-Einstellwert 30b erzeugten Antwortsignals erhält und numerische Daten, welche die Differenz zwischen der ersten Zeit und der Referenzzeit angeben, und numerische Daten, welche die Differenz zwischen der zweiten Zeit und der Referenzzeit angeben, erfasst. Die Auslöseschaltung und die Verzögerungszeit-Berechnungsschaltung sind in der Zeitmesseinheit 37 bereitgestellt.
Beim System legt die Zeitmesseinheit 37 die Referenzzeit des Schaltvorgangs fest, wenn der Hauptstrom abgeschaltet wird, misst die Verzögerung gegenüber der Referenzzeit der ersten Zeit, wenn die Treiberspannung der erste Treiberspannungs-Einstellwert 30a ist, als erste Verzögerungszeit, wenn der Hauptstrom abgeschaltet wird, und misst die Verzögerung gegenüber der Referenzzeit der zweiten Zeit, wenn die Treiberspannung der zweite Treiberspannungs-Einstellwert 30b ist, als zweite Verzögerungszeit, wenn der Hauptstrom abgeschaltet wird. Zusätzlich wird der erste Treiberspannungs-Einstellwert 30a auf einen kleineren Wert gelegt als der zweite Treiberspannungs-Einstellwert 30b.
Das System weist die Leistungswandlungsvorrichtung auf, die einen Gleichstrom als Eingabe empfängt und einen Wechselstrom an eine Last ausgibt. Die Vorrichtung weist Folgendes auf: mehrere Leistungsmodule, eine Parameterberechnungseinheit 701, die eine Steuerbefehlssignal-Erzeugungseinheit zum Befehlen des Schaltvorgangs der mehreren Leistungsmodule ist, und mehrere Steuervorrichtungen, die jeweils den mehreren Leistungsmodulen entsprechen. Zusätzlich weist jedes der mehreren Leistungsmodule mehrere parallel geschaltete Halbleiter-Schaltelemente auf, erzeugt die Parameterberechnungseinheit 701 ein Steuerbefehlssignal, um den mehreren Halbleiter-Schaltelementen zu befehlen, den Hauptstrom abzuschalten, und weist jede der mehreren Steuervorrichtungen die Temperaturerfassungseinheit 702 auf, die zwei Typen von Temperaturen für jedes der mehreren Leistungsmodule bestimmt. Die Temperaturerfassungseinheit 702 weist Folgendes auf: die Auslöseschaltung, welche die Referenzzeit auf der Grundlage des Steuerbefehlssignals festlegt, die Zeitmesseinheit 37, welche die Verzögerung gegenüber der Referenzzeit der ersten Zeit, wenn die Steuerspannung der erste Hauptspannungs-Einstellwert ist, als erste Verzögerungszeit misst, wenn der Hauptstrom abgeschaltet wird, und die Verzögerung gegenüber der Referenzzeit der zweiten Zeit, wenn die Steuerspannung der zweite Steuerspannungs-Einstellwert ist, als zweite Verzögerungszeit misst, wenn der Hauptstrom abgeschaltet wird. Die Temperaturerfassungseinheit 702 bestimmt eine erste Temperatur auf der Grundlage der ersten Verzögerungszeit und eine zweite Temperatur auf der Grundlage der zweiten Verzögerungszeit.
Dementsprechend kann gemäß der Ausführungsform ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem eine Abnormität oder Beschädigung des Leistungshalbleiters und der mit dem Leistungshalbleiter verbundenen Leistungswandlungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit durch eine einfache Konfiguration erkannt wird und eine Fehlfunktion in der Art eines Ausfalls mit einer hohen Genauigkeit verhindert werden kann und sie ferner so eingestellt werden kann, dass sie während eines langen Zeitraums verwendbar ist. Zusätzlich kann ein System bereitgestellt werden, das die Bondtemperatur und die Restlebensdauer aller Leistungshalbleiterelemente in der Leistungswandlungsvorrichtung erfasst, das Messergebnis an die Motorsteuerung meldet, um eine Behandlung zur Verlängerung der Lebensdauer des Leistungsmoduls auszuführen, und darüber benachrichtigt, dass Teile auszutauschen sind, ohne dass die Leistungshalbleiterelemente bearbeitet werden müssten. Zusätzlich können die Abnormität und die Verschlechterung des Leistungshalbleiters und der entsprechenden Leistungswandlungsvorrichtung und des Kühlsystems mit einer einfachen Konfiguration mit hoher Genauigkeit erkannt werden und kann das Ergebnis der Erkennung an die Abmilderungsoperation übermittelt werden, oder es kann festgehalten oder diagnostiziert wurden.
Wenngleich die Ausführungsform vorstehend beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und schließt verschiedene Modifikationen ein. Beispielsweise kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch Konfigurationen anderer Ausführungsformen ersetzt werden, und können auch Konfigurationen einer anderen Ausführungsform zur Konfiguration der vorstehenden Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich können Konfigurationen anderer Ausführungsformen zu einem Teil der Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen hinzugefügt werden, diese ergänzen und diese ersetzen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung kann auf dem Gebiet der Wartung und Inspektion verschiedener Leistungshalbleiter und dergleichen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Leistungswandlungsvorrichtung
2:: Motor
3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f:: Leistungsmodul
4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f:: Gate-Treiberschaltung
7:: Steuervorrichtung
9:: GUI
706:: Befehlsantwort-Sende- und Empfangseinheit
702:: Temperaturerfassungseinheit
703:: Steuereinheit
705:: Stromerfassungseinheit
701:: Parameterberechnungseinheit
704:: Logikeinheit
17:: Leistungswandlungsvorrichtungs-Anzeigeeinheit
18:: Umgebungsinformations-Erfassungseinheit
20:: Schienenfahrzeug
21:: Fahrzeuginformations-Integrationssystem
22:: Zentralüberwachungsvorrichtung
25:: Antenne
121:: Temperaturanzeigeeinheit
122:: Lebensdauer-Anzeigeeinheit
123:: Beschädigungsgrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013142704 A [0006]

Claims

Leistungswandlungsvorrichtung, welche ein Leistungshalbleitermodul mit einem Schaltelement aufweist, wobei die Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: eine Gate-Treiberschaltung, die dafür ausgelegt ist, das Schaltelement anzusteuern und nach einem Schaltvorgang des Schaltelements ein Antwortsignal zu senden, eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Befehlssignal zum Schalten an die Gate-Treiberschaltung auszugeben, eine Temperaturerfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bondtemperatur des Schaltelements auf der Grundlage des Antwortsignals auf das Befehlssignal zu berechnen und eine Berechnungseinheit, die dafür ausgelegt ist, den Zustand des Leistungshalbleitermoduls entsprechend der von der Temperaturerfassungseinheit berechneten Bondtemperatur und dem Antwortsignal zu bestimmen.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gate-Treiberschaltung dafür ausgelegt ist, das Antwortsignal auf der Grundlage der Spannung zwischen einem Gate und einem Emitter und einem ersten Treiberspannungs-Einstellwert oder einem zweiten Treiberspannungs-Einstellwert, wobei es sich um wenigstens eine binäre Abschalt-Referenzspannung beim Schaltvorgang des Schaltelements handelt, zu erzeugen.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperaturerfassungseinheit dafür ausgelegt ist, den Verzögerungsbetrag des Schaltelements auf der Grundlage des Befehlssignals und des Antwortsignals zu berechnen, um die Bondtemperatur zu berechnen und ein Temperaturungleichgewicht des Leistungshalbleitermoduls zu erkennen.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: mehrere Leistungshalbleitermodule und eine Anzeigeeinheit, die dafür ausgelegt ist, von der Berechnungseinheit für jedes der mehreren Leistungshalbleitermodule bestimmte Zustände der mehreren Leistungshalbleitermodule anzuzeigen.
Motorsteuersystem, welches Folgendes aufweist: eine Leistungswandlungsvorrichtung, die ein Leistungshalbleitermodul mit einem Schaltelement aufweist, und einen Motor, der von der Leistungswandlungsvorrichtung gesteuert wird, wobei die Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: mehrere Leistungshalbleitermodule, eine Gate-Treiberschaltung, die dafür ausgelegt ist, das Schaltelement anzusteuern und nach einem Schaltvorgang des Schaltelements ein Antwortsignal zu senden, eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Befehlssignal zum Schalten an die Gate-Treiberschaltung auszugeben, eine Temperaturerfassungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bondtemperatur des Schaltelements auf der Grundlage des Antwortsignals auf das Befehlssignal zu berechnen, eine Berechnungseinheit, die dafür ausgelegt ist, Zustände der Leistungshalbleitermodule entsprechend der von der Temperaturerfassungseinheit berechneten Bondtemperatur und dem Antwortsignal zu bestimmen, und eine Anzeigeeinheit, die dafür ausgelegt ist, von der Berechnungseinheit für jedes der mehreren Leistungshalbleitermodule bestimmte Zustände der mehreren Leistungshalbleitermodule anzuzeigen.
Motorsteuersystem nach Anspruch 5, welches Folgendes aufweist: eine Zentralüberwachungsvorrichtung, die über ein Netz mit dem Motorsteuersystem verbunden ist, wobei Informationen, welche die von der Berechnungseinheit bestimmten Zustände der mehreren Leistungshalbleitermodule angeben, über das Netz zur Zentralüberwachungsvorrichtung zu senden und auf einem Bildschirm der Zentralüberwachungsvorrichtung anzuzeigen sind.
Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung, die ein Leistungshalbleitermodul mit einem Schaltelement aufweist, wobei das Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein Befehlssignal zum Ansteuern des Schaltelements, Berechnen der Bondtemperatur des Schaltelements auf der Grundlage eines Antwortsignals bei einem Schaltvorgang des Schaltelements und Bestimmen einer Abnormität des Leistungshalbleitermoduls entsprechend der berechneten Bondtemperatur und dem Befehlssignal.
Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: Erzeugen des Antwortsignals auf der Grundlage der Spannung zwischen einem Gate und einem Emitter und eines ersten Treiberspannungs-Einstellwerts oder eines zweiten Treiberspannungs-Einstellwerts, wobei es sich um eine Abschalt-Referenzspannung beim Schaltvorgang des Schaltelements handelt, und Berechnen des Verzögerungsbetrags des Schaltelements auf der Grundlage des Befehlssignals und des Antwortsignals, um die Bondtemperatur auf der Grundlage des Verzögerungsbetrags zu berechnen.
Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Diagnoseverfahren für eine Leistungswandlungsvorrichtung Folgendes aufweist: Umwandeln der Zeitreihendaten der Bondtemperatur in eine Temperaturamplitudenfrequenz und Bestimmen einer Abnormität der Leistungswandlungsvorrichtung auf der Grundlage der Temperaturamplitudenfrequenz unter Verwendung einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen als Referenzwert.