DE112021007411T5

DE112021007411T5 - Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung, Leistungsmodul und Leistungsumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112021007411T5
Application number: DE112021007411.3T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Morokuma; Yoshiko Tamada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-06-01
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2024-01-25
Also published as: JPWO2022254569A1; CN117356021A; WO2022254569A1

Abstract

Eine Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung (1000) ist mit einer Spannungsdetektionseinheit (2) zum Detektieren einer Kollektor-Emitter-Spannung eines Leistungshalbleiterelements (1), einer Stromdetektionseinheit (3) zum Detektieren eines Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements (1), einer Differenzierungseinheit (4) zum Differenzieren der Kollektor-Emitter-Spannung und Differenzieren des Kollektorstroms, einer Normalisierungseinheit (5) zum Normalisieren eines Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und Normalisieren eines Differenzwerts des Kollektorstroms, einer Differenzeinheit (6) zum Berechnen eines Differenzwerts zwischen einem normalisierten Wert des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und einem normalisierten Wert des Differenzwerts des Kollektorstroms, einer Vergleichseinheit (7) zum Vergleichen des Differenzwerts mit einem Vergleichsreferenzwert, einer Antriebssteuereinheit (8) zum Erzeugen, auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses der Vergleichseinheit (7), eines Antriebsanpassungssignals, das ein Antriebssignal für das Leistungshalbleiterelement (1) anpasst, und einer Antriebsvariablenschaltung (9) zum Ausgeben, auf Grundlage des Antriebsanpassungssignals, des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement (1) versehen.

Description

BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG:
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung, Leistungsmodul und Leistungsumwandlungsvorrichtung
GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung, ein Leistungsmodul und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Leistungshalbleiterelement, das eine hohe Leistung steuert, wird in einer Leistungsversorgungsschaltung, die Wechselströme von unterschiedlichen Frequenzen aus Gleichströmen oder Wechselströmen erzeugt, einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine derartige Schaltung beinhaltet, oder dergleichen verwendet. Wenn das Leistungshalbleiterelement in der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder dergleichen verwendet wird, ist es wichtig, Leistungsverbrauch zu unterdrücken, um Treibhausgase zu reduzieren. Ein Verfahren zum Reduzieren von in dem Leistungshalbleiterelement erzeugter Energie durch Steuern des Leistungshalbleiterelements ist bekannt.
Zum Beispiel beinhaltet das Verfahren zum Antreiben des Leistungshalbleiterelements von PTL 1 Antreiben des Leistungshalbleiterelements durch ein Gate-Antriebssignal, Messen mindestens eines von einer Ableitung einer Lastwegspannung und einer Ableitung eines Lastwegstroms des Leistungshalbleiterelements, Messen einer Ableitung des Gate-Antriebssignals, Bilden eines Fehlersignals auf Grundlage eines Referenzsignals, der gemessenen Ableitung des Gate-Antriebssignals und mindestens eines von der gemessenen Ableitung der Spannung des Lastwegs des Leistungshalbleiterelements und der gemessenen Ableitung des Lastwegstroms des Leistungshalbleiterelements und Bilden des Gate-Antriebssignals. Bilden des Gate-Antriebssignals beinhaltet Verarbeiten des Fehlersignals durch Verwenden einer dynamischen Steuerung.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR
PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2019-220955
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Ein Verlust, der in dem Leistungshalbleiterelement erzeugt wird, wird durch ein Produkt der Lastwegspannung und des -stroms ausgedrückt. Es ist möglich, den Verlust zu reduzieren, indem entweder die Lastwegspannung oder der -strom gesteuert wird. Da jedoch der Verlust und ein Rauschen in einer Kompromissbeziehung stehen, wenn nur eines von der Lastwegspannung oder dem -strom des Halbleiterelements gesteuert wird, kann eine Eigenschaft von nur einem von dem Verlust und dem Rauschen verbessert werden. Wenn zum Beispiel der Verlust verbessert wird, kann eine Rauscheigenschaft verschlechtert werden, und umgekehrt, wenn das Rauschen verbessert wird, kann der Verlust verschlechtert werden.
Die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung passt ein Gate-Signal individuell unter Verwendung eines Differenzwerts der Spannung oder des Stroms an. Wenn der Differenzwert der Spannung oder der Differenzwert des Stroms zur Rauschminderung reduziert wird, nimmt der Verlust zu.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung, ein Leistungsmodul und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage sind, sowohl einen Verlust als auch ein Rauschen, die in dem Leistungshalbleiterelement erzeugt werden, zu reduzieren.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung der vorliegenden Offenbarung ist mit einer Spannungsdetektionseinheit versehen, um eine Kollektor-Emitter-Spannung eines Leistungshalbleiterelements zu detektieren, einer Stromdetektionseinheit zum Detektieren eines Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements, einer Differenzierungseinheit zum Differenzieren der Kollektor-Emitter-Spannung und Differenzieren des Kollektorstroms, einer Normalisierungseinheit zum Normalisieren eines Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und Normalisieren eines Differenzwerts des Kollektorstroms, einer Differenzeinheit zum Berechnen eines Differenzwerts zwischen einem normalisierten Wert des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und einem normalisierten Wert des Differenzwerts des Kollektorstroms; einer Vergleichseinheit zum Vergleichen des Differenzwerts mit einem Vergleichsreferenzwert, einer Antriebssteuereinheit zum Erzeugen, auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses der Vergleichseinheit, eines Antriebsanpassungssignals zum Anpassen eines Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement und einer Antriebsvariablenschaltung zum Ausgeben, auf Grundlage des Antriebsanpassungssignals, des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung der vorliegenden Offenbarung vergleicht den Differenzwert zwischen dem normalisierten Wert des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und dem normalisierten Wert des Differenzwerts des Kollektorstroms mit dem Vergleichsreferenzwert und erzeugt das Antriebsanpassungssignal zum Anpassen des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement auf Grundlage des Vergleichsergebnisses. Folglich kann die Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung der vorliegenden Offenbarung sowohl einen Verlust als auch ein Rauschen reduzieren, die in dem Leistungshalbleiterelement erzeugt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 1000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Darstellung zum Erläutern eines Betriebs der Antriebsanpassungsschaltung 1000 des Leistungshalbleiterelements 1, wenn das Leistungshalbleiterelement 1 in der ersten Ausführungsform eingeschaltet ist.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 1000 des Leistungshalbleiterelements 1 der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 2000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 2000 der zweiten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 3000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 3000 der dritten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 4000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 4000 der vierten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 5000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 5000 der fünften Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls 9000 einer sechsten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungsumwandlungssystems einer siebten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsformen beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen sind die gleichen Bezugszeichen an die gleichen Komponenten angebracht.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 1000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Die Antriebsanpassungsschaltung 1000 ist mit einer Spannungsdetektionseinheit 2, einer Stromdetektionseinheit 3, einer Differenzierungseinheit 4, einer Normalisierungseinheit 5, einer Differenzeinheit 6, einer Vergleichseinheit 7, einer Antriebssteuereinheit 8 und einer Antriebsvariablenschaltung 9 versehen.
Die Spannungsdetektionseinheit 2 detektiert eine Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1. Die Spannungsdetektionseinheit 2 besteht zum Beispiel aus einer Widerstandsspannungsteilerschaltung und dergleichen.
Die Stromdetektionseinheit 3 detektiert einen Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1. Die Stromdetektionseinheit 3 besteht zum Beispiel aus einem Nebenschlusswiderstand oder einer Erfassungszelle, die in dem Leistungshalbleiterelement 1 beinhaltet ist, und dergleichen.
Die Differenzierungseinheit 4 differenziert die Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1, die ein Detektionsergebnis der Spannungsdetektionseinheit 2 ist. Die Differenzierungseinheit 4 differenziert den Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1, der ein Detektionsergebnis der Stromdetektionseinheit 3 ist. Die Differenzierungseinheit 4 kann zum Beispiel aus einem Kondensator und einem Widerstand bestehen oder kann aus dem Kondensator, dem Widerstand und einem Operationsverstärker bestehen.
Die Normalisierungseinheit 5 normalisiert einen Differenzwert der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1. Die Normalisierungseinheit 5 normalisiert einen Differenzwert des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1. Die Normalisierungseinheit 5 ist mit einer Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 und einer Normalisierungseinheit 51 versehen.
Die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 stellt die Normalisierungskonstanten α1 und α2 ein.
Die Normalisierungseinheit 51 normalisiert den Differenzwert der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 auf Grundlage der Normalisierungskonstante α1. Die Normalisierungseinheit 51 normalisiert den Differenzwert des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 des Leistungshalbleiterelements 1 auf Grundlage der Normalisierungskonstante α2.
Die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 kann die Normalisierungskonstanten α1 und α2 auf willkürliche Werte einstellen. Wenn zum Beispiel das Leistungshalbleiterelement 1 bei einer Spannung von 1200 V und einem Strom von 100 A betrieben wird und eine Änderungszeit bei Einschaltvorgängen der Spannung und des Stroms ein gleicher Zeitpunkt dt ist, beträgt der Differenzwert (ein Änderungsbetrag) der Spannung 1200 V/dt und beträgt der Differenzwert (der Änderungsbetrag) des Stroms 100 A/dt. Diese Werte unterscheiden sich beträchtlich voneinander. In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 die Normalisierungskonstanten α1 und α2 auf die willkürlichen Werte ein. Dadurch ist es möglich, eine Differenz zwischen dem Änderungsbetrag pro Zeiteinheit der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und dem Änderungsbetrag pro Zeiteinheit des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 zu reduzieren.
Die Differenzeinheit 6 subtrahiert einen Maximalwert eines normalisierten Werts des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 von einem Maximalwert eines normalisierten Werts des Differenzwerts des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 des Leistungshalbleiterelements 1.
Die Differenzeinheit 6 ist mit einem Differenzierer 61, einer Maximalwerthalteeinheit 62 und einer Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 versehen.
Die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 stellt einen Zeitraum ein, während dessen der Maximalwert des normalisierten Werts auf Grundlage eines Steuersignals gehalten wird.
Die Maximalwerthalteeinheit 62 hält den Maximalwert des normalisierten Werts des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und den Maximalwert des normalisierten Werts des Differenzwerts des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 des Leistungshalbleiterelements 1, die von der Normalisierungseinheit 5 ausgegeben werden, von einem Startzeitpunkt eines Haltezeitraums, der durch eine Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 eingestellt wird, zu einem aktuellen Zeitpunkt und gibt ein gehaltenes Ergebnis an den Differenzierer 61 aus. Die Maximalwerthalteeinheit 62 besteht zum Beispiel aus einem Schalter, dem Kondensator und dergleichen.
Der Differenzierer 61 erzeugt einen Differenzwert zwischen zwei Signalen, die von der Maximalwerthalteeinheit 62 ausgegeben werden. Anders formuliert subtrahiert der Differenzierer 61 den Maximalwert des normalisierten Werts des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 von dem Maximalwert des normalisierten Werts des Differenzwerts des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 des Leistungshalbleiterelements 1 und gibt den Differenzwert aus. Der Differenzierer 61 besteht zum Beispiel aus dem Betriebsverstärker, dem Widerstand und dergleichen.
Die Vergleichseinheit 7 vergleicht den von der Differenzeinheit 6 ausgegebenen Differenzwert mit einem Vergleichsreferenzwert. Die Vergleichseinheit 7 ist mit einem Komparator 71, einer Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 und einer Vergleichszeitraumeinstellungseinheit 73 versehen.
Die Vergleichszeitraumeinstellungseinheit 73 stellt einen Zeitraum ein, in dem der Komparator 71 einen Vergleich auf Grundlage des Steuersignals vornimmt.
Die Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 stellt den Vergleichsreferenzwert ein.
Der Komparator 71 vergleicht den von der Differenzeinheit 6 ausgegebenen Differenzwert mit dem von der Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 eingestellten Vergleichsreferenzwert in einem von der Vergleichszeitraumeinstellungseinheit 73 eingestellten Vergleichszeitraum.
Auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses der Vergleichseinheit 7 gibt die Antriebssteuereinheit 8 ein Signal zum Anpassen eines Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement 1 aus, wodurch eine Spannungsänderung (dVce/dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und eine Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1 gesteuert werden.
Die Antriebssteuereinheit 8 ist mit einer Antriebsanpassungseinheit 81 und einer Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 versehen.
Auf Grundlage des Vergleichsergebnisses der Vergleichseinheit 7 gibt die Antriebsanpassungseinheit 81 ein Antriebsanpassungssignal zum Steuern des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement 1 aus.
Auf Grundlage des Vergleichsergebnisses der Vergleichseinheit 7 hält die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 das von der Antriebsanpassungseinheit 81 erzeugte Antriebsanpassungssignal.
Die Antriebsvariablenschaltung 9 erzeugt das Antriebssignal zum Antreiben des Leistungshalbleiterelements 1 auf Grundlage des von der Antriebssteuereinheit 8 erzeugten Antriebsanpassungssignals. Auf Grundlage des von der Antriebssteuereinheit 8 erzeugten Antriebsanpassungssignals steuert die Antriebsvariablensteuerung 9 vorübergehend die Antriebssignale für das Leistungshalbleiterelement 1 zum Zeitpunkt des Einschaltens und zum Zeitpunkt des Ausschaltens, wodurch die Spannungsänderung (dVce /dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und die Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1 gesteuert werden. Die Antriebsvariablenschaltung 9 besteht aus einem oder mehreren Ausgangswiderständen, einer Stromquelle, einem Gatewiderstand und dergleichen.
2 ist eine Darstellung zum Erläutern eines Betriebs der Antriebsanpassungsschaltung 1000 des Leistungshalbleiterelements 1, wenn das Leistungshalbleiterelement 1 in der ersten Ausführungsform eingeschaltet ist.
Vge ist das Antriebssignal zum Antreiben des Leistungshalbleiterelements 1. Ic ist der Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1, der von der Stromdetektionseinheit 3 detektiert wird. Vce ist die Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1, die von der Spannungsdetektionseinheit 2 detektiert wird. dIc/dt ist der Differenzwert des Kollektorstroms Ic, der von der Differenzierungseinheit 4 ausgegeben wird. dVce/dt ist der Differenzwert der Kollektor-Emitter-Spannung Vce, die von der Differenzierungseinheit 4 ausgegeben wird.
dVSTD ist der normalisierte Wert von dVce/dt, der von der Normalisierungseinheit 5 ausgegeben wird. |dVce/dt| ist ein absoluter Wert von dVce/dt. dISTD ist der normalisierte Wert von dIc/dt, der von der Normalisierungseinheit 5 ausgegeben wird.
Htrig ist ein Haltezeitraumeinstellungssignal, das von der Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 der Differenzeinheit 6 ausgegeben wird. Wenn Htrig einen hohen Pegel erreicht, hält die Maximalwerthalteeinheit 62 einen Maximalwert eines Ausgabesignals der Normalisierungseinheit 5, nachdem Htrig den hohen Pegel erreicht hat. Htrig wird auf Grundlage des Steuersignals erzeugt. Der Haltezeitraum endet, wenn Htrig zu einem willkürlichen Zeitpunkt auf einen niedrigen Pegel gesenkt wird.
HdISTD ist der Maximalwert von dISTD, der von der Maximalwerthalteeinheit 62 gehalten wird.
HdVSTD ist der Maximalwert von dVSTD, der von der Maximalwerthalteeinheit 62 gehalten wird.
Vdiff ist eine Ausgabe des Differenzierers 61 der Differenzeinheit 6. Mit anderen Worten ist Vdiff der Differenzwert zwischen dISTD und dVSTD.
Vref ist der Vergleichsreferenzwert, der durch die Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 der Vergleichseinheit 7 eingestellt wird.
Ctrig ist ein Vergleichszeitraumeinstellungssignal, das von der Vergleichszeitraumeinstellungseinheit 73 der Vergleichseinheit 7 ausgegeben wird. Wenn Ctrig den hohen Pegel erreicht, vergleicht der Komparator 71 Vdiff mit Vref und gibt das Vergleichsergebnis davon aus.
Vcmout ist ein Ausgabesignal des Komparators 71 der Vergleichseinheit 7. Wenn sich Vcmout auf dem hohen Pegel befindet, passt die Antriebssteuereinheit 8 das Antriebssignal für das Leistungshalbleiterelement 1 an und gibt das angepasste Signal aus, das von der Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 gehalten wird. Wenn sich Vcmout auf dem niedrigen Pegel befindet, geht die Antriebssteuereinheit 8 davon aus, dass eine Anpassung bereits an einer eingestellten gewünschten Eigenschaft vorgenommen wurde, und fährt fort, ohne das Antriebssignal anzupassen, das von der Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 gehaltene Anpassungssignal zu halten, wenn sich Vcmout auf dem hohen Pegel befindet.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 1000 des Leistungshalbleiterelements 1 der ersten Ausführungsform unter Verwendung von 2 beschrieben.
Bei einem Zeitpunkt t0 wird, wenn das Steuersignal von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Pegel geschaltet wird, die Antriebsvariablenschaltung 9 derart betrieben, dass das Signal Vge zum Antreiben des Leistungshalbleiterelements 1 zu steigen beginnt. Die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 der Differenzeinheit 6 schaltet Htrig auf Grundlage des Umschaltens des Steuersignals auf den hohen Pegel von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel um. Folglich beginnt die Maximalwerthalteeinheit 62 damit, die Maximalwerte der Ausgabesignale (dVSTD, dISTD) der Normalisierungseinheit 5 zu halten.
Bei einem Zeitpunkt t1, wenn Vge eine Schwellenspannung Vth des Leistungshalbleiterelements 1 überschreitet, beginnt der Kollektorstrom Ic des Leistungshalbleiterelements 1 zu fließen. Ic, der durch die Stromdetektionseinheit 3 detektiert wird, wird durch die Differenzierungseinheit 4 differenziert. dIc/dt, wobei es sich um ein Differenzialergebnis handelt, beginnt zu steigen. dIc/dt wird auf Grundlage der Normalisierungskonstante α2 normalisiert, die durch die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 der Normalisierungseinheit 5 eingestellt wird. Das Ausgabesignal dISTD der Normalisierungseinheit 5 beginnt zu steigen. Der Maximalwert HdISTD des Ausgabesignals dISTD der Normalisierungseinheit 5 nimmt zu.
Der Differenzierer 61 gibt den Differenzwert Vdiff zwischen den Ausgaben (HdVSTD, HdISTD) aus, die von der Maximalwerthalteeinheit 62 gehalten werden.
Bei einem Zeitpunkt t2, wenn Vge in einen Spiegelzeitraum eintritt, beginnt sich die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Leistungshalbleiterelements 1 zu ändern. Die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 detektierte Vce wird durch die Differenzierungseinheit 4 differenziert. dVce/dt, wobei es sich um das Differenzergebnis handelt, beginnt zu steigen. dVce/dt wird auf Grundlage der Normalisierungskonstante α1 normalisiert, die durch die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 der Normalisierungseinheit 5 eingestellt wird. Das Ausgabesignal dVSTD der Normalisierungseinheit 5 beginnt zu steigen. Der Maximalwert HdVSTD des Ausgabesignals dVSTD der Normalisierungseinheit 5 nimmt zu. Der Differenzierer 61 gibt den Differenzwert Vdiff zwischen den Ausgaben (HdVSTD, HdISTD) aus, die von der Maximalwerthalteeinheit 62 kontinuierlich ab Zeitpunkt t0 gehalten werden.
Bei einem Zeitpunkt t3 beginnt der Kollektorstrom Ic abzunehmen. Infolgedessen nehmen dIc/dt und dISTD ab. Das Ausgabesignal HdISTD der Maximalwerthalteeinheit 62 ändert sich nicht.
Bei einem Zeitpunkt t4 endet die Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung Vce. Infolgedessen nimmt dVce/dt ab. Das Ausgabesignal HdVSTD der Maximalwerthalteeinheit 62 ändert sich nicht.
Bei einem Zeitpunkt t5 erhöht die Vergleichszeitraumeinstellungseinheit 73 der Vergleichseinheit 7 das Vergleichszeitraumeinstellungssignal Ctrig zu einem voreingestellten Zeitpunkt von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, nachdem die Änderungen der Kollektor-Emitter-Spannung Vce und des Kollektorstroms Ic auf Grundlage des Steuersignals beendet wurden, sodass ein Betrieb des Komparators 71 gültig ist. Da Ctrig den hohen Pegel erreicht hat, vergleicht der Komparator 71 das Eingabesignal Vdiff in den Komparator 71 mit dem Vergleichsreferenzwert Vref, der durch die Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 eingestellt wird, und gibt das Vergleichsergebnis aus. In der Beschreibung des Betriebs der ersten Ausführungsform nimmt das Vergleichsergebnis Vcmout des Komparators 71 von dem niedrigen Pegel zu dem hohen Niveau zu, da der Differenzwert Vdiff des Differenzierers 61 größer als der Vergleichsreferenzwert Vref ist. Infolgedessen ist eine Anpassung des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement 1 gültig, erzeugt die Antriebsanpassungseinheit 81 der Antriebssteuereinheit 8 das Anpassungssignal für die Antriebsvariablenschaltung 9 und hält die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 das Anpassungssignal und gibt es aus. Wenn das Vergleichsergebnis Vcmout des Komparators 71 auf einem niedrigen Pegel liegt, berücksichtigt die Antriebsanpassungseinheit 81, dass die Anpassung bereits an den eingestellten gewünschten Eigenschaften vorgenommen wurde, und deaktiviert sie die Anpassung des Antriebssignals. Dann hält die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 weiterhin das Anpassungssignal, das gehalten wird, wenn sich Vcmout auf dem hohen Pegel befindet, gleichsam.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 1000 des Leistungshalbleiterelements 1 der ersten Ausführungsform zeigt.
In Schritt S101 wird, wenn die Anpassung des Antriebssignals gestartet wird, das Steuersignal eingegeben.
In Schritt S102 wird die Antriebsvariablenschaltung 9 auf Grundlage der Eingabe des Steuersignals betrieben und gibt das Antriebssignal zum Antreiben des Leistungshalbleiterelements 1 aus.
In Schritt S103 wird das Leistungshalbleiterelement 1 auf Grundlage des Antriebssignals der variablen Antriebsschaltung 9 betrieben. Dies führt dazu, dass sich der Kollektorstrom Ic und die Kollektor-Emitter-Spannung Vce ändern.
In Schritt S 104 detektiert die Spannungsdetektionseinheit 2 Vce, die sich gemäß dem Betrieb des Leistungshalbleiterelements 1 ändert. Die Stromdetektionseinheit 3 detektiert Ic, der sich gemäß dem Betrieb des Leistungshalbleiterelements 1 ändert.
In Schritt S 105 differenziert die Differenzierungseinheit 4 jedes von dem detektierten Vce und Ic.
In Schritt S 106 legt die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 Werte der Normalisierungskonstanten α1 und α2 ein.
In Schritt S107 normalisiert die Normalisierungseinheit 51 den Differenzwert (dVce/dt) und den Differenzwert (dIc/dt) auf Grundlage der Normalisierungskonstanten α1 und α2 wie folgt.
$dVSTD = α 1 \cdot dVce/dt$
$dISTD = α 2 \cdot dIc/dt$
In Schritt S108 stellt die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 das Haltezeitraumeinstellungssignal Htrig auf Grundlage des Steuersignals als gültig (der hohe Pegel) ein.
Wenn in Schritt S109 das Haltezeitraumeinstellungssignal Htrig gültig ist (auf dem hohen Pegel), geht der Prozess zu Schritt S110 über. Falls das Haltezeitraumeinstellungssignal Htrig ungültig ist (auf dem niedrigen Pegel), kehrt der Prozess zu Schritt S104 zurück.
In Schritt S110 hält die Maximalwerthalteeinheit 62 den Maximalwert HdVSTD von dVSTD und den Maximalwert HdISTD von dISTD.
In Schritt S111 subtrahiert der Differenzierer 61 HdVSTD von HdISTD und gibt den Differenzwert Vdiff aus.
In Schritt S112 stellt die Vergleichszeitraumeinstellungseinheit 73 das Vergleichszeitraumeinstellungssignal Ctrig auf Grundlage des Steuersignals als gültig (auf dem hohen Pegel) ein.
Wenn in Schritt S 113 das Vergleichszeitraumeinstellungssignal Ctrig gültig ist (auf dem hohen Pegel), geht der Prozess zu Schritt S 115 über. Falls das Vergleichszeitraumeinstellungssignal Ctrig ungültig ist (auf dem niedrigen Pegel), kehrt der Prozess zu Schritt S104 zurück.
In Schritt S114 stellt die Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 den Vergleichsreferenzwert Vref ein.
In Schritt S115 vergleicht der Komparator 71 den Differenzwert Vdiff mit dem Vergleichsreferenzwert Vref und gibt das Vergleichsergebnis aus. Wenn der Vergleichsreferenzwert Vref der Differenzwert Vdiff oder weniger ist, geht der Prozess zu Schritt S 116 über. Wenn der Vergleichsreferenzwert Vref größer als der Differenzwert Vdiff ist, geht der Prozess zu Schritt S 118 über.
In Schritt S116 erzeugt die Antriebsanpassungseinheit 81 das Antriebsanpassungssignal zum Anpassen des Antriebssignals der Antriebsvariablenschaltung 9.
In Schritt S 117 hält die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 das Antriebsanpassungssignal. Danach kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück und die Antriebsanpassung wird erneut gestartet.
In Schritt S118 erzeugt die Antriebsanpassungseinheit 81 nicht das Antriebsanpassungssignal zum Anpassen des Antriebssignals der Antriebsvariablenschaltung 9 und die Anpassung des Antriebssignals endet. Das Leistungshalbleiterelement 1 wird gemäß der Eingabe des Steuersignals durch das Antriebssignal der Antriebsvariablenschaltung 9 auf Grundlage des Antriebsanpassungssignal betrieben, das durch die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 gehalten wird.
Wie vorstehend beschrieben vergleicht die Antriebsanpassungsschaltung der ersten Ausführungsform den Differenzwert zwischen dem normalisierten Wert des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und dem normalisierten Wert des Differenzwerts des Kollektorstroms davon mit dem Vergleichsreferenzwert bei dem Einschaltvorgang oder einem Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements 1. Unter Verwendung des Vergleichsergebnisses steuert die Antriebsanpassungsschaltung jede der Spannungsänderung (dVce/dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und der Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1, während ein Gleichgewicht dazwischen berücksichtigt wird. Dies ermöglicht es, sowohl einen Verlust als auch ein Rauschen zu reduzieren. Die Antriebsanpassungsschaltung kann zudem vorzugsweise entweder das Rauschen oder den Verlust reduzieren, indem sie den Vergleichsreferenzwert anpasst.
Zweite Ausführungsform
4 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 2000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Die Differenz zwischen der in 4 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 2000 und der in 1 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform lautet wie folgt.
Die Antriebssteuereinheit 8 der Antriebsanpassungsschaltung 2000 in 4 ist mit einer Antriebsanpassungseinstellungseinheit 83 versehen.
In der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform werden sowohl die Spannungsänderung (dVce /dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 als auch die Stromänderungen (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1 gemäß dem Ergebnis der Vergleichseinheit 7 angepasst.
In der Antriebsanpassungsschaltung 2000 der zweiten Ausführungsform stellt die Antriebsanpassungseinstellungseinheit 83 ein, welche der Spannungsänderung (dVce /dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 oder der Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1 durch die Antriebsanpassungseinheit 81 in dem Einschaltvorgang oder dem Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements 1 eingestellt werden soll. Wenn die Eigenschaften, die zum Reduzieren des Verlustes und des Rauschens gültig sind, im Voraus bekannt sind, kann die Anzahl von Versuchen zum Anpassen des Antriebssignals reduziert werden, indem die Eigenschaften eingestellt werden, die von der Antriebsanpassungseinstellungseinheit 83 angepasst werden sollen. Wenn zum Beispiel die Eigenschaften, die zum Reduzieren des Verlustes und des Rauschens gültig sind, die Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1 in dem Einschaltvorgang sind und die Spannungsänderung (dVce/dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 in dem Ausschaltungsvorgang ist, stellt die Antriebsanpassungseinstellungseinheit 83 die Eigenschaft, die in dem Einschaltvorgang angepasst werden soll, auf die Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1 ein und stellt die Eigenschaft, die in dem Ausschaltvorgang angepasst werden soll, auf die Spannungsänderung (dVce /dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 ein. Infolgedessen kann, da die Anzahl der anzupassenden Eigenschaften von zwei auf eins reduziert wird, die Anzahl der Versuche zum Anpassen des Antriebssignals im Vergleich zu der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform reduziert werden. Wenn die Anzahl von Versuchen reduziert wird, ist es möglich, das Leistungshalbleiterelement 1 in kürzerer Zeit an die gewünschten Eigenschaften anzupassen.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 2000 der zweiten Ausführungsform zeigt. Der Punkt, in dem sich das Ablaufdiagramm aus 5 von dem Ablaufdiagramm der ersten Ausführungsform unterscheidet, die in 3 gezeigt ist, ist, dass das Ablaufdiagramm aus 5 den Schritt S201 beinhaltet.
In Schritt S201 wählt die Antriebsanpassungseinstellungseinheit 83 als die anzupassende Eigenschaft entweder die Spannungsänderung (dVce /dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 oder die Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom davon aus.
In Schritt S202 erzeugt die Antriebsanpassungseinheit 81 das Antriebsanpassungssignal zum Anpassen des Antriebssignals der Antriebsvariablenschaltung 9 derart, dass die ausgewählte Eigenschaft angepasst wird.
Wie vorstehend beschrieben stellt die Antriebsanpassungsschaltung 2000 der zweiten Ausführungsform diejenige ein, die aus der Spannungsänderung (dVce/dt) der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und der Stromänderung (dIc/dt) des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 angepasst werden soll. Folglich kann die Antriebsanpassungsschaltung 2000 der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform die Anzahl von Versuchen zum Anpassen des Antriebssignals reduzieren. Aus diesem Grund ist es möglich, das Leistungshalbleiterelement 1 in kürzerer Zeit an die gewünschte Eigenschaft anzupassen.
Dritte Ausführungsform
6 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 3000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Die Differenz zwischen der in 6 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 3000 und der in 1 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform lautet wie folgt.
Die Antriebsanpassungsschaltung 3000 in 6 ist mit einer Verlustberechnungseinheit 11 versehen. Auf Grundlage der Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Leistungshalbleiterelements 1, die von der Spannungsdetektionseinheit 2 detektiert wird, und des Kollektorstroms Ic des Leistungshalbleiterelements 1, der von der Stromdetektionseinheit 3 detektiert wird, berechnet die Verlustberechnungseinheit 11 einen Schaltverlust, der in dem Leistungshalbleiterelement 1 erzeugt wird.
Zusätzlich zu der Funktion der ersten Ausführungsform normalisiert die Normalisierungseinheit 5 der Antriebsanpassungsschaltung 3000 in 6 den Schaltverlust.
Zusätzlich zu der Funktion der ersten Ausführungsform stellt eine Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52A der Normalisierungseinheit 5 eine Normalisierungskonstante α3 ein. Zusätzlich zu der Funktion der ersten Ausführungsform normalisiert eine Normalisierungseinheit 51A der Normalisierungseinheit 5 den Schaltverlust auf Grundlage der Normalisierungskonstante α3.
Zusätzlich zu der Funktion der ersten Ausführungsform hält eine Maximalwerthalteeinheit 62A der Differenzeinheit 6 ferner einen Maximalwert des normalisierten Verlustwerts während des Haltezeitraums, der durch die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 eingestellt wird.
Die Differenzeinheit 6 der Antriebsanpassungsschaltung 3000 in 6 ist ferner mit einer Differenzauswahleinheit 64 versehen.
Die Differenzauswahleinheit 64 der Differenzeinheit 6 wählt in dem Differenzierer 61 zu berechnende Werte aus drei Werten aus, die von der Maximalwerthalteeinheit 62A gehalten werden (den Maximalwert des normalisierten Verlustes, den Maximalwert der normalisierten Spannungsänderung (dVce/dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und den Maximalwert der normalisierten Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1). Der Differenzierer 61 berechnet den Differenzwert zwischen zwei ausgewählten Werten.
Wenn die Differenzauswahleinheit 64 den normalisierten Verlustwert und die normalisierte Spannungsänderung (dVce /dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 auswählt, gibt der Differenzierer 61 als ein Beispiel den Differenzwert zwischen den zwei Werten aus. Auf diese Art und Weise kann die Differenzauswahleinheit 64 willkürlich den Wert auswählen, der durch den Differenzierer 61 berechnet werden soll. Ein unterschiedlicher Wert kann für jeden des Einschaltvorgangs und des Ausschaltvorgangs als der Wert ausgewählt werden, der durch die Differenzauswahleinheit 64 ausgewählt wird, um durch den Differenzierer 61 berechnet zu werden.
Die Vergleichseinheit 7, Antriebssteuereinheit 8 und Antriebsvariablenschaltung 9 sind gleich denen der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform.
Wenn die Differenzauswahleinheit 64 den normalisierten Verlustwert auswählt, gibt die Antriebssteuereinheit 8 das Antriebsanpassungssignal zum Steuern des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement 1 auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen einem Differenzergebnis zwischen dem normalisierten Verlustwert und dem anderen ausgewählten Wert und dem Vergleichsreferenzwert aus, der durch die Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 eingestellt wird. In der Antriebsanpassungsschaltung 3000 der dritten Ausführungsform kann die Antriebssteuereinheit 8, da die Differenzauswahleinheit 64 den normalisierten Verlust auswählt, das Antriebssignal für das Leistungshalbleiterelement 1 derart steuern, dass der Verlustwert direkt reduziert wird. Daher kann ein Verlustreduzierungseffekt im Vergleich zu der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform verbessert werden.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 3000 der dritten Ausführungsform zeigt. Der Punkt, in dem sich das Ablaufdiagramm aus 7 von dem Ablaufdiagramm der ersten Ausführungsform aus 3 unterscheidet, ist wie folgt.
In Schritt S301 berechnet die Verlustberechnungseinheit 11 den Schaltverlust (Verlust), der in dem Leistungshalbleiterelement 1 erzeugt wird, aus der Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Leistungshalbleiterelements 1, die von der Spannungsdetektionseinheit 2 detektiert wird, und des Kollektorstroms Ic des Leistungshalbleiterelements 1, der von der Stromdetektionseinheit 3 detektiert wird.
In Schritt S302 stellt die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52 die Normalisierungskonstante α3 zusätzlich zu den Normalisierungskonstanten α1 und α2 ein.
In Schritt S303 normalisiert die Normalisierungseinheit 51 den Schaltverlust (Verlust) auf Grundlage der Normalisierungskonstante α3 wie nachstehend beschrieben, um so einen normalisierten Verlust LSTD auszugeben, und zwar zusätzlich zu der Normalisierung des Differenzwerts (dVce/dt) und des Differenzwerts (dIc/dt).
$LSTD = α 3 \cdot Verlust$
In Schritt S304 hält die Maximalwerthalteeinheit 62 der Differenzeinheit 6 einen Maximalwert des normalisierten Verlustes LSTD als HLSTD, zusätzlich zu dem Halten des Maximalwerts HdVSTD von dVSTD und des Maximalwerts HdISTD von dISTD, wenn das Haltezeitraumeinstellungssignal Htrig, das durch die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 eingestellt wird, gültig ist.
In Schritt S305 wählt die Differenzauswahleinheit 64 zwei Werte aus den drei Werten aus, die in der Maximalwerthalteeinheit 62A gehalten werden (den Maximalwert des normalisierten Verlustes, den Maximalwert der normalisierten Spannungsänderung (dVce/dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und den Maximalwert der normalisierten Stromänderung (dIc/dt) in dem Kollektorstrom des Leistungshalbleiterelements 1).
In Schritt S306 gibt der Differenzierer 61 den Differenzwert zwischen den zwei ausgewählten Werten aus.
Wie vorstehend beschrieben ist es gemäß der dritten Ausführungsform möglich, die von dem Differenzierer 61 zu berechnenden Werte, die in der Differenzauswahleinheit 64 ausgewählt werden, für den Einschaltvorgang und den Ausschaltvorgang willkürlich auszuwählen. Durch Auswählen des normalisierten Verlustwerts in der Differenzauswahleinheit 64 kann der Verlustreduzierungseffekt im Vergleich zu der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform verbessert werden.
Vierte Ausführungsform
8 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 4000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. Die Differenz zwischen der in 8 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 4000 und der in 6 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 3000 der dritten Ausführungsform lautet wie folgt.
Die Antriebsanpassungsschaltung 4000 in 8 ist mit einer Stoßdetektionseinheit 12 versehen.
Die Stoßdetektionseinheit 12 detektiert einen Stoßstrom des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1, der durch die Stromdetektionseinheit 3 zum Zeitpunkt des Einschaltvorgangs detektiert wird, und eine Stoßspannung der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1, die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 zum Zeitpunkt des Ausschaltvorgangs detektiert wird.
Zusätzlich zu der Funktion der dritten Ausführungsform normalisiert die Normalisierungseinheit 5 der Antriebsanpassungsschaltung 4000 in 8 den Stoßstrom und die Stoßspannung.
Zusätzlich zu der Funktion der dritten Ausführungsform stellt eine Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52B der Normalisierungseinheit 5 die Normalisierungskonstanten α4 und α5 ein. Zusätzlich zu der Funktion der dritten Ausführungsform normalisiert eine Normalisierungseinheit 51B der Normalisierungseinheit 5 den Stoßstrom auf Grundlage der Normalisierungskonstante α4 und normalisiert sie die Stoßspannung auf Grundlage der Normalisierungskonstante α5.
Zusätzlich zu der Funktion der dritten Ausführungsform hält eine Maximalwerthalteeinheit 62B der Differenzeinheit 6 einen Maximalwert des normalisierten Stoßstroms und einen Maximalwert der normalisierten Stoßspannung während des Haltezeitraums, der durch die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 eingestellt wird.
Eine Differenzverlusteinheit 64B der Differenzeinheit 6 wählt zwei durch den Differenzierer 61 zu berechnende Werte aus fünf Werten aus, die von der Maximalwerthalteeinheit 62B gehalten werden (den Maximalwert des normalisierten Stoßstroms des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1 zu dem Zeitpunkt des Einschaltvorgangs, den Maximalwert der normalisierten Stoßspannung der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 zu dem Zeitpunkt des Ausschaltvorgangs, den Maximalwert des normalisierten Verlustes, den Maximalwert der normalisierten Spannungsänderung (dVce/dt) in der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1 und den Maximalwert der normalisierten Stromänderung (dIc/dt) des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1). Auf diese Art und Weise kann die Differenzauswahleinheit 64B willkürlich die zwei Werte auswählen, die durch den Differenzierer 61 berechnet werden sollen. Unterschiedliche Werte können für den Einschaltvorgang bzw. den Ausschaltvorgang als die beiden Werte ausgewählt werden, die durch die Differenzauswahleinheit 64B ausgewählt werden, um durch den Differenzierer 61 berechnet zu werden. Der Differenzierer 61 berechnet den Differenzwert zwischen den beiden ausgewählten Werten.
Die Vergleichseinheit 7, Antriebssteuereinheit 8 und Antriebsvariablenschaltung 9 sind gleich denen der Antriebsanpassungsschaltung 3000 der dritten Ausführungsform.
Wenn zum Beispiel die Differenzauswahleinheit 64B den Maximalwert der normalisierten Stoßspannung oder den Maximalwert des normalisierten Stoßstroms auswählt, gibt die Antriebssteuereinheit 8 das Antriebsanpassungssignal zum Steuern des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement 1 auf Grundlage des Vergleichsergebnisses zwischen dem Differenzergebnis von dem anderen ausgewählten Wert und dem Vergleichsreferenzwert aus, der durch die Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit 72 eingestellt wird. Mit anderen Worten wählt in der vierten Ausführungsform die Differenzauswahleinheit 64B den Maximalwert der normalisierten Stoßspannung zum Zeitpunkt des Ausschaltens aus und wählt den ausgewählten Wert des normalisierten Stoßstroms zum Zeitpunkt des Einschaltens aus. Dadurch können im Vergleich zu der Antriebsanpassungsschaltung 3000 der dritten Ausführungsform der Stoßstrom zum Zeitpunkt des Einschaltens und die Stoßspannung zum Zeitpunkt des Ausschaltens reduziert werden. Infolgedessen ist es möglich, einen Bruch des Leistungshalbleiterelements 1 zu unterdrücken, der durch den Stoßstrom oder die Stoßspannung verursacht wird.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 4000 der vierten Ausführungsform zeigt. Der Punkt, in dem sich das Ablaufdiagramm aus 9 von dem Ablaufdiagramm der dritten Ausführungsform aus 7 unterscheidet, ist wie folgt.
In Schritt S401 detektiert die Stoßdetektionseinheit 12 einen Stoßstrom ISG des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements 1, der durch die Stromdetektionseinheit 3 zum Zeitpunkt des Einschaltens detektiert wird, und eine Stoßspannung VSG der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements 1, die durch die Spannungsdetektionseinheit 2 zum Zeitpunkt des Ausschaltens detektiert wird.
In Schritt S402 stellt die Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit 52B der Normalisierungseinheit 5 zusätzlich zu der Einstellung der Normalisierungskonstanten α1, α2 und α2 die Normalisierungskonstanten α4 und α5 ein.
In Schritt S403 normalisiert die Normalisierungseinheit 51 zusätzlich zu der Normalisierung des Differenzwerts (dVce/dt), des Differenzwerts (dIc/dt) und des Schaltverlusts (Verlust) den detektierten Stoßstrom ISG und die Stoßspannung VSG und gibt einen normalisierten Stoßstrom ISGSTD und eine normalisierte Stoßspannung VSGSTD wie folgt aus.
$ISGSTD = α 4 \cdot ISG$
$VSGSTD = α 5 \cdot VSG$
In Schritt S404 hält die Maximalwerthalteeinheit 62B der Differenzeinheit 6 einen Maximalwert HISGSTD des normalisierten Stoßstroms ISGSTD und hält sie einen Maximalwert HVSGSTD der normalisierten Stoßspannung VSGSTD zusätzlich zum Halten des Maximalwerts HdVSTD von dVSTD, des Maximalwerts HdISTD von dISTD und des Maximalwerts HLSTD von LSTD, wenn das Haltezeitraumeinstellungssignal Htrig, das durch die Haltezeitraumeinstellungseinheit 63 eingestellt wird, gültig ist.
In Schritt S405 wählt die Differenzauswahleinheit 64B willkürlich die von dem Differenzierer 61 zu berechnenden Werte aus.
In Schritt S406 gibt der Differenzierer 61 den Differenzwert zwischen den zwei ausgewählten Werten aus.
Wie vorstehend beschrieben können gemäß der vierten Ausführungsform die durch den Differenzierer 61 zu berechnenden Werte, die durch die Differenzauswahleinheit 64 ausgewählt werden, willkürlich für den Einschaltvorgang und den Ausschaltvorgang eingestellt werden. Wenn die Differenzauswahleinheit 64 den normalisierten Stoßstrom im Einschaltvorgang und die normalisierte Stoßspannung im Ausschaltvorgang auswählt, ist es möglich, den Stoßstrom zum Zeitpunkt des Einschaltens und die Stoßspannung zum Zeitpunkt des Ausschaltens zu reduzieren, um einen Bruch des Leistungshalbleiterelements 1 zu unterdrücken, der durch den Stoßstrom oder die Stoßspannung verursacht wird.
Fünfte Ausführungsform
10 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Antriebsanpassungsschaltung 5000 eines Leistungshalbleiterelements 1 gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt. Die Differenz zwischen der in 10 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 5000 und der in 1 gezeigten Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform lautet wie folgt.
Die Antriebsanpassungseinheit 81 der Antriebssteuereinheit 8 der Antriebsanpassungsschaltung 5000 aus 10 ist mit einer Antriebseinheit 88, einer Einschaltantriebsanpassungseinheit 84 und einer Ausschaltantriebsanpassungseinheit 85 versehen. Die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit 82 ist mit einer Einschalthalteeinheit 86 und einer Ausschalthalteeinheit 87 versehen.
Die Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform steuert entweder den Einschaltvorgang oder den Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements 1.
Die Auswahleinheit 88 wählt den Einschaltvorgang oder den Ausschaltvorgang auf Grundlage des Steuersignals aus.
Die Einschaltantriebsanpassungseinheit 84 gibt ein Antriebsanpassungssignal zum Steuern des Antriebssignals im Einschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements 1 gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit 7 aus, wenn der Einschaltvorgang durch die Auswahleinheit 88 ausgewählt wird. Die Einschalthalteeinheit 86 hält das Antriebsanpassungssignal, das von der Einschaltantriebsanpassungseinheit 84 ausgegeben wird, wenn die Antriebsanpassung in der Einschaltantriebsanpassungseinheit 84 gültig ist.
Die Ausschaltantriebsanpassungseinheit 85 gibt ein Antriebsanpassungssignal zum Steuern des Antriebssignals im Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements 1 gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit 7 aus, wenn der Ausschaltvorgang durch die Auswahleinheit 88 ausgewählt wird. Die Ausschalthalteeinheit 87 hält das Antriebsanpassungssignal, das von der Ausschaltantriebsanpassungseinheit 85 ausgegeben wird, wenn die Antriebsanpassung in der Ausschaltantriebsanpassungseinheit 85 gültig ist.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Antriebsanpassungsschaltung 5000 der fünften Ausführungsform zeigt. Der Punkt, in dem sich das Ablaufdiagramm aus 11 von dem Ablaufdiagramm der ersten Ausführungsform aus 3 unterscheidet, ist wie folgt.
In Schritt S 115, wenn der Vergleichsreferenzwert Vref < Differenzwert Vdiff, geht der Prozess zu Schritt S501 über.
In Schritt S501 wählt die Auswahleinheit 88 den Einschaltvorgang oder den Ausschaltvorgang auf Grundlage des Steuersignals aus. Wenn der Einschaltvorgang ausgewählt ist, geht der Prozess zu Schritt S502 über. Wenn der Abschaltvorgang ausgewählt ist, geht der Prozess zu Schritt S504 über.
In Schritt S502 gibt die Einschaltantriebsanpassungseinheit 84 das Antriebsanpassungssignal zum Anpassen des Antriebssignals im Einschaltvorgang aus.
In Schritt S503 hält die Einschalthalteeinheit 86 das Antriebsanpassungssignal im Einschaltvorgang.
In Schritt S504 gibt die Ausschaltantriebsanpassungseinheit 85 das Antriebsanpassungssignal zum Anpassen des Antriebssignals im Ausschaltvorgang aus.
In Schritt S505 hält die Ausschalthalteeinheit 87 das Antriebsanpassungssignal im Ausschaltvorgang.
Wie vorstehend beschrieben ist es gemäß der fünften Ausführungsform, während die gleiche Wirkung des Reduzierens sowohl des Verlustes als auch des Rauschens wie in der ersten Ausführungsform erhalten wird, wenn das Leistungshalbleiterelement 1 kontinuierlich betrieben wird, möglich, den Verlust und das Rauschen des Leistungshalbleiterelements 1 in beiden der Vorgänge des Einschaltens und des Ausschaltens zu reduzieren, indem die Antriebssignale in dem Einschaltvorgang und dem Ausschaltvorgang auf Grundlage des Auswahlergebnisses der Auswahleinheit 88 gesteuert werden.
Sechste Ausführungsform
12 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsmoduls 9000 einer sechsten Ausführungsform zeigt.
Das Leistungsmodul 9000 ist mit dem Leistungshalbleiterelement 1 und der Antriebsanpassungsschaltung 1000 der ersten Ausführungsform versehen. Das Leistungsmodul 9000 kann anstelle der Antriebsanpassungsschaltung 1000 mit Antriebsanpassungsschaltungen 2000 bis 5000 einer zweiten bis fünften Ausführungsform versehen sein.
Das Leistungsmodul 9000 kann zum Beispiel mit sechs Leistungshalbleiterelementen versehen sein, anstatt nur mit einem Leistungshalbleiterelement 1 versehen zu sein.
Siebte Ausführungsform
Die vorliegende Ausführungsform wird durch Anwenden von Antriebsanpassungsschaltungen 1000 bis 5000 der ersten bis fünften Ausführungsform, wie oben beschrieben auf einer Leistungsumwandlungsvorrichtung erhalten. Obwohl die vorliegende Offenbarung nicht auf eine spezifische Leistungsumwandlungsvorrichtung beschränkt ist, wird ein Fall, in dem die vorliegende Offenbarung auf einen dreiphasigen Wechselrichter angewendet wird, im Folgenden als siebte Ausführungsform beschrieben.
13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungsumwandlungssystems der siebten Ausführungsform zeigt.
Das Leistungsumwandlungssystem ist mit einer Leistungsversorgung 100, einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 und einer Last 300 versehen.
Die Leistungsversorgung 100 ist eine DC-Leistungsversorgung. Die Leistungsversorgung 100 führt der Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 DC-Leistung zu. Die Leistungsversorgung 100 kann aus verschiedenen Elementen bestehen. Zum Beispiel kann die Leistungsversorgung 100 aus einem DC-System, einer Solarbatterie oder einer Speicherbatterie bestehen oder kann aus einer Gleichrichterschaltung oder einem AC/DC-Wandler bestehen, die bzw. der mit einem AC-System verbunden ist. Die Leistungsversorgung 100 kann aus einem DC/DC-Wandler bestehen, der eine DC-Leistungsausgabe aus einem DC-System in eine vorbestimmte Leistung umwandelt.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 ist der dreiphasige Wechselrichter, der zwischen die Leistungsversorgung 100 und die Last 300 geschaltet ist. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 wandelt die von der Leistungsversorgung 100 zugeführte DC-Leistung in die AC-Leistung um, um die AC-Leistung der Last 300 zuzuführen. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 ist mit einer Hauptumwandlungsschaltung 201, die die DC-Leistung in die AC-Leistung zum Ausgeben umwandelt, und einer Steuerschaltung 203, die ein Steuersignal zum Steuern der Hauptumwandlungsschaltung 201 an die Hauptumwandlungsschaltung 201 ausgibt, versehen.
Die Last 300 ist ein dreiphasiger Elektromotor, der durch AC-Leistung angetrieben wird, der von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 geliefert wird. Die Last 300 ist nicht auf eine spezifische Anwendung beschränkt, sondern der Elektromotor ist an einem beliebigen von verschiedenen Typen von elektrischen Instrumenten montiert. Zum Beispiel wird die Last 300 als Elektromotor für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Schienenfahrzeug, einen Aufzug oder eine Klimaanlage verwendet.
Nachfolgend werden Details der Leistungsumwandlungsvorrichtung 200 beschrieben.
Die Hauptumwandlungsschaltung 201 ist mit einem Schaltelement und einer Rückflussdiode (nicht gezeigt) versehen.
Wenn das Schaltelement das Schalten durchführt, wird die von der Leistungsversorgung 100 zugeführte DC-Leistung in die AC-Leistung umgewandelt und der Last 300 zugeführt. Obwohl es verschiedene spezifische Schaltungskonfigurationen der Hauptumwandlungsschaltung 201 gibt, ist die Hauptumwandlungsschaltung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine zweistufige dreiphasige Vollbrückenschaltung. Die zweistufige dreiphasige Vollbrückenschaltung ist mit sechs Schaltelementen und sechs Rückflussdioden antiparallel zu den jeweiligen Schaltelementen versehen. Alle zwei Schaltelemente der sechs Schaltelemente sind in Reihe geschaltet, um eine obere und untere Arme zu bilden, und jeder des oberen und untere Arme bildet jede Phase (eine U-Phase, eine V-Phase, eine W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Dann werden Ausgangsanschlüsse der oberen und unteren Arme, d. h. drei Ausgangsanschlüsse der Hauptumwandlungsschaltung 201, mit der Last 300 verbunden.
Jedes der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 201 ist ein Leistungshalbleiterelement 1 in der ersten bis fünften Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben.
Wie in der ersten bis fünften vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben, wird, da die Antriebsanpassungsschaltungen 1000 bis 5000 zum Antreiben der jeweiligen Schaltelemente (Leistungshalbleiterelemente 1) in der Halbleitervorrichtung 202 eingebaut sind, die Hauptumwandlungsschaltung 201 mit den Antriebsanpassungsschaltungen 1000 bis 5000 versehen.
Die Antriebsanpassungsschaltung erzeugt ein Antriebssignal zum Antreiben des Schaltelements der Hauptumwandlungsschaltung 201 und liefert das Antriebssignal an eine Steuerelektrode des Schaltelements der Hauptumwandlungsschaltung 201. Konkret gibt die Antriebsanpassungsschaltung gemäß dem Steuersignal von der Steuerschaltung 203, das später beschrieben wird, ein Antriebssignal zum EINschalten des Schaltelements und ein Antriebssignal zum AUSschalten des Schaltelements an die Steuerelektrode von jedem der Schaltelemente aus. Wenn das Schaltelement in dem EIN-Zustand gehalten wird, ist das Antriebssignal ein Spannungssignal (ein EIN-Signal), das eine Schwellenspannung des Schaltelements oder mehr aufweist, und wenn das Schaltelement in dem AUS-Zustand gehalten wird, ist das Antriebssignal ein Spannungssignal (ein AUS-Signal), das die Schwellenspannung des Schaltelements oder weniger aufweist.
Die Steuerschaltung 203 steuert die Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 201, sodass der Last 300 die gewünschte Leistung zugeführt wird. Konkret wird eine Zeit (eine EIN-Zeit), zu der sich jedes der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 201 in dem EIN-Zustand befinden sollte, auf Grundlage einer Leistung berechnet, die der Last 300 zuzuführen ist. Beispielsweise kann die Hauptumwandlungsschaltung 201 durch eine PWM-Steuerung gesteuert werden, die die EIN-Zeit des Schaltelements entsprechend einer auszugebenden Spannung moduliert. Dann wird ein Steuerbefehl (das Steuersignal) an die Antriebsanpassungsschaltung ausgegeben, die in der Hauptumwandlungsschaltung 201 beinhaltet ist, sodass zu jedem Zeitpunkt das EIN-Signal an das Schaltelement ausgegeben wird, das sich in dem EIN-Zustand befinden sollte, und das AUS-Signal an das Schaltelement ausgegeben wird, das sich in dem AUS-Zustand befinden sollte. Gemäß dem Steuersignal gibt die Antriebsanpassungsschaltung das EIN-Signal oder das AUS-Signal als das Antriebssignal an die Steuerelektrode von jedem der Schaltelemente aus.
In der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform können, da die Hauptumwandlungsschaltung 201 mit Antriebsanpassungsschaltungen 1000 bis 5000 der ersten bis fünften Ausführungsform versehen ist, der Verlust und das Rauschen des Leistungshalbleiterelements 1 reduziert werden.
Obwohl das Beispiel, in dem die vorliegende Offenbarung auf den zweistufigen dreiphasigen Wechselrichter angewendet wird, in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann auf verschiedene Leistungsumwandlungsvorrichtungen angewendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die zweistufige Leistungsumwandlungsvorrichtung verwendet, es kann jedoch eine dreistufige oder mehrstufige Leistungsumwandlungsvorrichtung verwendet werden. Wenn einer einphasigen Last die Leistung zugeführt wird, kann die vorliegende Offenbarung auf einen einphasigen Wechselrichter angewendet werden. Ferner, wenn einer DC-Last oder dergleichen Leistung zugeführt wird, kann die vorliegende Offenbarung auch auf einen DC/DC-Wandler oder einen AC/DC-Wandler angewendet werden.
Die Leistungsumwandlungsvorrichtung, auf die die vorliegende Offenbarung angewendet wird, ist nicht auf den vorstehend beschriebenen Fall beschränkt, in dem die Last der Elektromotor ist. Zum Beispiel kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung als eine Leistungsversorgungsvorrichtung für eine elektrische Entladungsmaschine, eine Laserverarbeitungsmaschine, eine Induktionserhitzungsgarvorrichtung und ein kontaktloses Leistungsversorgungssystem verwendet werden. Ferner kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung als eine Leistungsaufbereitungsvorrichtung für ein Photovoltaikleistungserzeugungssystem, ein Stromspeichersystem und dergleichen verwendet werden.
Die diesmal offenbarten Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht Beispiele und sollten nicht als einschränkend angesehen werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch den Umfang der Patentansprüche und nicht durch die vorstehend erwähnte Beschreibung dargestellt und soll alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs einschließen, die dem Umfang der Patentansprüche entsprechen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Leistungshalbleiterelement; 2 Spannungsdetektionseinheit; 3 Stromdetektionseinheit; 4 Differenzierungseinheit; 5 Normalisierungseinheit; 6 Differenzeinheit; 7 Vergleichseinheit; 8 Antriebssteuereinheit; 9 Antriebsvariablenschaltung; 11 Verlustberechnungseinheit; 12 Stoßdetektionseinheit; 51, 51A, 51B Normalisierungseinheit; 52, 52A, 52B Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit; 61 Differenzierer; 62, 62A, 62B Maximalwerthalteeinheit; 63 Haltezeitraumeinstellungseinheit; 64, 64B Differenzauswahleinheit; 71 Komparator; 72 Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit; 73 Vergleichszeitraumeinstellungseinheit; 81 Antriebsanpassungseinheit; 82 Antriebsanpassungssignalhalteeinheit; 83 Antriebsanpassungseinstellungseinheit; 84 Einschaltantriebsanpassungseinheit; 85 Ausschaltantriebsanpassungseinheit; 86 Einschalthalteeinheit; 87 Ausschalthalteeinheit; 88 Auswahleinheit; 100 Leistungsversorgung; 100A Strom; 200 Leistungsumwandlungsvorrichtung; 201 Hauptumwandlungsschaltung; 202 Halbleitervorrichtung; 203 Steuerschaltung; 300 Last; 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 Antriebsanpassungsschaltung; 9000 Leistungsmodul

Claims

Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung, umfassend: eine Spannungsdetektionseinheit zum Detektieren einer Kollektor-Emitter-Spannung eines Leistungshalbleiterelements; eine Stromdetektionseinheit zum Detektieren eines Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements; eine Differenzierungseinheit zum Differenzieren der Kollektor-Emitter-Spannung und Differenzieren des Kollektorstroms; eine Normalisierungseinheit zum Normalisieren eines Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und Normalisieren eines Differenzwerts des Kollektorstroms; eine Differenzeinheit zum Berechnen eines Differenzwerts zwischen einem normalisierten Wert des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und einem normalisierten Wert des Differenzwerts des Kollektorstroms; eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des Differenzwerts mit einem Vergleichsreferenzwert; eine Antriebssteuereinheit zum Erzeugen, auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses der Vergleichseinheit, eines Antriebsanpassungssignals zum Anpassen eines Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement; und eine Antriebsvariablenschaltung zum Ausgeben, auf Grundlage des Antriebsanpassungssignals, des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Normalisierungseinheit Folgendes beinhaltet: eine Normalisierungskonstanteneinstellungseinheit zum Einstellen einer ersten Normalisierungskonstante und einer zweiten Normalisierungskonstante; und eine Normalisierungseinheit zum Normalisieren des Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung auf Grundlage der ersten Normalisierungskonstante und Normalisieren des Differenzwerts des Kollektorstroms auf Grundlage der zweiten Normalisierungskonstante.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Differenzeinheit Folgendes beinhaltet: eine Maximalwerthalteeinheit zum Halten eines Maximalwerts eines normalisierten Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung und Halten eines Maximalwerts eines normalisierten Differenzwerts des Kollektorstroms; eine Haltezeitraumeinstellungseinheit zum Einstellen eines Haltezeitraums in der Maximalwerthalteeinheit; und einen Differenzierer zum Erzeugen eines Differenzwerts zwischen dem Maximalwert des normalisierten Differenzwerts der Kollektor-Emitter-Spannung, die in der Maximalwerthalteeinheit gehalten wird, und dem Maximalwert des normalisierten Differenzwerts des Kollektorstroms, der in der Maximalwerthalteeinheit gehalten wird.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vergleichseinheit Folgendes beinhaltet: eine Vergleichsreferenzwerteinstellungseinheit zum Einstellen des Vergleichsreferenzwerts; einen Komparator zum Vergleichen des Differenzwerts mit dem Vergleichsreferenzwert; und eine Vergleichszeitraumeinstellungseinheit zum Einstellen eines Zeitraums, während dessen ein Vergleich in dem Komparator vorgenommen wird.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebssteuereinheit Folgendes beinhaltet: eine Antriebsanpassungseinheit zum Erzeugen eines Antriebsanpassungssignals zum Anpassen des Antriebssignals für das Leistungshalbleiterelement gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit; und eine Antriebsanpassungssignalhalteeinheit zum Halten und Ausgeben des von der Antriebsanpassungseinheit erzeugten Antriebsanpassungssignals gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Antriebssteuereinheit: eine Antriebsanpassungseinstellungseinheit beinhaltet, um einen anzupassenden Änderungsbetrag von einem Änderungsbetrag pro Zeiteinheit der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiterelements und einem Änderungsbetrag pro Zeiteinheit des Kollektorstroms des Leistungshalbleiterelements einzustellen; und auf Grundlage der Einstellung der Antriebsanpassungseinstellungseinheit das angepasste Antriebsanpassungssignal gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit ausgibt.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Verlustberechnungseinheit zum Berechnen eines Verlustes des Leistungshalbleiterelements, wobei: die Normalisierungseinheit ferner den Verlust des Leistungshalbleiterelements normalisiert; und die Differenzeinheit einen Differenzwert zwischen zwei beliebigen aus dem normalisierten Differenzwert der Kollektor-Emitter-Spannung, dem normalisierten Differenzwert des Kollektorstroms und einem normalisierten Verlust des Leistungshalbleiterelements berechnet.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Stoßdetektionseinheit, die mit der Spannungsdetektionseinheit und der Stromdetektionseinheit verbunden ist, um eine Stoßspannung des Leistungshalbleiterelements und einen Stoßstrom des Leistungshalbleiterelements zu detektieren, wobei: die Normalisierungseinheit die Stoßspannung des Leistungshalbleiterelements normalisiert und den Stoßstrom des Leistungshalbleiterelements normalisiert; und die Differenzeinheit einen Differenzwert zwischen zwei beliebigen aus dem normalisierten Differenzwert der Kollektor-Emitter-Spannung, dem normalisierten Differenzwert des Kollektorstroms, dem normalisierten Verlust des Leistungshalbleiterelements, einer normalisierten Stoßspannung des Leistungshalbleiterelements und einem normalisierten Stoßstrom des Leistungshalbleiterelements berechnet.
Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Antriebsanpassungseinheit der Antriebssteuereinheit Folgendes beinhaltet: eine Auswahleinheit zum Auswählen eines anzupassenden Antriebssignals aus einem Antriebssignal in einem Einschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements und einem Antriebssignal in einem Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements; eine Einschaltantriebsanpassungseinheit zum Anpassen des Antriebssignals für den Einschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements, wenn das Anpassen des Antriebssignals bei dem Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements durch die Auswahleinheit ausgewählt wird; und eine Ausschaltantriebsanpassungseinheit zum Anpassen des Antriebssignals für den Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements, wenn das Anpassen des Antriebssignals bei dem Ausschaltvorgang des Leistungshalbleiterelements durch die Auswahleinheit ausgewählt wird, und die Antriebsanpassungssignalhalteeinheit der Antriebssteuereinheit Folgendes beinhaltet: eine Einschalthalteeinheit zum Halten und Ausgeben eines von der Einschaltantriebsanpassungseinheit angepassten Antriebsanpassungssignals gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit; und eine Ausschalthalteeinheit zum Halten und Ausgeben eines von der Ausschaltantriebsanpassungseinheit angepassten Antriebsanpassungssignals gemäß dem Vergleichsergebnis der Vergleichseinheit.
Leistungsmodul, das ein Leistungshalbleiterelement und die Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Hauptumwandlungsschaltung, die ein Leistungshalbleiterelement und die Leistungshalbleiterelement-Antriebsanpassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 beinhaltet, um Eingangsleistung umzuwandeln und auszugeben; und eine Steuerschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern der Hauptumwandlungsschaltung an die Hauptumwandlungsschaltung.