ITTO20000893A1

ITTO20000893A1 - APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING THE OVERHEATING OF POWER TRANSISTORS OF AN INVERTER.

Info

Publication number: ITTO20000893A1
Application number: IT2000TO000893A
Authority: IT
Inventors: Dong-Kue Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2002-03-22
Also published as: ES2181552A1; JP2001145364A; ITTO20000893A0; ES2181552B1; CN1290058A; IT1320667B1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale of the patent for industrial invention

SFONDO DELL'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

1. Campo dell'invenzione 1. Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio e metodo per rilevare il surriscaldamento di transistori di potenza di un invertitore e, più particolarmente, ad un apparecchio e metodo per rilevare il surriscaldamento di transistori di potenza di un invertitore per impedire il danneggiamento ai transistori di .potenza dovuto ad un aumento estremo di temperatura. The present invention relates to an apparatus and method for detecting the overheating of power transistors of an inverter and, more particularly, to an apparatus and method for detecting the overheating of power transistors of an inverter to prevent damage to the transistors of. power due to an extreme temperature rise.

2. Descrizione della tecnica relativa 2. Description of the related technique

Generalmente, un invertitore di un condizionatore d'aria converte la corrente continua CC in corrente alternata CA-per azionare un carico del condizionatore d'aria come il motore del compressore, ecc. La trasformazione della corrente elettrica viene eseguita mediante la commutazione selettiva di una pluralità di transistori di potenza. Generally, an inverter of an air conditioner converts DC direct current to AC alternating current - to drive an air conditioner load such as compressor motor, etc. The transformation of the electric current is performed by selective switching of a plurality of power transistors.

I transistori di potenza possono venire danneggiati a causa dell'aumento di temperatura derivante da una sovracorrente dovuta ad un cablaggio scarso o inadeguato, oppure al sovraccarico durante il funzionamento del condizionatore d'aria. Power transistors can be damaged due to temperature rise resulting from overcurrent due to poor or inadequate wiring, or overload during operation of the air conditioner.

Per conseguenza, il recente condizionatore d'aria del tipo ad invertitore impiega un dispositivo di protezione per impedire qualsiasi danneggiamento ai propri transistori di potenza. Accordingly, the recent inverter type air conditioner employs a protective device to prevent any damage to its power transistors.

La Fig. 1 è uno schema di un circuito per mostrare il dispositivo convenzionale per rilevare la sovracorrente di transistori di potenza. Fig. 1 is a schematic of a circuit for showing the conventional device for detecting the overcurrent of power transistors.

Con riferimento alla Fig. 1, un invertitore 20 è collegato con una parte 10 di conversione in CC che converte la tensione in CA 1 in tensione in CC. Referring to Fig. 1, an inverter 20 is connected with a DC conversion part 10 which converts the AC voltage 1 to DC voltage.

L'invertitore 20 comprende una pluralità di transistori Q1-Q6 per commutare l'alimentazione di corrente dalla parte 10 di conversione in CC ad un motore 21 del compressore. The inverter 20 comprises a plurality of transistors Q1-Q6 for switching the current supply from the DC conversion part 10 to a compressor motor 21.

Mentre il motore 21 viene azionato, i transistori di potenza Q1-Q6 vengono selettivamente comandati mediante una parte di controllo 50 in modo che i transistori di potenza Q1-Q6 applichino corrente alternata trifase al motore 21. While the motor 21 is being operated, the power transistors Q1-Q6 are selectively driven by a control part 50 so that the power transistors Q1-Q6 apply three-phase alternating current to the motor 21.

Un terminale di ingresso dell'invertitore 20 è collegato ad un circuito per rilevare la sovracorrente, in cui la prima e la terza linea.Li e L3, collegate al terminale di ingresso dell'invertitore 20, sono collegate ad una parte 30 di generazione della tensione di riferimento, e la seconda linea L2 è collegata ad una parte di confronto 40. An input terminal of the inverter 20 is connected to a circuit for detecting the overcurrent, in which the first and third lines I and L3, connected to the input terminal of the inverter 20, are connected to a generation part 30 of the reference voltage, and the second line L2 is connected to a comparison part 40.

La seconda e la terza linea L2 e L3 sono collegate alle rispettive estremità di una resistenza R20 per rilevare il flusso di corrente elettrica attraverso i transistori di potenza Q1-Q6. The second and third lines L2 and L3 are connected to the respective ends of a resistor R20 to detect the flow of electric current through the power transistors Q1-Q6.

La parte 30 di generazione della tensione di riferimento comprende dalla prima alla quarta resistenza R1-R4 collegate fra la prima e la terza linea LI e L3 per limitare l'alimentazione di corrente elettrica. Inoltre, la parte 30 di generazione della tensione di riferimento comprende un diodo Zener ZD1 collegato dalla prima alla quarta resistenza R1-R4, un primo condensatore CI per caricare la tensione e una settima ed ottava resistenza R7 e R8 per dividere la tensione caricata al primo condensatore CI e immettere la tensione divisa ad un terminale di ingresso invertente di un comparatore 41. The part 30 for generating the reference voltage comprises the first to the fourth resistor R1-R4 connected between the first and third lines L1 and L3 to limit the power supply. Furthermore, the reference voltage generation part 30 comprises a Zener diode ZD1 connected from the first to the fourth resistor R1-R4, a first capacitor CI to charge the voltage and a seventh and eighth resistor R7 and R8 to divide the voltage charged to the first. capacitor CI and input the divided voltage to an inverting input terminal of a comparator 41.

Il comparatore 41 della parte di confronto 40 confronta la tensione, che viene divisa mediante la nona e la decima resistenza R9 e RIO collegate attraverso la seconda linea L2 e immessa attraverso un terminale di non invertente, con la tensione, che viene immessa dalla parte 30 di generazione della tensione di riferimento al terminale invertente, ed emette il segnale ottenuto. The comparator 41 of the comparison part 40 compares the voltage, which is divided by the ninth and tenth resistor R9 and RIO connected through the second line L2 and fed through a non-inverting terminal, with the voltage, which is entered by the part 30 generating the reference voltage at the inverting terminal, and outputs the signal obtained.

Una parte di controllo 50 controlla l'azionamento del motore 21 in base ai segnali emessi dalla parte di confronto 40. La parte di controllo 50 comprende un isolatore ottico PCI collegato al terminale di uscita del comparatore 41, la dodicesima resistenza R12 e l'ottavo condensatore C8 collegati al terminale di uscita dell'isolatore ottico PCI ed un microcomputer 50A. A control part 50 controls the operation of the motor 21 based on the signals emitted by the comparison part 40. The control part 50 comprises an optical isolator PCI connected to the output terminal of the comparator 41, the twelfth resistor R12 and the eighth capacitor C8 connected to the output terminal of the PCI optical isolator and a 50A microcomputer.

Il funzionamento del circuito convenzionale per rilevare la sovracorrente dei transistori di potenza costruito come in precedenza verrà descritto in seguito . The operation of the conventional circuit for detecting the overcurrent of the power transistors constructed as previously will be described below.

Dapprima la parte 10 di conversione in CC converte la sorgente 1 di tensione in CA in una sorgente di tensione in CC. L'invertitore 20 converte la tensione in CC prodotta mediante la parte 10 di conversione in CC mediante i transistori di potenza Q1-Q6 che vengono selettivamente commutati mediante il microcomputer 50A, e applica la tensione in CÀ al motore 21 del compressore. Quindi, l'operazione di riscaldamento 'o raffreddamento del condizionatore d'aria viene eseguita mediante il motore 21 quando fatto ruotare. First, the DC conversion part 10 converts the AC voltage source 1 to a DC voltage source. The inverter 20 converts the DC voltage produced by the DC conversion part 10 by the power transistors Q1-Q6 which are selectively switched by the microcomputer 50A, and applies the AC voltage to the compressor motor 21. Then, the heating or cooling operation of the air conditioner is performed by the motor 21 when rotated.

In questo caso, i segnali di tensione alla prima fino alla terza linea LI, L2 e L3 vengono applicati al circuito di rilevazione della sovracorrente. In this case, the voltage signals to the first to the third line L1, L2 and L3 are applied to the overcurrent detection circuit.

La parte 30 di generazione della tensione di riferimento del circuito di rilevazione della sovracorrente genera una tensione corrispondente alle tensioni alla prima ed alla terza linea LI e L3, e la applica al terminale di ingresso del comparatore 41. The reference voltage generation part 30 of the overcurrent detection circuit generates a voltage corresponding to the voltages at the first and third lines L1 and L3, and applies it to the input terminal of the comparator 41.

Il comparatore 41 confronta la tensione immessa dalla parte 30 di generazione della tensione di riferimento attraverso il terminale invertente, con un segnale corrispondente alla caduta di tensione sulla resistenza R20 di rilevazione della corrente dell'invertitore 20 che viene immesso-attraverso il terminale di ingresso non invertente. The comparator 41 compares the voltage input from the reference voltage generation part 30 through the inverting terminal with a signal corresponding to the voltage drop across the current sensing resistor R20 of the inverter 20 which is input through the non-input terminal. inverting.

Il comparatore 41 genera un segnale ALTO quando la tensione immessa al terminale non invertente è maggiore rispetto alla tensione immessa al terminale invertente. Il microcomputer 50A arresta il motore 21 del compressore quando il segnale di sovracorrente all'invertitore 20 viene immesso dal comparatore 41 attraverso l'isolatore ottico PCI. Comparator 41 generates a HIGH signal when the voltage input to the non-inverting terminal is greater than the voltage input to the inverting terminal. The microcomputer 50A stops the compressor motor 21 when the overcurrent signal to the inverter 20 is input from the comparator 41 through the optical isolator PCI.

Tuttavia, poiché il circuito convenzionale di rilevazione della sovracorrente rileva solo la sovracorrente oltre un certo grado massimo permissibile, come 34 A, esso non può rilevare la corrente di un certo grado, come 28 A - 34 A, che può ancora causare aumento di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6. Per conseguenza, quando la corrente elettrica di 28 A - 34 A viene fornita in continuo al motore 21 del compressore, la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 aumenta. However, since conventional overcurrent detection circuit only detects overcurrent beyond a certain maximum allowable degree, such as 34A, it cannot detect current of a certain degree, such as 28A - 34A, which can still cause temperature rise. of the power transistors Q1-Q6. Consequently, when the electric current of 28 A - 34 A is supplied continuously to the compressor motor 21, the temperature of the power transistors Q1-Q6 increases.

Come risultato, la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 inizia a salire oltre un certo grado, causando diminuzione della capacità della corrente elettrica e, eventualmente, la rottura dei transistori di potenza Q1-Q6 in un punto in cui la capacità della corrente elettrica diminuisce sotto 28 A. As a result, the temperature of the power transistors Q1-Q6 begins to rise beyond a certain degree, causing the capacitance of the electric current to decrease and possibly the breakdown of the power transistors Q1-Q6 at a point where the capacitance of the electric current decreases below 28 A.

Per superare il problema precedente, si può abbassare il grado di riferimento per la sovracorrente. Tuttavia, quando si abbassa il riferimento della sovracorrente sotto 28 A, la sovracorrente discontinua, che non causa un aumento improvviso di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6, ma è anche nel campo della sovracorrente, causa eventualmente arresto del motore 21 del compressore durante il funzionamento normale. To overcome the above problem, the reference degree for the overcurrent can be lowered. However, when the overcurrent reference is lowered below 28 A, the discontinuous overcurrent, which does not cause a sudden rise in temperature of the power transistors Q1-Q6, but is also in the overcurrent range, eventually causes the compressor motor 21 to stop during normal operation.

Per conseguenza,·si è recentemente suggerito che si può impiegare un sensore di temperatura per rilevare l'applicazione di sovracorrente discontinua e continua ai transistori di potenza Q1-Q6, che rileva la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 e controlla di conseguenza il motore 21 del compressore, e impedisce qualsiasi danneggiamento ai transistori di potenza Q1-Q6. Consequently, it has recently been suggested that a temperature sensor may be employed to detect the application of discontinuous and continuous overcurrent to the power transistors Q1-Q6, which senses the temperature of the power transistors Q1-Q6 and controls the motor 21 of the compressor, and prevents any damage to the power transistors Q1-Q6.

Il sensore di temperatura, tuttavia, presenta ancora il problema del prezzo elevato che aumenta il costo dei materiali. Un altro problema consiste nel fatto che, poiché il sensore di temperatura può rilevare solo la temperatura superficiale dei transistori di potenza Q1-Q6, il cambiamento di temperatura all'interno del circuito non può venire rilevato facilmente, per cui non si può garantire un controllo preciso e immediato. The temperature sensor, however, still has the problem of high price which increases the cost of materials. Another problem is that since the temperature sensor can only detect the surface temperature of the power transistors Q1-Q6, the temperature change within the circuit cannot be easily detected, so that control cannot be guaranteed. precise and immediate.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

Per conseguenza, la presente invenzione è stata sviluppata per superare i problemi summenzionati della tecnica relativa, e uno scopo della presente invenzione consiste nel fornire un apparecchio e un metodo per rilevare il surriscaldamento di transistori di potenza di un invertitore per impedire il surriscaldamento dei transistori di potenza rilevando rapidamente il cambiamento di temperatura all'interno dei transistori di potenza. Accordingly, the present invention has been developed to overcome the aforementioned problems of the related art, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting overheating of power transistors of an inverter to prevent overheating of the power transistors of an inverter. power by quickly detecting the temperature change inside the power transistors.

Lo scopo precedente viene ottenuto'mediante un apparecchio per rilevare il surriscaldamento di transistori di potenza di un invertitore collegato con una sorgente di alimentazione in modo che l'alimentazione di corrente al carico venga attivata/disattivata in base ad un ingresso di un segnale di controllo secondo la presente invenzione, comprendente: una unità a resistenza disposta su un percorso della corrente elettrica formato dall'alimentazione di corrente ai transistori di potenza; un integratore per integrare il segnale rimanente che viene ottenuto sottraendo un primo segnale di riferimento da un segnale di tensione generato ad entrambe le estremità dell'unità a resistenza; una parte di confronto per emettere il risultato ottenuto dopo il confronto di un segnale di uscita ottenuto dall'integratore con un secondo segnale di riferimento; e una parte di controllo per spegnare e transistori di potenza quando si determina che il segnale emessa dalla parte di controllo corrisponde ad un segnale di surriscaldamento . The above object is achieved by means of an apparatus for detecting the overheating of power transistors of an inverter connected to a power source so that the power supply to the load is turned on / off based on an input of a control signal. according to the present invention, comprising: a resistance unit disposed on an electric current path formed by the power supply to the power transistors; an integrator for integrating the remaining signal which is obtained by subtracting a first reference signal from a voltage signal generated at both ends of the resistance unit; a comparison part for outputting the result obtained after comparing an output signal obtained by the integrator with a second reference signal; and a control part for turning off the power transistors when determining that the signal emitted by the control part corresponds to an overheat signal.

Preferibilmente, l'integratore comprende: un amplificatore operazionale avente un primo terminale di ingresso attraverso il quale viene immesso il segnale di tensione generato dall'unità a resistenza e un secondo terminale di ingresso attraverso il quale viene immesso il primo segnale di riferimento; un condensatore collegato fra il terminale di uscita dell'amplificatore operazionale e il primo terminale di ingresso; e una unità a resistenza collegata in parallelo con il condensatore. Preferably, the integrator comprises: an operational amplifier having a first input terminal through which the voltage signal generated by the resistance unit is input and a second input terminal through which the first reference signal is input; a capacitor connected between the output terminal of the operational amplifier and the first input terminal; and a resistor unit connected in parallel with the capacitor.

Anche preferibilmente, il primo segnale di riferimento viene impostato in modo da essere uguale al segnale di tensione che viene generato ad entrambe le estremità dell'unità a resistenza quando una corrente elettrica nominale, predeterminata rispetto ai transistori di potenza, passa attraverso l'unità a resistenza. Inoltre, il secondo segnale di riferimento viene preferibilmente impostato in modo che sia un valore di uscita dell'integratore, quando la temperatura dei transistori di potenza raggiunge un grado di riferimento di surriscaldamento predeterminato. Also preferably, the first reference signal is set to be equal to the voltage signal that is generated at both ends of the resistance unit when a nominal electric current, predetermined with respect to the power transistors, passes through the unit a resistence. Furthermore, the second reference signal is preferably set to be an integrator output value, when the temperature of the power transistors reaches a predetermined superheat reference degree.

Lo scopo precedente viene anche ottenuto mediante un metodo per rilevare il surriscaldamento di transistori di potenza di un invertitore collegato con una sorgente di alimentazione in modo che l'alimentazione di corrente ad un carico venga attivata/disattivata in base ad un ingresso di un segnale di controllo secondo la presente invenzione, comprendente le fasi di: generare un primo segnale corrispondente ad una corrente elettrica in eccesso quando corrente elettrica oltre un grado predeterminato passa dalla sorgente di alimentazione ai transistori di potenza; integrare il primo segnale con il tempo; confrontare il segnale integrato con un segnale di riferimento di surriscaldamento predeterminato; e spegnare i transistori di potenza quando il segnale integrato eccede il segnale di riferimento di surriscaldamento. The foregoing object is also achieved by a method of detecting overheating of power transistors of an inverter connected with a power source so that the power supply to a load is turned on / off based on an input of a signal control according to the present invention, comprising the steps of: generating a first signal corresponding to an excess electric current when electric current beyond a predetermined degree passes from the power source to the power transistors; integrate the first signal with time; comparing the integrated signal with a predetermined superheat reference signal; and turning off the power transistors when the integrated signal exceeds the superheat reference signal.

Quando il primo segnale non viene generato nella fase di integrazione, è preferibile includere la fase di scaricare la tensione integrata secondo una velocità di scarica predeterminata. When the first signal is not generated in the integration step, it is preferable to include the step of discharging the integrated voltage according to a predetermined discharge rate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Lo scopo precedente ed altri vantaggi della presente invenzione diventeranno più evidenti descrivendo dettagliatamente una sua forma di realizzazione preferita con riferimento ai disegni allegati, in cui : The foregoing object and other advantages of the present invention will become more evident by describing in detail a preferred embodiment thereof with reference to the attached drawings, in which:

la Fig..1 è uno schema del circuito per mostrare un dispositivo convenzionale per rilevare la sovracorrente di transistori di potenza; Fig. 1 is a circuit diagram for showing a conventional device for detecting the overcurrent of power transistors;

la Fig..2 è uno schema di circuito per mostrare un dispositivo per rilevare il surriscaldamento di transistori di potenza di un invertitore secondo la presente invenzione; Fig. 2 is a circuit diagram for showing a device for detecting overheating of power transistors of an inverter according to the present invention;

la Fig..3 è un diagramma di flusso per mostrare il procedimento di rilevazione del surriscaldamento dei transistori di potenza dell'invertitore secondo la presente invenzione; Fig. 3 is a flow chart for showing the method for detecting the overheating of the power transistors of the inverter according to the present invention;

la Fig. 4 mostra grafici che rappresentano i valori di uscita di un integratore emessi quando si comandano i transistori di potenza della Fig. 2 secondo un esempio e i successivi cambiamenti di temperatura dei transistori di potenza; e Fig. 4 shows graphs representing the output values of an integrator emitted when driving the power transistors of Fig. 2 according to an example and the subsequent temperature changes of the power transistors; And

la Fig. 5 mostra grafici che rappresentano i valori di uscita dell'integratore emessi quando si comandano i transistori di potenza secondo un altro esempio ed i successivi cambiamenti di temperatura dei transistori di potenza. Fig. 5 shows graphs representing the output values of the integrator emitted when driving the power transistors according to another example and the subsequent temperature changes of the power transistors.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

L'apparecchio ed il metodo per rilevare il surriscaldamento di un invertitore secondo la forma di realizzazione preferita verranno descritti in seguito più dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati. The apparatus and the method for detecting the overheating of an inverter according to the preferred embodiment will be described hereinafter in more detail with reference to the attached drawings.

La Fig. 2 è uno schema di circuito per mostrare il dispositivo per rilevare il surriscaldamento dei transistori di potenza di un 'invertitore secondo la presente invenzione. Fig. 2 is a circuit diagram for showing the device for detecting overheating of the power transistors of an inverter according to the present invention.

Come mostrato nella Fig. 2, l'invertitore 200 è collegato alla parte 100 di conversione in CC che converte la tensione in CA 101 in tensione in CC per ricevere corrente elettrica dalla parte 100 di conversione in CC. As shown in Fig. 2, the inverter 200 is connected to the DC conversion part 100 which converts the AC voltage 101 to the DC voltage to receive electric current from the DC conversion part 100.

L'invertitore 200 comprende una pluralità di transistori di potenza Q1-Q6 per commutare l'alimentazione di corrente proveniente dalla parte 100 di conversione in CC al motore 210 del compressore. The inverter 200 comprises a plurality of power transistors Q1-Q6 for switching the power supply from the DC conversion part 100 to the compressor motor 210.

Mentre il motore 21 è in funzione, terminali di porta (a-f) dei transistori di potenza Q1-Q6 vengono commutati selettivamente mediante la parte di controllo 600 in modo che corrente alternata trifase venga applicata al motore 210. Questo significa che uno dei transistori di potenza con numero dispari Ql, Q3 e Q5 ed uno dei transistori di potenza con numero pari Q2, Q4 e Q6 vengono commutati in coppie. While the motor 21 is running, gate terminals (a-f) of the power transistors Q1-Q6 are selectively switched by the control part 600 so that three-phase alternating current is applied to the motor 210. This means that one of the power transistors with odd-numbered Q1, Q3 and Q5 and one of the even-numbered power transistors Q2, Q4 and Q6 are switched in pairs.

Il dispositivo per rilevare il surriscaldamento dei transistori di potenza Q1-Q6 secondo la presente invenzione, comprende una unità a resistenza R30, una parte 300 di generazione del primo segnale di riferimento, un integratore 400, una parte 450 di generazione del secondo segnale di riferimento, una parte di confronto 500 e una parte di controllo 600. The device for detecting the overheating of the power transistors Q1-Q6 according to the present invention comprises a resistance unit R30, a part 300 for generating the first reference signal, an integrator 400, a part 450 for generating the second reference signal , a comparison part 500 and a control part 600.

L'unità a resistenza R30 è pósta sul percorso di alimentazione della corrente elettrica dalla parte di conversione in CC al motore 210. The resistor unit R30 is placed on the electrical current supply path from the DC conversion part to the motor 210.

La parte 300 di generazione del primo segnale di riferimento immette il primo segnale di riferimento Vo, che viene generato mediante la divisione di tensione delle resistenze R15 e R16 collegate in serie con la sorgente di alimentazione Veci, al secondo terminale di ingresso dell'integratore 400, cioè al terminale invertente. The part 300 generating the first reference signal inputs the first reference signal Vo, which is generated by dividing the voltage of the resistors R15 and R16 connected in series with the power source Veci, to the second input terminal of the integrator 400 , that is, to the inverting terminal.

È preferibile che il primo segnale di riferimento Vo venga impostato per corrispondere con la corrente elettrica nominale che è accettabile come corrente di alimentazione ai transistori di potenza Ql-Q6. Per esempio, quando la corrente elettrica nominale dei transistori di potenza Q1-Q6 è di 20 A, e il valore di resistenza dell'unità a resistenza R30 è di 0,02 ohm, la parte 300 di generazione del primo segnale di riferimento è costruita in modo che venga generato il primo segnale di riferimento Vo di 0,4 volt . It is preferable that the first reference signal Vo is set to correspond with the rated electric current which is acceptable as a supply current to the power transistors Q1-Q6. For example, when the rated electric current of the power transistors Q1-Q6 is 20 A, and the resistance value of the resistor unit R30 is 0.02 ohms, the first reference signal generation part 300 is constructed so that the first reference signal Vo of 0.4 volts is generated.

L'integratore 400 comprende un amplificatore operazionale 410, una resistenza R0 e un condensatore CO. La resistenza R0 e il condensatore CO sono collegati in parallelo fra di loro fra il terminale di uscita dell'amplificatore operazionale 410 e il terminale non invertente, cioè il primo terminale di ingresso dell'amplificatore operazionale 410. The integrator 400 comprises an operational amplifier 410, a resistor R0 and a capacitor CO. The resistor R0 and the capacitor CO are connected in parallel with each other between the output terminal of the operational amplifier 410 and the non-inverting terminal, that is, the first input terminal of the operational amplifier 410.

Il terminale non invertente dell'amplificatore operazionale 410 è collegato all'unità a resistenza R30 di rilevazione della corrente elettrica così da ricevere il segnale di tensione Va corrispondente alla caduta di tensione dell'unità a resistenza R30. The non-inverting terminal of the operational amplifier 410 is connected to the resistor unit R30 for detecting the electric current so as to receive the voltage signal Va corresponding to the voltage drop of the resistor unit R30.

Attraverso il secondo terminale di ingresso dell'amplificatore operazionale 410, cioè attraverso il terminale invertente, viene immesso il primo segnale di riferimento Vo emesso dalla parte 300 di generazione del primo segnale di riferimento. Through the second input terminal of the operational amplifier 410, that is, through the inverting terminal, the first reference signal Vo emitted by the part 300 generating the first reference signal is input.

Preferibilmente, la velocità di integrazione determinata mediante la resistenza R14 e il condensatore CO, che sono collegati al terminale non invertente dell'integratore 400, è uguale o leggermente superiore rispetto alla velocità di aumento della temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6, che corrisponde alla corrente elettrica durante l'alimentazione di corrente al motore 210. Preferably, the integration speed determined by the resistor R14 and the capacitor CO, which are connected to the non-inverting terminal of the integrator 400, is equal to or slightly higher than the rate of increase of the temperature of the power transistors Q1-Q6, which corresponds to the electric current when supplying power to the motor 210.

La resistenza R0 collegata in parallèlo con il condensatore CO scarica la tensione caricata al condensatore CO durante il periodo di spegnimento dei transistori di potenza Q1-Q6, cioè quando la corrente elettrica non passa attraverso l'unità a resistenza R30. Per conseguenza, quando tutti i transistori di potenza Q1-Q6 vengono spenti, scaricando il condensatore CO attraverso l'unità a resistenza RO, viene diminuita la tensione di uscita Vs dell'integratore 400. Dopo un certo periodo di interruzione dell'alimentazione di corrente al motore 210, la tensione di uscita Vs dell'integratore 400 viene ripristinata. The resistor R0 connected in parallel with the capacitor CO discharges the voltage charged to the capacitor CO during the off period of the power transistors Q1-Q6, i.e. when the electric current does not pass through the resistor unit R30. Consequently, when all the power transistors Q1-Q6 are turned off, by discharging the capacitor CO through the resistor unit RO, the output voltage Vs of the integrator 400 is decreased. After a certain period of interruption of the power supply to the motor 210, the output voltage Vs of the integrator 400 is restored.

Preferibilmente, la costante di tempo del condensatore CO e dell'unità a resistenza di scarica R0 è uguale alla velocità di diminuzione della temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 durante il periodo di spegnimento in cui l'alimentazione di corrente al motore 210 è interrotta. Preferably, the time constant of the capacitor CO and the discharge resistor unit R0 is equal to the rate of decrease of the temperature of the power transistors Q1-Q6 during the shutdown period in which the power supply to the motor 210 is interrupted. .

La parte 450 di generazione del secondo segnale di riferimento genera il secondo segnale di riferimento Vt, che viene generato mediante la divisione di tensione delle resistenza RI7 e R18 collegate in serie con la sorgente di alimentazione Veci. Preferibilmente, il secondo segnale di riferimento Vt viene impostato uguale al valore di uscita dell'integratore 400, che viene emesso quando la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 raggiunge una temperatura di surriscaldamento predeterminata mediante la corrente elettrica applicata in modo continuo o discontinuo. Il comparatore 510 della parte di confronto 510 confronta il segnale in uscita Vs dell'integratore 400 con il secondo segnale di riferimento Vt emesso dalla parte 450 di generazione del secondo segnale di riferimento, e emette il risultato. The part 450 for generating the second reference signal generates the second reference signal Vt, which is generated by dividing the voltage of the resistors RI7 and R18 connected in series with the power source Veci. Preferably, the second reference signal Vt is set equal to the output value of the integrator 400, which is emitted when the temperature of the power transistors Q1-Q6 reaches a predetermined superheat temperature by means of the electric current applied continuously or discontinuously. The comparator 510 of the comparison part 510 compares the output signal Vs of the integrator 400 with the second reference signal Vt emitted by the part 450 for generating the second reference signal, and outputs the result.

In base al segnale di uscita dalla parte di confronto 500, la parte di controllo 600 determina se i transistori di potenza Q1-Q6 sono surriscaldati o meno, e controlla l'azionamento dei transistori di potenza Q1-Q6 in base alla sua determinazione. Based on the output signal from the comparison part 500, the control part 600 determines whether the power transistors Q1-Q6 are overheated or not, and controls the operation of the power transistors Q1-Q6 based on its determination.

La parte di controllo 600 riceve il segnale di uscita dalla parte di confronto 500 attraverso l'isolatore ottico PC2 . The control part 600 receives the output signal from the comparison part 500 through the optical isolator PC2.

Quando il segnale di uscita proveniente dalla parte di confronto 500 è un segnale ALTO, il segnale ALTO (segnale di tensione Vcc3) viene applicato al microcomputer 600A disattivando' l'isolatore ottico PC2 . Al contrario, quando il segnale di uscita proveniente dalla parte di confronto 500 è un segnale BAS-SO, il segnale BASSO viene applicato al microcomputer 600A attivando l'isolatore ottico PC2. Il segnale AL-TO applicato dalla parte di confronto 500 al microcomputer 600A corrisponde al segnale di surriscaldamento . When the output signal from the comparison part 500 is a HIGH signal, the HIGH signal (voltage signal Vcc3) is applied to the microcomputer 600A by turning off the optical isolator PC2. Conversely, when the output signal coming from the comparison part 500 is a BAS-SO signal, the LOW signal is applied to the microcomputer 600A by activating the optical isolator PC2. The AL-TO signal applied by the comparison part 500 to the microcomputer 600A corresponds to the superheat signal.

La parte di controllo 600 può venire costruita per ricevere direttamente il segnale-di uscita dalla parte di confronto 500, oppure attraverso qualsiasi sistema di trasferimento del segnale diverso dall'isolatore ottico PC2. The control part 600 can be constructed to directly receive the output signal from the comparison part 500, or through any signal transfer system other than the optical isolator PC2.

Anche nel circuito di alimentazione della corrente per alimentare energia al carico sotto il controllo di commutazione dei transistori di potenza, che impiega il metodo di conversione della corrente differente da quello mostrato in questa forma di realizzazione, si può impiegare il dispositivo per rilevare il surriscaldamento. Più specificamente, in un caso in cui il carico sia un motore a corrente alternata monofase, la sola differenza consiste nel fatto che il numero di transistori di potenza è ridotto (a quattro) , mentre si impiega lo stesso circuito di rilevazione del surriscaldamento. Inoltre, anche nel circuito avente i transistori di potenza per commutare l'alimentazione di corrente al carico, che viene comandato direttamente mediante corrente continua, si può impiegare il circuito di rilevazione del surriscaldamento. Also in the current supply circuit for supplying power to the load under the switching control of the power transistors, which employs the current conversion method different from that shown in this embodiment, the device for detecting overheating can be employed. More specifically, in a case where the load is a single-phase AC motor, the only difference is that the number of power transistors is reduced (to four), while the same superheat detection circuit is used. Furthermore, also in the circuit having the power transistors for switching the power supply to the load, which is directly controlled by direct current, the overheating detection circuit can be used.

Il procedimento per rilevare il surriscaldamento viene descritto in seguito con riferimento alla Fig. 3. The procedure for detecting overheating is described below with reference to Fig. 3.

Dapprima, in base alle condizioni di comando del carico, la parte di controllo 600 comanda il carico (Fase S220). Questo significa che per alimentare l'energia in CA compatibile al motore 210, la parte di controllo 600'commuta selettivamente i transistori dì potenza Q1-Q6. First, according to the load control conditions, the control part 600 commands the load (Step S220). This means that in order to supply the compatible AC power to the motor 210, the control part 600 'selectively switches the power transistors Q1-Q6.

Nella fase S220 di comando del carico, la corrente elettrica viene rilevata mediante il segnale di tensione Va corrispondente alla corrente elettrica applicata al carico attraverso i transistori di potenza Q1-Q6 (Fase S222). In questo caso, il segnale di tensione Va viene generato attraverso la resistenza R14 dell'integratore 400, corrispondente al segnale di tensione generato mediante la caduta di tensione ad entrambe le estremità dell'unità a resistenza R30 di rilevazione della corrente elettrica. In the load control step S220, the electric current is detected by means of the voltage signal Va corresponding to the electric current applied to the load through the power transistors Q1-Q6 (Step S222). In this case, the voltage signal Va is generated through the resistor R14 of the integrator 400, corresponding to the voltage signal generated by the voltage drop at both ends of the resistor unit R30 for detecting the electric current.

In seguito, la parte di controllo 600 determina se il segnale di tensione Va rilevato eccede o meno il primo segnale di tensione di riferimento Vo (Fase S224) . Thereafter, the control part 600 determines whether or not the voltage signal is to be detected exceeds the first reference voltage signal Vo (Step S224).

Quando si determina che il segnale di tensione Va rilevato nella fase di determinazione S224 è inferiore al.primo segnale’di riferimento Vo, si scarica la tensione integrata Vs in base ad una frequenza di scarica predeterminata (Fase S226). When it is determined that the voltage signal to be detected in the S224 determination step is lower than the first reference signal Vo, the integrated voltage Vs is discharged based on a predetermined discharge frequency (Step S226).

Al contrario, quando,si determina che il segnale di tensione Va rilevato nella fase di determinazione S224 eccede il primo segnale di riferimento Vo, si esegue il calcolo dell'integrazione Vs mediante l'integrazione degli eccessi Va-Vo (Fase S228). In questo caso, l'eccesso Va-Vo corrisponde al primo segnale. On the contrary, when it is determined that the voltage signal Va detected in the determination step S224 exceeds the first reference signal Vo, the integration Vs is calculated by integrating the excesses Va-Vo (Step S228). In this case, the Va-Vo excess corresponds to the first signal.

Quindi, si esegue la determinazione se l'integrazione Vs calcolata nella fase di calcolo dell'integrazione S228 ‘eccede o meno il secondo segnale di riferimento Vt (Fase S230), e la parte di controllo 600 arresta il motore 210 spegnendo i transistori di potenza Q1-Q6 quando determina che l'integrazione Vs eccede il secondo segnale di riferimento Vt (Fase S232). Then, the determination is made whether the integration Vs calculated in the calculation step of the integration S228 'exceeds or not the second reference signal Vt (Step S230), and the control part 600 stops the motor 210 by switching off the power transistors Q1-Q6 when it determines that the integration Vs exceeds the second reference signal Vt (Step S232).

Gli esempi di comando dell'invertitore mediante l'apparecchio ed il metodo per rilevare il surriscaldamento dei transistori di potenza Q1-Q6 secondo la presente invenzione verrà descritto in seguito con riferimento alle Fig. 4 e 5. The examples of controlling the inverter by means of the apparatus and the method for detecting the overheating of the power transistors Q1-Q6 according to the present invention will be described below with reference to Figs. 4 and 5.

La Fig. 4 mostra grafici che rappresentano i valori di uscita dell'integratore 400 quando i transistori di potenza Q1-Q6 della Fig. 2.vengono pilotati secondo un esempio, e i successivi cambiamenti di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6.■ Il grafico 4(A) è una forma d'onda per mostrare il passaggio di corrente elettrica attraverso l'unità a resistenza R30 quando la parte di controllo 600 aziona selettivamente i transistori di potenza Q1-Q6 in modo che la corrente elettrica, che è il valore intermedio fra la corrente nominale corrispondente aiprimo segnale di riferimento e la sovracorrente (I picco) che può danneggiare i transistori di potenza Q1-Q6, viene alimentata al.carico, mentre la frequenza di comando on/off applicata dell'alimentazione di corrente è sufficiente ad aumentare gradualmente la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6. Fig. 4 shows graphs representing the output values of the integrator 400 when the power transistors Q1-Q6 of Fig. 2 are driven according to an example, and the subsequent temperature changes of the power transistors Q1-Q6. Graph 4 (A) is a waveform to show the passage of electric current through the resistance unit R30 when the control part 600 selectively drives the power transistors Q1-Q6 so that the electric current, which is the intermediate value between the rated current corresponding to the first reference signal and the overcurrent (peak I) which can damage the power transistors Q1-Q6, is fed to the load, while the applied on / off control frequency of the power supply is sufficient to gradually increase the temperature of the power transistors Q1-Q6.

Il grafico 4 (B) mostra il valore di uscita dall'integratore 400 corrispondente alla forma d'onda della corrente elettrica della Fig. 4(A), e il grafico 4(C) mostra la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 rilevata quando i transistori di potenza vengono pilotati alle condizioni del grafico 4 (A). Graph 4 (B) shows the output value from integrator 400 corresponding to the waveform of the electric current of Fig. 4 (A), and graph 4 (C) shows the detected temperature of the power transistors Q1-Q6 when the power transistors are driven under the conditions of graph 4 (A).

Come mostrato nei grafici della Fig. 4, la tensione Vs emessa dall'integratore 400 aumenta gradualmente in proporzione alla velocità di aumento della temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6. Sebbene il motore 210, che è il carico, venga arrestato per un certo periodo, poiché tale periodo di arresto è relativamente più corto rispetto al periodo di funzionamento, la scarica del condensatore CO dell'integratore 400 è trascurabile. Ripetendo il comando suddescritto, oltre all'aumento di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6, aumenta anche il valore di uscita Vs dell'integratore 400 e raggiunge la seconda tensione di riferimento Vt predeterminata, e la parte di controllo 600 arresta il motore 210 mediante il segnale di surriscaldamento emesso dalla parte di confronto 500. Quando il motore 210 viene arrestato, la temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6, che sono spenti, diminuisce al di sotto della temperatura di riferimento di rottura, e anche il valore di uscita dell'integratore 400 diminuisce per effetto della scarica mediante il condensatore CO. As shown in the graphs of Fig. 4, the voltage Vs emitted by the integrator 400 gradually increases in proportion to the rate of increase of the temperature of the power transistors Q1-Q6. Although the motor 210, which is the load, is stopped for a certain period, since that stop period is relatively shorter than the operating period, the discharge of the integrator 400 CO capacitor is negligible. By repeating the above command, in addition to the temperature increase of the power transistors Q1-Q6, the output value Vs of the integrator 400 also increases and reaches the second predetermined reference voltage Vt, and the control part 600 stops the motor 210 by means of the superheat signal emitted by the comparison part 500. When the motor 210 is stopped, the temperature of the power transistors Q1-Q6, which are off, decreases below the breakdown reference temperature, and also the output value of the integrator 400 decreases due to the discharge through the CO capacitor.

La Fig. 5 mostra grafici che rappresentano i valori di uscita dell'integratore 400 quando i transistori di potenza Q1-Q6 della Fig. 2 vengono pilotati secondo un altro esempio ed i successivi cambiamenti di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6. Fig. 5 shows graphs representing the output values of the integrator 400 when the power transistors Q1-Q6 of Fig. 2 are driven according to another example and the subsequent temperature changes of the power transistors Q1-Q6.

Il grafico 5(A) è una forma d'onda per mostrare il passaggio di corrente elettrica attraverso l'unità a resistenza R30 quando il periodo di arresto, rispetto al periodo di funzionamento, dei transistori di potenza Q1-Q6 è relativamente maggiore rispetto al grafico 4(A). Graph 5 (A) is a waveform to show the passage of electric current through the resistance unit R30 when the stopping period, relative to the operating period, of the power transistors Q1-Q6 is relatively greater than in the graph 4 (A).

Quando i transistori Q1-Q6 vengono pilotati alle condizioni del grafico 5(A), la temperatura dei transistori Q1-Q6 viene aumentata o diminuita sotto la temperatura di riferimento di rottura predeterminata. Inoltre, come mostrato nel grafico 5(B), anche il valore di uscita dell'integratore 400 viene diminuito o aumentato sotto il segnale di determinazione del surriscaldamento, cioè il secondo segnale di riferimento Vt, corrispondente all'aumento o diminuzione di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6. Quando la corrente elettrica non passa attraverso l'unità a resistenza R30, l'integrazione Vs dell'integratore 400 viene diminuita in proporzione alla velocità di diminuzione della temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 mediante la scarica del condensatore Co. Quando il periodo di arresto è sufficientemente lungo, in particolare, il valore di uscita dell'integratore 400 viene ripristinato. Per conseguenza, quando viene fornita corrente elettrica discontinua, poiché l'integrazione della, tensione dall'integratore 400 viene ridotta, mediante la resistenza di scarica R0 collegata in parallelo con il condensatore CO corrispondente alla diminuzione di temperatura dei transistori di potenza Q1-Q6 causata mediante la corrente elettrica non viene applicata, il segnale corrispondente ai cambiamenti di temperatura in base allo stato di comando dei transistori di potenza Q1-Q6 viene emesso dall'integratore 400. When the transistors Q1-Q6 are driven under the conditions of graph 5 (A), the temperature of the transistors Q1-Q6 is increased or decreased below the predetermined breakdown reference temperature. Furthermore, as shown in graph 5 (B), the output value of the integrator 400 is also decreased or increased under the superheat determination signal, i.e. the second reference signal Vt, corresponding to the increase or decrease in temperature of the transistors. power Q1-Q6. When the electric current does not pass through the resistor unit R30, the integration Vs of the integrator 400 is decreased in proportion to the rate of decrease of the temperature of the power transistors Q1-Q6 by the discharge of the capacitor Co. stop is long enough, in particular, the output value of the integrator 400 is reset. Consequently, when discontinuous electric current is supplied, since the integration of the voltage from the integrator 400 is reduced, by means of the discharge resistance R0 connected in parallel with the capacitor CO corresponding to the decrease in temperature of the power transistors Q1-Q6 caused by means of the electric current is not applied, the signal corresponding to the temperature changes according to the control state of the power transistors Q1-Q6 is output by the integrator 400.

Come suddescritto, nell'apparecchio e metodo per rilevare il surriscaldamento dei transistori di potenza di un invertitore secondo la presente invenzione, l'integratore 400, che ha un costo inferiore rispetto ad un sensore di temperatura, può ottenere rapidamente il segnale corrispondente ai cambiamenti di temperatura entro i transistori di potenza Q1-Q6, e il possibile surriscaldamento dei transistori di potenza Q1-Q6 può venire impedito più prontamente, ottenendo un vantaggio economico. As described above, in the apparatus and method for detecting the overheating of the power transistors of an inverter according to the present invention, the integrator 400, which has a lower cost than a temperature sensor, can quickly obtain the signal corresponding to the changes in temperature within the power transistors Q1-Q6, and the possible overheating of the power transistors Q1-Q6 can be prevented more readily, obtaining an economic advantage.

Claims

CLAIMS 1. Apparatus for detecting overheating of power transistors of an inverter connected to a power source so that the power supply to a load is turned on / off based on an input of a control signal, comprising: a resistor unit positioned on an electrical current path from the power supply to the power transistors; an integrator for integrating the remaining signal which is obtained by subtracting a first reference signal from a voltage signal generated at both ends of the resistance unit; a comparison part for outputting a result obtained after comparing an output signal from the integrator with a second reference signal; And a control part for turning off the power transistors when it is determined that the signal emitted by the comparison part corresponds to an overheating signal.

2. Apparatus according to claim 1, wherein the integrator comprises: an operational amplifier having a first input terminal through which the voltage signal generated by the resistance unit is input, and a second input terminal through which the first reference signal is input; a capacitor connected between the output terminal of the operational amplifier and the first input terminal; And a resistor unit connected in parallel with the capacitor.

3. Apparatus according to claim 2, wherein the first reference signal is set equal to the voltage signal which is generated at both ends of the resistance unit when a nominal electric current, predetermined with respect to the power transistors, passes through the resistance unit.

4. Apparatus according to claim 3, wherein the second reference signal is set to an integrator output value when the temperature of the power transistors reaches a predetermined reference degree of superheat.

5. Method for detecting overheating of power transistors of an inverter connected to a power source so that the power supply to a load is turned on / off based on the input of a control signal, including phases from: generating a first signal corresponding to an excess electric current when electric current beyond a predetermined degree passes from the power source to the power transistors; integrate the first signal according to the time; comparing the integrated signal with a predetermined superheat reference signal; and turning off the power transistors when the integrated signal exceeds the superheat reference signal.

Method according to claim 5, further comprising the step of discharging the integrated voltage according to a predetermined discharge rate when the first signal is not generated in the integration step.