JP2000049581A - 半導体電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自己消弧型スイッチング素子を用いた電力変換
器において、過電流発生時に該自己消弧型スイッチング
の保護及びスイッチング素子が破損した場合の交換作業
の効率を向上する。 【解決手段】自己消弧型スイッチング素子を直列接続し
た回路を含む半導体電力変換装置において、短絡等の過
電流時に該過電流検出機能により少なくとも１個以上の
スイッチング素子を、他のスイッチング素子よりも先に
オフ状態にするための回路を有するゲート駆動回路を具
備する。 【効果】定まったスイッチング素子のみの破損でとどめ
ることができ、交換作業の効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自己消弧型スイッ
チング素子を用いた電力及び産業用の半導体電力変換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自己消弧型スイッチング素子を用いた半
導体電力変換装置において、過電流あるいは短絡電流か
らの保護方法の一つとして、リアクトルと逆向きのダイ
オードとの並列回路をスイッチング素子と直列に接続す
る限流方式がある。これは、短絡時に限流リアクトルに
より電流上昇を抑制して、電流を遮断するものである。
限流リアクトルはその電流容量及び逆並列に接続した還
流ダイオードの耐圧などから大型で、かつ発生損失が大
きくなってしまう。また限流リアクトルが大型になる
と、結果的に配線も長くなり、直流コンデンサから主ス
イッチング素子までのインダクタンスも大きくなるため
オフ時の跳ね上がり電圧を抑制するためにスナバコンデ
ンサの静電容量を増加させる必要があり、これはスナバ
損失の増大すなわち変換器効率の低下を招くことにな
る。

【０００３】一方、ＩＧＢＴなどの電圧制御型スイッチ
ング素子では、定格の５〜１０倍程度の電流で限流特性
を有していること、またオフ時に許容最大電圧上昇率が
高いことから、過電流を検出して電流遮断することによ
り素子の破損を保護する使い方も可能である。しかし、
変換器の各アームをスイッチング素子を複数個直列に接
続した構成に、この保護方式を適用する場合において
は、各素子の検出回路のばらつき、駆動回路の特性のば
らつき及び素子特性のばらつきなどから電流遮断時に電
圧分担が不平衡となり複数の任意のスイッチング素子が
破壊してしまう問題がある。

【０００４】さらに、この電圧分担を均等にするよう
に、各素子の電圧を検出して電圧分担させる方法も紹介
されている。しかし、過電流あるいは短絡時には遮断電
流が大きくなり、電圧上昇も急激なので、各素子の電圧
分担を均等にするのは非常に難しい。

【０００５】以上のように、過電流あるいは短絡に対す
る保護として限流リアクトルを用いた場合には装置の大
型化及び効率の低下が、また素子の過電流検出による保
護遮断においては、検出及び遮断のばらつきの低減及び
高速化が必要であり、複数のしかも任意の素子が破損す
る可能性が高く、破損後の交換なども多大な労力を要し
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、上記限流
リアクトルで問題であった装置の大型化、過電流検出保
護における信頼性の低さ、または破損後の作業性の悪さ
を解決することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、過電流あるいは短絡時に、直列に接続されたスイ
ッチング素子のうち少なくとも１個以上のスイッチング
素子を過電流検出機能を有するゲート駆動回路で駆動
し、短絡等の過電流時に該過電流検出機能により少なく
とも１個以上のスイッチング素子（保護遮断素子とよ
ぶ）を、他のスイッチング素子と異なるゲート駆動する
ことにより、他のスイッチング素子の過電流遮断による
破損を抑制する。

【０００８】例えば、保護遮断素子は通常時はオン状態
にしておき、過電流検出時のみゲート電圧を変化させて
この保護遮断素子が破損しても他の素子が破損すること
がないようにしたり、あるいは保護遮断素子も通常時は
他のスイッチング素子と同様にオン，オフ動作をして、
オフ時の印加電圧を低減した状態にしておき、過電流時
は保護遮断素子のゲートに対して、他のスイッチング素
子のゲートを遅く変化させ始めるか、あるいはゲート電
圧の変化を緩やかにすることによって、保護遮断素子は
破損しても他のスイッチング素子は破損することを防
ぐ。

【０００９】こうして限流リアクトルを用いないで過電
流時にスイッチング素子の破損を抑制することにより装
置の小型化が図れ、また複数の任意の素子が破損するこ
とを防ぎ、素子の交換時には保護遮断素子のみを交換す
ればよいという交換作業性の向上が実現できるとともに
コスト低減につながる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は本発明を適用した半導体電力変
換装置の実施例の構成を示している。ここでは自己消弧
型スイッチング素子にＩＧＢＴを用いた三相インバータ
を例として示す。直流電源４と、制御装置６で駆動され
る三相インバータ１により負荷５に交流電流を出力す
る。

【００１１】三相インバータ１のうち正極アームは保護
遮断素子ユニット１０と直列スイッチング素子ユニット
３とが直列に接続された構成２となっており、反対側の
負極アームは直列スイッチング素子ユニット３のみの構
成となっている。保護遮断素子ユニット１０は、IGBT1
1，IGBT11と逆並列に接続されたフリーホイーリングダ
イオード１２及びIGBT11を駆動するための保護遮断素子
用ゲート駆動ユニット１３から構成されている。また直
列スイッチング素子ユニット３はスイッチング素子ユニ
ット２０ａ，２０ｂが直列に接続された構成で、スイッ
チング素子ユニット２０ａはIGBT21a ，フリーホイーリ
ングダイオード２２ａ，ゲート駆動ユニット２３ａで構
成され、同様に２０ｂもIGBT21b ，フリーホイーリング
ダイオード２２ｂ，ゲート駆動ユニット２３ｂで構成さ
れている。図の場合は直列スイッチング素子ユニット２
は２直列（２０ａと２０ｂ）であるが、直流電源４の電
圧とスイッチング素子２１ａの定格電圧により直列数は
変更する。

【００１２】なお、各スイッチング素子のゲート駆動ユ
ニット１３，２３ａ，２３ｂは制御装置６から光ファイ
バなどのゲート信号伝送媒体７からの信号により駆動さ
れる。

【００１３】次に動作について説明する。

【００１４】ここでは、保護遮断素子１１は通常運転時
には常にオン状態である場合の例を示す。図２に通常運
転時の保護遮断素子１１、Ｐアームのスイッチング素子
及びＮアームのスイッチング素子のゲート信号Ｓ０，Ｓ
Ｐ，ＳＮを示す。保護遮断素子１１には常にオンゲート
が、そしてＰ，Ｎアームの各スイッチング素子には交互
にオン，オフを繰り返す。なお、Ｐ，Ｎアームのゲート
は拡大図に示すように、短絡が発生しないように両方が
オフである期間（デッドタイム）を設けている。

【００１５】次に、スイッチング素子がノイズなどによ
り誤点弧し短絡が発生した時の保護遮断素子１１のゲー
ト電圧Ｖ_GE0 、その他のＩＧＢＴのゲート電圧Ｖ_GE，ア
ーム電流Ｉｔ及び保護遮断素子のコレクタ−エミッタ電
圧Ｖ_CE0 、その他のＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧
Ｖ_CEを図３に示す。

【００１６】ここでは、時刻Ｔｏまでは図２の通常運転
状態に示したような運転を行っており、Ｐアームのスイ
ッチング素子がオン状態である時刻Ｔｏにおいて、Ｎア
ームのスイッチング素子がオンしてしまいＰＮ短絡が起
こった場合を考える。ＰＮ短絡によりアーム電流Ｉｔは
急激に上昇する。ゲート駆動ユニット１３，２３ａ，２
３ｂ内に設けた過電流検出回路１３２（図４）により過
電流を検出し、過電流判定回路１３３（図４）で過電流
と判断して、ゲート駆動回路１３１（図４）によりゲー
ト電圧Ｖ_GEが負になりオフ状態へ移行する。Ｔｏ〜Ｔ２
の期間ではＰＮ短絡により各素子のオン電圧が徐々に増
加していく。ここでは、通常運転時のような急峻なオフ
ゲート電圧を印加すると遮断電流が大きいため過電圧で
素子が破壊する可能性が高いので緩やかにゲート電圧を
低下させ逆電圧を印加（ソフト遮断）した場合の例を示
した。保護遮断素子１１のゲート電圧Ｖ_GE0 は時刻Ｔ１
から緩やかに減少し始め、時刻Ｔ２で電流Ｉｔが減少し
始めるとともに、保護遮断素子１１のコレクタ−エミッ
タ電圧Ｖ_CE0 が上昇する。時刻Ｔ１からＴｓ遅れたＴ３
において、他のスイッチング素子のゲート電圧Ｖ_GEも低
下しはじめて、時刻Ｔ４でオフとなり電圧Ｖ_CEが上昇す
る。ここでは、過電流検出時に保護遮断素子１１及びそ
の他のスイッチング素子の両方をソフト遮断として、ゲ
ート電圧が下がり始める時間を変えた場合の例を示し
た。時刻Ｔ４でオフする素子はすでに保護遮断素子が電
圧を分担しているので電圧の上昇の仕方が緩やかであり
破損に至る可能性は低い。一方保護遮断素子は時刻Ｔ４
からは他の素子も電圧を分担するため電圧の上昇はやや
抑制されるが、時刻Ｔ５において過電圧のため破損(短
絡)に至る。この時の他の素子でこの電圧を分担するた
め電圧はさらに上昇するが、素子耐電圧に至らなければ
これらの素子は破損しない。したがって直列スイッチン
グユニット３のスイッチング素子は破損せずに保護遮断
素子１１のみを交換すればよいことになる。

【００１７】図４，図５にそれぞれ保護遮断素子のゲー
ト駆動ユニット１３及び他の素子のゲート駆動ユニット
２３ａの構成の例を示す。

【００１８】図４においては、通常時、制御装置６から
送られる信号をゲート受信回路134にて受信し、過電流
判定回路１３３を介してゲート電圧駆動回路１３１に伝
えられ、駆動回路１３１により素子１１のゲートのオ
ン，オフを行う。

【００１９】過電流検出の方法としては、図１２に示す
ように過電流状態では通常のオン状態よりもスイッチン
グ素子のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｃ−Ｅ間電圧）が
上昇することを利用した例であり、過電流検出回路１３
２によりスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧
の増加から過電流を検出すると過電流判定回路１３３に
信号が送られ、ゲート受信回路１３４から送られるゲー
ト信号との両方から過電流（ゲート信号がオンであるの
に、通常のオン時のＣ−Ｅ間電圧より高い検出レベルま
で電圧が上昇していたら過電流）と判定した場合にはゲ
ート電圧駆動回路１３１に過電流であることを伝送す
る。これにより保護遮断素子１１はオフすることにな
る。また、過電流判定回路１３３からは制御装置６に過
電流状態になったことを送信できるようにしている。

【００２０】過電流検出回路１３２の構成は図示しない
が、Ｃ−Ｅ間電圧が設定した電圧に上昇したら信号を発
信すればよいので、分圧用の抵抗，ツェナーダイオー
ド，発光ダイオード，フォトカプラなどにより検出する
ことが可能である。

【００２１】また、過電流判定回路１３３は、過電流検
出回路１３２から、Ｃ−Ｅ間電圧が設定電圧まで上昇し
たという信号と、ゲート受信回路１３４からのオンゲー
ト信号とのＡＮＤにより過電流と判定できるので、論理
回路により比較的簡単な回路で構成することができる。

【００２２】図５は保護遮断素子以外の素子のゲート駆
動ユニット(図１の２３ａ，２３ｂ)の構成を示してい
る。図５も、この場合は図４と同様に過電流検出回路１
３２を持った場合を示した。動作としては図４の場合と
同じであるが、過電流判定回路１３３からの信号は遅延
回路１３５を経由しており、過電流判定時には保護遮断
素子のオフより相対的に他の素子のオフを遅らせるよう
にして電圧の分担を少なくする。

【００２３】図５においても、過電流判定回路１３３か
ら制御装置６への過電流検知信号を伝送してもよいが、
各素子に設置すると光ファイバなどの伝送媒体が多量に
必要なので、ここでは省いた場合を示した。

【００２４】次に、過電流時の素子の保護方法として、
過電流検出時に保護遮断素子に対して、他の素子のゲー
ト電圧の変化を緩やかにした場合の動作を図６に示す。

【００２５】図６においても、図３と同様に時刻Ｔｏで
ＰＮ短絡が発生した場合を想定する。過電流を検出して
時刻Ｔ１に全素子のゲート電圧を減少させていく。この
時に保護遮断素子に対して他の素子のゲート電圧は緩や
かに変化させることにより、保護遮断素子の電圧が先に
電圧上昇することによって他のスイッチング素子の電圧
上昇を抑制する。

【００２６】ゲート電圧の変化を緩やかにするために
は、図７に示すようにゲート駆動回路１３１の出力側に
ｄＶ／ｄｔ抑制回路１３６を接続し、保護遮断素子のゲ
ート駆動ユニット１３に対して、他の素子のゲート駆動
ユニット２３ａ及び２３ｂのゲート電圧の傾きが緩やか
になるように設定する。

【００２７】次に本発明の第３の実施例について示す。

【００２８】図８は図３と同様に短絡時の電流，電圧波
形である。ＩＧＢＴの特徴の一つに限流特性がある。こ
れは、短絡時でも素子の電流は定格の５〜１０倍程度の
電流に制限され、短絡耐量以下の短時間ならば流し続け
ることができるというものである。すなわち、時刻Ｔｏ
で短絡が発生すると電流Ｉｔは上昇するが時刻Ｔｃにお
いて限流され、電流はほぼ一定に抑制される。この限流
期間が短絡耐量を超えると素子は破壊してしまうのでそ
の前に遮断する必要がある。ただし、図２の場合と比べ
て限流特性により遮断電流が小さくなるので電圧上昇が
少なくてすみ、素子の破壊の可能性が低減される。

【００２９】素子の遮断時の電圧上昇を抑制して素子を
保護するために図９に示すように素子にスナバ回路を設
けることも考えられる。これは、電圧上昇率を抑制する
とともに、電流遮断時に回路の浮遊インダクタンスの持
っていたエネルギーを吸収して、素子の最高電圧を低減
する働きをする。

【００３０】図９では、保護遮断素子のみにスナバ回路
８０を設けたが、他の素子にも接続すれば、通常運転時
の電流遮断においても電圧上昇を抑制できる効果があ
る。また、スナバ回路の形態としても図中（ａ）（ｂ）
のようにいろいろな構成が考えられる。（ａ）はスナバ
コンデンサ８１とスナバ抵抗８２が直列に接続された構
成で、半導体素子を用いない簡単な構成である。（ｂ）
はスナバコンデンサ８１と直列にスナバダイオード８３
が接続され、このスナバダイオード８３と並列にスナバ
抵抗８２が接続された構成である。この場合はスナバコ
ンデンサ８１の充電経路には抵抗が入らないので（ａ）
に比べて跳ね上がり電圧を抑制する効果がある。

【００３１】次に本発明の第４の実施例について示す。

【００３２】図１０は、同一アームが複数個直列接続さ
れたスイッチング素子で構成されている場合にそのうち
の一部分を保護遮断素子とした場合の例である。

【００３３】図１のような電力変換器のうち１つのアー
ム２の構成を示しており、スイッチング素子の耐電圧
を、直流電圧を３個の素子で分担できるようにして、通
常時は各素子の使用率を低減した状態で用いた場合の例
である。

【００３４】すなわち、通常時はすべてのスイッチング
素子２１ａ〜２１ｄは同じスイッチング動作を行ってお
り、全スイッチング素子がオフの状態での各スイッチン
グ素子の電圧分担を均等にするための分圧抵抗９ａ〜９
ｄが接続されているが、４個の素子のうち１個が破損し
た場合でも残りの３個の素子で変換器運転を継続するこ
とが可能である。

【００３５】そこで、４個の素子２１ａ〜２１ｄのう
ち、２１ａ，２１ｂを保護遮断素子１１として用いる。
なお、この場合に保護遮断素子として用いるスイッチン
グ素子２１ａ，２１ｂは、圧接型素子のように破損した
場合に短絡状態になるものを用いる。

【００３６】過電流検出時には、まず２１ａを保護遮断
素子として用いて、もしその素子２１ａが破損した場合
には制御装置６に１個素子が破損したという信号（軽故
障信号）を光ファイバなどの信号伝達手段７１で伝え
る。また、この軽故障信号は信号伝達手段７２によりも
う１つの素子（２１ｂ）のゲート駆動ユニット２３ｂに
も伝えられ、再び短絡が発生した場合にはこの素子（２
１ｂ）を保護遮断素子として用いる。２つの素子が破損
した場合は、残りの素子２１ｃ，２１ｄだけでは、オフ
時の電圧が素子の耐電圧を超えてしまうため運転継続す
るのは無理なので、変換装置の運転を停止して、破損し
た２個の素子２１ａ，２１ｂを交換することになる。

【００３７】信号伝達手段に光ファイバを用いた場合を
考えると、図において、各素子にゲート信号を伝送する
ためのファイバ７と各素子から素子の過電流検出信号用
のファイバ７１があり、非常に多く思えるが、従来の変
換装置でも各素子の故障検出信号用にファイバを用いて
いるので、素子故障検出もファイバ７１で伝送すればそ
れほど変わらなく、素子間の故障伝達用のファイバ７２
が増えただけ（これは各素子にあるわけではなく１本だ
け）である。

【００３８】図１０で用いるゲート駆動ユニット２３ｂ
の構成の例を図１１に示す。ここでは、過電流時にゲー
ト電圧を変化させるタイミングを変えた場合の例である
ので、ゲート駆動回路１３１の前段に遅延回路１３５を
設けている。過電流検出からゲート電圧駆動の構成は図
４の場合と同じであるが、図１０のスイッチング素子２
１ａがすでに過電流発生時の保護のため破損していた場
合には、軽故障信号を軽故障受信回路１３７で受信し
て、次に過電流になった場合は、この素子２１ｂが保護
遮断素子として働くので、遅延回路１３５は遅延させな
いようにする。

【００３９】なお、軽故障信号を発生させるのは、圧接
型スイッチング素子（図１１では２１ｂ）では破損して
いると短絡状態となりゲート信号がオフであってもＣ−
Ｅ間電圧Ｖ_CEが零のままとなる。これも過電流検出回路
１３２，ゲート受信回路１３４及び過電流検出回路１３
３から、スイッチング素子が破損していることを判定で
き、故障信号を発生させることが可能である。

【００４０】次に本発明の第５の実施例を図１３に示
す。

【００４１】図１３はインバータの１相分を示してお
り、自己消弧スイッチング素子が２直列ずつ接続されて
各アームを構成している。図中ではスイッチング素子ユ
ニット２０ａ，２０ｂがＰアームを、２０ｃ，２０ｄが
Ｎアームを構成している。そして、Ｎアームの低電位側
に保護遮断素子ユニット１０が接続されている。

【００４２】また、直流電源４には分圧抵抗１０１，１
０２が接続されていて、そのうちの低電位側の分圧抵抗
１０２と並列にオンゲート発生用電源回路１３８が接続
されており、直流電源４に電圧が印加されると分圧抵抗
１０２の両端に電圧が印加され、オンゲート発生用電源
回路１３８が動作して保護遮断素子用のゲート駆動ユニ
ット１３がオンゲートを発生出きる構造になっている。

【００４３】この場合、保護遮断素子１１は最初のター
ンオンとその後の定常オン状態での損失のみなので、ス
イッチング時のような大きなゲート駆動電力を必要とし
ない。そのため、オンゲート発生用電源回路１３８は比
較的簡単な回路構成でよく、最も簡単な例としてはコン
デンサのみでもよく、さらに、このゲート駆動ユニット
１３内のゲート駆動回路も比較的簡単な回路構成とする
ことができる。

【００４４】次に本発明の第６の実施例を図１４に示
す。

【００４５】図１４は、三相インバータにおいて、保護
遮断素子１１を三相一括にして接続した例で、この場合
の保護遮断素子は通常運転時はオン状態にしていて、過
電流検出時のみ電流遮断させている。この場合は各相あ
るいは各アーム毎に保護遮断素子を接続する場合に比べ
て、素子数が減少し構成が簡略化でき装置の小型化が図
れる。

【００４６】次に本発明の第７の実施例を図１５及び図
１６を用いて説明する。

【００４７】図１５は、図７と同様に変換器のうち１ア
ームと保護遮断素子部分とを示している。通常運転時は
オン状態にある保護遮断素子１１にスナバ回路８０を接
続し、他のスイッチング素子２１ａ〜２１ｃにもスナバ
回路８０ａ〜８０ｃを接続した構成になっている。保護
遮断素子１１のスナバコンデンサ８１は、他の素子のス
ナバコンデンサ８１ａ〜８１ｃに比べて、容量を大きく
して、その分保護遮断素子１１は過電流時にソフト遮断
をせずに、他の素子の通常時のターンオフと同じような
ゲート駆動をしている。

【００４８】通常時にオン・オフを繰り返す素子のスナ
バコンデンサ８１ａ〜８１ｃの容量を大きくすると、ス
ナバ損失が増大してしまうが、保護遮断素子１１は通常
時はオンのままなのでスナバコンデンサの容量を大きく
しても損失の増大には至らない。

【００４９】保護遮断素子のスナバコンデンサ８１の容
量を大きくし、またスナバダイオード８３を用いたスナ
バ回路構成にすることにより、電流遮断時の跳ね上がり
電圧を抑制することができるのでソフト遮断しないでも
よくなり、ゲート駆動ユニット１３にｄＶ／ｄｔ抑制回
路が不要となり構成が簡略化できる。

【００５０】この場合の各電圧・電流波形を図１６に示
す。

【００５１】図６の場合と同様に、時刻Ｔｏにおいて短
絡が発生して、時刻Ｔ１で過電流検出して保護遮断素子
１１のゲートをターンオフさせる。図６ではこの時、ソ
フト遮断にしたが、ここでは通常のオフゲートである。
これにより、時刻Ｔ２から電流遮断開始し、保護遮断素
子のＣ−Ｅ間電圧Ｖ_CE0 は上昇する。そして時間Ｔｓ後
の時刻Ｔ３で他のスイッチング素子のゲート電圧をソフ
ト遮断させる。

【００５２】保護遮断素子が時刻Ｔ５で破損し短絡した
とすると、他の素子でこの電圧を分担するためにＣ−Ｅ
間電圧Ｖ_CEは急激に増加する。ただし、素子の耐電圧ま
で至らなければ破損には至らない。

【００５３】

【発明の効果】本発明により、大型の限流リアクトルを
用いないで過電流に対する保護機能を有する、比較的小
型で簡単な構成の回路を用いた電力変換器を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す。

【図２】本発明における動作を説明するためのゲートパ
ルスを示す。

【図３】本発明の第１の実施例における動作説明のため
の電圧波形を示す。

【図４】本発明の第１の実施例における保護遮断素子用
のゲート駆動ユニットの構成を示す。

【図５】本発明の第１の実施例における他の素子用のゲ
ート駆動ユニットの構成を示す。

【図６】本発明の第２の実施例を示す。

【図７】本発明の第２の実施例における一部の構成を示
す。

【図８】本発明の第３の実施例を示す。

【図９】本発明の第３の実施例における一部の構成を示
す。

【図１０】本発明の第４の実施例を示す。

【図１１】本発明の第４の実施例における一部の構成を
示す。

【図１２】本発明で適用できる過電流検出方法の例を示
す。

【図１３】本発明の第５の実施例を示す。

【図１４】本発明の第６の実施例を示す。

【図１５】本発明の第７の実施例を示す。

【図１６】本発明の第７の実施例における各電圧波形を
示す。

【符号の説明】

１…三相インバータ、２…過電流保護遮断素子を含めた
インバータのアーム、３…インバータのアームを構成す
るスイッチング素子群、４…直流電源、５…負荷、６…
変換器制御装置、７，７１，７２…光ファイバで代表さ
れる信号伝送媒体、９ａ〜９ｄ…分圧抵抗、１０…保護
遮断素子ユニット、１１…保護遮断素子、１２，２２ａ
〜２２ｄ…フリーホイーリングダイオード、１３…保護
遮断素子用ゲート駆動ユニット、２０ａ〜２０ｄ…スイ
ッチング素子ユニット、２１ａ〜２１ｄ…ＩＧＢＴなど
の自己消弧スイッチング素子、２３ａ〜２３ｄ…ゲート
駆動ユニット、８０，８０ａ〜８０ｄ…スナバ回路、８
１，８１ａ〜８１ｄ…スナバコンデンサ、８２,８２ａ
〜８２ｄ…スナバ抵抗、８３,８３ａ〜８３ｄ…スナバ
ダイオード、１３１…ゲート電圧駆動回路、１３２…過
電流検出回路、１３３…過電流判定回路、１３４…ゲー
ト受信回路、１３５…遅延回路、１３６…ｄＶ／ｄｔ抑
制回路、１３７…軽故障受信回路、１３８…オンゲート
発生回路用電源、１０１，１０２…分圧抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊予谷 隆二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 酒井 洋満 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 Ｆターム(参考） 5H007 AA06 AA17 CA01 CB05 CC03 DB03 DC02 FA03 FA13 FA19 5J055 AX32 AX37 AX44 BX16 CX08 CX19 DX09 DX42 DX72 DX84 EX11 EY01 EY10 EY12 EZ07 EZ17 EZ25 EZ50 EZ51 EZ57 EZ61 FX04 FX31 FX32 FX34 GX02 GX04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自己消弧型スイッチング素子を直列接続し
   た回路を含み、 そのうち１個以上の自己消弧型スイッチング素子を過電
   流検出機能を有するゲート駆動回路で駆動した、半導体
   電力変換装置において、 短絡等の過電流時に該過電流検出機能により少なくとも
   １個以上のスイッチング素子（保護遮断素子とよぶ）
   を、 他のスイッチング素子よりも先にオフ状態にするための
   回路を有するゲート駆動回路を具備したことを特徴とし
   た半導体電力変換装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記保護遮断素子に絶
   縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用い
   たことを特徴とした半導体電力変換装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記保護遮断素
   子は通常運転時にはオン状態にしておき、過電流検出時
   のみオフさせることを特徴とした半導体電力変換装置。
4. 【請求項４】請求項３のうち三相電力変換装置におい
   て、前記保護遮断素子を三相分一括で接続したことを特
   徴とした半導体電力変換装置。
5. 【請求項５】請求項１又は２において、通常運転時には
   前記保護遮断素子も残りの素子群と同様にオン及びオフ
   動作をしていることを特徴とした半導体電力変換装置。
6. 【請求項６】請求項５において、過電流検出時に、前記
   保護遮断素子あるいは保護遮断素子を含むすべてのスイ
   ッチング素子を、通常運転時のオフゲートよりも緩やか
   な変化としたことを特徴とした半導体電力変換装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項において、過
   電流検出時に、保護遮断素子に比べてその他のスイッチ
   ング素子はゲートを変化させるタイミングを遅らせたこ
   とを特徴とした半導体電力変換装置。
8. 【請求項８】請求項１〜６のいずれか１項において、過
   電流検出時に、保護遮断素子に比べてその他のスイッチ
   ング素子はゲートをより緩やかに変化させたことを特徴
   とした半導体電力変換装置。