JP2006238546A

JP2006238546A - Inverter temperature detector

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Publication number: JP2006238546A
Application number: JP2005046706A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Azuma; 和幸東
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2006-09-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter temperature detector capable of attaining reductions in the number of connections to a CPU and insulation circuit elements, thus relieving a CPU calculation load. <P>SOLUTION: This inverter temperature detector, which measures temperatures of respective power switching elements 11 for constituting an inverter, includes a temperature detection circuit 13 which judges whether or not respective phase power switching elements are under enegization and outputs an asynchronous pulse width modulation signal indicating an temperature of the power switching element only when the switching element is under energization. Pulse width modulation signals output from respective switching phases P, N connected to between respective phase inverter input bus-bar voltages vertically in series are OR-connected and are respectively connected to terminals of the CPU10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インバータを構成する各電力スイッチング素子の温度を測定するためのインバータ温度検出装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter temperature detection device for measuring the temperature of each power switching element constituting an inverter.

電力用スイッチング素子のひとつであるＩＧＢＴを用いて負荷を駆動する３相インバータ等のシステムでは、制御上各相ＩＧＢＴ素子の温度モニタを行うことが一般的である（例えば、特許文献１参照）。各相ＩＧＢＴ素子毎に設けられたオンチップ温度検出回路からの温度情報は、ＩＧＢＴ素子保護という観点から、上位コントローラへ伝達することが望まれる。
特開２００１−８５６２９号公報 In a system such as a three-phase inverter that drives a load using an IGBT that is one of power switching elements, it is common to monitor the temperature of each phase IGBT element for control purposes (see, for example, Patent Document 1). It is desirable to transmit the temperature information from the on-chip temperature detection circuit provided for each phase IGBT element to the host controller from the viewpoint of protecting the IGBT element.
JP 2001-85629 A

しかし、コントローラ等の基準電位は温度検出回路側の電位と異なる箇所にあるため、温度情報となるオンチップ温度検出回路のアナログ電圧信号の伝送方法としては、フォトカプラなどの絶縁回路素子を介して三角波を利用したパルス幅変調（ＰＷＭ）方式のデジタル電圧信号として伝送する方法が比較的容易に考えられる（例えば、非特許文献１参照）。この場合、各相から絶縁伝送されたパルス上のデジタル電圧信号は非同期信号のため、コントローラ側のＣＰＵにて同期後、アナログ電圧に再変換処理する必要がある。
トランジスタ技術SPECIAL No.54 ”特集：実践パワーエレクトロニクス入門”１６１頁、ＣＱ出版社、１９９６ However, since the reference potential of the controller or the like is at a location different from the potential on the temperature detection circuit side, the analog voltage signal transmission method of the on-chip temperature detection circuit that becomes temperature information is via an insulating circuit element such as a photocoupler. A method of transmitting as a pulse width modulation (PWM) type digital voltage signal using a triangular wave can be considered relatively easily (see, for example, Non-Patent Document 1). In this case, since the digital voltage signal on the pulse isolated and transmitted from each phase is an asynchronous signal, it must be converted back to an analog voltage after being synchronized by the CPU on the controller side.
Transistor Technology SPECIAL No.54 "Special Feature: Introduction to Practical Power Electronics", page 161, CQ Publisher, 1996

一方、電気自動車等に適用される３相インバータ等において、モータロック時などを想定した場合、集中的に温度上昇する相は不特定なので、ＩＧＢＴ素子のオンチップ温度検出素子を利用した温度検出回路は、インバータを構成する各相毎に設けることが必要となる。従来技術による３相インバータ回路構成時の温度検出信号の結線状態を図５に示す。図５において、電力用スイッチング素子の一つであるＩＧＢＴ３０１には、同一チップ上に形成された温度検出用ダイオード素子３０２が設けられている。温度検出用ダイオード素子３０２からの出力信号は、ＩＧＢＴ毎に設けられた非同期パルス幅変調変換式の温度検出回路３０３に入力され、絶縁回路素子の一つであるフォトカプラ３０４を介してそれぞれＣＰＵ端子へ接続される。 On the other hand, in a three-phase inverter applied to an electric vehicle or the like, assuming that the motor is locked or the like, the phase in which the temperature rises intensively is unspecified, so a temperature detection circuit using an on-chip temperature detection element of an IGBT element Must be provided for each phase constituting the inverter. FIG. 5 shows the connection state of the temperature detection signal when the conventional three-phase inverter circuit is configured. In FIG. 5, an IGBT 301, which is one of power switching elements, is provided with a temperature detecting diode element 302 formed on the same chip. An output signal from the temperature detecting diode element 302 is input to an asynchronous pulse width modulation conversion type temperature detecting circuit 303 provided for each IGBT, and is respectively connected to a CPU terminal via a photocoupler 304 which is one of insulating circuit elements. Connected to.

図５に示した従来技術によるインバータ回路３０５構成において、全相に設けたＩＧＢＴ素子オンチップ温度検出回路から出力されるアナログ電圧を、比較的簡単に絶縁伝送するために、非同期式パルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換し、コントローラ側ＣＰＵ割り込み端子へ別々に入力し、それぞれの信号をアナログ電圧へ再度変換処理するという構成になっていたため、全相分の非同期式パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を入力するためのＣＰＵポート数（接続本数）が増加し、かつ、主に同期化のためのＣＰＵ処理の負担も増大するという問題があった。 In the configuration of the inverter circuit 305 according to the prior art shown in FIG. 5, an asynchronous pulse width modulation (in order to insulate and transmit the analog voltage output from the IGBT element on-chip temperature detection circuit provided in all phases in a relatively simple manner. PWM) signal, input separately to the CPU interrupt terminal on the controller side, and convert each signal to analog voltage again, so asynchronous pulse width modulation (PWM) signal for all phases There is a problem in that the number of CPU ports (number of connections) for input increases and the burden of CPU processing mainly for synchronization also increases.

本発明の目的は上述した問題点を解消して、ＣＰＵへの接続本数の削減及び絶縁回路素子の削減を達成でき、ＣＰＵ演算負荷を軽減することができるインバータ温度検出装置を提供しようとするものである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an inverter temperature detection device that can achieve a reduction in the number of connections to the CPU and a reduction in the number of insulating circuit elements and can reduce the CPU calculation load. It is.

本発明のインバータ温度検出装置は、インバータを構成する各電力スイッチング素子の温度を測定するためのインバータ温度検出装置であって、各相電力スイッチング素子が通電しているかどうかを判定し、通電状態にあるときのみ、電力スイッチング素子の温度を示す非同期パルス幅変調信号を出力する温度検出回路を設けるとともに、各相インバータ入力母線電圧間に上下直列接続されているスイッチング相からそれぞれ出力されるパルス幅変調信号を、絶縁回路素子を介してＯＲ接続しＣＰＵ端子へそれぞれ接続することを特徴とするものである。 The inverter temperature detection device of the present invention is an inverter temperature detection device for measuring the temperature of each power switching element constituting the inverter, and determines whether each phase power switching element is energized and puts it in an energized state. Only when there is a temperature detection circuit that outputs an asynchronous pulse width modulation signal indicating the temperature of the power switching element, and pulse width modulation output from the switching phase connected in series between the inverter input bus voltages of each phase The signal is OR-connected through an insulating circuit element and connected to the CPU terminal.

本発明では、電力スイッチング素子が通電しているときのみ温度検出を行うことで、非同期のパルス幅変調信号を各相毎に一本にまとめてＣＰＵへ絶縁伝送することができる。そのため、ＣＰＵへの接続本数の削減や絶縁回路素子（フォトカプラ）の削減ができ、ＣＰＵ演算負荷を軽減することができる。 In the present invention, by detecting the temperature only when the power switching element is energized, the asynchronous pulse width modulation signals can be collectively transmitted to the CPU in isolation for each phase. Therefore, the number of connections to the CPU and the number of insulating circuit elements (photocouplers) can be reduced, and the CPU calculation load can be reduced.

なお、本発明のインバータ温度検出装置では、（１）各相電力スイッチング素子毎に非同期の三角波生成回路を設け、電力スイッチング素子毎に設けた温度検出用ダイオード素子の出力電圧と三角波生成回路の出力電圧とをコンパレータにより電圧比較し、パルス幅変調信号に変換出力し；（２）電力スイッチング素子からのセンス電流を抵抗により電圧変換し、ローパスフィルタを通過させ、任意のコレクタ電流値と等価であることを意味するように設定された所定電圧とローパスフィルタ出力電圧とを電圧比較し、電力スイッチング素子が通電の有無を表す通電状態信号としてコンパレータ出力し；（３）パルス幅変調信号と通電状態信号とをＡＮＤ素子により論理演算し、電力スイッチング素子が通電状態のときに限り、パルス幅変調信号を出力する；ように構成してもよい。このように構成することで、上記本発明のインバータ温度検出装置をより好適に構成することができる。 In the inverter temperature detection device of the present invention, (1) an asynchronous triangular wave generation circuit is provided for each phase power switching element, and the output voltage of the temperature detecting diode element provided for each power switching element and the output of the triangular wave generation circuit The voltage is compared with a voltage by a comparator and converted into a pulse width modulation signal; (2) The sense current from the power switching element is converted into a voltage by a resistor and passed through a low-pass filter, which is equivalent to an arbitrary collector current value. A predetermined voltage set to mean the low-pass filter output voltage is compared, and the comparator outputs as an energization state signal indicating whether the power switching element is energized; (3) pulse width modulation signal and energization state signal And pulse width modulation only when the power switching element is energized And it outputs the No.; may be configured to. By comprising in this way, the inverter temperature detection apparatus of the said this invention can be comprised more suitably.

図１は本発明のインバータ温度検出装置の全体構成の一例を示す図である。図１に示す例は、電流検出用センス端子付きの電力スイッチング素子の一つであるＩＧＢＴを用いた３相交流インバータの回路構成を示している。図１において、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolor Transistor)１１には、同一チップ上に形成された温度検出用ダイオード素子１２が設けられている。温度検出用ダイオード素子１２からの出力信号は、ＩＧＢＴ１１毎に設けられた非同期パルス幅変調変換式の温度検出回路１３に入力される。温度検出回路１３からの出力信号は、ＩＧＢＴ１１の通電時のみ出力されるよう構成されており、上下アームＰ１、Ｎ１の組；Ｐ２、Ｎ２の組；Ｐ３、Ｎ３の組のそれぞれからのパルス幅変調変換式の温度信号を、絶縁回路素子の一つであるフォトカプラ１７、１４を介してＯＲ接続後、それぞれＣＰＵ端子へ接続される。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of an inverter temperature detection device according to the present invention. The example shown in FIG. 1 shows a circuit configuration of a three-phase AC inverter using an IGBT which is one of power switching elements with a current detection sense terminal. In FIG. 1, an IGBT (Insulated Gate Bipolor Transistor) 11 is provided with a temperature detecting diode element 12 formed on the same chip. An output signal from the temperature detection diode element 12 is input to an asynchronous pulse width modulation conversion type temperature detection circuit 13 provided for each IGBT 11. The output signal from the temperature detection circuit 13 is configured to be output only when the IGBT 11 is energized. The pulse width modulation from each of the pair of upper and lower arms P1, N1; the pair of P2, N2; the pair of P3, N3 The conversion type temperature signal is OR-connected through photocouplers 17 and 14 which are one of the insulating circuit elements, and then connected to the CPU terminal.

上述した構成の本発明のインバータ温度検出装置では、ＩＧＢＴの温度上昇そのものはＩＧＢＴが通電することにより発生するとの前提に基づき、ＩＧＢＴが通電しているときのみ温度検出を行うよう構成することで、非同期のＰＷＭ温度信号を各相毎に一本にまとめてＣＰＵへ絶縁伝送できる。そのため、従来に比べて、ＣＰＵへの接続本数の削減や絶縁回路素子（フォトカプラ）の削減、さらにＣＰＵ演算の軽減化を図ることができる。 In the inverter temperature detection device of the present invention configured as described above, based on the premise that the IGBT temperature rise itself occurs when the IGBT is energized, the temperature detection is performed only when the IGBT is energized, Asynchronous PWM temperature signals can be gathered together for each phase and insulated and transmitted to the CPU. Therefore, compared to the prior art, it is possible to reduce the number of connections to the CPU, reduce the number of insulating circuit elements (photocouplers), and further reduce the CPU calculation.

図２は本発明のインバータ温度検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。図２に示す例は、電流検出用センス端子付きの電力スイッチング素子であるＩＧＢＴを用いた３相交流インバータの１相分のインバータ回路を示す回路図である。図２に示す例では、基準電位ＶＳと負荷用電源ＶＢの間に直列に２つのＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２及びダイオードＤ１０１、Ｄ１０２が接続されており、これらＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２が交互にオン／オフすることにより、負荷Ｌ１へ交流出力電流Ｉｏを出力する。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a specific configuration of the inverter temperature detection device of the present invention. The example shown in FIG. 2 is a circuit diagram showing an inverter circuit for one phase of a three-phase AC inverter using an IGBT that is a power switching element with a current detection sense terminal. In the example shown in FIG. 2, two IGBTs: Q101, Q102 and diodes D101, D102 are connected in series between the reference potential VS and the load power supply VB, and these IGBTs: Q101, Q102 are alternately turned on / off. As a result, the AC output current Io is output to the load L1.

ＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２のゲート端子Ｇはそれぞれ、ゲート抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０４を介してゲート駆動回路１０１、１０５の出力に接続されている。ゲート駆動回路１０１、１０５へ供給する電源および基準電位は、互いに絶縁された電源ＶＰ、ＶＮに接続されている。また、ゲート駆動回路１０１、１０５の入力端子は、制御装置であるＣＰＵ１１０が出力する制御信号ＰＤ、ＮＤをフォトカプラＩ１１０、Ｉ１１１により絶縁伝送して接続する。 The gate terminals G of the IGBTs Q101 and Q102 are connected to the outputs of the gate drive circuits 101 and 105 through gate resistors R102 and R104, respectively. The power supply and reference potential supplied to the gate drive circuits 101 and 105 are connected to power supplies VP and VN that are insulated from each other. Further, the input signals of the gate drive circuits 101 and 105 are connected to the control signals PD and ND output from the CPU 110 which is a control device by being isolated and transmitted by the photocouplers I110 and I111.

ところで、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２にはＩＧＢＴチップの主面に形成されたオンチップ温度検出素子を構成する接合ダイオードＤ１０３、Ｄ１０４が設けられている。ダイオードＤ１０３、Ｄ１０４には、アノード端子Ａとカソード端子Ｋとが設けられており、アノード端子Ａへ定電流回路１０４、１０８がそれぞれ接続されている。ダイオードＤ１０３、Ｄ１０４の出力電圧すなわちアノード・カソード電圧Ｖａｋは、コンパレータＩ１０１、Ｉ１０５の入力マイナス端子へ接続される。コンパレータＩ１０１、Ｉ１０５の他方の入力プラス端子には、三角波生成回路１０２、１０６の出力信号が入力され、コンパレータＩ１０１、Ｉ１０５からパルス幅変調（ＰＷＭ）化した温度信号が出力される。 By the way, IGBTs Q101 and Q102 are provided with junction diodes D103 and D104 which constitute on-chip temperature detection elements formed on the main surface of the IGBT chip. The diodes D103 and D104 are provided with an anode terminal A and a cathode terminal K, and constant current circuits 104 and 108 are connected to the anode terminal A, respectively. The output voltages of the diodes D103 and D104, that is, the anode / cathode voltage Vak, are connected to the input minus terminals of the comparators I101 and I105. Output signals of the triangular wave generation circuits 102 and 106 are input to the other input plus terminals of the comparators I101 and I105, and a temperature signal that has been subjected to pulse width modulation (PWM) is output from the comparators I101 and I105.

一方、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２の電流検出用センス端子Ｓには、コレクタ電流Ｉｃ＿Ｐ、Ｉｃ＿Ｎに比例して流れ込むセンス電流Ｉｓ＿Ｐ、Ｉｓ＿Ｎを電圧変換できるようセンス抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０３を設ける。センス抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０３は、センス端子Ｓとエミッタ端子Ｅとの間に接続する。センス端子Ｓは、ローパスフィルタを意味するＬＦ１０３、ＬＦ１０７を介して、もう一つのコンパレータＩ１０２、Ｉ１０６の入力プラス端子へ接続する。コンパレータＩ１０２、Ｉ１０６の入力マイナス端子へは、基準電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２が入力され、コンパレータＩ１０２、Ｉ１０６により、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２の通電の有無を判定する。上述したＰＷＭ温度信号生成用コンパレータＩ１０１、Ｉ１０５と、ＩＧＢＴ通電判定用コンパレータＩ１０２、Ｉ１０６の出力端子は、２入力ＡＮＤ素子Ｉ１０３、Ｉ１０７の入力へそれぞれ接続する。ＡＮＤ素子の出力は絶縁回路素子のフォトカプラＩ１０８、Ｉ１０９の入力へ接続する。 On the other hand, sense resistors R101 and R103 are provided at the current detection sense terminals S of the IGBTs Q101 and Q102 so that the sense currents Is_P and Is_N flowing in proportion to the collector currents Ic_P and Ic_N can be voltage-converted. The sense resistors R101 and R103 are connected between the sense terminal S and the emitter terminal E. The sense terminal S is connected to the input plus terminals of the other comparators I102 and I106 via LF103 and LF107 which mean low pass filters. Reference voltages Vth1 and Vth2 are input to the input minus terminals of the comparators I102 and I106, and the comparators I102 and I106 determine whether or not the IGBTs Q101 and Q102 are energized. The output terminals of the PWM temperature signal generation comparators I101 and I105 and the IGBT energization determination comparators I102 and I106 described above are connected to the inputs of the two-input AND elements I103 and I107, respectively. The output of the AND element is connected to the input of photocouplers I108 and I109 of the insulating circuit element.

上アームＰ、下アームＮからそれぞれ絶縁出力されるフォトカプラＩ１０８、Ｉ１０９の出力信号は、ＯＲ接続できるよう抵抗Ｒ１０８を介して下アームＮ用電源ＶＮに接続する。このＯＲ接続されたフォトカプラＩ１０８、Ｉ１０９の出力は、ＮＯＴ素子Ｉ１１２を介してＣＰＵ端子ＴＭＰ＿１へ接速される。同様に３相インバータを構成する他相からのＰＷＭ温度信号がＣＰＵ端子ＴＭＰ＿２、ＴＭＰ＿３へ接続される。なお、フォトカプラＩ１０８、Ｉ１０９、Ｉ１１０、Ｉ１１１の入力端子に接続されるＲ１０４、Ｒ１０５、Ｒ１０６、Ｒ１０８は電流制限のために設ける。 The output signals of the photocouplers I108 and I109 isolated from the upper arm P and the lower arm N are connected to the lower arm N power source VN via the resistor R108 so that they can be OR-connected. Outputs of the OR-coupled photocouplers I108 and I109 are connected to the CPU terminal TMP_1 via the NOT element I112. Similarly, PWM temperature signals from other phases constituting the three-phase inverter are connected to the CPU terminals TMP_2 and TMP_3. Note that R104, R105, R106, and R108 connected to the input terminals of the photocouplers I108, I109, I110, and I111 are provided for current limitation.

図３は本発明のインバータ温度検出装置における動作の一例を説明するための図である。図３は図２で示した回路各部の波形である。また、図４は一般的な３相交流インバータの概略図を示している。図４に示す例において、図４中の記号は、Ｐ：正側直流母線、Ｎ：負側直流母線、Ｕ：インバータＵ相交流出力線、Ｖ：インバータＶ相交流出力線、Ｗ：インバータＷ相交流出力線をそれぞれ示している。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the operation in the inverter temperature detection device of the present invention. FIG. 3 shows waveforms at various parts of the circuit shown in FIG. FIG. 4 shows a schematic diagram of a general three-phase AC inverter. In the example shown in FIG. 4, the symbols in FIG. 4 are P: positive side DC bus, N: negative side DC bus, U: inverter U phase AC output line, V: inverter V phase AC output line, W: inverter W Phase AC output lines are shown respectively.

図３より、インバータに接続された電動機が安定動作するように、ＣＰＵ１１０にて負荷Ｌ１に出力される負荷電流がＩｏになるよう制御信号ＰＤ、ＮＤをＰＷＭ駆動・制御している。負荷電流Ｉｏが正であるとき、すなわち、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１から負荷Ｌ１側へ電流が流れ出す動作において、インバータ相電圧Ｖｏは図に示すように振る舞い、コレクタ電流Ｉｃ＿Ｐが流れる。このとき、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１のセンス端子Ｓからは、コレクタ電流Ｉｃ＿Ｐに大して所定の割合に応じたセンス電流Ｉｓ＿Ｐが図に示すように流れる。センス電流Ｉｓ＿Ｐは、抵抗Ｒ１０１によって電圧に変換（センス電圧）され、ローパスフィルタＬＦ１０３によって負荷電流Ｉｏを縮小したような波形になる（ＬＦ１０３出力電圧）。このローパスフィルタＬＦ１０３通過後のセンス電圧が所定のしきい値Ｖｔｈ１よりも大きい、すなわち、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１が所定のコレクタ電流Ｉｃ＿Ｐで通電状態であれば、コンパレータＩ１０２の出力信号２００はＨｉレベルになる。 From FIG. 3, the control signals PD and ND are PWM-driven and controlled so that the load current output to the load L1 by the CPU 110 is Io so that the electric motor connected to the inverter operates stably. When the load current Io is positive, that is, in an operation in which current flows out from the IGBT: Q101 to the load L1 side, the inverter phase voltage Vo behaves as shown in the figure, and the collector current Ic_P flows. At this time, from the sense terminal S of the IGBT: Q101, a sense current Is_P corresponding to a predetermined ratio with respect to the collector current Ic_P flows as shown in the drawing. The sense current Is_P is converted into a voltage (sense voltage) by the resistor R101, and has a waveform obtained by reducing the load current Io by the low-pass filter LF103 (LF103 output voltage). If the sense voltage after passing through the low-pass filter LF103 is larger than a predetermined threshold value Vth1, that is, if IGBT: Q101 is energized with a predetermined collector current Ic_P, the output signal 200 of the comparator I102 becomes Hi level.

また、ＩＧＢＴ：Ｑ１０１上の温度検出用ダイオードＤ１０３の出力電圧Ｖａｋは、温度が情報するに従い電圧が小さくなる（２０１の曲線）。三角波生成回路１０２の出力信号（２０１の三角波）との電圧比較結果をコンパレータＩ１０２より出力する。これにより、アナログ電圧であるダイオードＤ１０３の出力電圧Ｖａｋは、パルス幅変調化したＰＷＭ温度信号２０１に変換される。ＩＧＢＴ：Ｑ１０１は、通電制御しているときに温度上昇するので、通電時にＩＧＢＴ：Ｑ１０１の温度情報が必要となる。このため、通電時のみＩＧＢＴ：Ｑ１０１の温度情報がＣＰＵ側に伝達できるように、パルス化したＰＷＭ温度信号２０１は、前記のＩＧＢＴ：Ｑ１０１の通電状態を表すコンパレータ出力信号２００とＡＮＤされＰＷＭ出力２０２される。 Further, the output voltage Vak of the temperature detecting diode D103 on the IGBT: Q101 becomes smaller as the temperature information (curve 201). A voltage comparison result with the output signal of the triangular wave generation circuit 102 (triangular wave 201) is output from the comparator I102. As a result, the output voltage Vak of the diode D103, which is an analog voltage, is converted into a PWM temperature signal 201 subjected to pulse width modulation. Since the temperature of the IGBT: Q101 rises during energization control, the temperature information of the IGBT: Q101 is required during energization. For this reason, the pulsed PWM temperature signal 201 is ANDed with the comparator output signal 200 indicating the energization state of the IGBT: Q101 so that the temperature information of the IGBT: Q101 can be transmitted to the CPU side only during energization. Is done.

一方、負荷電流Ｉｏが負であるとき、すなわち、負荷Ｌ１側からＩＧＢＴ：Ｑ１０２へ電流が流れ出す動作において、下アームＮ各部の動作は、前述した上アームＰと全く同様の振る舞いのため、ここでは省略する。 On the other hand, when the load current Io is negative, that is, when the current flows out from the load L1 side to the IGBT: Q102, the operation of each part of the lower arm N behaves exactly the same as the upper arm P described above. Omitted.

各アームＰまたはＮの各ＡＮＤ素子Ｉ１０３、Ｉ１０７からのＰＷＭ温度信号２０２と２０５は、基準電位が異なるため、絶縁回路素子のフォトカプラＩ１０８、Ｉ１０９を介してＣＰＵ側へ出力される。インバータ負荷電流Ｉｏを制御する場合、上下に直列接続されたＩＧＢＴ：Ｑ１０１とＩＧＢＴ：Ｑ１０２とが同時に通電することはない。よって、それぞれのＩＧＢＴ：Ｑ１０１、Ｑ１０２上の温度信号ＡＮＤ素子Ｉ１０３、Ｉ１０７からの非同期出力信号２０２と２０５とは、ＯＲ接続することが可能となる。 Since the PWM potential signals 202 and 205 from the AND elements I103 and I107 of each arm P or N have different reference potentials, they are output to the CPU side via the photocouplers I108 and I109 of the insulating circuit elements. When controlling the inverter load current Io, the IGBT: Q101 and the IGBT: Q102 connected in series vertically are not energized at the same time. Therefore, the asynchronous output signals 202 and 205 from the temperature signal AND elements I103 and I107 on the respective IGBTs Q101 and Q102 can be OR-connected.

このＯＲ論理演算したＰＷＭ信号２０６はＣＰＵ１１０の割り込み端子へ入力され、ＣＰＵ内タイマー演算を用いたデューティー計測により、アナログ電圧（温度）へ変換される。なお、前述したとおり、上下アームからのＰＷＭ信号２０２と２０５は非同期であるため、アナログ電圧（温度）へ変換する際、負荷電流Ｉｏの正負が切り替わる前後の値（図中演算非対称として白抜きで示した）は、デューティー値が異常値を示すため、演算対象から除外するように動作させる。 This OR logic operation PWM signal 206 is input to the interrupt terminal of the CPU 110 and converted into an analog voltage (temperature) by duty measurement using the CPU timer calculation. As described above, since the PWM signals 202 and 205 from the upper and lower arms are asynchronous, values before and after the change of the positive / negative of the load current Io when converting to an analog voltage (temperature) are outlined (as a calculation asymmetry in the figure). In the case of (shown), since the duty value indicates an abnormal value, it is operated so as to be excluded from the calculation target.

本発明によれば、各相電力スイッチング素子が通電しているかどうかを判定し、通電状態にあるときのみ、電力スイッチング素子の温度を示す非同期パルス幅変調信号を出力する温度検出回路を設けるとともに、各相インバータ入力母線電圧間に上下直列接続されているスイッチング相からそれぞれ出力されるパルス幅変調信号を、絶縁回路素子を介してＯＲ接続しＣＰＵ端子へそれぞれ接続することで、非同期のパルス幅変調信号を各相毎に一本にまとめてＣＰＵへ絶縁伝送することができる。そのため、ＣＰＵへの接続本数の削減や絶縁回路素子（フォトカプラ）の削減ができ、ＣＰＵ演算負荷を軽減することができる。 According to the present invention, a temperature detection circuit that determines whether each phase power switching element is energized and outputs an asynchronous pulse width modulation signal indicating the temperature of the power switching element only when energized is provided, Asynchronous pulse width modulation is achieved by OR-connecting the pulse width modulation signals output from the switching phases connected in series between the inverter input bus voltages of each phase via the isolation circuit elements and connecting them to the CPU terminals. It is possible to collect and transmit signals to each CPU in an isolated manner for each phase. Therefore, the number of connections to the CPU and the number of insulating circuit elements (photocouplers) can be reduced, and the CPU calculation load can be reduced.

本発明のインバータ温度検出装置の全体構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the whole structure of the inverter temperature detection apparatus of this invention. 本発明のインバータ温度検出装置の具体的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the specific structure of the inverter temperature detection apparatus of this invention. 本発明のインバータ温度検出装置における動作の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of operation | movement in the inverter temperature detection apparatus of this invention. 一般的な３相交流インバータの概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of a general 3 phase alternating current inverter. 従来技術による３相インバータ回路構成時の温度検出信号の結線状態を示す図である。It is a figure which shows the connection state of the temperature detection signal at the time of the three-phase inverter circuit structure by a prior art.

Explanation of symbols

１０ＣＰＵ
１１ＩＧＢＴ
１２温度検出用ダイオード素子
１３温度検出回路
１４、１７フォトカプラ

10 CPU
11 IGBT
12 Temperature Detection Diode Element 13 Temperature Detection Circuit 14, 17 Photocoupler

Claims

An inverter temperature detection device for measuring the temperature of each power switching element that constitutes an inverter, and determines whether or not each phase power switching element is energized, and the temperature of the power switching element is only in the energized state. A temperature detection circuit that outputs an asynchronous pulse width modulation signal is provided, and a pulse width modulation signal output from each switching phase connected in series between the inverter input bus voltages is connected via an insulating circuit element. An inverter temperature detection device characterized by being OR-connected and connected to a CPU terminal.

(1) An asynchronous triangular wave generating circuit is provided for each phase power switching element, and the output voltage of the temperature detecting diode element provided for each power switching element is compared with the output voltage of the triangular wave generating circuit by a comparator, and the pulse width Convert to modulated signal and output;
(2) A sense current from the power switching element is converted into a voltage by a resistor, passed through a low-pass filter, and a predetermined voltage and a low-pass filter output voltage set to mean that it is equivalent to an arbitrary collector current value. Compare the voltage and output the comparator as an energization state signal indicating whether the power switching element is energized;
(3) The pulse width modulation signal and the energization state signal are logically operated by an AND element, and the pulse width modulation signal is output only when the power switching element is energized. The inverter temperature detection apparatus according to 1.