JP2010220470A - 電力用素子の故障検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】故障検出装置1Dは、カソードがIGBTQ1のコレクタに接続される整流素子D7と、一端が整流素子D7のアノードに接続され、他端にエミッタに対して正の電圧が印加される抵抗素子R4と、IGBTQ1の劣化を判定するための劣化判定部2Dとを備える。劣化判定部2Dは、主電流の大きさが予め定める基準電流に一致するときに検出された、整流素子D7のアノードとIGBTQ1のエミッタとの間の監視電圧が、基準電圧V5を超えるか否かを判定する。基準電流は、主電流の大きさが第1の領域と第2の領域との境界である大きさに設定される。第1の領域はコレクタ・エミッタ間の電圧が負の温度依存性を有する領域であり、第2の領域はコレクタ・エミッタ間の電圧が正の温度依存性を有する領域である。
【選択図】図9
Description
Gate Bipolar Transistor)のゲート駆動回路では、IGBTのコレクタ−エミッタ
間の電圧が抵抗とダイオードとを介して検出される。この検出値が過電流判定回路に内蔵される基準電源の電圧を越えたときに、IGBTが過電流状態になったと判定され、ソフト遮断回路が動作して、IGBTが緩やかにターンオフする。
Field Effect Transistor)などの電力用素子が、何らかの原因で故障した場合、電
力用素子の主電極間が短絡する可能性が高い。このとき、パワーモジュールに結線された負荷が、同期モータなど誘導性の負荷の場合、主電極間の短絡電流によって負荷に発生する逆起電力によってパワーモジュールが過負荷になる可能性がある。
実施の形態1では、IGBTが短絡故障したことを検出する故障検出装置1Aについて説明する。
図4は、図2の各部の電圧・電流波形の一例を模式的に示すタイミング図である。図4で縦軸は、上から順に、IGBTQ1のゲート電圧、IGBTQ1のコレクタ電圧、ダイオードD7のアノード電圧、コンパレータCA1の出力電圧、IGBTQ1のコレクタ電流(主電流)、フライホイールダイオードD1の電流を示す。横軸は経過時間である。
図5は、本発明の実施の形態2の故障検出装置1Bの構成を示す回路図である。図5の故障検出装置1Bは、実施の形態1の故障検出装置1Aを変形したものであり、IGBTQ1が短絡故障したことを検出する。図5の回路図において、電位の基準となる共通電位VN1は、IGBTQ1のエミッタ(ノードN1)の電位である。なお、IGBTQ1〜Q6にそれぞれ対応して、同一構成のゲート駆動回路および故障検出装置が設けられているので、以下では、IGBTQ1に設けられるゲート駆動回路GD1Bおよび故障検出装置1Bを代表として説明する。
図7は、本発明の実施の形態3の故障検出装置1Cの構成を示す回路図である。図7の故障検出装置1Cは、実施の形態2の故障検出装置1Bを変形したものであり、IGBTQ1が短絡故障したことを検出するものである。なお、IGBTQ1〜Q6にそれぞれ対応して、同一構成のゲート駆動回路および故障検出装置が設けられているので、以下では、IGBTQ1に設けられるゲート駆動回路GD1Cおよび故障検出装置1Cを代表として説明する。
実施の形態4では、電力用素子が寿命劣化したことを検出する故障検出装置について説明する。
図11を参照して、サンプル・ホールド回路26は、オペアンプ34,36と、スイッチSW1,SW2と、電圧保持用のコンデンサC2を含む。オペアンプ34,36は、出力端子と反転入力端子が直結されることによって、電圧フォロアとして用いられる。サンプル・ホールド回路26の入力端子30と出力端子32との間には、オペアンプ34、スイッチSW1、およびオペアンプ36がこの順で直列に接続される。オペアンプ36の非反転入力端子とノードN1との間にコンデンサC2およびスイッチSW2が互いに並列に接続される。
Claims (2)
- 制御信号に応じて第1の主電極から第2の主電極に流れる主電流が変化するスイッチング素子を含む電力回路における、電力用素子の故障検出装置であって、
カソードが前記第1の主電極に接続される第1の整流素子と、
一端が前記第1の整流素子のアノードに接続され、他端に前記第2の主電極に対して正の電圧が印加される第1の抵抗素子と、
前記スイッチング素子の劣化を判定するための劣化判定部とを備え、
前記劣化判定部は、前記主電流の大きさが予め定める基準電流に一致するときに、前記第1の整流素子のアノードと前記第2の主電極との間の監視電圧を検出し、検出した前記監視電圧が予め定める基準電圧を超えるか否かを判定し、
前記基準電流は、前記主電流の大きさが第1の領域と第2の領域との境界である大きさに設定され、
前記第1の領域は、前記スイッチング素子の前記第1、第2の主電極間の電圧が負の温度依存性を有する領域であり、
前記第2の領域は、前記スイッチング素子の前記第1、第2の主電極間の電圧が正の温度依存性を有する領域である、電力用素子の故障検出装置。 - 前記スイッチング素子は、前記主電流の検出用のセンス電極を含み、
前記劣化判定部は、
前記センス電極と前記第2の主電極との間に接続され、前記主電流を計測するための第2の抵抗素子と、
前記第2の抵抗素子の両端に生じる電圧と前記基準電流に対応する電圧とを比較する第1のコンパレータと、
前記主電流が前記基準電流に一致するときに、前記監視電圧を保持するサンプル・ホールド回路と、
前記サンプル・ホールド回路によって保持された前記監視電圧と前記基準電圧とを比較する第2のコンパレータとを含む、請求項1に記載の電力用素子の故障検出装置。
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