JP3077075B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP3077075B2
JP3077075B2 JP05259055A JP25905593A JP3077075B2 JP 3077075 B2 JP3077075 B2 JP 3077075B2 JP 05259055 A JP05259055 A JP 05259055A JP 25905593 A JP25905593 A JP 25905593A JP 3077075 B2 JP3077075 B2 JP 3077075B2
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abnormality
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力変換装置に異常が
発生したときに、その異常発生の原因を判別する電力変
換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter for determining the cause of a power converter when an abnormality occurs.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子で構成される電力変換装置の
従来の異常検知方法としては、例えば、特開昭61−2
6463号公報や特開平3−218253号公報に記載
されているように、ゲート論理回路から半導体素子に与
えるゲート信号と半導体素子の状態をゲート論理回路に
フィードバックするフィードバック信号を比較して、両
者が一致しないときに異常と判別する不一致検知といわ
れる方法であった。
2. Description of the Related Art As a conventional abnormality detection method for a power conversion device composed of semiconductor elements, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in JP-A-6463 and JP-A-3-218253, a gate signal supplied from a gate logic circuit to a semiconductor element is compared with a feedback signal for feeding back the state of the semiconductor element to the gate logic circuit. This is a method called non-coincidence detection in which it is determined to be abnormal when they do not match.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】相短絡など電力変換装
置の異常の原因としては、ゲートドライブ回路あるいは
半導体素子の異常によるものと、ゲート信号を出力する
ゲート論理回路の異常によるものの二つがある。どちら
の場合においても、異常発生の結果として、半導体素子
が壊れた場合には、不一致検知が働くこととなる。従っ
て、以上述べた従来技術による異常検知方法では、異常
発生の原因を判別することができないという問題点があ
る。本発明の目的は、電力変換装置に異常が発生したと
きに、その異常発生の原因を容易かつ正確に判別するに
好適な電力変換装置を提供することにある。
There are two causes of an abnormality of the power conversion device such as a phase short-circuit due to an abnormality in a gate drive circuit or a semiconductor element and an abnormality in a gate logic circuit that outputs a gate signal. In either case, when the semiconductor element is broken as a result of the occurrence of the abnormality, the mismatch detection is activated. Therefore, the above-described abnormality detection method according to the related art has a problem that the cause of the abnormality cannot be determined. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power converter suitable for easily and accurately determining the cause of the occurrence of an abnormality when an abnormality occurs in the power converter.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、直流回路の両端子に直列接続した第1、第2の半導
体素子からなり、第1と第2の半導体素子を互いに共役
な関係によりオン、オフ制御する電力変換器と、第1、
第2の半導体素子をオン、オフするゲート信号を発生さ
せるゲート論理回路と、半導体素子を駆動するゲートド
ライブ回路と、ゲート信号をゲートドライブ回路に伝送
するための第1の伝送回路及びゲートドライブ回路から
半導体素子のオン、オフの状態を示すフィードバック信
号を伝送する第2の伝送回路を有する電力変換装置にお
いて、第1の伝送回路に伝送される第1、第2の半導体
素子のゲート信号及び第2の伝送回路に伝送される第
1、第2の半導体素子のフィードバック信号のそれぞれ
について論理をとって異常を判別する二つの故障判別回
路と、二つの故障判別回路の出力より異常の発生がゲー
ト信号側かフィードバック側かのどちらにあるかを検知
するための二つの故障判別回路の出力を記憶する記憶装
置とを備える。また、中性点出力端子を備えた直流回路
の両端子に直列接続した第1〜第4の4つの半導体素子
からなり、直流回路の中性点出力端子に第1と第2の半
導体素子の相互接続点及び第3と第4の半導体素子の相
互接続点をそれぞれダイオードを介して接続し、かつ、
第1と第3の半導体素子及び第2と第4の半導体素子を
互いに共役な関係によりオン、オフ制御する電力変換器
と、第1〜第4の半導体素子をオン、オフするゲート信
号を発生させるゲート論理回路と、半導体素子を駆動す
るゲートドライブ回路と、ゲート信号をゲートドライブ
回路に伝送する第1の伝送回路及びゲートドライブ回路
から半導体素子のオン、オフの状態を示すフィードバッ
ク信号を伝送する第2の伝送回路を有する電力変換装置
において、第1の伝送回路に伝送される第1〜第4の半
導体素子のゲート信号及び第2の伝送回路に伝送される
第1〜第4の半導体素子のフィードバック信号のそれぞ
れについて論理をとって異常を判別する二つの故障判別
回路と、二つの故障判別回路の出力より異常の発生がゲ
ート信号側かフィードバック側かのどちらにあるかを検
知するための二つの故障判別回路の出力を記憶する記憶
装置とを備える。
In order to achieve the above object, the present invention comprises first and second semiconductor elements connected in series to both terminals of a DC circuit, and the first and second semiconductor elements are connected in a conjugate relationship with each other. A power converter that is turned on and off by
A gate logic circuit for generating a gate signal for turning on and off the second semiconductor element, a gate drive circuit for driving the semiconductor element, a first transmission circuit and a gate drive circuit for transmitting the gate signal to the gate drive circuit A power converter having a second transmission circuit for transmitting a feedback signal indicating the ON / OFF state of the semiconductor element from the first and second semiconductor element gate signals transmitted to the first transmission circuit. Two failure determination circuits that take logic on each of the feedback signals of the first and second semiconductor elements transmitted to the two transmission circuits and determine an abnormality, and the occurrence of abnormality is gated based on the outputs of the two failure determination circuits. A storage device for storing the outputs of two failure determination circuits for detecting whether the signal is on the signal side or the feedback side. In addition, the first and second four semiconductor elements are connected in series to both terminals of a DC circuit having a neutral point output terminal, and the first and second semiconductor elements are connected to the neutral point output terminal of the DC circuit. Connecting the interconnection point and the interconnection point of the third and fourth semiconductor elements via diodes, respectively; and
A power converter for controlling the first and third semiconductor elements and the second and fourth semiconductor elements to be turned on and off in a conjugate relationship with each other, and a gate signal for turning on and off the first to fourth semiconductor elements. A gate logic circuit, a gate drive circuit for driving the semiconductor element, a first transmission circuit for transmitting a gate signal to the gate drive circuit, and a feedback signal indicating an on / off state of the semiconductor element from the gate drive circuit. In a power converter having a second transmission circuit, gate signals of the first to fourth semiconductor elements transmitted to the first transmission circuit and first to fourth semiconductor elements transmitted to the second transmission circuit Two failure determination circuits that determine the failure by taking the logic for each of the feedback signals of the two. And a storage device for storing the output of the two fault discriminating circuit for detecting whether there either Dobakku side of.

【0005】[0005]

【作用】本発明は、直流回路の両端子に直列接続した第
1、第2の半導体素子、または、中性点出力端子を備え
た直流回路の両端子に直列接続した第1〜第4の4つの
半導体素子のゲート信号とフィードバック信号のそれぞ
れについて、電力変換器の動作上ありえないスイッチン
グモードを検知する故障判別回路をそれぞれ備えると共
に、それぞれの故障判別回路の出力より異常の発生がゲ
ート信号側かフィードバック側かのどちらにあるかを検
知するためのそれぞれの故障判別回路の出力を記憶する
記憶装置を設けることにより、ゲート信号を入力とする
故障判別回路から異常が検知されたとき、または、同時
にフィードバック信号を入力とする故障判別回路から異
常が検知されたときには、ゲート論理回路側の異常、フ
ィードバック信号を入力とする故障判別回路のみから検
知されたときには、ゲートドライブ回路あるいは半導体
素子側の異常であること、すなわち、相短絡などの異常
原因が容易にかつ正確に判る。
According to the present invention, there are provided first and second semiconductor elements connected in series to both terminals of a DC circuit, or first to fourth semiconductor elements connected in series to both terminals of a DC circuit having a neutral point output terminal. For each of the gate signal and the feedback signal of the four semiconductor elements, there is provided a failure discriminating circuit for detecting a switching mode that is impossible for the operation of the power converter. By providing a storage device for storing the output of each failure determination circuit for detecting which side is on the feedback side, when an abnormality is detected from the failure determination circuit that receives a gate signal as an input, or at the same time When an abnormality is detected from the failure determination circuit that receives the feedback signal, an abnormality in the gate logic circuit side and the feedback signal When it is detected only from the failure discrimination circuit which receives, it is the gate drive circuit or the semiconductor device side abnormal, i.e., the cause of the abnormality such as a phase short circuit seen easily and accurately.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例を示す構成図である。
図1において、1は半導体素子をオン、オフするための
ゲート信号を出力するゲート論理回路、2はゲート信号
に基づいて実際に半導体素子を駆動するゲートドライブ
回路、3はゲート信号をゲートドライブ回路2に伝送す
るための第一の伝送回路、4はゲートドライブ回路2か
ら半導体素子のオン、オフ状態を示すフィードバック信
号を伝送するための第二の伝送回路、5は電力変換器、
6は電力変換器を構成する半導体素子、7はゲート信号
及びフィードバック信号のそれぞれについて論理をとっ
て異常を検知する故障判別回路、8は故障判別回路7の
出力を記憶する記憶装置である。ここで、ゲート信号と
しては、半導体素子をオンするときには1、オフすると
きには0を出力するものとする。また、フィードバック
信号は、半導体素子がオン状態のとき1、オフ状態のと
き0を出力するものとする。ここでは、電力変換器の一
例として、インバータ回路の一相分を示している。通
常、ゲート論理回路1から与えられる一相分のゲート信
号は、電源短絡を避けるため半導体素子6a,6bの両
方がともにオンとなることはない。従ってゲート信号の
故障判別回路7aの出力Fは、上下アームのゲート信号
A,BのANDをとって出力すればよく、故障判別回路
7aには図3に示す回路を用いる。図3において、20
は2入力AND演算器であり、正常時には0、異常発生
時には1が出力される。同様にフィードバック信号の故
障判別回路7bについても図3の回路を用いる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gate logic circuit that outputs a gate signal for turning on and off a semiconductor element, 2 denotes a gate drive circuit that actually drives the semiconductor element based on the gate signal, and 3 denotes a gate drive circuit that outputs a gate signal. 2, a second transmission circuit for transmitting a feedback signal indicating the ON / OFF state of the semiconductor element from the gate drive circuit 2; 5, a power converter;
Reference numeral 6 denotes a semiconductor element that constitutes the power converter, 7 denotes a failure determination circuit that takes a logic for each of the gate signal and the feedback signal and detects an abnormality, and 8 denotes a storage device that stores an output of the failure determination circuit 7. Here, as the gate signal, 1 is output when the semiconductor element is turned on, and 0 is output when the semiconductor element is turned off. The feedback signal outputs 1 when the semiconductor element is on, and outputs 0 when the semiconductor element is off. Here, one phase of an inverter circuit is shown as an example of the power converter. Normally, in the gate signal for one phase supplied from the gate logic circuit 1, both the semiconductor elements 6a and 6b are not turned on to avoid a power supply short circuit. Therefore, the output F of the gate signal failure determination circuit 7a may be obtained by ANDing the gate signals A and B of the upper and lower arms and outputting the result. The circuit shown in FIG. 3 is used as the failure determination circuit 7a. In FIG.
Is a two-input AND operator, which outputs 0 when normal and 1 when abnormal. Similarly, the circuit shown in FIG. 3 is used as the feedback signal failure determination circuit 7b.

【0007】いま、ゲート論理回路1から電源短絡を起
こすような異常なゲート信号が出力され、その結果半導
体素子6a,6bがともにオン状態になったとする。こ
のときには、故障判別回路7aに入力されるゲート信号
A,Bはそれぞれ1であり、AND演算器20の出力F
は1となり、故障判別回路7aは異常を検知する。ま
た、半導体素子6a,6bがともにオン状態になるの
で、故障判別回路7bも異常として検知する。記憶装置
8にはこのときの故障判別回路7a,7bの出力Fを記
憶する。一方、ゲート論理回路1から正常なゲート信号
が出力されたが、ゲートドライブ回路2a,2bあるい
は半導体素子6a,6bに異常が発生し、ゲート信号が
オフであるにもかかわらず半導体素子6a,6bがオン
したとする。このときには、故障判別回路7bが異常を
検知するが、故障判別回路7aは異常を検知しない。同
様に、記憶装置8にはこのときの故障判別回路7a,7
bの出力Fを記憶する。従って、記憶装置8の記憶か
ら、どの故障判別回路7a,7bが異常を検知したかを
調べるこれにより、どの部分に異常が発生したかを容易
にかつ正確に知ることができる。つまり、故障判別回路
7aが異常検出したとは、ゲート論理回路1から異常な
ゲート信号が出力されたことになり、ゲート論理回路1
に異常原因があることになる。また、このとき同時に、
故障判別回路7bも異常検出しているので、この故障判
別回路7bの異常検出を参照することにより、故障判別
回路7aのみによって異常原因を特定するのに比し、よ
り正確にゲート論理回路1が異常であることを知ること
ができる。この場合における故障判別回路7bの異常検
出は、ゲートドライブ回路2a,2b及び半導体素子6
a,6bが正常であることを意味するからである。ま
た、故障判別回路7bのみが異常検出したときは、ゲー
トドライブ回路2a,2bあるいは半導体素子6a,6
bのいずれかに異常が発生していることになる。
Now, assume that an abnormal gate signal that causes a power supply short circuit is output from the gate logic circuit 1, and as a result, both the semiconductor elements 6a and 6b are turned on. At this time, the gate signals A and B input to the failure determination circuit 7a are 1 respectively, and the output F of the AND
Becomes 1, and the failure determination circuit 7a detects an abnormality. In addition, since both of the semiconductor elements 6a and 6b are turned on, the failure determination circuit 7b also detects an abnormality. The output F of the failure determination circuits 7a and 7b at this time is stored in the storage device 8. On the other hand, although a normal gate signal is output from the gate logic circuit 1, an abnormality occurs in the gate drive circuits 2a, 2b or the semiconductor elements 6a, 6b, and the semiconductor elements 6a, 6b are turned on even though the gate signal is off. Is turned on. At this time, the failure determination circuit 7b detects the abnormality, but the failure determination circuit 7a does not detect the abnormality. Similarly, the storage device 8 stores the failure determination circuits 7a, 7 at this time.
The output F of b is stored. Therefore, it is possible to easily and accurately know which part of the failure determination circuit 7a, 7b has detected the abnormality from the storage of the storage device 8 by detecting which failure determination circuit 7a, 7b has detected the abnormality. That is, when the failure determination circuit 7a detects an abnormality, it means that an abnormal gate signal is output from the gate logic circuit 1, and the gate logic circuit 1
Will have an abnormal cause. At the same time,
Since the failure determination circuit 7b also detects an abnormality, the gate logic circuit 1 can more accurately detect the abnormality by referring to the failure detection of the failure determination circuit 7b, as compared with the case where the cause of the abnormality is specified only by the failure determination circuit 7a. We can know that it is abnormal. In this case, the abnormality detection of the failure determination circuit 7b is performed by the gate drive circuits 2a and 2b and the semiconductor element 6
This means that a and 6b are normal. When only the failure determination circuit 7b detects an abnormality, the gate drive circuits 2a and 2b or the semiconductor elements 6a and 6b
This means that an abnormality has occurred in any of b.

【0008】図2は、本発明を直列多重インバータに適
用した他の実施例である。図1と同じ対象に対しては、
同じ番号を付けてある。図2について述べる前に、直列
多重インバータについて説明する。図4は直列多重イン
バータの主回路を示す構成図であり、直列多重インバー
タの一相分の回路を示している。11は直流電源であ
り、直列接続した平滑コンデンサ12,13を直流電源
11に並列接続する。これら二つの平滑コンデンサ1
2,13の相互接続点は電源中性点として利用する。ス
イッチング回路は、スイッチング素子S1〜S4、フラ
イホイルダイオードD1〜D4及び負荷に接続される出
力端子Uを中性点電位にクランプするためのクランプダ
イオードCD1,CD2から構成される。この直列多重
インバータを構成するスイッチング素子S1〜S4は、
ゲート論理回路(図示せず)から与えられるゲート信号
によってオン、オフし、その動作は、S1とS3及びS
2とS4の各々が一組のインバータとして互いに共役な
関係によりオン、オフするように制御される。その結
果、オンする条件と出力端子Uの電圧の関係は図5のよ
うになる。例えば、S1とS2がオンすると(S3,S
4はオフ)、出力端子Uは+Eの電位となる。逆にS3
とS4がオンすると(S1,S2はオフ)、出力端子U
は−Eの電位となる。また、S2とS3がオンすると
(S1,S4はオフ)、出力端子Uは、S2,S3及び
クランプダイオードCD1,CD2を介して平滑コンデ
ンサ12,13の接続点に接続され、電源中性点の0電
位に固定される。S1とS4の同時オンは禁止である。
この動作の結果、出力端子Uの電位は+E,0,−Eの
間で変化する。
FIG. 2 shows another embodiment in which the present invention is applied to a serial multiplex inverter. For the same objects as in Figure 1,
They have the same numbers. Before describing FIG. 2, a series multiplex inverter will be described. FIG. 4 is a configuration diagram showing a main circuit of the serial multiplex inverter, and shows a circuit for one phase of the serial multiplex inverter. Reference numeral 11 denotes a DC power supply, which connects the smoothing capacitors 12 and 13 connected in series to the DC power supply 11 in parallel. These two smoothing capacitors 1
The interconnection points 2 and 13 are used as power supply neutral points. The switching circuit includes switching elements S1 to S4, flywheel diodes D1 to D4, and clamp diodes CD1 and CD2 for clamping an output terminal U connected to a load to a neutral point potential. The switching elements S1 to S4 constituting this series multiplex inverter are:
It is turned on and off by a gate signal provided from a gate logic circuit (not shown), and its operation is performed by S1, S3 and S3.
Each of 2 and S4 is controlled to turn on and off as a set of inverters in a conjugate relationship with each other. As a result, the relationship between the ON condition and the voltage of the output terminal U is as shown in FIG. For example, when S1 and S2 are turned on (S3, S
4 is off), and the output terminal U has the potential of + E. Conversely, S3
And S4 are turned on (S1 and S2 are turned off), the output terminal U
Is the potential of -E. When S2 and S3 are turned on (S1 and S4 are turned off), the output terminal U is connected to the connection point between the smoothing capacitors 12 and 13 via S2 and S3 and the clamp diodes CD1 and CD2, and the power supply neutral point It is fixed to 0 potential. Simultaneous ON of S1 and S4 is prohibited.
As a result of this operation, the potential of the output terminal U changes between + E, 0, and -E.

【0009】以上、直列多重インバータの構成と動作に
ついて簡単に述べたが、詳しくみると、上述した三つの
スイッチングモードのほかにスイッチングモードが変化
するときに過渡的に通るスイッチングモードが存在す
る。それらのすべてのスイッチングモードを示したもの
を図6に示す。例えば、S1オン、S2オン、S3オ
フ、S4オフ(出力端子電位+E)のスイッチングモー
ド1からS1オフ、S2オン、S3オン、S4オフ(出
力端子電位0)のスイッチングモード2に移るときに
は、S1をオフした後S3をオンするので、途中にS1
オフ、S2オン、S3オフ、S4オフのスイッチングモ
ード4を通る。これは、S3を先にオンすると、S1,
S2,S3がオンとなり、平滑コンデンサ12が短絡さ
れてしまうからである。同様に、S1オフ、S2オン、
S3オン、S4オフ(出力端子電位0)のスイッチング
モード2からS1オフ、S2オフ、S3オン、S4オン
(出力端子電位−E)のスイッチングモード3に移ると
きには、S2をオフした後S4をオンするので、途中に
S1オフ、S2オフ、S3オン、S4オフのスイッチン
グモード5を通る。以上のスイッチングモード1〜5が
通常動作のときのスイッチングモードである。また、特
殊なスイッチングモードとしてインバータが動作を始め
る前の状態であるすべてオフのモード(スイッチングモ
ード6)がある。
Although the configuration and operation of the series multiplex inverter have been briefly described above, in detail, there is a switching mode that transiently passes when the switching mode changes, in addition to the three switching modes described above. FIG. 6 shows all the switching modes. For example, when shifting from the switching mode 1 of S1 on, S2 on, S3 off, S4 off (output terminal potential + E) to the switching mode 2 of S1 off, S2 on, S3 on, S4 off (output terminal potential 0), S1 Is turned off and then S3 is turned on.
It passes through the switching mode 4 of off, S2 on, S3 off, S4 off. This means that if S3 is turned on first, S1,
This is because S2 and S3 are turned on, and the smoothing capacitor 12 is short-circuited. Similarly, S1 off, S2 on,
When shifting from the switching mode 2 of S3 on and S4 off (output terminal potential 0) to the switching mode 3 of S1 off, S2 off, S3 on and S4 on (output terminal potential -E), turn off S2 and then turn on S4. Therefore, it passes through the switching mode 5 of S1 off, S2 off, S3 on, and S4 off on the way. The above switching modes 1 to 5 are the switching modes in the normal operation. Further, as a special switching mode, there is an all-off mode (switching mode 6) which is a state before the inverter starts operating.

【0010】S1〜S4のスイッチングモードとして
は、24=16とおりあるが、そのうち許されているス
イッチングモードは、上述したモード1からモード6の
6とおりであるので、残りの10とおりは、禁止された
スイッチングモードとなる。この残りの10の禁止され
たスイッチングモードとは、S4のみオン、S2とS4
のみオン、S2とS3とS4のみオン、S1のみオン、
S1とS4のみオン、S1とS3のみオン、S1とS3
とS4のみオン、S1とS2とS4のみオン、S1とS
2とS3のみオン、S1〜S4のすべてオンであるとき
である。従って、故障判別回路としては、禁止されたス
イッチングモードとなったときに1を出力するような論
理をとればよい。スイッチング素子S1〜S4の論理式
をA〜D(オンのとき1、オフのとき0)とすると、故
障判別回路の論理式は、禁止されたスイッチングモード
を集めて簡単にすると、次式のようになる。
There are 2 4 = 16 switching modes for S1 to S4. Of these, six switching modes, mode 1 to mode 6, are permitted, and the remaining ten are prohibited. The switching mode is set. The remaining 10 prohibited switching modes are ON only in S4, S2 and S4
ON only, S2, S3 and S4 ON, S1 ON only,
Only S1 and S4 are on, only S1 and S3 are on, S1 and S3
ON only S4, ON only S1, S2 and S4, S1 and S
This is when only 2 and S3 are on and all of S1 to S4 are on. Therefore, the failure determination circuit may have a logic that outputs 1 when the switching mode is prohibited. Assuming that the logical expressions of the switching elements S1 to S4 are A to D (1 when turned on and 0 when turned off), the logical expression of the failure determination circuit can be simplified by collecting the prohibited switching modes as follows: become.

【数1】 (Equation 1)

【0011】これにより直列多重インバータの故障判別
回路は、例えば図7のようになる。図7において、2
1,22はNOT演算器、23〜26は2入力AND演
算器、27は4入力OR演算器である。例えば、図6の
ある許されているスイッチングモードであるスイッチン
グモード1(A=1,B=1,C=0,D=0)の場
合、図7においてAND演算器23は入力が1,0とな
るので、その出力は0、AND演算器24は入力が1,
0となるので、その出力は0、AND演算器25は入力
1,0となるので、その出力は0、AND演算器26は
入力が1,0となるので、その出力は0となり、OR演
算器27の入力が全て0となり、その出力Fは0とな
る。これは、異常ではないことを表す。図6のスイッチ
ングモード2〜6についても同様に出力Fは0となる。
一方、スイッチングモード1〜6以外のモード、例えば
A=1,B=1,C=1,D=0の場合には、AND演
算24の入力がともに1となり、その出力は1となる。
その結果、OR演算器27の出力Fも1となり、これは
異常が発生したことを表す。すなわち、上述したように
禁止された10とおりのスイッチングモードはすべて出
力Fは1となる。従って、図2において故障判別回路7
a,7bに図7の故障判別回路を用いることにより、図
1に示した実施例と同様に、ゲート論理回路1に異常が
発生した場合には、故障判別回路7aが検知し、また、
このとき同時に故障判別回路7bも検知し、一方、ゲー
トドライブ回路2a,2b,2c,2dあるいは半導体
素子6a,6b,6c,6dに異常が発生した場合に
は、故障判別回路7bのみが検知する。また、記憶装置
8には故障判別回路7a,7bへの入力を全て記憶させ
る。ここで、故障判別回路7a,7bの出力がともに又
は故障判別回路7bの出力のみ1となり、異常を検知し
た場合に、記憶装置8の記憶状態を調べることにより、
電力変換装置のどの部分に異常が発生したかを知ること
ができる。
As a result, a failure judgment circuit of the serial multiplex inverter is as shown in FIG. 7, for example. In FIG. 7, 2
Reference numerals 1 and 22 denote NOT operators, 23 to 26 denote 2-input AND operators, and 27 denotes a 4-input OR operator. For example, in the case of switching mode 1 (A = 1, B = 1, C = 0, D = 0), which is a permitted switching mode in FIG. 6, the AND operation unit 23 in FIG. Therefore, the output is 0, and the input of the AND operator 24 is 1,
0, the output is 0, the AND operator 25 has an input of 1,0, the output is 0, and the AND operator 26 has an input of 1,0, the output is 0, and the OR operation is performed. The input of the container 27 becomes 0, and the output F thereof becomes 0. This indicates that it is not abnormal. Similarly, the output F becomes 0 in the switching modes 2 to 6 in FIG.
On the other hand, in modes other than the switching modes 1 to 6, for example, A = 1, B = 1, C = 1, and D = 0, the inputs of the AND operation 24 are both 1 and the output thereof is 1.
As a result, the output F of the OR operator 27 also becomes 1, indicating that an abnormality has occurred. That is, as described above, the output F becomes 1 in all 10 switching modes prohibited. Therefore, in FIG.
By using the failure determination circuit of FIG. 7 for a and 7b, when an abnormality occurs in the gate logic circuit 1, as in the embodiment shown in FIG.
At this time, the failure determination circuit 7b is simultaneously detected. On the other hand, if an abnormality occurs in the gate drive circuits 2a, 2b, 2c, 2d or the semiconductor elements 6a, 6b, 6c, 6d, only the failure determination circuit 7b detects. . Further, the storage device 8 stores all inputs to the failure determination circuits 7a and 7b. Here, both the outputs of the failure determination circuits 7a and 7b or only the output of the failure determination circuit 7b become 1, and when an abnormality is detected, the storage state of the storage device 8 is checked.
It is possible to know which part of the power converter has an abnormality.

【0012】図2において、故障判別回路7aの出力F
が1になったときの事例を説明する。例えば、ゲート論
理回路1の出力がA=1,B=1,C=1,D=0であ
ったとすると、図7のAND演算器24の出力は1とな
り、OR演算器27は1を出力する。これにより、ゲー
ト論理回路1は異常なゲート信号を出力していることに
なり、ゲート論理回路1に異常原因が発生していること
が判る。つぎに、故障判別回路7bの出力Fのみが1に
なったときの事例を説明する。例えば、このときの入力
がA=1,B=1,C=1,D=0であったとすると、
これより図6のスイッチングモード1(A=1,B=
1,C=0,D=0)のときに、半導体素子6Cが誤っ
てオンしたか、または、スイッチングモード2(A=
0,B=1,C=1,D=0)のときに、半導体素子6
aが誤ってオンしたかのどちらかの異常であることが推
定できる。さらに、このときの故障判別回路7aの入力
がスイッチングモード2(A=0,B=1,C=1,D
=0)であることが判ったとすると、半導体素子6aが
誤ってオンしたことによる異常であることが判明する。
つまり、この場合には、ゲート論理回路1は正常であ
り、ゲートドライブ回路2aまたは半導体素子6aに異
常が発生したことが判る。
In FIG. 2, the output F of the failure determination circuit 7a
The case when is becomes 1 will be described. For example, if the outputs of the gate logic circuit 1 are A = 1, B = 1, C = 1, and D = 0, the output of the AND operator 24 in FIG. 7 becomes 1, and the OR operator 27 outputs 1 I do. As a result, the gate logic circuit 1 outputs an abnormal gate signal, and it can be seen that an abnormal cause has occurred in the gate logic circuit 1. Next, a case where only the output F of the failure determination circuit 7b becomes 1 will be described. For example, if the inputs at this time are A = 1, B = 1, C = 1, D = 0,
From this, switching mode 1 (A = 1, B =
1, C = 0, D = 0), the semiconductor element 6C is erroneously turned on, or the switching mode 2 (A =
0, B = 1, C = 1, D = 0), the semiconductor element 6
It can be inferred that either a is abnormally turned on. Further, the input of the failure determination circuit 7a at this time is the switching mode 2 (A = 0, B = 1, C = 1, D
= 0), it is determined that the semiconductor element 6a is abnormal due to being turned on by mistake.
That is, in this case, it can be understood that the gate logic circuit 1 is normal and the gate drive circuit 2a or the semiconductor element 6a has an abnormality.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力変換
装置によれば、電力変換装置に異常が発生したときに、
その原因がゲート信号を作るゲート論理回路側にあるの
か、それともゲートドライブ回路あるいは半導体素子に
あるのかを容易にかつ正確に判別することができる。
As described above, according to the power converter of the present invention, when an abnormality occurs in the power converter,
It is possible to easily and accurately determine whether the cause is on the side of the gate logic circuit that generates the gate signal, or on the gate drive circuit or the semiconductor element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.

【図3】インバータの故障判別回路の一例FIG. 3 shows an example of an inverter failure determination circuit.

【図4】直列多重インバータの主回路を示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing a main circuit of a series multiplex inverter.

【図5】直列多重インバータのスイッチング素子のオン
状態に対応する出力電圧を表す図
FIG. 5 is a diagram illustrating an output voltage corresponding to an ON state of a switching element of a series multiple inverter.

【図6】直列多重インバータにおいて許されているスイ
ッチングモード
FIG. 6 shows switching modes permitted in a series multiplex inverter.

【図7】直列多重インバータの故障判別回路の一例FIG. 7 shows an example of a failure determination circuit of a serial multiplex inverter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ゲート論理回路 2 ゲートドライブ回路 3 第一の伝送回路 4 第二の伝送回路 5 電力変換器 6 半導体素子 7 故障判別回路 8 記憶装置 11 直流電源 12,13 平滑コンデンサ S1〜S4 スイッチング素子 D1〜D4 フライホイルダイオード CD1,CD2 クランプダイオード U 出力端子 20 2入力AND演算器 21,22 NOT演算器 23〜26 2入力AND演算器 27 4入力OR演算器 REFERENCE SIGNS LIST 1 gate logic circuit 2 gate drive circuit 3 first transmission circuit 4 second transmission circuit 5 power converter 6 semiconductor element 7 failure determination circuit 8 storage device 11 DC power supply 12, 13 smoothing capacitor S1 to S4 switching element D1 to D4 Flywheel diode CD1, CD2 Clamp diode U Output terminal 20 2-input AND operator 21, 22 NOT operator 23-26 2-input AND operator 27 4-input OR operator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 1/00 H02M 7/48 H02M 7/515 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 1/00 H02M 7/48 H02M 7/515

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流回路の両端子に直列接続した第1、
第2の半導体素子からなり、前記第1と第2の半導体素
子を互いに共役な関係によりオン、オフ制御する電力変
換器と、前記第1、第2の半導体素子をオン、オフする
ゲート信号を発生させるゲート論理回路と、半導体素子
を駆動するゲートドライブ回路と、前記ゲート信号をゲ
ートドライブ回路に伝送するための第1の伝送回路及び
ゲートドライブ回路から半導体素子のオン、オフの状態
を示すフィードバック信号を伝送する第2の伝送回路を
有する電力変換装置において、 前記第1の伝送回路に伝送される前記第1、第2の半導
体素子のゲート信号及び前記第2の伝送回路に伝送され
る前記第1、第2の半導体素子のフィードバック信号の
それぞれについて論理をとって異常を判別する二つの故
障判別回路と、前記二つの故障判別回路の出力より異常
の発生がゲート信号側かフィードバック側かのどちらに
あるかを検知するための前記二つの故障判別回路の出力
を記憶する記憶装置とを備えたことを特徴とする電力変
換装置。
A first circuit connected in series to both terminals of a DC circuit;
A power converter for controlling the first and second semiconductor elements to be turned on and off in a conjugate relationship with each other; and a gate signal for turning on and off the first and second semiconductor elements. A gate logic circuit to be generated, a gate drive circuit for driving the semiconductor element, a first transmission circuit for transmitting the gate signal to the gate drive circuit, and feedback indicating the on / off state of the semiconductor element from the gate drive circuit. In a power converter having a second transmission circuit for transmitting a signal, the gate signal of the first and second semiconductor elements transmitted to the first transmission circuit and the gate signal transmitted to the second transmission circuit Two failure determination circuits that determine the abnormality by taking a logic for each of the feedback signals of the first and second semiconductor elements; A power storage device for storing an output of the two failure determination circuits for detecting whether an abnormality has occurred on the gate signal side or the feedback side from the output.
【請求項2】 中性点出力端子を備えた直流回路の両端
子に直列接続した第1〜第4の4つの半導体素子からな
り、前記直流回路の中性点出力端子に前記第1と第2の
半導体素子の相互接続点及び前記第3と第4の半導体素
子の相互接続点をそれぞれダイオードを介して接続し、
かつ、前記第1と第3の半導体素子及び前記第2と第4
の半導体素子を互いに共役な関係によりオン、オフ制御
する電力変換器と、前記第1〜第4の半導体素子をオ
ン、オフするゲート信号を発生させるゲート論理回路
と、半導体素子を駆動するゲートドライブ回路と、前記
ゲート信号をゲートドライブ回路に伝送する第1の伝送
回路及びゲートドライブ回路から半導体素子のオン、オ
フの状態を示すフィードバック信号を伝送する第2の伝
送回路を有する電力変換装置において、 前記第1の伝送回路に伝送される前記第1〜第4の半導
体素子のゲート信号及び前記第2の伝送回路に伝送され
る前記第1〜第4の半導体素子のフィードバック信号の
それぞれについて論理をとって異常を判別する二つの故
障判別回路と、前記二つの故障判別回路の出力より異常
の発生がゲート信号側かフィードバック側かのどちらに
あるかを検知するための前記二つの故障判別回路の出力
を記憶する記憶装置とを備えたことを特徴とする電力変
換装置。
2. A semiconductor device comprising: four first to fourth semiconductor elements connected in series to both terminals of a DC circuit having a neutral point output terminal, wherein the first and fourth terminals are connected to a neutral point output terminal of the DC circuit. Connecting the interconnection point of the second semiconductor element and the interconnection point of the third and fourth semiconductor elements via diodes,
And the first and third semiconductor elements and the second and fourth semiconductor elements.
A power converter for turning on and off the semiconductor elements according to a conjugate relationship with each other, a gate logic circuit for generating a gate signal for turning on and off the first to fourth semiconductor elements, and a gate drive for driving the semiconductor elements A power converter having a circuit, a first transmission circuit for transmitting the gate signal to a gate drive circuit, and a second transmission circuit for transmitting a feedback signal indicating an ON / OFF state of the semiconductor element from the gate drive circuit; The logic is applied to each of the gate signals of the first to fourth semiconductor elements transmitted to the first transmission circuit and the feedback signal of the first to fourth semiconductor elements transmitted to the second transmission circuit. Two failure determination circuits for determining an abnormality, and determining whether an abnormality has occurred based on the output of the two failure determination circuits on the gate signal side or the feedback. A storage device for storing the outputs of the two failure determination circuits for detecting which of the two is on the side of the power converter.
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