JP6622405B2 - Inverter drive - Google Patents
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Description
本発明は、インバータ駆動装置に関する。 The present invention relates to an inverter drive device.
ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)や電気自動車(Electric Vehicle)では、モータを駆動するためにインバータ駆動装置が用いられている。インバータ駆動装置は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子により構成される。 In a hybrid vehicle and an electric vehicle, an inverter driving device is used to drive a motor. The inverter driving device is configured by a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
インバータ駆動装置は、上アームと呼ばれるスイッチング素子と、下アームと呼ばれるスイッチング素子とを上下直列に接続して、上下アームの接続点に負荷となるモータの巻き線を接続し、上下アームを交互にONさせて巻き線に流す電流を制御している。 The inverter drive device connects a switching element called an upper arm and a switching element called a lower arm in series in the vertical direction, and connects the winding of the motor that becomes a load to the connection point of the vertical arm, and the upper and lower arms alternately It is turned on to control the current flowing through the winding.
しかし、上下アームのいずれかがスイッチングONのときに、他方のアームが短絡故障を起こした場合、上下アームを介して電源が短絡されてしまうため、過電流が流れてスイッチング素子を損傷させてしまう。これを防ぐため、特許文献1には、コレクタから流入するコレクタ電流の一部を分流させて電流を流すセンスエミッタ端子を備え、センスエミッタ端子に接続されたセンス抵抗に流れる電流を電圧に変換し、これを過電流検知部により検出することで過電流を検知することが記載されている。
However, if one of the upper and lower arms is switched on and the other arm experiences a short-circuit failure, the power supply is short-circuited through the upper and lower arms, causing overcurrent to flow and damaging the switching element. . In order to prevent this,
上述した、特許文献1に記載の技術では、上アームのスイッチング素子がターンオフからターンオンに切り替わる際の電圧変化に起因する下アームのスイッチング素子の誤点弧を検出することができなかった。
In the technique described in
本発明によるインバータ駆動装置は、インバータ回路の上下アームを構成する第1スイ
ッチング素子および第2スイッチング素子と、前記上下アームに流れる電流を検出し、前
記電流の検出結果に基づいて過電流を検知する過電流検知部と、前記第1スイッチング素
子および前記第2スイッチング素子のゲート電圧を検出する検出部と、前記検出部の検出
結果に基づいて、前記第2スイッチング素子の誤点弧による前記上下アームの短絡を判定
する判定制御部と、を備え、前記判定制御部は、前記過電流検知部が前記過電流を検知し
た場合に、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子のゲート電圧を徐
々に低下させる制御に移行し、前記誤点弧を判定した場合に、前記電流を制限する制御に
移行し、前記判定制御部は、前記電流を制限する制御よりも、前記ゲート電圧を徐々に低下させる制御を優先して行う。
An inverter driving apparatus according to the present invention detects first and second switching elements constituting upper and lower arms of an inverter circuit, and currents flowing through the upper and lower arms, and detects an overcurrent based on the detection result of the currents. An overcurrent detection unit; a detection unit for detecting gate voltages of the first switching element and the second switching element; and the upper and lower arms due to erroneous firing of the second switching element based on a detection result of the detection unit A determination control unit that determines a short circuit of the first switching element or the second switching element when the overcurrent detection unit detects the overcurrent. proceeds to control to reduce the, when determining the false firing, the process proceeds to the control for limiting the current, the determination control unit, before Than the control for limiting the current is carried out with priority gradually control for reducing the gate voltage.
本発明によれば、上アームのスイッチング素子がターンオフからターンオンに切り替わる際の電圧変化に起因する下アームのスイッチング素子の誤点弧を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect erroneous firing of the switching element of the lower arm due to the voltage change when the switching element of the upper arm is switched from turn-off to turn-on.
図1は、本発明の一実施形態であるインバータ駆動装置の回路構成図である。この図1では、上アームと呼ばれるスイッチング素子UTPと、下アームと呼ばれるスイッチング素子UTNとを上下直列に接続した構成を示す。図1では、U相の上下アームを示すが、V相、W相も同様の構成であり、図示を省略する。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an inverter driving apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration in which a switching element UTP called an upper arm and a switching element UTN called a lower arm are connected in a vertical series. Although the upper and lower arms of the U phase are shown in FIG. 1, the V phase and the W phase have the same configuration and are not shown.
スイッチング素子UTPのコレクタとエミッタ間にはダイオードD1が接続されている。ダイオードD1は、スイッチング素子UTPのエミッタからコレクタに向かう方向が順方向となるように接続されており、駆動するモータのコイルが電流遮断時に発生する逆起電力を逃してスイッチング素子UTPの破損を防止している。スイッチング素子UTNのコレクタとエミッタ間に接続されたダイオードD2も同様である。なお、ダイオードD1、D2は、スイッチング素子としてMOSFETを使用した場合は不要である。 A diode D1 is connected between the collector and emitter of the switching element UTP. The diode D1 is connected so that the direction from the emitter to the collector of the switching element UTP is the forward direction, and the coil of the driving motor misses the back electromotive force generated when the current is interrupted to prevent the switching element UTP from being damaged. are doing. The same applies to the diode D2 connected between the collector and the emitter of the switching element UTN. The diodes D1 and D2 are not necessary when a MOSFET is used as a switching element.
上下アームの両端には、図示省略した直流電源が接続され、更にコンデンサCが接続される。コンデンサCは電力変換時に変動する印加電圧を平滑化する。上下アームの接続点には、図示省略するが負荷となるモータの巻き線が接続され、上下アームを交互にONさせて巻き線に流す電流を制御してモータを駆動する。 A DC power supply (not shown) is connected to both ends of the upper and lower arms, and a capacitor C is further connected. The capacitor C smoothes the applied voltage that fluctuates during power conversion. Although not shown, a winding of a motor as a load is connected to the connection point of the upper and lower arms, and the motor is driven by controlling the current flowing in the winding by alternately turning on the upper and lower arms.
制御部1は、モータの三相の巻き線に供給される電流を検出する電流センサー(図示省略)からの電流値がフィードバックされ、電流フィードバック制御を行う。制御部1は、また、図示省略した上位のコントローラの指令に応じて、駆動部21、22へPWMの駆動信号IN_P、IN_Nを出力する。駆動部21は、抵抗Rg1を介してスイッチング素子UTPをターンオンさせるのに必要な電圧を供給する。駆動部22は、抵抗Rg2を介してスイッチング素子UTNをターンオンさせるのに必要な電圧を供給する。
The
スイッチング素子UTPは、コレクタから流入するコレクタ電流Icの一部を分流させて電流を流すセンスエミッタ端子を備えており、センスエミッタ端子に接続されたセンス抵抗R1に流れる電流が電圧に変換され、これを過電流検知部31に入力する。過電流検知部31は、入力された電圧に基づいて上下アームに流れるコレクタ電流Icを検出する。そして、入力された電圧が所定電圧以上、すなわちコレクタ電流Icが短絡電流閾値Icx以上であった場合にこれを過電流として検出し、制御部1へ出力する。
The switching element UTP includes a sense emitter terminal that divides a part of the collector current Ic flowing from the collector and flows the current. The current flowing through the sense resistor R1 connected to the sense emitter terminal is converted into a voltage. Is input to the
同様に、スイッチング素子UTNは、コレクタから流入するコレクタ電流Icの一部を分流させて電流を流すセンスエミッタ端子を備えており、センスエミッタ端子に接続されたセンス抵抗R2に流れる電流が電圧に変換され、これを過電流検知部32に入力する。過電流検知部32は、入力された電圧に基づいて上下アームに流れるコレクタ電流Icを検出する。そして、入力された電圧が所定電圧以上、すなわちコレクタ電流Icが短絡電流閾値Icx以上であった場合にこれを過電流として検出し、制御部1へ出力する。
Similarly, the switching element UTN includes a sense emitter terminal that divides a part of the collector current Ic flowing from the collector and flows the current, and the current flowing through the sense resistor R2 connected to the sense emitter terminal is converted into a voltage. This is input to the
過電流検知部31、32でコレクタ電流Icが短絡電流閾値Icx以上であると検知される場合は、スイッチング素子UTP、若しくはスイッチング素子UTNの故障により上下アームが短絡した場合である。この場合、過電流検知部31、32からの検知信号に応答して、制御部1はスイッチング素子の保護機能を動作させ、スイッチング素子を保護するモードに切り替わる。保護モードでは、スイッチング素子のゲートに充電されている電荷が放電される時間を長くして、コレクタ電流Icの時間当たりの変化分を小さくする。このためスイッチング素子のターンオフ時に発生する電圧は耐圧以下となりスイッチング素子は保護される。
The case where the
ゲート電圧検出部33には、スイッチング素子UTPのゲート電圧Vge_P、すなわちゲート−エミッタ間の電圧が入力される。ゲート電圧検出部33は、ゲート電圧Vge_Pが所定値以上であるかを検出し、所定値以上であれば検出信号を判定部4へ出力する。同様に、ゲート電圧検出部34には、スイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_N、すなわちゲート−エミッタ間の電圧が入力される。ゲート電圧検出部34は、ゲート電圧Vge_Nが所定値以上であるかを検出し、所定値以上であれば検出信号を判定部4へ出力する。
The
判定部4は、ゲート電圧検出部33、34から同時に検出信号が入力されていれば、スイッチング素子の誤点弧であるとして、信号ALMを制御部1へ出力する。
If the detection signals are simultaneously input from the gate
スイッチング素子の誤点弧はスイッチング素子のスイッチング時に発生する現象である。上アームのスイッチング時を例にあげて説明する。上アームのスイッチング素子UTPがターンオフからターンオンに切り替わる際、スイッチング素子UTPのコレクタ−エミッタ間に印加されている電圧は変化する。そして、この電圧変化dV/dtと帰還容量によって決まる電流が、帰還容量を通って下アームのスイッチング素子UTNのゲートに注入され、ゲートの電圧上昇を招く。その結果、スイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_Nがスイッチング素子UTNのターンオンしきい値電圧に到達するとスイッチング素子UTNがオンし、上下アームを短絡状態にする。これがスイッチング素子の誤点弧である。 The false firing of the switching element is a phenomenon that occurs when the switching element is switched. An example of switching the upper arm will be described. When the switching element UTP of the upper arm is switched from turn-off to turn-on, the voltage applied between the collector and the emitter of the switching element UTP changes. Then, a current determined by the voltage change dV / dt and the feedback capacitance is injected into the gate of the switching element UTN of the lower arm through the feedback capacitance, leading to an increase in the gate voltage. As a result, when the gate voltage Vge_N of the switching element UTN reaches the turn-on threshold voltage of the switching element UTN, the switching element UTN is turned on and the upper and lower arms are short-circuited. This is a false firing of the switching element.
誤点弧時のコレクタ電流は定格電流よりも大きいが、短絡電流閾値Icxよりは小さい。誤点弧時のコレクタ電流が短絡電流閾値Icxより小さいため、過電流検知部31、32では検知することはできず、したがって、制御部1はスイッチング素子の保護機能を動作させることができない。そのため、本実施形態では、ゲート電圧検出部33、34、判定部4を設けて、スイッチング素子の誤点弧を判定している。誤点弧の判定の動作については後述する。
The collector current at the time of erroneous firing is larger than the rated current, but smaller than the short-circuit current threshold Icx. Since the collector current at the time of false firing is smaller than the short-circuit current threshold Icx, the
図2は、ゲート電圧検出部33、34、判定部4を示す回路図である。ゲート電圧検出部33は、上アームのスイッチング素子UTPのゲート電圧Vge_Pを基準電圧Vthと比較するコンパレータVC1と、コンパレータVC1の出力側に接続されたフォトカプラーP1と、フォトカプラーP1の電源側に接続された抵抗R11、R12とよりなる。フォトカプラーP1は発光素子と受光素子より構成され、強電側Sと弱電側Wで絶縁型の信号伝送を実現している。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the gate
同様に、ゲート電圧検出部34は、下アームのスイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_Nを基準電圧Vthと比較するコンパレータVC2と、コンパレータVC2の出力側に接続されたフォトカプラーP2と、フォトカプラーP2の電源側に接続された抵抗R21、R22とよりなる。フォトカプラーP2は発光素子と受光素子より構成され、強電側Sと弱電側Wで絶縁型の信号伝送を実現している。
Similarly, the gate
判定部4はOR回路で構成される。ゲート電圧検出部33では、ゲート電圧Vge_Pが基準電圧Vth以上になった場合に、コンパレータVC1の出力によってフォトカプラーP1が動作し、フォトカプラーP1から論理“0”の信号がOR回路の一方へ入力される。また、ゲート電圧検出部34では、ゲート電圧Vge_Nが基準電圧Vth以上になった場合に、コンパレータVC2の出力によってフォトカプラーP2が動作し、フォトカプラーP2から論理“0”の信号がOR回路の他方へ入力される。OR回路の一方および他方へ論理“0”の信号が入力された場合に、OR回路から論理“0”の信号が誤点弧検知信号ALMとして出力され、制御部1へ入力される。すなわち、判定部4は、スイッチング素子UTPのゲート−エミッタ間の電圧Vge_Pが基準電圧Vthを越えている期間が、スイッチング素子UTNのゲート−エミッタ間の電圧Vge_Nが基準電圧Vthを越えている期間と重なったかを判定する。なお、図2で示すゲート電圧検出部33、34、判定部4は一例であり、その他の論理回路等で構成してもよい。
The
次に、インバータ駆動装置の動作について、図3〜図5の駆動波形を参照して説明する。
図3はインバータ駆動装置の通常駆動時の駆動波形であり、図3(a)は上アームゲート電圧、図3(b)は下アームゲート電圧、図3(c)は上アームコレクタ−エミッタ間電圧、図3(d)は上アームコレクタ電流である。各図において横軸は経過時間である。Next, the operation of the inverter drive device will be described with reference to the drive waveforms in FIGS.
3A and 3B show driving waveforms during normal driving of the inverter driving apparatus, in which FIG. 3A shows the upper arm gate voltage, FIG. 3B shows the lower arm gate voltage, and FIG. 3C shows the upper arm collector-emitter voltage. Voltage, FIG. 3 (d) is the upper arm collector current. In each figure, the horizontal axis represents elapsed time.
インバータ駆動装置の通常駆動時には、制御部1からの駆動信号IN_Pは駆動部21へ与えられ、駆動部21は、抵抗Rg1を介してスイッチング素子UTPへ、図3(a)に示す、ゲート電圧Vge_Pを入力する。ゲート電圧Vge_Pが基準電圧Vthに達するとスイッチング素子UTPはターンオンする。スイッチング素子UTPがターンオフからターンオンに切り替わる際、上アームのスイッチング素子UTPのコレクタ−エミッタ間に印加される電圧の変化を受けて、下アームのスイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_Nが図3(b)に示すように若干上昇するが、通常駆動時には下アームのスイッチング素子UTNをターンオンするには至らない。上アームのスイッチング素子UTPのターンオンに伴って、図3(c)に示すように、上アームコレクタ−エミッタ間電圧が低下し、図3(d)に示すように、上アームコレクタ電流が増加する。
During normal driving of the inverter drive device, the drive signal IN_P from the
図4は下アームが故障した場合の駆動波形であり、図4(a)は上アームゲート電圧、図4(b)は下アームゲート電圧、図4(c)は上アームコレクタ−エミッタ間電圧、図4(d)は上アームコレクタ電流である。各図において横軸は経過時間である。 4A and 4B show driving waveforms when the lower arm fails. FIG. 4A shows the upper arm gate voltage, FIG. 4B shows the lower arm gate voltage, and FIG. 4C shows the upper arm collector-emitter voltage. FIG. 4D shows the upper arm collector current. In each figure, the horizontal axis represents elapsed time.
図4(b)は、下アームが故障し、下アームのスイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_Nに基準電圧Vth以上の電圧が印加されている状態を示す。制御部1からの駆動信号IN_Pにより、図4(a)に示す、ゲート電圧Vge_Pが入力され、スイッチング素子UTPがターンオンする。これに応答して、図4(d)に示すように、上アームコレクタ電流が増加する。コレクタ電流が増加すると図4(c)に示す上アームコレクタ−エミッタ間電圧も引き上げられる。この場合、上下アームは短絡状態になっており、図4(d)に示すように、上アームコレクタ電流が短絡電流閾値Icxを超えてしまう。
FIG. 4B shows a state where the lower arm has failed and a voltage equal to or higher than the reference voltage Vth is applied to the gate voltage Vge_N of the switching element UTN of the lower arm. In response to the drive signal IN_P from the
上アームコレクタ電流が短絡電流閾値Icxを超えると、過電流検知部31でこれが過電流として検知される。過電流検知部31からの検知信号に応答して、制御部1はスイッチング素子の保護機能を動作させ、スイッチング素子を保護する保護モードに切り替わる。保護モードでは、図4(a)に示すように、上アームゲート電圧を徐々に低下させる。これにより、図4(c)に示すように、上アームコレクタ−エミッタ間電圧を低下させて、上アームコレクタ−エミッタ間電圧が耐圧を超えないようにする。
When the upper arm collector current exceeds the short-circuit current threshold Icx, the
図5は下アームが誤点弧した場合の駆動波形であり、図5(a)は上アームゲート電圧、図5(b)は下アームゲート電圧、図5(c)は上アームコレクタ−エミッタ間電圧、図5(d)は上アームコレクタ電流である。各図において横軸は経過時間である。 FIG. 5 shows driving waveforms when the lower arm is falsely fired. FIG. 5A shows the upper arm gate voltage, FIG. 5B shows the lower arm gate voltage, and FIG. 5C shows the upper arm collector-emitter. FIG. 5 (d) shows the upper arm collector current. In each figure, the horizontal axis represents elapsed time.
制御部1からの駆動信号IN_Pにより、図5(a)に示す、ゲート電圧Vge_Pが入力され、スイッチング素子UTPがターンオンする。スイッチング素子UTPがターンオフからターンオンに切り替わる際、上アームのスイッチング素子UTPのコレクタ−エミッタ間に印加される電圧の変化を受けて、下アームのスイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_Nが図5(b)に示すように上昇する。その結果、ゲート電圧Vge_Nが基準電圧Vthに達するとスイッチング素子UTNはターンオンし、上下アームの短絡を発生させる。これが誤点弧である。誤点弧は、上アームのスイッチング素子UTPのコレクタ−エミッタ間に印加される電圧の変化が大きいときや、上アームのスイッチング素子UTPのターンオンするスピードが速いときに、下アームのゲートに充電される電荷量が多くなって発生する。誤点弧により、図5(d)に示すように、一時的に大きな上アームコレクタ電流が流れるが、この電流は短絡電流閾値Icxより小さい。下アームのスイッチング素子UTNにゲート電圧Vge_Nとして印加されていた電荷が放電すると、図5(d)に示すように、上アームコレクタ電流は小さくなった後、上アームのスイッチング素子UTPのターンオンに伴って徐々に増加する。
In response to the drive signal IN_P from the
誤点弧では、図5(a)、図5(b)に示すように、上アームゲート電圧と下アームゲート電圧がともに基準電圧Vthに達する重複期間が存在する。ゲート電圧検出部33、34、判定部4はこれを検出する。
In the false firing, as shown in FIGS. 5A and 5B, there is an overlapping period in which both the upper arm gate voltage and the lower arm gate voltage reach the reference voltage Vth. The gate
誤点弧の検出について図2を参照して説明する。図2に示すように、ゲート電圧検出部33は、コンパレータVC1でゲート電圧Vge_Pが基準電圧Vthを超えたかを比較し、超えた場合はコンパレータVC1の出力側に接続されたフォトカプラーP1へ信号を伝送する。これにより、フォトカプラーP1から論理“0”の信号がOR回路の一方へ入力される。ゲート電圧検出部34は、コンパレータVC2でゲート電圧Vge_Nが基準電圧Vthを超えたかを比較し、超えた場合はコンパレータVC2の出力側に接続されたフォトカプラーP2へ信号を伝送する。これにより、フォトカプラーP2から論理“0”の信号がOR回路の他方へ入力される。OR回路の一方および他方へ論理“0”の信号が入力された場合に、OR回路から論理“0”の信号が誤点弧検知信号ALMとして出力され、制御部1へ入力される。誤点弧検知信号ALMが入力された後の制御部1の動作については後述する。
Detection of false ignition will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the
図6はスイッチング素子の飽和電流の特性を示す図である。縦軸はコレクタ電流Icを、横軸はコレクタ−エミッタ間電圧Vceを示す。図中のグラフはゲート電圧が7V、8V、9V、10V、12V、15V、20Vの場合をそれぞれ実線で表している。このグラフから分かるように、ゲート電圧が高いほどコレクタ電流Icは多くなる。図4(d)に示す上アームコレクタ電流の大きさを決めているのは、図4(a)に示す上アームゲート電圧、および図4(b)に示す下アームゲート電圧であり、例えばこの電圧は15Vである。図6を参照すると、ゲート電圧が15Vの場合は、コレクタ−エミッタ間電圧Vceの大きさがある程度(約2V)以上になると、コレクタ電流Icは非常に大きいことがわかる。したがって、スイッチング素子の故障による上下アームの短絡を検知する短絡電流閾値Icxが高く設定されていることが分かる。 FIG. 6 is a graph showing the saturation current characteristic of the switching element. The vertical axis represents the collector current Ic, and the horizontal axis represents the collector-emitter voltage Vce. The graphs in the figure show the cases where the gate voltages are 7V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, and 20V with solid lines, respectively. As can be seen from this graph, the collector current Ic increases as the gate voltage increases. The magnitude of the upper arm collector current shown in FIG. 4 (d) is determined by the upper arm gate voltage shown in FIG. 4 (a) and the lower arm gate voltage shown in FIG. 4 (b). The voltage is 15V. Referring to FIG. 6, when the gate voltage is 15 V, the collector current Ic is very large when the collector-emitter voltage Vce is greater than a certain level (about 2 V). Therefore, it can be seen that the short-circuit current threshold Icx for detecting a short circuit between the upper and lower arms due to the failure of the switching element is set high.
一方、図5(d)に示す上アームコレクタ電流の大きさを決めているのは、図5(b)に示す下アームゲート電圧であり、例えばこの電圧は7Vである。図6を参照すると、ゲート電圧が7Vの場合は、コレクタ−エミッタ間電圧Vceの大きさがある程度(約1.5V)以上になると、コレクタ電流Icは一定となり、その大きさはゲート電圧が15Vの場合と比べて非常に小さいことがわかる。したがって、スイッチング素子の誤点弧による上下アームの短絡によるコレクタ電流Icは短絡電流閾値Icxより小さく、短絡電流閾値Icxを用いて検知できないことが分かる。 On the other hand, the magnitude of the upper arm collector current shown in FIG. 5 (d) is determined by the lower arm gate voltage shown in FIG. 5 (b). For example, this voltage is 7V. Referring to FIG. 6, when the gate voltage is 7V, the collector current Ic becomes constant when the collector-emitter voltage Vce exceeds a certain level (about 1.5V), and the gate voltage is 15V. It can be seen that it is very small compared to. Therefore, it can be seen that the collector current Ic due to the short circuit of the upper and lower arms due to erroneous firing of the switching element is smaller than the short circuit current threshold Icx and cannot be detected using the short circuit current threshold Icx.
図7は、制御部1の動作を示すフローチャートである。
図7のステップS1で、制御部1は信号ALMが入力されたかを判別している。信号ALMが入力されるとステップS2へ移り、信号ALMがt秒以上継続しているかを判定し、t秒以上継続していなければステップS2へ戻る。t秒は、ゲート電圧Vge_P、ゲート電圧Vge_N等に混入したノイズによる誤検知を抑制するための所定時間であり、ゲート電圧Vge_Pがゼロからスイッチング素子UTPのターンオン電圧まで上昇する時間よりも小さい。ステップS2で、信号ALMがt秒以上継続していることが判定されると、ステップS3へ移り、信号ALMが所定期間内にX回以上(Xは2以上の整数)検出されたかを判定し、X回以上検出されていなければステップS1へ戻る。X回は、誤点弧の検出を確実に行なうためであり、スイッチング素子UTN等が破壊されることがない回数である。ステップS3で、信号ALMがX回以上検出されると、ステップS4へ移る。ステップS4で、制御部1は誤点弧と判断し、上アームのスイッチング素子UTPおよび下アームのスイッチング素子UTNの駆動信号を制御することにより、スイッチング素子UTPおよびスイッチング素子UTNに流れる電流値を制限する。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the
In step S1 of FIG. 7, the
なお、制御部1は、誤点弧を判定した場合であっても、過電流検知部31からの検知信号が有ればこれを優先して、スイッチング素子の保護機能を動作させ、スイッチング素子を保護する保護モードに切り替わる。
In addition, even if it is a case where a false ignition is determined, the
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)インバータ駆動装置は、インバータ回路の上下アームを構成する第1スイッチング素子UTP及び第2スイッチング素子UTNと、第1スイッチング素子UTP及び第2スイッチング素子UTNのゲート電圧Vge_P、Vge_Nを検出するゲート電圧検出部33、34と、ゲート電圧検出部33、34の検出結果に基づいて、第2スイッチング素子UTNの誤点弧による上下アームの短絡を判定する判定部4、制御部1とを備える。これにより、上アームのスイッチング素子がターンオフからターンオンに切り替わる際の電圧変化に起因する誤点弧を検出することができる。According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The inverter driving device includes a first switching element UTP and a second switching element UTN that constitute upper and lower arms of the inverter circuit, and gates for detecting gate voltages Vge_P and Vge_N of the first switching element UTP and the second switching element UTN. Based on the detection results of the
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. .
1 制御部
21、22 駆動部
UTP、UTN スイッチング素子
31、32 過電流検知部
33、34 ゲート電圧検出部
4 判定部
VC1、VC2 コンパレータ
P1、P2 フォトカプラー1
UTP,
VC1, VC2 comparator
P1, P2 photo coupler
Claims (6)
前記上下アームに流れる電流を検出し、前記電流の検出結果に基づいて過電流を検知する過電流検知部と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のゲート電圧を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記第2スイッチング素子の誤点弧による前記上下アームの短絡を判定する判定制御部と、を備え、
前記判定制御部は、前記過電流検知部が前記過電流を検知した場合に、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子のゲート電圧を徐々に低下させる制御に移行し、前記誤点弧を判定した場合に、前記電流を制限する制御に移行し、
前記判定制御部は、前記電流を制限する制御よりも、前記ゲート電圧を徐々に低下させる制御を優先して行うインバータ駆動装置。 A first switching element and a second switching element constituting the upper and lower arms of the inverter circuit;
An overcurrent detector that detects the current flowing through the upper and lower arms and detects an overcurrent based on a detection result of the current;
A detector that detects gate voltages of the first switching element and the second switching element;
A determination control unit that determines a short circuit of the upper and lower arms due to erroneous firing of the second switching element based on a detection result of the detection unit;
When the overcurrent detection unit detects the overcurrent, the determination control unit shifts to control for gradually reducing the gate voltage of the first switching element or the second switching element, and performs the false ignition. If it is determined, the control proceeds to control the current ,
The determination control unit is an inverter driving device that prioritizes control for gradually decreasing the gate voltage over control for limiting the current .
前記過電流検知部は、前記電流が所定の短絡電流閾値以上である場合に前記過電流を検知し、
前記誤点弧による前記上下アームの短絡時に流れる前記電流の大きさは、前記短絡電流閾値よりも小さいインバータ駆動装置。 In the inverter drive device according to claim 1,
The overcurrent detection unit detects the overcurrent when the current is equal to or greater than a predetermined short-circuit current threshold,
The inverter drive device in which the magnitude of the current that flows when the upper and lower arms are short-circuited due to the false ignition is smaller than the short-circuit current threshold.
前記判定制御部は、前記第1スイッチング素子のゲート電圧が所定電圧を越えている期間が、前記第2スイッチング素子のゲート電圧が当該所定電圧を越えている期間と重なった場合に、前記誤点弧であると判定するインバータ駆動装置。 In the inverter drive device according to claim 1 or 2,
The determination control unit determines that the error occurs when a period in which the gate voltage of the first switching element exceeds a predetermined voltage overlaps with a period in which the gate voltage of the second switching element exceeds the predetermined voltage. An inverter drive device that determines that it is an arc.
前記判定制御部は、前記誤点弧の判定を所定時間以上継続して行った場合に、前記電流
を制限する制御に移行するインバータ駆動装置。 In the inverter drive device according to claim 3,
The said determination control part is an inverter drive device which transfers to the control which restrict | limits the said electric current, when determination of the said false ignition is performed continuously for the predetermined time or more.
前記所定時間は、前記第1スイッチング素子の前記ゲート電圧がゼロから前記第1スイッチング素子のターンオン電圧まで上昇する時間よりも小さいインバータ駆動装置。 In the inverter drive device according to claim 4,
The predetermined period of time is an inverter driving device in which the gate voltage of the first switching element is smaller than a period of time during which the gate voltage rises from zero to the turn-on voltage of the first switching element.
前記判定制御部は、所定期間の間に前記誤点弧の判定を所定の複数回数以上行った場合に、前記電流を制限する制御に移行するインバータ駆動装置。 In the inverter drive device according to claim 4 or 5,
The said determination control part is an inverter drive device which transfers to the control which restrict | limits the said electric current, when the determination of the said false ignition is performed more than predetermined times in a predetermined period.
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