JP7438157B2 - 故障検出装置、故障検出方法及び半導体スイッチ装置 - Google Patents
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Description
例えば、半導体素子チップ間の電流アンバランスを検出して故障を診断する方法(特許文献1など参照。)が提案されているが、半導体素子チップの故障状況が均等であるとその故障を検出できない場合があった。
図1Aは、実施形態の半導体スイッチ装置1を適用した電力変換装置2の構成図である。
電力変換装置2は、例えば、コンバータ3と、インバータ4と、駆動電流センサ5と、制御部6とを備える。交流電動機Mは、例えば、誘導電動機である。コンバータ3と、インバータ4は、夫々複数の半導体スイッチ装置1を備える。
例えば、制御部6は、インバータ4の制御用の電流調整器(ACR)61を備える。電流調整器61は、電流基準Irefと、駆動電流センサ5によって検出された電流に基づいた電流帰還IFBKとの差が0になるようにインバータ4を制御する。このような構成の電力変換装置2では、インバータ4内の半導体スイッチ装置1に流れる電流の大きさが上記の電流基準Irefによって決定される。
半導体スイッチ装置1は、半導体素子チップ10、20、30と、判定部40と、電流センサ50と、電圧センサ60とを備える。
ここで図2を参照して、比較例の半導体スイッチ装置1Zについて説明する。
図2は、比較例の半導体スイッチ装置1Zについて説明するための図である。この半導体スイッチ装置1Zは、本実施形態の判定部を備えるものでない。
本実施形態において提案する半導体スイッチ装置の劣化状態の推定方法は、次の方法を含む。
・各半導体素子チップに流れる電流の合計値に係る検出結果と、複数の半導体素子チップに掛る電圧の検出結果と、予め定められた特性データとを用いる推定方法
以下、これについて説明する。
論理演算部402は、各半導体素子チップ(10、20、30)に流れる総電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップ(10、20、30)に掛る電圧との検出結果とに基づいて、判定基準のデータを用いてスイッチング素子の故障によって、機能停止に至る可能性が高まっていることを検出する。
実施形態の変形例について説明する。前述の実施形態では、判定部40と、電流センサ50と、電圧センサ60とを備える半導体スイッチ装置1の事例について説明した。
この場合、故障検出装置は、判定部40を含み、電流センサ50と、電圧センサ60とからの検出結果のデータを用いて、半導体スイッチ装置1の状態を推定してもよい。この場合、故障検出装置は、半導体スイッチ装置1とは別体で形成されることになるが、実施形態と同様の効果を奏する。
図3Bと図4と図5とを参照して、第2の実施形態について説明する。
なお、以下に示す本実施形態の事例に対して、例えば、特開2020-102973号公報に記載の方法と組み合わせることを制限しない。上記の組み合わせによって、特開2020-102973号公報に記載の方法では検出できることが同様に検出でき、さらには、同公報に記載の方法では検出できなかった故障を検出可能にする。この場合、半導体スイッチ装置1Aは、本実施形態の方法で検出した故障と、特開2020-102973号公報に記載の方法で検出した故障の双方の検出結果に基づいて、半導体スイッチ装置1Aの状態を判定するとよい。以下の説明では、半導体素子チップの故障状況が均等である場合にその故障を検出するための手法を中心に説明する。
半導体スイッチ装置1Aは、半導体スイッチ装置1の判定部40と、電流センサ50とに代えて、判定部40Aと、電流センサ51、52、53とを備える。
次に、本実施形態による半導体スイッチ装置の劣化状態の推定方法について説明する。
提案する予測方法は、次の2通りに大別できる。
・各半導体素子チップに流れる電流の検出結果を用いる推定方法(第1の推定方法)
・各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果とを用いる推定方法(第2の推定方法)
以下、これらについて順に説明する。
全てのスイッチング素子が健常な状態にあれば、12個が並列接続されているので、スイッチング素子毎の電流は、全体の12分の1になる。
論理演算部422は、各半導体素子チップ(10、20、30)に流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップ(10、20、30)に掛る電圧との検出結果とに基づいて、判定基準のデータを用いてスイッチング素子の故障により、機能停止に至る可能性が高まっていることを検出する。
2 電力変換装置
3 コンバータ
4 インバータ
5 駆動電流センサ
6 制御部
M 交流電動機
10、20、30 半導体素子チップ
11から14、22から24、31から34 スイッチング素子
40、40A 判定部
41 第1判定部
42 第2判定部
43 出力部
50から53 電流センサ(電流検出部)
60 電圧センサ(電圧検出部)
Claims (11)
- 電力変換用の複数の半導体素子チップを備える半導体スイッチ装置の故障検出装置であって、
半導体スイッチ装置内に配置された各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとを用いて、前記複数の半導体素子チップのうちの1又は複数の半導体素子チップに故障が発生したことを検出する判定部と、
前記各半導体素子チップに流れる電流と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との関係から、前記故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータを保持する記憶部と
を備え、
前記各半導体素子チップは、互いに並列に接続されている前記電力変換用の複数のスイッチング素子を含み、
前記判定部は、
前記各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果とに基づいて、前記判定基準のデータを用いて前記スイッチング素子の故障により、機能停止に至る可能性が高まっていることを検出する、
故障検出装置。 - 前記半導体スイッチ装置は、
前記半導体素子チップに含まれた前記電力変換用の複数のスイッチング素子に流れる電流を纏めて検出する電流検出部を備える
請求項1に記載の故障検出装置。 - 前記半導体スイッチ装置は、
前記半導体素子チップに含まれた前記電力変換用の複数のスイッチング素子に流れる電流を半導体素子チップ毎に検出する電流検出部を備える
請求項1に記載の故障検出装置。 - 電力変換用の複数の半導体素子チップを備える半導体スイッチ装置の故障検出装置であって、
半導体スイッチ装置内に配置された各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとを用いて、前記複数の半導体素子チップのうちの1又は複数の半導体素子チップに故障が発生したことを検出する判定部
を備え、
前記複数の半導体素子チップが互いに並列に接続されていて、
前記故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータには、
前記電圧の検出結果の電圧の大きさに対応付けて夫々規定されている特性テーブルのデータが含まれる、
故障検出装置。 - 電力変換用の複数の半導体素子チップを備える半導体スイッチ装置の故障検出装置であって、
半導体スイッチ装置内に配置された各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとを用いて、前記複数の半導体素子チップのうちの1又は複数の半導体素子チップに故障が発生したことを検出する判定部
を備え、
前記半導体スイッチ装置は、その内部で前記複数の半導体素子チップが互いに並列に接続されている、
故障検出装置。 - 電力変換用の複数の半導体素子チップを備える半導体スイッチ装置の故障検出方法であって、
半導体スイッチ装置内に配置された各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとに基づいて、前記複数の半導体素子チップのうちの何れかに故障が発生したことを検出する過程
を含み、
前記各半導体素子チップは、互いに並列に接続されている前記電力変換用の複数のスイッチング素子を含み、
前記故障が発生したことを検出する過程において、
前記各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果とに基づいて、前記判定基準のデータを用いて前記スイッチング素子の故障により、機能停止に至る可能性が高まっていることを検出する、
故障検出方法。 - 電力変換用の複数の半導体素子チップを備える半導体スイッチ装置の故障検出方法であって、
半導体スイッチ装置内に配置された各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとに基づいて、前記複数の半導体素子チップのうちの何れかに故障が発生したことを検出する過程
を含み、
前記複数の半導体素子チップが互いに並列に接続されていて、
前記故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータには、
前記電圧の検出結果の電圧の大きさに対応付けて夫々規定されている特性テーブルのデータが含まれる、
故障検出方法。 - 電力変換用の複数の半導体素子チップを備える半導体スイッチ装置の故障検出方法であって、
半導体スイッチ装置内に配置された各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとに基づいて、前記複数の半導体素子チップのうちの何れかに故障が発生したことを検出する過程
を含み、
前記半導体スイッチ装置の内部で前記複数の半導体素子チップが互いに並列に接続されている、
故障検出方法。 - 互いに並列に接続されている複数の半導体素子チップと、
各半導体素子チップに夫々流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとを用いて、前記複数の半導体素子チップのうちの1又は複数の半導体素子チップに故障が発生したことを検出する判定部
を備え、
前記各半導体素子チップは、互いに並列に接続されている電力変換用の複数のスイッチング素子を含み、
前記判定部は、
前記各半導体素子チップに流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果とに基づいて、前記判定基準のデータを用いて前記スイッチング素子の故障により、機能停止に至る可能性が高まっていることを検出する、
半導体スイッチ装置。 - 互いに並列に接続されている複数の半導体素子チップと、
各半導体素子チップに夫々流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとを用いて、前記複数の半導体素子チップのうちの1又は複数の半導体素子チップに故障が発生したことを検出する判定部と
を備え、
前記故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータには、
前記電圧の検出結果の電圧の大きさに対応付けて夫々規定されている特性テーブルのデータが含まれる、
半導体スイッチ装置。 - 自半導体スイッチ装置の内部で互いに並列に接続されている複数の半導体素子チップと、
各半導体素子チップに夫々流れる電流の検出結果と、前記複数の半導体素子チップに掛る電圧との検出結果と、故障が発生したことを識別可能にする判定基準のデータとを用いて、前記複数の半導体素子チップのうちの1又は複数の半導体素子チップに故障が発生したことを検出する判定部と
を備える半導体スイッチ装置。
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JP2022133720A JP2022133720A (ja) | 2022-09-14 |
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JP2006129421A (ja) | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Hynix Semiconductor Inc | オンダイターミネーション回路を備えた半導体メモリ素子 |
JP2020088968A (ja) | 2018-11-20 | 2020-06-04 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | 電力変換装置 |
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