JPH0568331A - 電力用半導体素子の保護方式 - Google Patents
電力用半導体素子の保護方式Info
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- JPH0568331A JPH0568331A JP3255756A JP25575691A JPH0568331A JP H0568331 A JPH0568331 A JP H0568331A JP 3255756 A JP3255756 A JP 3255756A JP 25575691 A JP25575691 A JP 25575691A JP H0568331 A JPH0568331 A JP H0568331A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒートシンク熱時定数より短い断続負荷運転
の場合でも電力用半導体素子の保護が十分に行えるよう
にする。 【構成】 推定したトランジスタのジャンクション温度
が第一の設定温度を超えると、コンパレータ１９が動作
して電流制限が行われ、第一の設定温度より高い第二の
設定温度を超えると、コンパレータ２０が動作してイン
バータ電流を遮断する。
の場合でも電力用半導体素子の保護が十分に行えるよう
にする。 【構成】 推定したトランジスタのジャンクション温度
が第一の設定温度を超えると、コンパレータ１９が動作
して電流制限が行われ、第一の設定温度より高い第二の
設定温度を超えると、コンパレータ２０が動作してイン
バータ電流を遮断する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路に用い
られるトランジスタやサイリスタ等の電力用半導体素子
の保護方式に関する。
られるトランジスタやサイリスタ等の電力用半導体素子
の保護方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、たとえば特開昭６２−１４１９
２２などのように電力用半導体素子の保護のために、図
４に示すように、設定された温度で接点の開閉動作を行
うサーモスイッチ２５を半導体近傍のヒートシンク上に
設置し、設定温度を超えるとサーモスイッチ２５の接点
信号によりインバータ回路電流を遮断して、電力用半導
体素子の過熱保護を行うものがある。
２２などのように電力用半導体素子の保護のために、図
４に示すように、設定された温度で接点の開閉動作を行
うサーモスイッチ２５を半導体近傍のヒートシンク上に
設置し、設定温度を超えるとサーモスイッチ２５の接点
信号によりインバータ回路電流を遮断して、電力用半導
体素子の過熱保護を行うものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来技術で
は、連続負荷運転の場合は保護が可能であるが、ヒート
シンク熱時定数より短い断続負荷運転の場合は電力用半
導体素子の保護が十分に行えないという問題点があっ
た。そこで、本発明は、ヒートシンク熱時定数より短い
断続負荷運転の場合でも電力用半導体素子の保護が十分
に行える保護方式を確立することを目的とする。
は、連続負荷運転の場合は保護が可能であるが、ヒート
シンク熱時定数より短い断続負荷運転の場合は電力用半
導体素子の保護が十分に行えないという問題点があっ
た。そこで、本発明は、ヒートシンク熱時定数より短い
断続負荷運転の場合でも電力用半導体素子の保護が十分
に行える保護方式を確立することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は電力用半導体素子を使用したインバータ回
路と前記電力用半導体素子を冷却するヒートシンクを備
えたインバータ装置において、前記ヒートシンク上にサ
ーミスタを設置し、前記サーミスタの抵抗値変化により
前記ヒートシンク温度を検出するとともに、前記電力用
半導体素子のドライブ信号と出力電流から半導体素子電
流を計算し、前記電力用半導体素子の熱抵抗に基づいて
前記電力用半導体素子のヒートシンクとジャンクション
間の温度上昇を推定し、前記電力用半導体素子のジャン
クション温度が第一の設定温度を超えると前記インバー
タ回路の電流制限動作を行い、前記第一の設定温度より
高い第二の設定温度を超えるとインバータ電流を遮断し
て、インバータ回路の電力用半導体素子の過熱による破
壊を防ぐものである。
め、本発明は電力用半導体素子を使用したインバータ回
路と前記電力用半導体素子を冷却するヒートシンクを備
えたインバータ装置において、前記ヒートシンク上にサ
ーミスタを設置し、前記サーミスタの抵抗値変化により
前記ヒートシンク温度を検出するとともに、前記電力用
半導体素子のドライブ信号と出力電流から半導体素子電
流を計算し、前記電力用半導体素子の熱抵抗に基づいて
前記電力用半導体素子のヒートシンクとジャンクション
間の温度上昇を推定し、前記電力用半導体素子のジャン
クション温度が第一の設定温度を超えると前記インバー
タ回路の電流制限動作を行い、前記第一の設定温度より
高い第二の設定温度を超えるとインバータ電流を遮断し
て、インバータ回路の電力用半導体素子の過熱による破
壊を防ぐものである。
【０００５】
【作用】上記手段により、ヒートシンク熱時定数より短
い断続負荷運転の場合でも電力用半導体素子の過熱保護
を行える。
い断続負荷運転の場合でも電力用半導体素子の過熱保護
を行える。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図１に示して
説明する。図１において、１〜６はインバータ回路を構
成するトランジスタ、７はトランジスタ１〜６の冷却の
ためのヒートシンク、８はモータ、９はインバータ出力
電流検出のための変流器、１０はトランジスタ１〜６の
近傍のヒートシンク７上に設置したサーミスタ、１１は
インバータ直流母線電圧平滑用のコンデンサ、１２は整
流用のダイオードである。１３はインバータの制御部で
あり、１４はＶ／ｆ制御や電流指令に基づく電流制御か
らの指令によってトランジスタ１〜６のドライブ信号を
発生するＰＷＭ制御部、１５はサーミスタ１０の信号を
温度情報に変換する温度検出部、１６は温度検出部１５
のヒートシンク温度情報とＰＷＭ制御部１４のトランジ
スタドライブ信号と変流器９で検出した出力電流からト
ランジスタ素子電流を計算し、トランジスタの熱抵抗に
基づいてトランジスタのジャンクション温度を計算する
Ｔｊ推定部、１７は電流制限に使用する第一の設定温度
を設定する温度設定器、１８はインバータ電流の遮断に
使用する第一の設定温度より高い第二のトランジスタジ
ャンクション温度の設定を行う温度設定器、１９、２０
はコンパレータ、２１は電流制限機能を有する電流制限
器、２２は電流遮断機能を有する電流遮断器、２３はト
ランジスタ１〜６をドライブするベースドライバであ
る。ヒートシンク温度は、ヒートシンク７上に設置した
サーミスタ１０の抵抗値変化により（１）式を用いて計
算できる。 ｒT ＝ｒT0×ｅｘｐ｛Ｂ×（１／Ｔ−１／Ｔ0 ）｝ （１） ここで、ｒT0：基準抵抗値 Ｂ ：サーミスタ定数 、Ｔ：サーミスタ使用温度 Ｔ0 ：基準抵抗値の時のサーミスタの絶対温度 また、トランジスタのヒートシンク−ジャンクション間
の温度上昇は、トランジスタの発生ロスＰL とトランジ
スタのジャンクション−ヒートシンク間の熱抵抗ＲJ-F
から（２）式によって求められる。 ＴJ-F ＝ＰL ／ＲJ-F （２） インバータの発生ロスは、インバータ電流とトランジス
タのドライブ信号から素子電流を計算し、素子特性に基
づいて通電時のロスとスイッチングロスを計算する。こ
のＴJ-F とヒートシンク温度から、トランジスタのジャ
ンクション温度を計算推定する。この温度は、トランジ
スタの熱破壊と密接な関係があり、トランジスタは許容
範囲内で使用しなければならない。そこで、推定したト
ランジスタのジャンクション温度が第一の設定温度１７
を超えると、コンパレータ１９が動作し、電流制限器２
１がインバータの電流制限動作を行い、第一の設定温度
１７より高い第二の設定温度１８を超えると、コンパレ
ータ２０が動作し、電流遮断器２２がインバータ電流を
遮断することで、トランジスタの熱破壊を防ぐことが可
能になる。また、図２に示すように、図１のコンパレー
タ１９を演算増幅器２４に変更し、電流制限器２１に図
３に示す特性をもたせれば、連続的に動作レベルを変化
させて電流制限動作をさせることも可能である。
説明する。図１において、１〜６はインバータ回路を構
成するトランジスタ、７はトランジスタ１〜６の冷却の
ためのヒートシンク、８はモータ、９はインバータ出力
電流検出のための変流器、１０はトランジスタ１〜６の
近傍のヒートシンク７上に設置したサーミスタ、１１は
インバータ直流母線電圧平滑用のコンデンサ、１２は整
流用のダイオードである。１３はインバータの制御部で
あり、１４はＶ／ｆ制御や電流指令に基づく電流制御か
らの指令によってトランジスタ１〜６のドライブ信号を
発生するＰＷＭ制御部、１５はサーミスタ１０の信号を
温度情報に変換する温度検出部、１６は温度検出部１５
のヒートシンク温度情報とＰＷＭ制御部１４のトランジ
スタドライブ信号と変流器９で検出した出力電流からト
ランジスタ素子電流を計算し、トランジスタの熱抵抗に
基づいてトランジスタのジャンクション温度を計算する
Ｔｊ推定部、１７は電流制限に使用する第一の設定温度
を設定する温度設定器、１８はインバータ電流の遮断に
使用する第一の設定温度より高い第二のトランジスタジ
ャンクション温度の設定を行う温度設定器、１９、２０
はコンパレータ、２１は電流制限機能を有する電流制限
器、２２は電流遮断機能を有する電流遮断器、２３はト
ランジスタ１〜６をドライブするベースドライバであ
る。ヒートシンク温度は、ヒートシンク７上に設置した
サーミスタ１０の抵抗値変化により（１）式を用いて計
算できる。 ｒT ＝ｒT0×ｅｘｐ｛Ｂ×（１／Ｔ−１／Ｔ0 ）｝ （１） ここで、ｒT0：基準抵抗値 Ｂ ：サーミスタ定数 、Ｔ：サーミスタ使用温度 Ｔ0 ：基準抵抗値の時のサーミスタの絶対温度 また、トランジスタのヒートシンク−ジャンクション間
の温度上昇は、トランジスタの発生ロスＰL とトランジ
スタのジャンクション−ヒートシンク間の熱抵抗ＲJ-F
から（２）式によって求められる。 ＴJ-F ＝ＰL ／ＲJ-F （２） インバータの発生ロスは、インバータ電流とトランジス
タのドライブ信号から素子電流を計算し、素子特性に基
づいて通電時のロスとスイッチングロスを計算する。こ
のＴJ-F とヒートシンク温度から、トランジスタのジャ
ンクション温度を計算推定する。この温度は、トランジ
スタの熱破壊と密接な関係があり、トランジスタは許容
範囲内で使用しなければならない。そこで、推定したト
ランジスタのジャンクション温度が第一の設定温度１７
を超えると、コンパレータ１９が動作し、電流制限器２
１がインバータの電流制限動作を行い、第一の設定温度
１７より高い第二の設定温度１８を超えると、コンパレ
ータ２０が動作し、電流遮断器２２がインバータ電流を
遮断することで、トランジスタの熱破壊を防ぐことが可
能になる。また、図２に示すように、図１のコンパレー
タ１９を演算増幅器２４に変更し、電流制限器２１に図
３に示す特性をもたせれば、連続的に動作レベルを変化
させて電流制限動作をさせることも可能である。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば短い
断続負荷運転の場合でもサーミスタ信号とインバータ出
力電流信号を用いることで、トランジスタの熱破壊を生
じることなく能力を最大限に活用できる効果がある。
断続負荷運転の場合でもサーミスタ信号とインバータ出
力電流信号を用いることで、トランジスタの熱破壊を生
じることなく能力を最大限に活用できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体的実施例を示す図である。
【図２】連続的に動作レベルを変化させて電流制限動作
をさせた場合の具体的実施例を示す図である。
をさせた場合の具体的実施例を示す図である。
【図３】電流制限特性を示す図である。
【図４】従来のトランジスタ保護方式を示す図である。
１〜６ トランジスタ ７ ヒートシンク ８ モータ ９ 変流器 １０ サーミスタ １１ コンデンサ １２ ダイオード １３ インバータの制御部 １４ ＰＷＭ制御部 １５ 温度検出部 １６ Ｔｊ推定部 １７、１８ 温度設定器 １９、２０ コンパレータ ２１ 電流制限器 ２２ 電流遮断器 ２３ ベースドライバ ２４ 演算増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｍ 9181−5Ｈ
Claims (2)
- 【請求項１】 電力用半導体素子を使用したインバータ
回路と前記電力用半導体素子を冷却するヒートシンクを
備えたインバータ装置において、前記ヒートシンク上に
サーミスタを設置し、前記サーミスタの抵抗値変化によ
り前記ヒートシンク温度を検出するとともに、前記電力
用半導体素子のドライブ信号と出力電流から半導体素子
電流を計算し、前記電力用半導体素子の熱抵抗に基づい
て前記電力用半導体素子のヒートシンクとジャンクショ
ン間の温度上昇を推定し、前記電力用半導体素子のジャ
ンクション温度が第一の設定温度を超えると前記インバ
ータ回路の電流制限動作を行い、前記第一の設定温度よ
り高い第二の設定温度を超えるとインバータ電流を遮断
することを特徴とする電力用半導体素子の保護方式。 - 【請求項２】 前記電力用半導体素子のジャンクション
温度が前記第一の設定温度を超えた場合に、予め設定さ
れたジャンクション温度とインバータ回路の電流制限レ
ベルの関数に基づいて温度に対して連続的に電流制限レ
ベルを変えることを特徴とする請求項１記載の電力用半
導体素子の保護方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03255756A JP3075303B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 電力用半導体素子の保護方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03255756A JP3075303B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 電力用半導体素子の保護方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568331A true JPH0568331A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3075303B2 JP3075303B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=17283193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03255756A Expired - Fee Related JP3075303B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 電力用半導体素子の保護方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3075303B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000333468A (ja) * | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Denso Corp | パワースイッチング装置及びインバータ装置 |
| JP2007143327A (ja) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換器の制御装置 |
| JP2008131722A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Nippon Reliance Kk | パワー素子過熱保護装置 |
| JPWO2007034544A1 (ja) * | 2005-09-21 | 2009-03-19 | 三菱電機株式会社 | 電動機制御装置の過温検出方式 |
| JP2009171842A (ja) * | 2009-04-24 | 2009-07-30 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
| WO2010058768A1 (ja) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 住友重機械工業株式会社 | 作業機械 |
| JP2010226782A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 建設機械 |
| JP2010268614A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 過熱保護装置 |
| CN104736981A (zh) * | 2012-12-12 | 2015-06-24 | 富士电机株式会社 | 半导体芯片温度推定装置及过热保护装置 |
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| JP2017011835A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | 高周波熱錬株式会社 | 熱処理用電力変換装置及び方法 |
| CN106533283A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-03-22 | 广东美的制冷设备有限公司 | 永磁同步电机的控制装置和空调器 |
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| JP2018204523A (ja) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | 株式会社デンソー | 噴射制御装置 |
| KR20190040425A (ko) * | 2017-10-10 | 2019-04-18 | 엘지전자 주식회사 | 전력 모듈 패키지 |
| CN112042099A (zh) * | 2018-04-11 | 2020-12-04 | 日产自动车株式会社 | 仪器保护装置以及仪器保护方法 |
| US10910939B2 (en) | 2017-09-26 | 2021-02-02 | Canon Medical Systems Corporation | Inverter device, gradient amplifier, and magnetic resonance imaging device |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5317881B2 (ja) * | 2009-08-05 | 2013-10-16 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置および電力変換装置の保護方法 |
| WO2014162755A1 (ja) | 2013-04-01 | 2014-10-09 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP6557517B2 (ja) | 2015-06-08 | 2019-08-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体集積回路装置および電子装置 |
| JP6180576B1 (ja) * | 2016-04-12 | 2017-08-16 | 三菱電機株式会社 | Ｄｃ−ｄｃ電圧変換装置 |
| JP2018046647A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 | インバータ装置及びそれを備えた車両用電動圧縮機 |
| JP6847158B2 (ja) | 2019-05-31 | 2021-03-24 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| DE102021214350A1 (de) | 2021-12-15 | 2023-06-15 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Detektion von Kurzschlussströmen in stromgeregelten Endstufen |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP03255756A patent/JP3075303B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2007034544A1 (ja) * | 2005-09-21 | 2009-03-19 | 三菱電機株式会社 | 電動機制御装置の過温検出方式 |
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| JP3075303B2 (ja) | 2000-08-14 |
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