JPH06291323A - 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制回路 - Google Patents
絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制回路Info
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- JPH06291323A JPH06291323A JP7726793A JP7726793A JPH06291323A JP H06291323 A JPH06291323 A JP H06291323A JP 7726793 A JP7726793 A JP 7726793A JP 7726793 A JP7726793 A JP 7726793A JP H06291323 A JPH06291323 A JP H06291323A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＩＧＢＴで構成している電力変換装置の内部、
或いは外部で短絡故障が発生しても、ＩＧＢＴが短絡電
流で破壊するのを回避できるようにすることにある。 【構成】直列抵抗２３と短絡接点２４との並列回路をＩ
ＧＢＴ２１のエミッタ端子に直列接続し、コレクタ電流
ＩC をコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEで間接的に検出す
るか、又はエミッタ端子に接続した電流検出器３０で直
接検出するか、又はＩＧＢＴ２１の代わりに電流センス
ＩＧＢＴ４０を使用してこれの電流検出端子からの電流
で間接的に検出し、この検出値が所定値を超過すれば前
記短絡接点２４を開路して直列抵抗２３をＩＧＢＴ２１
に直列に挿入することにより、コレクタ電流ＩC が過大
になるのを素早く抑制する。
或いは外部で短絡故障が発生しても、ＩＧＢＴが短絡電
流で破壊するのを回避できるようにすることにある。 【構成】直列抵抗２３と短絡接点２４との並列回路をＩ
ＧＢＴ２１のエミッタ端子に直列接続し、コレクタ電流
ＩC をコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEで間接的に検出す
るか、又はエミッタ端子に接続した電流検出器３０で直
接検出するか、又はＩＧＢＴ２１の代わりに電流センス
ＩＧＢＴ４０を使用してこれの電流検出端子からの電流
で間接的に検出し、この検出値が所定値を超過すれば前
記短絡接点２４を開路して直列抵抗２３をＩＧＢＴ２１
に直列に挿入することにより、コレクタ電流ＩC が過大
になるのを素早く抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力変換装置を構成
している絶縁ゲートバイポーラトランジスタに過大な電
流が流れるのを抑制する過電流抑制回路に関する。
している絶縁ゲートバイポーラトランジスタに過大な電
流が流れるのを抑制する過電流抑制回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】バイポーラトランジスタは高耐圧化と大
電流化が容易であるという長所を有する。又、金属酸化
膜半導体電界効果トランジスタは極めて高速なスイッチ
ングが可能であり、且つドライブが容易という長所を有
する。絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下ではＩ
ＧＢＴと略記する）はこれらバイポーラトランジスタの
長所と金属酸化膜半導体電界効果トランジスタの長所と
を合わせて持っている新しいデバイスである。
電流化が容易であるという長所を有する。又、金属酸化
膜半導体電界効果トランジスタは極めて高速なスイッチ
ングが可能であり、且つドライブが容易という長所を有
する。絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下ではＩ
ＧＢＴと略記する）はこれらバイポーラトランジスタの
長所と金属酸化膜半導体電界効果トランジスタの長所と
を合わせて持っている新しいデバイスである。
【０００３】図８はＩＧＢＴで構成したインバータ回路
の過電流保護の従来例を示した回路図である。この図８
において、６個のＩＧＢＴ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４
Ｅ，４Ｆを３相ブリッジ接続してインバータ回路３を構
成している。各ＩＧＢＴのそれぞれには別個の駆動回路
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆが付属しており、
これら各駆動回路はインバータ制御回路９からの指令に
基づいて各ＩＧＢＴを順次オン・オフさせることによ
り、直流電源２からの直流電力を所望の電圧と周波数の
交流電力に変換している。従って誘導電動機６はこの交
流電力により所望の速度で運転する。
の過電流保護の従来例を示した回路図である。この図８
において、６個のＩＧＢＴ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４
Ｅ，４Ｆを３相ブリッジ接続してインバータ回路３を構
成している。各ＩＧＢＴのそれぞれには別個の駆動回路
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆが付属しており、
これら各駆動回路はインバータ制御回路９からの指令に
基づいて各ＩＧＢＴを順次オン・オフさせることによ
り、直流電源２からの直流電力を所望の電圧と周波数の
交流電力に変換している。従って誘導電動機６はこの交
流電力により所望の速度で運転する。
【０００４】ところでこのインバータ回路３が運転中
に、何らかの原因でこのインバータ回路３に過電流を生
じた場合に、これらＩＧＢＴが破壊しないように保護す
る必要がある。そこでインバータ回路３と誘導電動機６
との間のＵ相とＷ相とに電流検出器７Ａ，７Ｂを挿入し
て、これらが検出する電流が所定値以上の過電流である
と過電流検出回路８が判断すれば、この過電流検出回路
８の出力信号に従ってインバータ制御回路９はインバー
タ回路３の運転を中断するなどの指令を発して、各ＩＧ
ＢＴが過電流で破損するのを防止する。
に、何らかの原因でこのインバータ回路３に過電流を生
じた場合に、これらＩＧＢＴが破壊しないように保護す
る必要がある。そこでインバータ回路３と誘導電動機６
との間のＵ相とＷ相とに電流検出器７Ａ，７Ｂを挿入し
て、これらが検出する電流が所定値以上の過電流である
と過電流検出回路８が判断すれば、この過電流検出回路
８の出力信号に従ってインバータ制御回路９はインバー
タ回路３の運転を中断するなどの指令を発して、各ＩＧ
ＢＴが過電流で破損するのを防止する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した図８の従来例
回路では、誘導電動機６の内部故障或いは誘導電動機６
で駆動している負荷が過大になったことなどが原因で生
じる過電流を電流検出器７Ａ，７Ｂで検出することは可
能である。しかしながらこれらの電流検出器７Ａ，７Ｂ
では検出できない過電流もある。
回路では、誘導電動機６の内部故障或いは誘導電動機６
で駆動している負荷が過大になったことなどが原因で生
じる過電流を電流検出器７Ａ，７Ｂで検出することは可
能である。しかしながらこれらの電流検出器７Ａ，７Ｂ
では検出できない過電流もある。
【０００６】図９はインバータ回路３の出力端子部で短
絡故障が発生した場合の過電流の経路を示した回路図で
ある。この図９に図示のように、インバータ回路３のＵ
相回路とＶ相回路とが線間短絡部１１において短絡する
と、短絡電流は破線で図示の経路、即ち直流電源２→Ｉ
ＧＢＴ４Ａ→線間短絡部１１→ＩＧＢＴ４Ｅ→直流電源
２の経路を流れるので、電流検出器７Ａ，７Ｂでは短絡
電流を検出できない。即ち電流検出器７Ａ，７Ｂよりも
電源側で短絡故障が発生すれば、ＩＧＢＴはこの短絡電
流で破壊してしまう。
絡故障が発生した場合の過電流の経路を示した回路図で
ある。この図９に図示のように、インバータ回路３のＵ
相回路とＶ相回路とが線間短絡部１１において短絡する
と、短絡電流は破線で図示の経路、即ち直流電源２→Ｉ
ＧＢＴ４Ａ→線間短絡部１１→ＩＧＢＴ４Ｅ→直流電源
２の経路を流れるので、電流検出器７Ａ，７Ｂでは短絡
電流を検出できない。即ち電流検出器７Ａ，７Ｂよりも
電源側で短絡故障が発生すれば、ＩＧＢＴはこの短絡電
流で破壊してしまう。
【０００７】図１０はインバータ回路３の内部でアーム
短絡故障が発生した場合の過電流の経路を示した回路図
である。この図１０に図示のように、同一相を形成して
いる上側アームと下側アームのＩＧＢＴ（図１０ではＩ
ＧＢＴ４ＡとＩＧＢＴ４Ｄ）が誤動作して同時にオンす
ると、直流電源２→ＩＧＢＴ４Ａ→ＩＧＢＴ４Ｄ→直流
電源２の経路で短絡電流が流れるが、このときも電流検
出器７Ａ，７Ｂはこの短絡電流を検出できないので、Ｉ
ＧＢＴは破壊してしまうことになる。更に、これらＩＧ
ＢＴ素子の過電流耐量は小さいので、短絡電流が１０マ
イクロ秒以上継続するような場合は破壊してしまう。従
って電流検出器７Ａ，７Ｂが短絡電流を検出できた場合
でも、従来の過電流保護装置では保護が出来ない場合も
生じてしまう。
短絡故障が発生した場合の過電流の経路を示した回路図
である。この図１０に図示のように、同一相を形成して
いる上側アームと下側アームのＩＧＢＴ（図１０ではＩ
ＧＢＴ４ＡとＩＧＢＴ４Ｄ）が誤動作して同時にオンす
ると、直流電源２→ＩＧＢＴ４Ａ→ＩＧＢＴ４Ｄ→直流
電源２の経路で短絡電流が流れるが、このときも電流検
出器７Ａ，７Ｂはこの短絡電流を検出できないので、Ｉ
ＧＢＴは破壊してしまうことになる。更に、これらＩＧ
ＢＴ素子の過電流耐量は小さいので、短絡電流が１０マ
イクロ秒以上継続するような場合は破壊してしまう。従
って電流検出器７Ａ，７Ｂが短絡電流を検出できた場合
でも、従来の過電流保護装置では保護が出来ない場合も
生じてしまう。
【０００８】そこでこの発明の目的は、ＩＧＢＴで構成
している電力変換装置の内部、或いは外部で短絡故障が
発生しても、ＩＧＢＴが短絡電流で破壊するのを回避で
きるようにすることにある。
している電力変換装置の内部、或いは外部で短絡故障が
発生しても、ＩＧＢＴが短絡電流で破壊するのを回避で
きるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過
電流抑制回路は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタで
構成している電力変換装置において、前記絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタがオン状態のときの当該絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタの電圧を検出する電圧検出手
段と、この検出電圧が所定値以上になったときに動作す
る過電圧検出手段と、この絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタのエミッタ側に直列接続している抵抗と、この抵
抗を短絡する抵抗短絡手段とを備え、前記過電圧検出手
段の動作信号て常時オン状態にある前記抵抗短絡手段を
オフ状態にするか、或いは前記絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタを流れる電流を検出する電流検出手段と、こ
の検出電流が所定値以上になったときに動作する第１過
電流検出手段と、この絶縁ゲートバイポーラトランジス
タのエミッタ側に直列接続している抵抗と、この抵抗を
短絡する抵抗短絡手段とを備え、前記第１過電流検出手
段の動作信号で常時オン状態にある前記抵抗短絡手段を
オフ状態にするか或いは前記絶縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタとして電流センス絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタを使用し、この電流センス絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタの電流検出端子に接続して、この電流検出
端子から取り出す電流が所定値以上になったときに動作
する第２過電流検出手段と、この電流センス絶縁ゲート
バイポーラトランジスタのエミッタ側に直列接続してい
る抵抗と、この抵抗を短絡する抵抗短絡手段とを備え、
前記第２過電流検出手段の動作信号で常時オン状態にあ
る前記抵抗短絡手段をオフ状態にするものとする。
めにこの発明の絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過
電流抑制回路は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタで
構成している電力変換装置において、前記絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタがオン状態のときの当該絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタの電圧を検出する電圧検出手
段と、この検出電圧が所定値以上になったときに動作す
る過電圧検出手段と、この絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタのエミッタ側に直列接続している抵抗と、この抵
抗を短絡する抵抗短絡手段とを備え、前記過電圧検出手
段の動作信号て常時オン状態にある前記抵抗短絡手段を
オフ状態にするか、或いは前記絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタを流れる電流を検出する電流検出手段と、こ
の検出電流が所定値以上になったときに動作する第１過
電流検出手段と、この絶縁ゲートバイポーラトランジス
タのエミッタ側に直列接続している抵抗と、この抵抗を
短絡する抵抗短絡手段とを備え、前記第１過電流検出手
段の動作信号で常時オン状態にある前記抵抗短絡手段を
オフ状態にするか或いは前記絶縁ゲートバイポーラトラ
ンジスタとして電流センス絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタを使用し、この電流センス絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタの電流検出端子に接続して、この電流検出
端子から取り出す電流が所定値以上になったときに動作
する第２過電流検出手段と、この電流センス絶縁ゲート
バイポーラトランジスタのエミッタ側に直列接続してい
る抵抗と、この抵抗を短絡する抵抗短絡手段とを備え、
前記第２過電流検出手段の動作信号で常時オン状態にあ
る前記抵抗短絡手段をオフ状態にするものとする。
【００１０】
【作用】スイッチング素子にＩＧＢＴを使用しているイ
ンバータ回路で短絡電流が発生した場合、ＩＧＢＴは過
電流耐量が小さいので極めて短い時間内に保護動作を行
う必要がある。図１１はＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ
間電圧ＶCEとコレクタ電流ＩC との関係を示したグラフ
であって、ゲート・エミッタ間電圧ＶGEをパラメータに
して、横軸はコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE、縦軸はコ
レクタ電流ＩC を表している。この図１１のグラフにお
いて、コレクタ電流ＩC が一定となる領域、即ち破線よ
りも右側が活性領域であって、インバータ回路を構成す
るＩＧＢＴはこの活性領域で使用される。この活性領域
では、コレクタ電流ＩC はゲート・エミッタ間電圧ＶGE
に依存している。それ故、ＩＧＢＴのエミッタ端子に抵
抗を直列に接続すると、下記の数１に示す関係が成立す
る。但しＶGEはＩＧＢＴ駆動回路の出力電圧、ＶGEX は
しきい値電圧、ＩC は活性領域でＩＧＢＴに流れるコレ
クタ電流であり、Ｒ0 は直列接続した抵抗の抵抗値であ
る。
ンバータ回路で短絡電流が発生した場合、ＩＧＢＴは過
電流耐量が小さいので極めて短い時間内に保護動作を行
う必要がある。図１１はＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ
間電圧ＶCEとコレクタ電流ＩC との関係を示したグラフ
であって、ゲート・エミッタ間電圧ＶGEをパラメータに
して、横軸はコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE、縦軸はコ
レクタ電流ＩC を表している。この図１１のグラフにお
いて、コレクタ電流ＩC が一定となる領域、即ち破線よ
りも右側が活性領域であって、インバータ回路を構成す
るＩＧＢＴはこの活性領域で使用される。この活性領域
では、コレクタ電流ＩC はゲート・エミッタ間電圧ＶGE
に依存している。それ故、ＩＧＢＴのエミッタ端子に抵
抗を直列に接続すると、下記の数１に示す関係が成立す
る。但しＶGEはＩＧＢＴ駆動回路の出力電圧、ＶGEX は
しきい値電圧、ＩC は活性領域でＩＧＢＴに流れるコレ
クタ電流であり、Ｒ0 は直列接続した抵抗の抵抗値であ
る。
【００１１】
【数１】ＶGEX ＝ＶGE−Ｒ0 ・ＩC この数１において、ＶGEX とＶGEとは一定値であるか
ら、活性領域でＩＧＢＴのコレクタ電流即ち短絡電流Ｉ
C は、エミッタ端子に直列接続した抵抗の値Ｒ0に依存
していることが分かる。
ら、活性領域でＩＧＢＴのコレクタ電流即ち短絡電流Ｉ
C は、エミッタ端子に直列接続した抵抗の値Ｒ0に依存
していることが分かる。
【００１２】そこでこの発明は、ＩＧＢＴのエミッタ端
子に直列接続した抵抗を、常時はこの抵抗に並列接続し
た接点で短絡しておき、コレクタ電流ＩC が予め定めて
おいた値を越えたことを検出すれば短絡事故発生と判断
して、前記接点を開路してこの抵抗をＩＧＢＴに直列に
挿入することで短絡電流を小さな値に抑制する。ここで
コレクタ電流ＩC が所定値を超過したことをコレクタ・
エミッタ間電圧ＶCEの上昇により検出し、或いはコレク
タ電流ＩC を直接検出し、或いはスイッチング素子とし
て電流センスＩＧＢＴを使用してこの電流センスＩＧＢ
Ｔの電流検出用端子からコレクタ電流ＩC を間接的に検
出し、これらの検出動作で前記接点を開路させて短絡電
流を抑制する。
子に直列接続した抵抗を、常時はこの抵抗に並列接続し
た接点で短絡しておき、コレクタ電流ＩC が予め定めて
おいた値を越えたことを検出すれば短絡事故発生と判断
して、前記接点を開路してこの抵抗をＩＧＢＴに直列に
挿入することで短絡電流を小さな値に抑制する。ここで
コレクタ電流ＩC が所定値を超過したことをコレクタ・
エミッタ間電圧ＶCEの上昇により検出し、或いはコレク
タ電流ＩC を直接検出し、或いはスイッチング素子とし
て電流センスＩＧＢＴを使用してこの電流センスＩＧＢ
Ｔの電流検出用端子からコレクタ電流ＩC を間接的に検
出し、これらの検出動作で前記接点を開路させて短絡電
流を抑制する。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を表した回路図で
あって、インバータ回路を構成している１個のＩＧＢＴ
の部分のみを図示している。この図１において、ＩＧＢ
Ｔ２１には帰還ダイオード２２を逆並列接続してスイッ
チング回路を構成しており、ＩＧＢＴ２１のエミッタ端
子には直列抵抗２３と短絡接点２４との並列回路を直列
接続し、更にこのＩＧＢＴ２１のコレクタ端子には電圧
監視ダイオード２５を接続している。ＩＧＢＴ２１がオ
ンしている期間中に短絡事故が発生して短絡電流が流れ
ると、コレクタ・エミッタ間電圧ＶCEが増加する。故障
判別回路２６は電圧監視ダイオード２５を介してコレク
タ・エミッタ間電圧ＶCEが所定値を越えたことを検出す
れば短絡故障と判断し、短絡接点２４へ開路指令を与え
る。短絡接点２４がオフすれば直列抵抗２３が直列に挿
入されるので、短絡電流は抑制されてＩＧＢＴ２１は破
損を免れる。
あって、インバータ回路を構成している１個のＩＧＢＴ
の部分のみを図示している。この図１において、ＩＧＢ
Ｔ２１には帰還ダイオード２２を逆並列接続してスイッ
チング回路を構成しており、ＩＧＢＴ２１のエミッタ端
子には直列抵抗２３と短絡接点２４との並列回路を直列
接続し、更にこのＩＧＢＴ２１のコレクタ端子には電圧
監視ダイオード２５を接続している。ＩＧＢＴ２１がオ
ンしている期間中に短絡事故が発生して短絡電流が流れ
ると、コレクタ・エミッタ間電圧ＶCEが増加する。故障
判別回路２６は電圧監視ダイオード２５を介してコレク
タ・エミッタ間電圧ＶCEが所定値を越えたことを検出す
れば短絡故障と判断し、短絡接点２４へ開路指令を与え
る。短絡接点２４がオフすれば直列抵抗２３が直列に挿
入されるので、短絡電流は抑制されてＩＧＢＴ２１は破
損を免れる。
【００１４】図２は図１に図示の第１実施例回路の動作
を表したタイムチャートであって、図２はＩＧＢＴ２
１のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEの変化、図２は故
障判別回路２６の出力の変化、図２は短絡接点２４の
動作、図２はＩＧＢＴ２１のコレクタ電流ＩC の変化
を表している。この図２に図示の如く、短絡事故により
コレクタ電流ＩC が増加するのに従ってコレクタ・エミ
ッタ間電圧ＶCEも増大し、このコレクタ・エミッタ間電
圧ＶCEが所定の故障判定レベルを越えると故障判別回路
２６は故障と判断し、それまで閉路していた短絡接点２
４を開路して、コレクタ電流ＩC を小さな値に抑制して
いる。
を表したタイムチャートであって、図２はＩＧＢＴ２
１のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEの変化、図２は故
障判別回路２６の出力の変化、図２は短絡接点２４の
動作、図２はＩＧＢＴ２１のコレクタ電流ＩC の変化
を表している。この図２に図示の如く、短絡事故により
コレクタ電流ＩC が増加するのに従ってコレクタ・エミ
ッタ間電圧ＶCEも増大し、このコレクタ・エミッタ間電
圧ＶCEが所定の故障判定レベルを越えると故障判別回路
２６は故障と判断し、それまで閉路していた短絡接点２
４を開路して、コレクタ電流ＩC を小さな値に抑制して
いる。
【００１５】図３は本発明の第２実施例を表した回路図
であって、インバータ回路を構成している１個のＩＧＢ
Ｔの部分のみを図示している。この図３の第２実施例回
路に図示しているＩＧＢＴ２１，帰還ダイオード２２，
直列抵抗２３，及び短絡接点２４の名称・用途・機能は
図１で既述の第１実施例回路のものと同じであるから、
これらの説明は省略する。
であって、インバータ回路を構成している１個のＩＧＢ
Ｔの部分のみを図示している。この図３の第２実施例回
路に図示しているＩＧＢＴ２１，帰還ダイオード２２，
直列抵抗２３，及び短絡接点２４の名称・用途・機能は
図１で既述の第１実施例回路のものと同じであるから、
これらの説明は省略する。
【００１６】この第２実施例回路では、ＩＧＢＴ２１の
エミッタ側に挿入してコレクタ電流ＩC を検出する電流
検出器３０と、故障レベルを設定する故障レベル設定器
３２と、コンパレータで構成していて電流検出器３０で
検出した電流値が故障レベル設定器３２で設定した値を
越えると短絡接点２４へ開路信号を出力する故障判別回
路３１とを備えているので、短絡故障によりコレクタ電
流ＩC が増大すれば短絡接点２４が開路し、直列抵抗２
３の作用によりコレクタ電流ＩC を小さな値に抑制す
る。
エミッタ側に挿入してコレクタ電流ＩC を検出する電流
検出器３０と、故障レベルを設定する故障レベル設定器
３２と、コンパレータで構成していて電流検出器３０で
検出した電流値が故障レベル設定器３２で設定した値を
越えると短絡接点２４へ開路信号を出力する故障判別回
路３１とを備えているので、短絡故障によりコレクタ電
流ＩC が増大すれば短絡接点２４が開路し、直列抵抗２
３の作用によりコレクタ電流ＩC を小さな値に抑制す
る。
【００１７】図４は図３に図示の第２実施例回路の動作
を表したタイムチャートであって、図４はＩＧＢＴ２
１のコレクタ電流ＩC の変化、図４は故障判別回路３
１の出力の変化、図４は短絡接点２４の動作を表して
いる。即ちコレクタ電流ＩCが故障レベル設定器３２で
設定している故障判定レベルを越えると故障判別回路３
１の出力で短絡接点２４を開路してコレクタ電流ＩC を
抑制している。
を表したタイムチャートであって、図４はＩＧＢＴ２
１のコレクタ電流ＩC の変化、図４は故障判別回路３
１の出力の変化、図４は短絡接点２４の動作を表して
いる。即ちコレクタ電流ＩCが故障レベル設定器３２で
設定している故障判定レベルを越えると故障判別回路３
１の出力で短絡接点２４を開路してコレクタ電流ＩC を
抑制している。
【００１８】ところで近年では電流検出機能を備えたＩ
ＧＢＴが開発されており、これを電流センスＩＧＢＴと
称している。図５は電流センスＩＧＢＴのシンボル記号
を表したシンボル図であるが、電流センスＩＧＢＴは図
５に図示のようにＣ（コレクタ），Ｅ（エミッタ），Ｇ
（ゲート），及び電流検出用の４つの端子を備えてい
る。
ＧＢＴが開発されており、これを電流センスＩＧＢＴと
称している。図５は電流センスＩＧＢＴのシンボル記号
を表したシンボル図であるが、電流センスＩＧＢＴは図
５に図示のようにＣ（コレクタ），Ｅ（エミッタ），Ｇ
（ゲート），及び電流検出用の４つの端子を備えてい
る。
【００１９】図６は図５に図示している電流センスＩＧ
ＢＴの等価回路を表した等価回路図である。この図６で
明らかなように、電流センスＩＧＢＴは主ＩＧＢＴ４０
Ｍと電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａとの並列接続で構成して
いる。それ故、この電流センスＩＧＢＴを流れる電流は
主ＩＧＢＴ４０Ｍと電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａとに分流
するのであるが、この電流の分流比率は、電流センスＩ
ＧＢＴチップ全体のうちで電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａチ
ップが占める面積の比率により定まる。この関係から、
電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａの電流値を計測すれば電流セ
ンスＩＧＢＴを流れる全電流値を知ることができる。
ＢＴの等価回路を表した等価回路図である。この図６で
明らかなように、電流センスＩＧＢＴは主ＩＧＢＴ４０
Ｍと電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａとの並列接続で構成して
いる。それ故、この電流センスＩＧＢＴを流れる電流は
主ＩＧＢＴ４０Ｍと電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａとに分流
するのであるが、この電流の分流比率は、電流センスＩ
ＧＢＴチップ全体のうちで電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａチ
ップが占める面積の比率により定まる。この関係から、
電流検出用ＩＧＢＴ４０Ａの電流値を計測すれば電流セ
ンスＩＧＢＴを流れる全電流値を知ることができる。
【００２０】図７は本発明の第３実施例を表した回路図
であって、インバータ回路を構成している１個の電流セ
ンスＩＧＢＴの部分のみを図示している。この図７の第
３実施例回路に図示している帰還ダイオード２２，直列
抵抗２３，短絡接点２４，故障判別回路３１，及び故障
レベル設定器３２の名称・用途・機能は図３で既述の第
２実施例回路のものと同じであるから、これらの説明は
省略する。
であって、インバータ回路を構成している１個の電流セ
ンスＩＧＢＴの部分のみを図示している。この図７の第
３実施例回路に図示している帰還ダイオード２２，直列
抵抗２３，短絡接点２４，故障判別回路３１，及び故障
レベル設定器３２の名称・用途・機能は図３で既述の第
２実施例回路のものと同じであるから、これらの説明は
省略する。
【００２１】図７の第３実施例回路では、インバータ回
路３を構成しているスイッチング素子として、ＩＧＢＴ
２１の代わりに電流センスＩＧＢＴ４０を使用する。電
流センスＩＧＢＴ４０の電流検出用端子からは当該電流
センスＩＧＢＴ４０に流れるコレクタ電流ＩC に比例し
た電流を取り出せるので、これを故障判別回路３１へ導
いて故障レベル設定器３２で設定した故障判定レベルと
比較することにより、短絡故障が発生したか否かを知る
ことができる。
路３を構成しているスイッチング素子として、ＩＧＢＴ
２１の代わりに電流センスＩＧＢＴ４０を使用する。電
流センスＩＧＢＴ４０の電流検出用端子からは当該電流
センスＩＧＢＴ４０に流れるコレクタ電流ＩC に比例し
た電流を取り出せるので、これを故障判別回路３１へ導
いて故障レベル設定器３２で設定した故障判定レベルと
比較することにより、短絡故障が発生したか否かを知る
ことができる。
【００２２】
【発明の効果】従来のインバータ回路では、電流検出手
段を当該インバータ回路の出力端子と負荷との間に設置
しているので、この電流検出手段設置場所よりも電源側
で短絡事故が発生した場合や、アーム短絡のようなイン
バータ回路内部で発生した事故に対しては、インバータ
回路を構成しているＩＧＢＴに短絡電流のような過大電
流が流れても検知することができず、従ってＩＧＢＴが
破壊する恐れがあった。本発明によれば、ＩＧＢＴのコ
レクタ・エミッタ間電圧の上昇を検出するか、又はＩＧ
ＢＴに電流検出手段を直列接続するか、又はＩＧＢＴの
代わりに電流センスＩＧＢＴを使用することにより、コ
レクタ電流が所定値以上に増大したことを直ちに検出す
る。このＩＧＢＴ又は電流センスＩＧＢＴには抵抗と短
絡接点との並列回路が直列に接続されていて、過電流を
検出すると直ちに短絡接点が開路してこの過電流を小さ
な値に低減させる。それ故アーム短絡などのインバータ
回路内部での故障が原因で生じる過電流でも確実に検出
し、且つこの過電流を素早く低減させるので、過電流耐
量が小さなＩＧＢＴ或いは電流センスＩＧＢＴであって
も破壊を免れる効果が得られる。
段を当該インバータ回路の出力端子と負荷との間に設置
しているので、この電流検出手段設置場所よりも電源側
で短絡事故が発生した場合や、アーム短絡のようなイン
バータ回路内部で発生した事故に対しては、インバータ
回路を構成しているＩＧＢＴに短絡電流のような過大電
流が流れても検知することができず、従ってＩＧＢＴが
破壊する恐れがあった。本発明によれば、ＩＧＢＴのコ
レクタ・エミッタ間電圧の上昇を検出するか、又はＩＧ
ＢＴに電流検出手段を直列接続するか、又はＩＧＢＴの
代わりに電流センスＩＧＢＴを使用することにより、コ
レクタ電流が所定値以上に増大したことを直ちに検出す
る。このＩＧＢＴ又は電流センスＩＧＢＴには抵抗と短
絡接点との並列回路が直列に接続されていて、過電流を
検出すると直ちに短絡接点が開路してこの過電流を小さ
な値に低減させる。それ故アーム短絡などのインバータ
回路内部での故障が原因で生じる過電流でも確実に検出
し、且つこの過電流を素早く低減させるので、過電流耐
量が小さなＩＧＢＴ或いは電流センスＩＧＢＴであって
も破壊を免れる効果が得られる。
【図１】本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】図１に図示の第１実施例回路の動作を表したタ
イムチャート
イムチャート
【図３】本発明の第２実施例を表した回路図
【図４】図３に図示の第２実施例回路の動作を表したタ
イムチャート
イムチャート
【図５】電流センスＩＧＢＴのシンボル記号を表したシ
ンボル図
ンボル図
【図６】図５に図示している電流センスＩＧＢＴの等価
回路を表した等価回路図
回路を表した等価回路図
【図７】本発明の第３実施例を表した回路図
【図８】ＩＧＢＴで構成したインバータ回路の過電流保
護の従来例を示した回路図
護の従来例を示した回路図
【図９】インバータ回路３の出力端子部で短絡故障が発
生した場合の過電流の経路を示した回路図
生した場合の過電流の経路を示した回路図
【図１０】インバータ回路３の内部でアーム短絡故障が
発生した場合の過電流の経路を示した回路図
発生した場合の過電流の経路を示した回路図
【図１１】ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEと
コレクタ電流ＩC との関係を示したグラフ
コレクタ電流ＩC との関係を示したグラフ
２ 直流電源 ３ インバータ回路 ４Ａ，４Ｂ ＩＧＢＴ ４Ｃ，４Ｄ ＩＧＢＴ ４Ｅ，４Ｆ ＩＧＢＴ ６ 誘導電動機 ７Ａ，７Ｂ 電流検出器 ８ 過電流検出回路 ９ インバータ制御回路 ２１ ＩＧＢＴ ２２ 帰還ダイオード ２３ 直列抵抗 ２４ 短絡接点 ２５ 電圧監視ダイオード ２６ 故障判別回路 ３０ 電流検出器 ３１ 故障判別回路 ３２ 故障レベル設定器 ４０ 電流センスＩＧＢＴ ４０Ａ 電流検出用ＩＧＢＴ ４０Ｂ 主ＩＧＢＴ
Claims (3)
- 【請求項１】絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成
している電力変換装置において、 前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタがオン状態のと
きの当該絶縁ゲートバイポーラトランジスタの電圧を検
出する電圧検出手段と、この検出電圧が所定値以上にな
ったときに動作する過電圧検出手段と、この絶縁ゲート
バイポーラトランジスタのエミッタ側に直列接続してい
る抵抗と、この抵抗を短絡する抵抗短絡手段とを備え、
前記過電圧検出手段の動作信号て常時オン状態にある前
記抵抗短絡手段をオフ状態にすることを特徴とする絶縁
ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制回路。 - 【請求項２】絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成
している電力変換装置において、 前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタを流れる電流を
検出する電流検出手段と、この検出電流が所定値以上に
なったときに動作する第１過電流検出手段と、この絶縁
ゲートバイポーラトランジスタのエミッタ側に直列接続
している抵抗と、この抵抗を短絡する抵抗短絡手段とを
備え、前記第１過電流検出手段の動作信号で常時オン状
態にある前記抵抗短絡手段をオフ状態にすることを特徴
とする絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制
回路。 - 【請求項３】絶縁ゲートバイポーラトランジスタで構成
している電力変換装置において、 前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタとして電流セン
ス絶縁ゲートバイポーラトランジスタを使用し、この電
流センス絶縁ゲートバイポーラトランジスタの電流検出
端子に接続して、この電流検出端子から取り出す電流が
所定値以上になったときに動作する第２過電流検出手段
と、この電流センス絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
のエミッタ側に直列接続している抵抗と、この抵抗を短
絡する抵抗短絡手段とを備え、前記第２過電流検出手段
の動作信号で常時オン状態にある前記抵抗短絡手段をオ
フ状態にすることを特徴とする絶縁ゲートバイポーラト
ランジスタの過電流抑制回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7726793A JPH06291323A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7726793A JPH06291323A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291323A true JPH06291323A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13629076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7726793A Pending JPH06291323A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの過電流抑制回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06291323A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2322745A (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-02 | Int Rectifier Corp | Emitter resistance for improving IGBT short-circuit capability |
| US9863999B2 (en) | 2014-06-26 | 2018-01-09 | Denso Corporation | Circuit and method for inspecting semiconductor device |
-
1993
- 1993-04-05 JP JP7726793A patent/JPH06291323A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2322745A (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-02 | Int Rectifier Corp | Emitter resistance for improving IGBT short-circuit capability |
| US6104149A (en) * | 1997-02-28 | 2000-08-15 | International Rectifier Corp. | Circuit and method for improving short-circuit capability of IGBTs |
| GB2322745B (en) * | 1997-02-28 | 2001-05-16 | Int Rectifier Corp | Circuit and method for improving short-circuit capability of IGBTS |
| US9863999B2 (en) | 2014-06-26 | 2018-01-09 | Denso Corporation | Circuit and method for inspecting semiconductor device |
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