JPH1042571A - Overcurrent indicating circuit for inverter - Google Patents

Overcurrent indicating circuit for inverter

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Publication number
JPH1042571A
JPH1042571A JP8191775A JP19177596A JPH1042571A JP H1042571 A JPH1042571 A JP H1042571A JP 8191775 A JP8191775 A JP 8191775A JP 19177596 A JP19177596 A JP 19177596A JP H1042571 A JPH1042571 A JP H1042571A
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JP
Japan
Prior art keywords
overcurrent
circuit
igbt
drive circuit
terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP8191775A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Tashiro
雅義 田代
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1042571A publication Critical patent/JPH1042571A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable identifying visually and definitely a switching element through which an overcurrent is passed, by providing a switching element IGBT drive circuit with an overcurrent detecting circuit and an overcurrent indicating circuit, and operating the overcurrent indicating circuit only according to control signals from two low-voltage systems. SOLUTION: If the value of current passed through IGBT exceeds a certain set values of overcurrent, the overcurrent detecting circuit built in an IGBT drive circuit 10 is actuated, which actuates an overcurrent indicating circuit 90 for indicating an overcurrent. That is, when a gate drive circuit 50 built in the IGBT drive circuit 10 is fed with a control signal from a terminal 40 for a certain time, the IGBT is turned on. When the certain set value for overcurrent is exceeded, the diode in a photocoupler 70 is brought into an on- state, and the energization of a photodiode 77 is also started. As a result, light emission is continued because of the electrical characteristics of the photodiode 77, as long as the energization lasts, which definitely indicates that an excessive current has passed through the IGBT.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電気車のインバータ
回路装置に係わり、特に、過電流を検出して表示するた
めの制御回路に関する。
The present invention relates to an inverter circuit device for an electric vehicle, and more particularly to a control circuit for detecting and displaying an overcurrent.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のインバータにおける制御回路は特
開平1−282921 号公報に開示されているように、例え
ば、過電流の検出回路に関しては、特にスイッチング素
子であるIGBTのコレクタ・エミッタ電極間の電圧を
監視しながらの保護回路について論じているだけであ
り、その結果を表示する方法についてまでは述べられて
いない。
2. Description of the Related Art As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-282921, a control circuit in a conventional inverter, for example, with respect to a circuit for detecting an overcurrent, particularly between a collector and an emitter electrode of an IGBT which is a switching element. It only discusses protection circuitry while monitoring voltage, but does not describe how to display the results.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、スイッ
チング素子一個についての過電流検出回路方式であるた
め、複数相の多相インバータ駆動制御方式ではスイッチ
ング素子は少なくとも4個(2相式インバータの場合)
の接続が一般的に必要となるため、どの相のどの箇所の
スイッチング素子で過電流保護回路が動作したかは不明
である。
In the prior art, since the overcurrent detection circuit system uses one switching element, at least four switching elements (in the case of a two-phase inverter) are used in the multi-phase inverter drive control system of a plurality of phases. )
Is generally required, it is not clear which switching element of which phase activated the overcurrent protection circuit.

【0004】本発明の目的は、電気車のインバータ回路
装置として、特に過大電流の流れたスイッチング素子部
を明確に目視にて判断できる表示方法を提供すると共
に、その検出回路の安定な動作を提供することにある。
[0004] It is an object of the present invention to provide a display method as an inverter circuit device for an electric vehicle, in which a switching element portion in which an excessive current has flowed can be clearly and visually determined, and a stable operation of the detection circuit. Is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、スイッチング素子であるIGBTを駆動す
るための回路に過電流を検出するための回路および過電
流表示回路を設け、また、過電流表示回路を低電圧系の
2系統の制御信号のみにより動作させる。
According to the present invention, a circuit for driving an IGBT, which is a switching element, is provided with a circuit for detecting an overcurrent and an overcurrent display circuit. The overcurrent display circuit is operated only by two low-voltage control signals.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1に
より説明する。図1中1,2,3,4,5,6はスイッ
チング素子であるIGBTであり、IGBT駆動回路1
0,11,12,13,14,15によりオン,オフの
スイッチング動作が行われ、電動機7を駆動する。な
お、半導体素子としてIGBT以外の素子を使用するこ
とも可能である。端子40,41,42,43,44,
45には主制御回路(図示せず)からの制御信号が入力さ
れる。端子30には高電位系の(+)電圧が入力され、
端子31には高電位系のアースが入力される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, reference numerals 1, 2, 3, 4, 5, and 6 denote IGBTs as switching elements, and an IGBT drive circuit 1
On, off switching operations are performed by 0, 11, 12, 13, 14, and 15, and the electric motor 7 is driven. Note that an element other than the IGBT can be used as the semiconductor element. Terminals 40, 41, 42, 43, 44,
A control signal from a main control circuit (not shown) is input to 45. A high-potential (+) voltage is input to the terminal 30,
A high-potential ground is input to the terminal 31.

【0007】図2は図1中のIGBT駆動回路10の内
部回路を示したものであり、過電流表示回路90,フォ
トカプラ70,インバータゲート素子71,72,8
5,ANDゲート素子75,ゲート制御回路50,トラ
ンジスタ76,抵抗器78,79,80,81,82,
83,端子60,61,62,63,64,65,6
6,67,68,J−Kフリップフロップ素子73,7
4,コンデンサ84,フォトダイオード77より構成さ
れる。
FIG. 2 shows an internal circuit of the IGBT drive circuit 10 shown in FIG. 1. The overcurrent display circuit 90, the photocoupler 70, and the inverter gate elements 71, 72, 8
5, AND gate element 75, gate control circuit 50, transistor 76, resistors 78, 79, 80, 81, 82,
83, terminals 60, 61, 62, 63, 64, 65, 6
6, 67, 68, JK flip-flop elements 73, 7
4, a capacitor 84 and a photodiode 77.

【0008】以上の構成によるインバータの過電流表示
回路の動作例を説明する。
An operation example of the overcurrent display circuit of the inverter having the above configuration will be described.

【0009】図1で、主制御回路より端子40に制御信
号Aが入力され、端子43に制御信号Dが入力される
と、IGBT駆動回路10およびIGBT駆動回路13
が作動し、端子30より高電位系の(+)電圧がIGB
T1を通電して電動機7に印加され、その後、IGBT
4を通電して端子31に加わっている高電位系のアース
に電流が流れるが、もしこの経路でIGBT1に通電さ
れている電流値がある過電流設定値を越えるとIGBT
駆動回路10に内蔵されている過電流を検出する回路が
作動し、その結果を受けて過電流であることを表示する
回路が作動する。次に、図2も含めて詳細に説明する。
IGBT駆動回路10に内蔵されているゲート駆動回路
50に端子40からある時間(仮に時間T1とする)を
有する(+)電位のオン電圧信号である制御信号Aが入
力されるとIGBT1をオン駆動することになり、この
状態でIGBT2,IGBT4,IGBT6のいずれか
がオン状態になっているとIGBT1には電流が流れる
ことになるが、この電流値が増加するに従いIGBT1
のコレクタ・エミッタ間電圧もIGBTの電気特性より
上昇する。このコレクタ・エミッタ間電圧はゲート駆動
回路50にて常に検出されており、ある過電流設定値を
越えると端子60にある電位の(+)電圧(仮に電圧1
とする)が出力され、抵抗器78に電圧1が印加される
ことにより、フォトカプラ70のダイオードをオン状態
にする。ここで、端子61にはある電位の(ー)電圧が
入力されているものとする。
In FIG. 1, when the control signal A is input to the terminal 40 from the main control circuit and the control signal D is input to the terminal 43, the IGBT driving circuit 10 and the IGBT driving circuit 13
Is activated, and the (+) voltage of the high potential
T1 is energized and applied to the motor 7, and then the IGBT
4, the current flows to the high-potential system ground applied to the terminal 31. If the current flowing through the IGBT 1 through this path exceeds a certain overcurrent set value, the IGBT 1
The circuit for detecting an overcurrent built in the drive circuit 10 operates, and the circuit for displaying the overcurrent operates based on the result. Next, a detailed description will be given including FIG.
When the control signal A, which is a (+) potential ON voltage signal having a certain time (tentatively, time T1), is input from the terminal 40 to the gate drive circuit 50 incorporated in the IGBT drive circuit 10, the IGBT 1 is turned on. If any one of IGBT2, IGBT4 and IGBT6 is in the ON state in this state, a current will flow through IGBT1, but as this current value increases, IGBT1
Of the IGBT also rises from the electrical characteristics of the IGBT. This collector-emitter voltage is always detected by the gate drive circuit 50. When the voltage exceeds a certain overcurrent set value, the (+) voltage of the potential at the terminal 60 (for example, the voltage 1)
Is output, and the voltage 1 is applied to the resistor 78, thereby turning on the diode of the photocoupler 70. Here, it is assumed that a certain voltage (−) is input to the terminal 61.

【0010】フォトカプラ70のダイオードがオン状態
になると、端子62に印加されているある電位の(+)
電圧(仮に電圧2とし、端子63は低電圧系のアース電
位が印加されているものとする)により抵抗器79に通
電された電流がフォトカプラ70のトランジスタに流れ
ることになり、抵抗器79,83により電圧2の電位に
充電されていたコンデンサ84の端子電圧は放電される
ことになり、インバータゲート素子85の入力電圧は抵
抗器82により印加されていた電位からフォトカプラ7
0のトランジスタの飽和電圧とほぼ同電位になるため、
インバータゲート素子85の出力に発生したある電位の
(+)電圧がインバータゲート素子72の入力部に印加
され、J−Kフリップフロップ素子74のCK端子部に
はインバータゲート素子72の出力部に発生したほぼ0
V電位の電圧が印加される。その結果、J−Kフリップ
フロップ素子74のCK端子の立ち下がりエッジに同期
(但しCLR端子には端子66より主制御回路からのリ
セット信号が適時入力)してANDゲート素子75の一
方の入力部にはある時間(仮に時間T2とする)を持っ
た(+)電位の信号がJ−Kフリップフロップ素子74
のQ端子より入力され、また、もう一方の入力部にはほ
ぼ同期されて端子40から入力された制御信号Aがイン
バータゲート素子71の入力部に印加されるため、J−
Kフリップフロップ素子73のQ端子より同素子のCK
端子に入力された電圧の立ち下がりエッジに同期(但し
CLR端子には端子65より主制御回路からのリセット
信号が適時入力)してある時間(仮に時間T3とする)
を持った(+)電位の信号が入力される。その結果、A
NDゲート素子75の出力部に発生した(+)電位の電
圧が抵抗器80に印加されると、トランジスタ76のベ
ース電極に同素子を駆動するに必要十分な電流が流れ始
め、それに従い、同素子のコレクタ・エミッタ間には電
圧2とほぼ同電位の電圧が印加されているため、抵抗器
81およびフォトダイオード77に通電が開始されるこ
とになり、その通電状態が続いている間は、フォトダイ
オード77の電気特性から発光が継続されることにな
り、その結果、IGBT1に過大な電流が流れたことが
明確に表示されることになる。
When the diode of the photocoupler 70 is turned on, a certain potential (+) applied to the terminal 62 is applied.
A voltage (assuming that the voltage is 2 and the terminal 63 is applied with a low-voltage ground potential) causes a current supplied to the resistor 79 to flow through the transistor of the photocoupler 70, and the resistor 79, The terminal voltage of the capacitor 84 which has been charged to the potential of the voltage 2 by the resistor 83 is discharged, and the input voltage of the inverter gate element 85 is changed from the potential applied by the resistor 82 to the photocoupler 7.
Since the potential becomes almost the same as the saturation voltage of the transistor 0,
The (+) voltage of a certain potential generated at the output of the inverter gate element 85 is applied to the input of the inverter gate element 72, and the CK terminal of the JK flip-flop element 74 is generated at the output of the inverter gate element 72. Almost 0
A voltage of V potential is applied. As a result, in synchronization with the falling edge of the CK terminal of the JK flip-flop element 74 (however, a reset signal from the main control circuit is appropriately input from the terminal 66 to the CLR terminal), one input section of the AND gate element 75 The signal of (+) potential having a certain time (tentatively time T2) is applied to the JK flip-flop element 74.
The control signal A input from the terminal 40 is input to the input terminal of the inverter gate element 71 almost in synchronism with the other input portion, so that the input terminal J-
From the Q terminal of the K flip-flop 73, the CK
A period of time synchronized with the falling edge of the voltage input to the terminal (however, a reset signal from the main control circuit is appropriately input from the terminal 65 to the CLR terminal) (tentatively time T3)
(+) Potential signal is input. As a result, A
When a (+) potential voltage generated at the output of the ND gate element 75 is applied to the resistor 80, a sufficient current starts to flow through the base electrode of the transistor 76 to drive the element. Since a voltage having substantially the same potential as the voltage 2 is applied between the collector and the emitter of the element, energization of the resistor 81 and the photodiode 77 is started. The light emission is continued from the electrical characteristics of the photodiode 77, and as a result, it is clearly displayed that an excessive current has flowed through the IGBT1.

【0011】ここで、ANDゲート素子75の出力から
発生した信号、およびJ−Kフリップフロップ素子7
3,74のQ端子出力から発生した信号はそれぞれ端子
64,67,68より主制御回路へ伝達されるものとす
る。
Here, the signal generated from the output of the AND gate element 75 and the JK flip-flop element 7
Signals generated from the Q terminal outputs of 3, 74 are transmitted to the main control circuit from terminals 64, 67, 68, respectively.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明では、フォトダイオードの発光作
用により一目で過電流検出箇所が判断できるようにした
ことでその調査時間は飛躍的に短縮されることになり、
また、過電流表示回路を半導体素子を作動する駆動回路
からの低電圧系の過電流検出信号と主制御回路からの低
電圧系の制御信号の2系統信号により比較判断する回路
構成としたことにより、回路の誤動作を抑制した安定し
た制御回路を構成することができる。
According to the present invention, since the overcurrent detection point can be determined at a glance by the light emitting action of the photodiode, the investigation time is drastically shortened.
Also, the overcurrent display circuit has a circuit configuration for comparing and judging from two system signals of a low voltage system overcurrent detection signal from the drive circuit for operating the semiconductor element and a low voltage system control signal from the main control circuit. As a result, a stable control circuit in which malfunction of the circuit is suppressed can be configured.

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

【図1】本発明の一実施例の制御システムのブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram of a control system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中のIGBT駆動回路1の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of the IGBT drive circuit 1 in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜6…IGBT、7…電動機、10〜15…IGBT
駆動回路、50…IGBTゲート回路、90…過電流表示回
路。
1 to 6: IGBT, 7: electric motor, 10 to 15: IGBT
Drive circuit, 50: IGBT gate circuit, 90: Overcurrent display circuit.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/08 H03K 17/08 B Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H03K 17/08 H03K 17/08 B

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電気車の直流電源から半導体素子のスイッ
チングにより得られた交流電源で前記電動機を駆動する
インバータ装置において、前記半導体素子は(+)側お
よび(−)側に対に接続され、前記インバータ装置内に
前記半導体素子をスイッチング駆動するための半導体駆
動回路を設け、前記半導体駆動回路には、前記半導体素
子に流れた過大な電流の検出回路を内蔵し、前記検出回
路より発生した過電流検出信号を受ける回路を設け、前
記インバータ装置を制御する主制御回路からの制御信号
と前記半導体駆動回路からの過電流検出信号の2系統の
制御信号を取り込んで比較判断しながら過電流を表示す
る回路としたことを特徴とするインバータの過電流表示
回路。
1. An inverter device for driving the electric motor with an AC power supply obtained by switching a semiconductor element from a DC power supply of an electric vehicle, wherein the semiconductor elements are connected in pairs on a (+) side and a (-) side, A semiconductor drive circuit for switchingly driving the semiconductor element is provided in the inverter device, and the semiconductor drive circuit includes a detection circuit for detecting an excessive current flowing through the semiconductor element, and detects an excessive current generated by the detection circuit. A circuit for receiving a current detection signal is provided, and a control signal from a main control circuit for controlling the inverter device and an overcurrent detection signal from the semiconductor drive circuit are taken in, and overcurrent is displayed while comparing and judging the two control signals. An overcurrent display circuit for an inverter, characterized in that it is a circuit that performs the operation.
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