JPH1070832A - 電力半導体装置のための過電流及び短絡保護制御装置 - Google Patents
電力半導体装置のための過電流及び短絡保護制御装置Info
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- JPH1070832A JPH1070832A JP9110855A JP11085597A JPH1070832A JP H1070832 A JPH1070832 A JP H1070832A JP 9110855 A JP9110855 A JP 9110855A JP 11085597 A JP11085597 A JP 11085597A JP H1070832 A JPH1070832 A JP H1070832A
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- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
- H02H7/1227—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the output circuit, e.g. short circuit
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流センサを使用することにより電力半導体
スイッチング回路の過電流並びに短絡及び地絡を検出
し、電力半導体スイッチング素子を３μｓの時間内に遮
断してスイッチング装置を破壊から保護するための電力
半導体スイッチング回路のための保護装置。 【解決手段】 上位のコントローラから到来する制御信
号に直接応答し、エラーの場合、即ち、電流或るいは駆
動状態が許容し得ない場合には、駆動回路の制御信号に
関係なく電力スイッチを遮断するように動作する直列接
続された電流センサ（７）、現在値処理回路（１６、６
０）、ウインドウ比較器（２）、エラー記憶メモリ
（１）及び閉素子回路（３３、３４）を含む。過電流並
びに短絡及び地絡に対する安全装置は、単相及び多相の
逆変換装置（インバータ）及び整流装置に適用可能であ
る。
スイッチング回路の過電流並びに短絡及び地絡を検出
し、電力半導体スイッチング素子を３μｓの時間内に遮
断してスイッチング装置を破壊から保護するための電力
半導体スイッチング回路のための保護装置。 【解決手段】 上位のコントローラから到来する制御信
号に直接応答し、エラーの場合、即ち、電流或るいは駆
動状態が許容し得ない場合には、駆動回路の制御信号に
関係なく電力スイッチを遮断するように動作する直列接
続された電流センサ（７）、現在値処理回路（１６、６
０）、ウインドウ比較器（２）、エラー記憶メモリ
（１）及び閉素子回路（３３、３４）を含む。過電流並
びに短絡及び地絡に対する安全装置は、単相及び多相の
逆変換装置（インバータ）及び整流装置に適用可能であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の謂わゆ
る上位概念に記載の電力半導体回路装置、特にスイッチ
ング装置のための過電流／短絡保護装置に関する。この
ような電力半導体スイッチング装置の例としては、例え
ば、ＩＧＢＴまたはＭＯＳ型電力半導体素子から構成さ
れたインバータ回路が挙げられる。
る上位概念に記載の電力半導体回路装置、特にスイッチ
ング装置のための過電流／短絡保護装置に関する。この
ような電力半導体スイッチング装置の例としては、例え
ば、ＩＧＢＴまたはＭＯＳ型電力半導体素子から構成さ
れたインバータ回路が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】ＤＥ ４２ ４２ ５６９ Ａ１には、過電
流保護装置が記述されている。この独国公報には、同時
に、過電流を検出するための装置が開示されており、該
過電流検出装置は、制御電極を有するスイッチング素子
と、該スイッチング素子を流れる電流を検出するための
別の回路素子とから構成されている。上記公報に記述さ
れているところによれば、当該装置は、フライホイール
・ダイオードを、発生し得る過電流に対して、保護する
機能をなす。
流保護装置が記述されている。この独国公報には、同時
に、過電流を検出するための装置が開示されており、該
過電流検出装置は、制御電極を有するスイッチング素子
と、該スイッチング素子を流れる電流を検出するための
別の回路素子とから構成されている。上記公報に記述さ
れているところによれば、当該装置は、フライホイール
・ダイオードを、発生し得る過電流に対して、保護する
機能をなす。
【０００３】従来技術において、短絡保護のために、Ｉ
ＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）回路
では、コレクタ−エミッタ間電圧ＶCEの監視が、そし
て、ＭＯＳ（金属酸化膜半導体）トランジスタ回路で
は、ドレン−ソース間電圧ＶDSの監視が行われている。
これら２つの方式の動作態様は原理的は同じである。し
かしながら、これら２つの監視方式は、相当大きな回路
費用を要し、一般に、温度依存性が極めて高い。しか
も、費用のかかるこの保護方式は、適用範囲が短絡事故
に限定され、発生し得る過電流は別個の過電流監視装置
により検出しなければならない。
ＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）回路
では、コレクタ−エミッタ間電圧ＶCEの監視が、そし
て、ＭＯＳ（金属酸化膜半導体）トランジスタ回路で
は、ドレン−ソース間電圧ＶDSの監視が行われている。
これら２つの方式の動作態様は原理的は同じである。し
かしながら、これら２つの監視方式は、相当大きな回路
費用を要し、一般に、温度依存性が極めて高い。しか
も、費用のかかるこの保護方式は、適用範囲が短絡事故
に限定され、発生し得る過電流は別個の過電流監視装置
により検出しなければならない。
【０００４】図１に基づき、従来技術に関して詳細に説
明する。電力スイッチ（６）、即ち、ＩＧＢＴかまたは
ＭＯＳ−ＦＥＴをスイッチング回路で使用する場合、そ
の飽和電圧、即ち、ＩＧＢＴの場合には、コレクタ−エ
ミッタ区間における電圧降下（８）、また、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴにおいては、ドレン−ソース区間における電圧降下
（９）は電流のみならず素子の温度にも依存する。
明する。電力スイッチ（６）、即ち、ＩＧＢＴかまたは
ＭＯＳ−ＦＥＴをスイッチング回路で使用する場合、そ
の飽和電圧、即ち、ＩＧＢＴの場合には、コレクタ−エ
ミッタ区間における電圧降下（８）、また、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴにおいては、ドレン−ソース区間における電圧降下
（９）は電流のみならず素子の温度にも依存する。
【０００５】コレクタ−エミッタ電圧ＶCEまたはドレン
−ソース電圧ＶDSの検出回路（１０）を介して、最大許
容電流による電圧降下（１１）を越える飽和電圧が測定
されると、二次側の関連の電力スイッチ（６）は、マイ
クロプロセッサの制御命令（１２）に関係なく阻止状
態、もしくは不導通状態に切換えられる。
−ソース電圧ＶDSの検出回路（１０）を介して、最大許
容電流による電圧降下（１１）を越える飽和電圧が測定
されると、二次側の関連の電力スイッチ（６）は、マイ
クロプロセッサの制御命令（１２）に関係なく阻止状
態、もしくは不導通状態に切換えられる。
【０００６】飽和電圧は温度依存性が極めて高い。例え
ば、電流を一定とすると、温度θ1で最大の電圧降下Ｕm
axに達し、温度θ2では、最小値Ｕminに達する。温度θ
1及びθ2の絶対値は、電力スイッチ（６）の製造技術に
依存するものであり、θ1が、θ2よりも大きい場合もあ
るし小さい場合もあり得る。最大許容トランジスタ電流
に比例する電圧である遮断閾値（１１）は、例えば、１
２００ボルト耐圧のＩＧＢＴの場合には、約５ボルトに
設定して、それにより、許容電流から生ずる電圧降下
（８または９）の場合には、温度θ1における最大電圧
降下Ｕmaxでは、ゲート電圧（１５）の遮断は行わず、
温度θ2で最大電流が越えられた場合にはエラー信号
（１４）を発生して確実にゲート電圧（１５）の遮断を
行うようにしている。
ば、電流を一定とすると、温度θ1で最大の電圧降下Ｕm
axに達し、温度θ2では、最小値Ｕminに達する。温度θ
1及びθ2の絶対値は、電力スイッチ（６）の製造技術に
依存するものであり、θ1が、θ2よりも大きい場合もあ
るし小さい場合もあり得る。最大許容トランジスタ電流
に比例する電圧である遮断閾値（１１）は、例えば、１
２００ボルト耐圧のＩＧＢＴの場合には、約５ボルトに
設定して、それにより、許容電流から生ずる電圧降下
（８または９）の場合には、温度θ1における最大電圧
降下Ｕmaxでは、ゲート電圧（１５）の遮断は行わず、
温度θ2で最大電流が越えられた場合にはエラー信号
（１４）を発生して確実にゲート電圧（１５）の遮断を
行うようにしている。
【０００７】飽和電圧の温度依存性に起因する最も大き
な問題点は、該温度依存性の結果として過剰に高い、例
えば５０％も過剰な電流が発生し、その結果として、最
大許容駆動電圧を優に越える過度に高い過電圧が遮断時
に惹起され、装置の破壊を齎らし得るという点である。
な問題点は、該温度依存性の結果として過剰に高い、例
えば５０％も過剰な電流が発生し、その結果として、最
大許容駆動電圧を優に越える過度に高い過電圧が遮断時
に惹起され、装置の破壊を齎らし得るという点である。
【０００８】更にまた、ターン・オンもしくは閉信号
後、謂わゆるマスク時間中、監視を取り止めねばならな
い。と言うのは、オン（閉）状態中過電流の検出が行わ
れるからである。仮に、電力半導体素子を、無限に大き
い立上り勾配を有する制御信号でオン状態、即ち導通状
態に切り換える場合でも、コレクタ−エミッタ区間に現
れる電圧（もしくはＭＯＳ−ＦＥＴの場合ドレン−ソー
ス区間に現れる電圧）は、有限の勾配（例えば、５ＫＶ
／μｓ）で降下する。
後、謂わゆるマスク時間中、監視を取り止めねばならな
い。と言うのは、オン（閉）状態中過電流の検出が行わ
れるからである。仮に、電力半導体素子を、無限に大き
い立上り勾配を有する制御信号でオン状態、即ち導通状
態に切り換える場合でも、コレクタ−エミッタ区間に現
れる電圧（もしくはＭＯＳ−ＦＥＴの場合ドレン−ソー
ス区間に現れる電圧）は、有限の勾配（例えば、５ＫＶ
／μｓ）で降下する。
【０００９】従って、遮断閾値が下方に越えられるの
に、時間遅延が伴い、その結果、例えば、５００Ｖの電
圧の場合に１００ｎｓ（ナノ秒）の遅延が生ずる。この
時間中、監視はマスクされることになる。さもなけれ
ば、誤って過電流が検出されることになるからである。
しかしながら、電力スイッチを流れる電流は、有限の勾
配、例えば、短絡の場合には１０００Ａ／μｓの勾配で
立上り、電流振幅は１００Ａにもなり得る。この電流に
起因する過電圧も上述の問題を由々しくする。
に、時間遅延が伴い、その結果、例えば、５００Ｖの電
圧の場合に１００ｎｓ（ナノ秒）の遅延が生ずる。この
時間中、監視はマスクされることになる。さもなけれ
ば、誤って過電流が検出されることになるからである。
しかしながら、電力スイッチを流れる電流は、有限の勾
配、例えば、短絡の場合には１０００Ａ／μｓの勾配で
立上り、電流振幅は１００Ａにもなり得る。この電流に
起因する過電圧も上述の問題を由々しくする。
【００１０】従来の短絡保護装置は、飽和電圧の温度依
存性が著しいために、同時に過電流保護装置として働く
ことはできない。従って、過電流保護は、別個の実測値
もしくは現在値監視によって実現しなければならない。
存性が著しいために、同時に過電流保護装置として働く
ことはできない。従って、過電流保護は、別個の実測値
もしくは現在値監視によって実現しなければならない。
【００１１】インバータで一般に必要とされる電流実測
値もしくは現在値は、電流変換器、謂わゆる電流センサ
により検出されている。この場合、電流現在値は、例え
ば、電流に比例する電圧信号とすることができる。電流
センサによる評価においては、正確な遮断閾値が用いら
れるが、しかしながら、この遮断閾値は、重畳方式での
処理により時間的ドリフトを受け、その結果として、回
路装置を効果的に短絡から保護するためには、遮断に要
する時間は、例えば、ＩＧＢＴの場合、約１０μｓのよ
うに非常に大きな時間幅となる。
値もしくは現在値は、電流変換器、謂わゆる電流センサ
により検出されている。この場合、電流現在値は、例え
ば、電流に比例する電圧信号とすることができる。電流
センサによる評価においては、正確な遮断閾値が用いら
れるが、しかしながら、この遮断閾値は、重畳方式での
処理により時間的ドリフトを受け、その結果として、回
路装置を効果的に短絡から保護するためには、遮断に要
する時間は、例えば、ＩＧＢＴの場合、約１０μｓのよ
うに非常に大きな時間幅となる。
【００１２】図１に示したコレクタ−エミッタ電圧ＶCE
もしくはドレン−ソース電圧ＶDSの監視（１３）に従来
慣用されている短絡保護装置は高価であり、而も各個々
の電力半導体素子（６）毎に設けなければならない。更
に過電流監視は、無駄時間があるために、過電流監視用
にのみ使用し得るだけで、短絡保護としては使用するこ
とができない。実際、従来においては、２つの安全対策
手段、即ち、コレクタ−エミッタ電圧ＶCEの監視及び電
流監視が組合わせて採用されており、そのため大きい費
用を招来している。
もしくはドレン−ソース電圧ＶDSの監視（１３）に従来
慣用されている短絡保護装置は高価であり、而も各個々
の電力半導体素子（６）毎に設けなければならない。更
に過電流監視は、無駄時間があるために、過電流監視用
にのみ使用し得るだけで、短絡保護としては使用するこ
とができない。実際、従来においては、２つの安全対策
手段、即ち、コレクタ−エミッタ電圧ＶCEの監視及び電
流監視が組合わせて採用されており、そのため大きい費
用を招来している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、最小
の付加的な費用で、装置もしくは設備を、地絡及び過電
流に対し、高い信頼性を以て保護するために、ＩＧＢＴ
及びＭＯＳ−ＦＥＴ電力スイッチング装置のための過電
流制限回路の形態にある経済的な過電流及び短絡保護手
段を備えた電力変換器を提供することにある。
の付加的な費用で、装置もしくは設備を、地絡及び過電
流に対し、高い信頼性を以て保護するために、ＩＧＢＴ
及びＭＯＳ−ＦＥＴ電力スイッチング装置のための過電
流制限回路の形態にある経済的な過電流及び短絡保護手
段を備えた電力変換器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、冒頭に述べ
た形式の電力半導体回路装置において、請求項１の謂わ
ゆる特徴部分に記載の構成により解決される。なお、請
求項２他には、本発明の有利な実施の態様が記述されて
いる。
た形式の電力半導体回路装置において、請求項１の謂わ
ゆる特徴部分に記載の構成により解決される。なお、請
求項２他には、本発明の有利な実施の態様が記述されて
いる。
【００１５】重畳制御回路装置において必要とされ且つ
既に各半ブリッジ回路（ブリッジ回路を上、下に２分し
た場合の回路部分）の出力側に存在する電流センサは、
許容電流が越えられたか否かを検出する。任意の半ブリ
ッジ回路の電流が所定の限界を越えると、例えば、電力
半導体素子ＩＧＢＴまたはＭＯＳ−ＦＥＴの定格電流の
１２５％を越えると、直ちに一次側の電力スイッチのた
めの制御信号が遮断され、それにより、上部スイッチに
対し時間的に変位して下部スイッチの遮断が行われる。
本発明による回路によれば、端子間短絡、地絡、並びに
過電流を検知することが可能であり、それにより、回路
装置の保護を経済的に有利に実現することができる。
既に各半ブリッジ回路（ブリッジ回路を上、下に２分し
た場合の回路部分）の出力側に存在する電流センサは、
許容電流が越えられたか否かを検出する。任意の半ブリ
ッジ回路の電流が所定の限界を越えると、例えば、電力
半導体素子ＩＧＢＴまたはＭＯＳ−ＦＥＴの定格電流の
１２５％を越えると、直ちに一次側の電力スイッチのた
めの制御信号が遮断され、それにより、上部スイッチに
対し時間的に変位して下部スイッチの遮断が行われる。
本発明による回路によれば、端子間短絡、地絡、並びに
過電流を検知することが可能であり、それにより、回路
装置の保護を経済的に有利に実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し本発明の
好適な実施の形態に関して説明する。図２は、本発明の
原理を示す簡略ブロック回路図である。図を参照する
に、駆動回路（３）を介して、切換信号が電力スイッチ
回路（６）に供給される。負荷側に接続された各相の電
流センサ（７）は、総ての実測値もしくは現在値をウイ
ンドウ比較器（２）に供給する。該ウインドウ比較器
（２）は、最大値が越えられると、エラー信号を出力す
る。エラーの総和はエラー記憶メモリ（１）で行われ
る。
好適な実施の形態に関して説明する。図２は、本発明の
原理を示す簡略ブロック回路図である。図を参照する
に、駆動回路（３）を介して、切換信号が電力スイッチ
回路（６）に供給される。負荷側に接続された各相の電
流センサ（７）は、総ての実測値もしくは現在値をウイ
ンドウ比較器（２）に供給する。該ウインドウ比較器
（２）は、最大値が越えられると、エラー信号を出力す
る。エラーの総和はエラー記憶メモリ（１）で行われ
る。
【００１７】所定の限界外の電流が発生した場合且つ
（または）短絡状態が生じた場合には、エラー記憶メモ
リから、駆動制御回路（３）の上部駆動回路（４）及び
下部駆動回路（５）を遮断（オフ）にするための信号が
エラー記憶メモリから発生され、それにより、対応の電
力スイッチ（６）が確実に遮断、即ちオフ状態に切り換
えられる。これら少数の制御素子に対する指令経路を短
縮することにより、電力スイッチ（６）のオフまでの時
間経過を非常に短くすることが可能である。
（または）短絡状態が生じた場合には、エラー記憶メモ
リから、駆動制御回路（３）の上部駆動回路（４）及び
下部駆動回路（５）を遮断（オフ）にするための信号が
エラー記憶メモリから発生され、それにより、対応の電
力スイッチ（６）が確実に遮断、即ちオフ状態に切り換
えられる。これら少数の制御素子に対する指令経路を短
縮することにより、電力スイッチ（６）のオフまでの時
間経過を非常に短くすることが可能である。
【００１８】例えば、エラー記憶メモリ（１）、ウイン
ドウ比較器（２）、駆動回路（３）及び電力スイッチ
（６）における信号の処理及び出力に０.５μｓの時間
が費やされ、且つ電流センサ（７）における評価時間が
１μｓであるとすると、過度に大きい過電流または短絡
が生じた場合に電力スイッチ（６）をターン・オフする
ための全プロセスにおける最大時間ドリフトは３μｓよ
りも小さい。この３μｓという時間幅は、何れにせよ、
電力スイッチ（６）を、過負荷による破壊から保護する
のに充分に短い時間である。動作上のブリッジ短絡、即
ち、上部及び下部スイッチが同時に閉成される可能性
は、上位のコントローラによるロックまたは類似の制御
手段で防止される。
ドウ比較器（２）、駆動回路（３）及び電力スイッチ
（６）における信号の処理及び出力に０.５μｓの時間
が費やされ、且つ電流センサ（７）における評価時間が
１μｓであるとすると、過度に大きい過電流または短絡
が生じた場合に電力スイッチ（６）をターン・オフする
ための全プロセスにおける最大時間ドリフトは３μｓよ
りも小さい。この３μｓという時間幅は、何れにせよ、
電力スイッチ（６）を、過負荷による破壊から保護する
のに充分に短い時間である。動作上のブリッジ短絡、即
ち、上部及び下部スイッチが同時に閉成される可能性
は、上位のコントローラによるロックまたは類似の制御
手段で防止される。
【００１９】上に例として述べたｎ相のインバータもし
くは逆変換装置において本発明による迅速な過電流もし
くは短絡の評価に関する原理は、同様に、インバータ或
るいは直流変換器にも同様に適用可能である。
くは逆変換装置において本発明による迅速な過電流もし
くは短絡の評価に関する原理は、同様に、インバータ或
るいは直流変換器にも同様に適用可能である。
【００２０】図３は、下部電力スイッチ（４５、５４）
及び上部電力スイッチ（４２、５１）から構成される複
数の半ブリッジ回路（上、下のブリッジ回路部分）を有
する回路装置の電力部分を保護するための回路を示す。
ここで、電力スイッチは、ＩＧＢＴで実現可能である
が、また、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いて実現することもでき
る。各半ブリッジの出力端には、電流センサとも称され
る電流検出器（４３、５２）が設けられている。これら
電流検出器は、重畳制御用として既に使用されているも
のであり、従って、基本的精度が高く温度依存性が低く
なければならない。
及び上部電力スイッチ（４２、５１）から構成される複
数の半ブリッジ回路（上、下のブリッジ回路部分）を有
する回路装置の電力部分を保護するための回路を示す。
ここで、電力スイッチは、ＩＧＢＴで実現可能である
が、また、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いて実現することもでき
る。各半ブリッジの出力端には、電流センサとも称され
る電流検出器（４３、５２）が設けられている。これら
電流検出器は、重畳制御用として既に使用されているも
のであり、従って、基本的精度が高く温度依存性が低く
なければならない。
【００２１】重畳制御部の制御信号（３６、３９、４
９、５１）は適当な駆動段（３５、３８、４８、５０）
を介して電力半導体スイッチの制御入力端に供給され
る。上記駆動段は、上部イネーブル入力信号（３７）及
び下部イネーブル入力信号（４０）により阻止状態にす
ることができる。これら入力が存在しない場合には、個
々の制御信号は、スイッチにより、駆動段（３５、３
８、４８、５０）から隔離される。
９、５１）は適当な駆動段（３５、３８、４８、５０）
を介して電力半導体スイッチの制御入力端に供給され
る。上記駆動段は、上部イネーブル入力信号（３７）及
び下部イネーブル入力信号（４０）により阻止状態にす
ることができる。これら入力が存在しない場合には、個
々の制御信号は、スイッチにより、駆動段（３５、３
８、４８、５０）から隔離される。
【００２２】保護に当っては、既存の電流変換器から得
られる現在値（５５、５６）が電力回路部のｎ個の出力
として用いられる。測定値の基準電位（４１）は各出力
（４４、５３）から電位的に隔離されている。更に、基
準電位（４１）は、正の中間回路電圧（４６）、負の中
間回路電圧（４７）から隔離することができるが、しか
しながら、このことは必須要件ではない。
られる現在値（５５、５６）が電力回路部のｎ個の出力
として用いられる。測定値の基準電位（４１）は各出力
（４４、５３）から電位的に隔離されている。更に、基
準電位（４１）は、正の中間回路電圧（４６）、負の中
間回路電圧（４７）から隔離することができるが、しか
しながら、このことは必須要件ではない。
【００２３】過電流の検出に当っては、電流現在値信号
（５５、５６）から、ｎ個のブリッジ整流器（６０）に
より、正の最大瞬時値（６２）及び負の最大瞬時値（６
５）を求め、ウインドウ比較器（６１）により正の最大
振幅（６３）及び負の最大振幅（６４）と比較する。
（５５、５６）から、ｎ個のブリッジ整流器（６０）に
より、正の最大瞬時値（６２）及び負の最大瞬時値（６
５）を求め、ウインドウ比較器（６１）により正の最大
振幅（６３）及び負の最大振幅（６４）と比較する。
【００２４】地絡を検出するために、電流現在値信号
（５５、５６）は、加算増幅器（１６）に供給される。
出力電流（１８）の総和は、別のウインドウ比較器（１
７）により最大閾値（１９）または最小閾値（２０）を
越えているか或るいは下回っているかに依存し制御され
る。
（５５、５６）は、加算増幅器（１６）に供給される。
出力電流（１８）の総和は、別のウインドウ比較器（１
７）により最大閾値（１９）または最小閾値（２０）を
越えているか或るいは下回っているかに依存し制御され
る。
【００２５】総てのウインドウ比較器（６１、１７）の
出力信号（２３）は、ワイヤードＯＲ回路（２２）もし
くは別のＯＲ論理回路を介してエラー記憶メモリ（２
４）のセット入力端に供給される。出力信号「エラー」
（２６）は、信号「リセット」（２５）によりリセット
することができる。別法として、エラー記憶メモリは、
リセット信号を必要としない単安定時間段で実現するこ
ともできる。
出力信号（２３）は、ワイヤードＯＲ回路（２２）もし
くは別のＯＲ論理回路を介してエラー記憶メモリ（２
４）のセット入力端に供給される。出力信号「エラー」
（２６）は、信号「リセット」（２５）によりリセット
することができる。別法として、エラー記憶メモリは、
リセット信号を必要としない単安定時間段で実現するこ
ともできる。
【００２６】ＡＮＤ論理回路（２７）の出力（２８）
は、遅延素子ｔｄ１（２９）またはｔｄ２（３０）を介
してスイッチ（３３）及び（３４）の制御入力端に供給
される。何れにせよ、時間遅延素子ｔｄ１（２９）の遅
延時間は、時間遅延素子ｔｄ２（３０）の遅延時間とは
異なる。エラー信号（２６）及びリセット信号（２５）
が設定されいない時間中は、スイッチ（３３及び３４）
は閉成されており、従って、これら電力半導体スイッチ
の制御はコントローラによって行われる。
は、遅延素子ｔｄ１（２９）またはｔｄ２（３０）を介
してスイッチ（３３）及び（３４）の制御入力端に供給
される。何れにせよ、時間遅延素子ｔｄ１（２９）の遅
延時間は、時間遅延素子ｔｄ２（３０）の遅延時間とは
異なる。エラー信号（２６）及びリセット信号（２５）
が設定されいない時間中は、スイッチ（３３及び３４）
は閉成されており、従って、これら電力半導体スイッチ
の制御はコントローラによって行われる。
【００２７】監視回路が、許容範囲外の電流を検知する
と、スイッチ（３３及び３４）は時間的変位を伴ってオ
フ（開）にされ、それにより、電力スイッチ（４２、４
５、５１、５４）は駆動段（３５、３８、４８、５０）
により直ちに阻止状態に切り換えられる。従って、コン
トローラの出力制御信号の状態は何ら影響を及ぼさな
い。保護回路の総ての検出素子（電流検出素子）、過電
流検出素子乃至電力スイッチ遮断信号発生素子）の時間
遅延は、何れの場合にも、電力半導体スイッチが破壊さ
れずに状態を遷移することができる時間内で行われる。
と、スイッチ（３３及び３４）は時間的変位を伴ってオ
フ（開）にされ、それにより、電力スイッチ（４２、４
５、５１、５４）は駆動段（３５、３８、４８、５０）
により直ちに阻止状態に切り換えられる。従って、コン
トローラの出力制御信号の状態は何ら影響を及ぼさな
い。保護回路の総ての検出素子（電流検出素子）、過電
流検出素子乃至電力スイッチ遮断信号発生素子）の時間
遅延は、何れの場合にも、電力半導体スイッチが破壊さ
れずに状態を遷移することができる時間内で行われる。
【図１】図１は、従来技術による回路の関連部分を示す
簡略ダイヤグラムである。
簡略ダイヤグラムである。
【図２】図２は、本発明の原理を示す簡略ブロック回路
図である。
図である。
【図３】図３は、本発明による駆動回路の電力部分を保
護するための回路構成を示す回路図である。
護するための回路構成を示す回路図である。
１ エラー記憶メモリ ２ ウインドウ比較器 ３ 駆動回路 ４ 上部駆動回路 ５ 下部駆動回路 ６ 電力スイッチ ７ 電流センサ １６ 加算増幅器 １７ ウインドウ比較器 ２２ ワイヤードＯＲ回路 ２４ エラー記憶メモリ ２７ ＡＮＤ論理回路 ２９ 時間遅延素子ｔｄ１ ３０ 時間遅延素子ｔｄ２ ３３、３４ スイッチ ４２、５１ 上部電力スイッチ ４３、５２ 電流検出器 ４５、５４ 下部電力スイッチ ６０ ブリッジ整流器 ６１ ウインドウ比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルンスト シマネク ドイツ連邦共和国 デー・90489 ニュル ンベルク ジーブマッハー シュトラーセ 20
Claims (6)
- 【請求項１】 電流検出装置、比較装置、信号発生装置
及び半導体素子の動作を遮断するための装置を備えた電
力半導体回路装置のための過電流及び短絡保護用制御装
置において、 ｎ個の相の逆変換電力部の各々における交流出力側の電
流現在値を検出して２つの並列装置で処理し、該２つの
装置のうちの第１の装置（１６、１７）においては電流
総和信号を発生して閾値と比較し、第２の装置（６０、
６１）においては、総ての個々の値の正の最大瞬時値及
び負の最大瞬時値を閾値と比較して、それにより得られ
た出力信号を、ＯＲゲート（２２）を介して合成し、記
憶（２４）し、且つ異なった遅延素子（２９、３０）を
介して正及び負のブリッジ分枝回路に用いられている電
力スイッチの開閉を制御するのに用いることを特徴とす
る制御装置。 - 【請求項２】 現在値処理（１６、６０）、ウインドウ
比較器（２）、エラー記憶メモリ（１）、オン阻止回路
（３３、３４）及び駆動回路（３５、３８）それぞれに
おいて信号の処理及び出力が０.５μｓより短い時間で
あることを前提とし、電流センサ（７）の信号処理及び
出力に要する時間が１μｓであることを特徴とする請求
項１に記載の制御装置。 - 【請求項３】 電流変換信号を排他的に、過電流並びに
短絡及び地絡を検出するために用いることを特徴とする
請求項１に記載の制御装置。 - 【請求項４】 予め定められた限界範囲外の電流が発生
した場合及び（または）エラー記憶メモリ（１）の短絡
状態が生じた場合に、上部スイッチング素子（４）並び
に下部スイッチング素子（５）において駆動制御部
（３）を開くための信号を発生し、それにより、総ての
電力スイッチ（６）を確実に遮断することを特徴とする
請求項３に記載の制御装置。 - 【請求項５】 上部電力スイッチ及び下部電力スイッチ
を時間的に変位して遮断することを特徴とする請求項４
に記載の制御装置。 - 【請求項６】 エラーメッセージを、リセット信号の発
生まで、または所定の時間記憶しておくことを特徴とす
る請求項１に記載の制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19617054A DE19617054C2 (de) | 1996-04-29 | 1996-04-29 | Überstrom- und Kurzschlußsicherung |
| DE19617054:0 | 1996-04-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070832A true JPH1070832A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=7792750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9110855A Pending JPH1070832A (ja) | 1996-04-29 | 1997-04-28 | 電力半導体装置のための過電流及び短絡保護制御装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5831807A (ja) |
| EP (1) | EP0805538B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1070832A (ja) |
| AT (1) | ATE212761T1 (ja) |
| DE (1) | DE19617054C2 (ja) |
| DK (1) | DK0805538T3 (ja) |
| ES (1) | ES2170896T3 (ja) |
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- 1997-04-23 EP EP97106689A patent/EP0805538B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-23 DK DK97106689T patent/DK0805538T3/da active
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- 1997-04-28 US US08/847,681 patent/US5831807A/en not_active Expired - Lifetime
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