TW201601427A - 電力變換裝置及其保護信號傳遞方法 - Google Patents

電力變換裝置及其保護信號傳遞方法 Download PDF

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王明
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Abstract

一種電力變換裝置，其包含功率半導體開關模組、驅動信號傳遞電路、複數個故障檢測電路、保護信號傳遞電路及控制電路。驅動信號傳遞電路用以接收且根據控制信號產生驅動信號，以驅動功率半導體開關模組。故障檢測電路於檢測到功率半導體開關其中之一、驅動信號傳遞電路或兩者之結合發生故障時產生故障信號。保護信號傳遞電路之隔離脈衝變壓單元接收根據故障信號產生相應的故障脈衝信號，並輸出保護脈衝信號。控制電路產生控制信號及接收根據保護脈衝信號產生的保護信號，且根據保護信號以產生關閉信號，以關閉功率半導體開關模組。

Description

電力變換裝置及其保護信號傳遞方法 【0001】
本發明係有關於一種裝置及信號傳遞方法，且特別是有關於一種電力變換裝置及其保護信號傳遞方法。
 【0002】
隨著科技的進展，電力電子技術日益成熟，電力電子裝置因而廣泛地應用於各種電子裝置中。可靠性是上述電力電子裝置最基本的要求，一個可靠的電力電子裝置能夠於正常工作時穩定地運行，並且在故障時有效的保護電力電子裝置，使得電力電子裝置不至於損毀。
【0003】
在電力電子裝置故障時，電力電子裝置主要是透過光隔離器件或隔離脈衝變壓器來傳遞故障信號。然而，若採用光隔離器件來傳遞故障信號，電力電子裝置的製作成本會增加，且可靠性較低。此外，若採用隔離脈衝變壓器來傳遞故障信號，則需要針對每個功率半導體開關配置獨立的隔離脈衝變壓器來將其故障信號回傳，如此，將導致電力電子裝置之結構複雜，不利於生產製造。
【0004】
由此可見，上述現有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來仍未發展出適當的解決方案。
 【0005】
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
【0006】
本發明內容之一目的是在提供一種電力變換裝置及其保護信號傳遞方法，藉以改善存在於先前技術中的問題。
【0007】
為達上述目的，本發明內容之一技術態樣係關於一種電力變換裝置，其包含功率半導體開關模組、驅動信號傳遞電路、複數個故障檢測電路、保護信號傳遞電路及控制電路。功率半導體開關模組包含複數個功率半導體開關。驅動信號傳遞電路用以接收控制信號，且根據控制信號產生驅動信號，以驅動功率半導體開關模組開通或關閉。該些故障檢測電路中的每一者用以對應地檢測該些功率半導體開關其中之一、驅動信號傳遞電路或兩者之結合，並於該些功率半導體開關其中之一、驅動信號傳遞電路或兩者之結合發生故障時產生故障信號。保護信號傳遞電路包含隔離脈衝變壓單元，隔離脈衝變壓單元接收根據故障信號產生的相應的故障脈衝信號，並輸出保護脈衝信號。控制電路產生控制信號及接收根據該些脈衝信號產生的保護信號，且根據保護信號以產生控制端關閉信號，以關閉功率半導體開關模組。
【0008】
根據本發明一實施例，前述保護信號傳遞電路更包含保護信號處理單元，保護信號處理單元電性耦接於隔離脈衝變壓單元及控制電路之間，並用以接收保護脈衝信號，其中保護信號處理單元根據保護脈衝信號以產生保護信號，且傳遞保護信號至控制電路。
【0009】
根據本發明另一實施例，前述保護信號處理單元同時傳遞保護信號至控制電路及驅動信號傳遞電路。
【0010】
根據本發明再一實施例，前述驅動信號傳遞電路用以根據保護信號產生驅動端關閉信號，並傳遞驅動端關閉信號至功率半導體開關模組，以關閉功率半導體開關模組。
【0011】
根據本發明又一實施例，前述保護信號傳遞電路更包含複數個保護信號生成單元，該些保護信號生成單元中的每一者對應地耦接於該些故障檢測電路其中之一，且該些保護信號生成單元電性耦接於隔離脈衝變壓單元，其中該些保護信號生成單元根據該故障信號而產生相應的故障脈衝信號。
【0012】
根據本發明另一實施例，前述隔離脈衝變壓單元包含複數個脈衝變壓器，該些脈衝變壓器中的每一者包含輸入繞組、磁蕊以及輸出繞組，其中該些脈衝變壓器中的每一者的輸入繞組對應地電性耦接於該些保護信號生成單元其中之一，該些脈衝變壓器的該些輸出繞組依次串聯連接，並電性耦接於保護信號處理單元。
【0013】
根據本發明再一實施例，前述隔離脈衝變壓單元包含脈衝變壓器，脈衝變壓器包含複數個輸入繞組、磁蕊以及輸出繞組，其中該些輸入繞組的每一者對應地電性耦接於該些保護信號生成單元其中之一，輸出繞組電性耦接於保護信號處理單元。
【0014】
根據本發明又一實施例，前述隔離脈衝變壓單元包含複數個脈衝變壓器，該些脈衝變壓器的其中一者包含輸入繞組、磁蕊以及輸出繞組，該些脈衝變壓器的其中另一者包含複數個輸入繞組、磁蕊以及輸出繞組，其中該些輸入繞組的每一者對應地電性耦接於該些保護信號生成單元其中之一，該些輸出繞組依次串聯連接，並電性耦接於保護信號處理單元。
【0015】
根據本發明另一實施例，前述驅動信號傳遞電路包含驅動原邊單元、信號磁隔離單元及驅動副邊單元。驅動原邊單元用以接收控制信號，根據控制信號產生驅動脉衝信號。信號磁隔離單元用以接收並傳遞驅動脉衝信號。驅動副邊單元用以接收驅動脉衝信號，並將驅動脉衝信號轉換為驅動信號，以驅動功率半導體開關模組。
【0016】
根據本發明另一實施例，驅動信號傳遞電路包含驅動原邊單元、信號光隔離單元及驅動副邊單元。驅動原邊單元用以接收控制信號，並根據控制信號產生原邊信號。信號光隔離單元用以接收並傳遞原邊信號。驅動副邊單元用以接收原邊信號，並將原邊信號轉換為驅動信號，以驅動功率半導體開關模組。
【0017】
根據本發明再一實施例，前述驅動副邊單元之數量為複數個，該些驅動副邊單元的每一者對應地電性耦接於功率半導體開關模組的該些功率半導體開關其中之一。
【0018】
根據本發明另一實施例，前述信號隔離磁單元包含複數個驅動脈衝隔離變壓器，該些驅動脈衝隔離變壓器中的每一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，其中該些驅動脈衝隔離變壓器中的每一者的輸出繞組對應地電性耦接於該些驅動副邊單元其中之一，該些驅動脈衝隔離變壓器的該些輸入繞組依次串聯連接，並電性耦接於驅動原邊單元。
【0019】
根據本發明又一實施例，信號磁隔離單元包含驅動脉衝隔離變壓器，驅動脈衝隔離變壓器包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及複數個輸出繞組，其中該些輸出繞組中的每一者對應地電性耦接於該些驅動副邊單元其中之一，輸入繞組電性耦接於驅動原邊單元。
【0020】
根據本發明另一實施例，信號磁隔離單元包含複數個驅動脈衝隔離變壓器，該些驅動脈衝隔離變壓器的其中一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，該些驅動脈衝隔離變壓器的其中另一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及複數個輸出繞組，其中該些輸出繞組的每一者對應地電性耦接於該些驅動副邊單元其中之一，該些輸入繞組依次串聯連接，並電性耦接於該驅動原邊單元。
【0021】
根據本發明再一實施例，該些故障檢測電路的每一者包含欠壓故障檢測電路、過壓故障檢測電路、短路故障檢測電路及過溫故障檢測電路的其中一者。
【0022】
根據本發明另一實施例，該些故障檢測電路包含複數個電源欠壓故障檢測電路和複數個電源過壓檢測電路，其中該些電源欠壓故障檢測電路用以檢測相應的該些驅動副邊單元的電源的欠壓故障，該些電源過壓檢測電路用以檢測相應的該些驅動副邊單元的電源的過壓故障。
【0023】
根據本發明再一實施例，該些故障檢測電路包含複數個過壓故障檢測電路、複數個短路故障檢測電路及複數個過溫故障檢測電路，其中該些過壓故障檢測電路用以檢測相應的功率半導體開關的過壓故障，該些短路故障檢測電路用以檢測相應的功率半導體開關的短路故障，該些過溫故障檢測電路用以檢測相應的功率半導體開關的過溫故障。
【0024】
根據本發明又一實施例，前述功率半導體開關模組之數量為複數個，其中控制電路根據控制端關閉信號以關閉該些功率半導體開關模組。
【0025】
為達上述目的，本發明內容之另一技術態樣係關於一種電力變換裝置之保護信號傳遞方法，此保護信號傳遞方法包含以下步驟：
檢測功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關、驅動信號傳遞電路或兩者之結合，並於該些功率半導體開關其中之一、驅動信號傳遞電路或兩者之結合發生故障時產生故障信號；
藉由隔離脈衝變壓單元接收根據故障信號產生的相應的故障脈衝信號，並用以輸出保護脉衝信號；
接收根據保護脉衝信號產生的保護信號；以及
根據保護信號以產生控制端關閉信號，並傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組，以關閉功率半導體開關模組。
【0026】
根據本發明一實施例，前述傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組的步驟包含：藉由控制電路透過驅動信號傳遞電路以傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組。
【0027】
根據本發明另一實施例，前述接收根據保護脈衝信號產生的保護信號的步驟包含：藉由保護信號處理單元根據保護脈衝信號產生保護信號；以及藉由控制電路接收保護信號。
【0028】
根據本發明再一實施例，前述保護信號傳遞方法更包含：藉由保護信號處理單元同時傳遞保護信號至控制電路及驅動信號傳遞電路。
【0029】
根據本發明又一實施例，前述保護信號傳遞方法更包含：藉由驅動信號傳遞電路根據保護信號產生驅動端關閉信號，並傳遞驅動端關閉信號至功率半導體開關模組，以關閉功率半導體開關模組。
【0030】
根據本發明另一實施例，前述藉由隔離脈衝變壓單元接收根據故障信號產生的相應的故障脈衝信號包含：藉由複數個保護信號生成單元根據故障信號而產生相應的故障脈衝信號。
【0031】
根據本發明再一實施例，前述保護信號傳遞方法更包含：接收控制信號；傳遞控制信號；以及將控制信號轉換為驅動信號，以驅動功率半導體開關模組。
【0032】
根據本發明又一實施例，前述檢測功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關其中之一的步驟包含：檢測功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關其中之一是否過壓；檢測功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關其中之一是否短路；以及檢測功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關其中之一是否過溫。根據本發明再一實施例，前述檢測驅動信號傳遞電路的步驟包含：檢測驅動信號傳遞電路的電源是否欠壓；以及檢測驅動信號傳遞電路的電源是否過壓。
【0033】
根據本發明再一實施例，前述檢測驅動信號傳遞電路的步驟包含：檢測驅動信號傳遞電路內的驅動副邊單元的電源是否欠壓；以及檢測驅動信號傳遞電路內的驅動副邊單元的電源是否過壓。
【0034】
因此，根據本發明之技術內容，本發明實施例藉由提供一種電力變換裝置及其保護信號傳遞方法，藉以改善採用光隔離器件來傳遞故障信號所導致製作成本高及可靠性較低的問題，並可改善採用隔離脈衝變壓單元來傳遞故障信號所導致電力電子裝置之結構複雜的問題。
【0035】
在參閱下文實施方式後，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本發明之基本精神及其他發明目的，以及本發明所採用之技術手段與實施態樣。
 【0081】
100‧‧‧電力變換裝置
100a~100c‧‧‧電力變換裝置
110‧‧‧控制電路
120‧‧‧驅動信號傳遞電路
122‧‧‧驅動原邊單元
124‧‧‧信號隔離單元
1241~124N‧‧‧驅動脉衝隔離變壓器
126‧‧‧驅動副邊單元
1261~126N‧‧‧驅動副邊單元
130‧‧‧保護信號傳遞電路
132‧‧‧保護信號處理單元
134‧‧‧隔離脈衝變壓單元
1341~134N‧‧‧脈衝變壓器
136‧‧‧保護信號生成單元
1361~136N‧‧‧保護信號生成單元
140‧‧‧故障檢測電路
1401~140N‧‧‧故障檢測電路
1421~142N‧‧‧箝位單元
1441~144N‧‧‧過溫故障檢測電路
1461~146N‧‧‧短路故障檢測電路
150‧‧‧功率半導體開關模組
1521~152N‧‧‧功率半導體開關
Input1~InputN‧‧‧輸入繞組
Output‧‧‧輸出繞組
Output1~OutputN‧‧‧輸出繞組
【0036】
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係繪示依照本發明一實施例的一種電力變換裝置之示意圖。
第2圖係繪示依照本發明另一實施例的一種電力變換裝置之示意圖。
第3A圖係繪示依照本發明再一實施例的一種隔離脈衝變壓單元示意圖。
第3B圖係繪示依照本發明另一實施例的一種信號磁隔離單元示意圖。
第4A圖係繪示依照本發明又一實施例的一種隔離脈衝變壓單元示意圖。
第4B圖係繪示依照本發明再一實施例的一種信號磁隔離單元示意圖。
第5A圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種隔離脈衝變壓單元示意圖。
第5B圖係繪示依照本發明又一實施方式的一種信號磁隔離單元示意圖。
第6圖係繪示依照本發明再一實施方式的一種電力變換裝置之部分電路示意圖。
第7圖係繪示依照本發明又一實施方式的一種電力變換裝置之部分電路示意圖。
第8圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種電力變換裝置之部分電路示意圖。
根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。
 【0037】
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
【0038】
除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。
【0039】
為解決電力電子裝置中採用光隔離器件及隔離脈衝變壓器來傳遞故障信號所產生的問題，本發明提出一種電力變換裝置及其保護信號傳遞方法。此電力變換裝置主要採用隔離脈衝變壓器來傳遞故障信號，而能改善採用光隔離器件來傳遞故障信號所導致製作成本高及可靠性較低的問題。再者，本發明之電力變換裝置僅需單一隔離脈衝變壓器及保護信號處理電路來將故障信號回傳，而能改善每個功率半導體開關都需要獨立的隔離脈衝變壓器來將其故障信號回傳，以致電力電子裝置之結構複雜的問題。上述電力變換裝置及其保護信號傳遞方法詳述如後。
【0040】
第1圖係依照本發明一實施例繪示一種電力變換裝置100的示意圖。如圖所示，此電力變換裝置100包含控制電路110、驅動信號傳遞電路120、保護信號傳遞電路130、故障檢測電路140及功率半導體開關模組150。進一步而言，驅動信號傳遞電路120包含驅動原邊單元122、信號隔離單元124及驅動副邊單元126，保護信號傳遞電路130包含保護信號處理單元132、隔離脈衝變壓單元134及保護信號生成單元136。
【0041】
於連接關係上，控制電路110電性耦接於驅動原邊單元122，驅動原邊單元122耦接於信號隔離單元124，信號隔離單元124（信號隔離單元可以是信號磁隔離單元，亦可以是信號光隔離單元）耦接於驅動副邊單元126，驅動副邊單元126電性耦接於功率半導體開關模組150。此外，控制電路110電性耦接於保護信號處理單元132，保護信號處理單元132電性耦接於隔離脈衝變壓單元134，隔離脈衝變壓單元134電性耦接於保護信號生成單元136，保護信號生成單元136耦接於故障檢測電路140。然本發明並不以第1圖為限，其僅用以例示性地繪示本發明的實現方式之一。
【0042】
於電力電子裝置100正常運作的狀況下，控制電路110輸出控制信號，驅動原邊單元122接收此控制信號，根據控制信號產生驅動脉衝信號，其中控制信號為具有高低電壓准位之邏輯電平信號，驅動原邊單元122對控制信號進行調變處理以產生驅動脉衝信號，其中驅動脉衝信號包含開通脉衝信號和關斷脉衝信號，其中開通脉衝信號的寬度和關斷脉衝信號的寬度分別可以為50ns—10us的任一值，且開通脉衝信號對應於控制信號之上升邊緣，關斷脉衝信號對應於控制信號之下降邊緣，例如，當驅動原邊單元122接收到控制信號之上升邊緣時，將控制信號進行調變處理以產生開通脉衝信號；當驅動原邊單元122接收到控制信號的下降邊緣時，將控制信號進行調變處理以產生關斷脉衝信號，信號隔離單元124用以接收並傳遞驅動脉衝信號。隨後，驅動副邊單元126接收驅動脉衝信號，並將驅動脉衝信號轉換為驅動信號，以驅動功率半導體開關模組150開通或關閉，於本實施例中，信號隔離單元為信號磁隔離單元，其中，驅動副邊單元126將驅動脉衝信號經處理產生具有高低電壓准位之驅動信號，並且對該驅動信號進行放大處理以產生驅動信號，使其足以驅動功率半導體開關模組150，例如，當驅動副邊單元126接收到開通脉衝信號時，將該開通脉衝鎖存於高電壓准位；當驅動副邊單元126接收到關斷脉衝信號時，將該關斷脉衝信號鎖存於低電壓准位，使得驅動信號具有高低電壓准位，其中驅動信號之升邊緣對應於開通脉衝信號，驅動信號之下降邊緣對應於關斷脉衝信號。
【0043】
另一方面，電力電子裝置100故障時的狀況如後所述。故障檢測電路140對應地檢測功率半導體開關模組150內的複數個功率半導體開關（圖中未示），或驅動信號傳遞電路120，或功率半導體開關與驅動信號傳遞電路120，並於該些功率半導體開關其中之一，或驅動信號傳遞電路120或者功率半導體開關與驅動信號傳遞電路120共同發生故障時產生故障信號，故障檢測電路140會將故障信號傳遞至保護信號生成單元136。保護信號生成單元136接收到故障信號後，根據故障信號而產生相應的故障脈衝信號。在一實施例中，此故障脈衝信號可為適合隔離脈衝變壓單元134傳遞的窄脈衝信號。
【0044】
隨後，隔離脈衝變壓單元134接收故障脈衝信號並輸出保護脈衝信號。保護信號處理單元132接收保護脈衝信號，並根據保護脈衝信號以產生保護信號，保護信號處理單元132傳遞保護信號至控制電路110，控制電路110會接收並根據保護信號產生控制端關閉信號，並將控制端關閉信號透過驅動傳遞電路120以傳遞至功率半導體開關模組150，以關閉功率半導體開關模組150。在另一實施例中，保護信號處理單元132同時傳遞保護信號至控制電路110及驅動原邊單元122。接著，驅動原邊單元122根據保護信號產生驅動端關閉信號，並傳遞驅動端關閉信號至功率半導體開關模組150，以關閉功率半導體開關模組150。
【0045】
如上所述，本發明實施例提出的電力電子裝置100採用隔離脈衝變壓單元134來傳遞故障信號，因此，相較於採用光隔離器件（如：光纖、光耦）來傳遞故障信號，採用隔離脈衝變壓單元134之製作成本低及可靠性較高。
【0046】
需說明的是，第1圖所示之功率半導體開關模組150僅為電力變換裝置100中的其中一組功率半導體開關模組，實際上，電力變換裝置100可包含複數個功率半導體開關模組（圖中未示），該些功率半導體開關模組之間可以串聯連接，這些功率半導體開關模組各自包含驅動信號傳遞電路及保護信號傳遞電路。依此，在又一實施例中，保護信號處理單元132可同時傳遞保護信號至驅動原邊單元122及控制電路110，驅動原邊單元122於收到保護信號後，會根據保護信號產生驅動端關閉信號，並將驅動端關閉信號傳遞至其所驅動的功率半導體開關模組，以關閉該功率半導體開關模組，控制電路110於收到保護信號後，會根據保護信號產生控制端關閉信號，並將控制端關閉信號傳遞至電力變換裝置100中其餘的驅動信號傳遞電路，藉以關閉電力變換裝置100中其餘的功率半導體開關模組，以達成關閉電力變換裝置100中所有功率半導體開關模組的目的。
【0047】
在一實施例中，功率半導體開關模組150可為電力變換裝置100中同一個橋臂的各個開關閥，或者功率半導體開關模組150可為電力變換裝置100中不同橋臂的各個開關閥。
【0048】
第2圖係繪示依照本發明另一實施例的一種電力變換裝置100a之示意圖。相較於第1圖所示之電力變換裝置100，在此之電力變換裝置100a包含具有N個輸出1241~124N的信號離單元、N個驅動副邊單元1261~126N、N個故障檢測電路1401~140N及N個保護信號生成單元1361~136N。需說明的是，在第2圖所示之電力變換裝置100a中，電子元件標號類似於第1圖所示之電力變換裝置100者，具備相同的電性操作方式，為使本發明說明簡潔，電子元件標號類似者在後文中不再贅述。後文僅就電力變換裝置100及電力變換裝置100a不同處加以說明。
【0049】
於連接關係上，保護信號生成單元1361~136N中的每一者對應地耦接於故障檢測電路1401~140N其中之一。例如，保護信號生成單元1361耦接於故障檢測電路1401。此外，保護信號生成單元1361~136N皆耦接於單一隔離脈衝變壓單元134，而隔離脈衝變壓單元134電性耦接於單一保護信號處理單元132。另外，驅動副邊單元1261~126N的每一者對應地電性耦接於功率半導體開關模組150中的功率半導體開關（圖中未示）。再者，信號隔離單元的輸出1241~124N的每一者對應地耦接於驅動副邊單元1261~126N，例如，信號隔離單元124的輸出1241耦接於驅動副邊單元1261。信號隔離單元124的輸入耦接於驅動原邊單元122。
【0050】
於操作關係上，上述故障檢測電路1401~140N用以對應地檢測功率半導體開關模組150中的多個功率半導體開關，並於功率半導體開關模組150中的任一功率半導體開關發生故障時產生故障信號。舉例而言，若故障檢測電路1401檢測到功率半導體開關模組150中對應的功率半導體開關故障，則故障檢測電路1401產生故障信號，並傳遞故障信號至保護信號生成單元1361，保護信號生成單元1361根據故障信號以產生相應的故障脈衝信號，並透過隔離脈衝變壓單元134及保護信號處理單元132進行回傳。
【0051】
另一方面，若故障檢測電路1401及140N同時檢測到功率半導體開關模組150中對應的功率半導體開關故障，例如，故障檢測電路1401檢測到功率半導體開關故障，且故障檢測電路140N檢測到功率半導體開關故障，則故障檢測電路1401及故障檢測電路140N所產生的兩個故障信號，可透過對應的保護信號生成單元1361、136N產生對應的兩個故障脉衝信號，並且透過單一隔離脈衝變壓單元134產生保護脉衝信號，接著，由保護信號處理單元132依據該保護脉衝信號產生保護信號，並且將該保護信號進行回傳。
【0052】
如此，相較於每個功率半導體開關都需要獨立的隔離脈衝變壓器來將其故障信號回傳的電路結構，本發明之電力變換裝置100a僅需單一隔離脈衝變壓器134及保護信號處理電路132來將故障信號回傳，因此，電路結構較為簡單，有利於生產製造，因此可節省製造成本。
【0053】
第3A圖至第5A圖係繪示本發明實施例之隔離脈衝變壓單元134的不同實現方式。另外，第3B圖至第5B圖係繪示本發明實施例之信號隔離單元124的不同實現方式，此信號隔離單元124可為信號磁隔離單元。如第3A圖所示，隔離脈衝變壓單元134包含複數個脈衝變壓器1341~134N，每一個脈衝變壓器都包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，例如脈衝變壓器1341包含輸入繞組Input1、磁蕊及輸出繞組Output1。此外，每一個脈衝變壓器的輸入繞組對應地電性耦接於保護信號生成單元1361~136N，例如，脈衝變壓器1341的輸入繞組Input1電性耦接於保護信號生成單元1361。此外，所有脈衝變壓器1341~134N的輸出繞組Output1~OutputN依次串聯連接，這些輸出繞組Output1~OutputN串聯連接之組合結構的兩端電性耦接於保護信號處理單元132。
【0054】
在一實施例中，如第3B圖所示，信號磁隔離單元124包含複數個驅動脈衝隔離變壓器1241~124N，每一個驅動脈衝隔離變壓器都包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，例如驅動脈衝變壓器1241包含輸入繞組Input1、磁蕊及輸出繞組Output1。此外，每一個驅動脈衝隔離變壓器的輸出繞組對應地電性耦接於驅動副邊單元1261~126N的其中之一，例如，驅動脈衝變壓器1241的輸出繞組Output1電性耦接於驅動副邊單元1261。此外，所有驅動脈衝隔離變壓器1241~124N的輸入繞組Input1~InputN依次串聯連接，這些輸入繞組Input1~InputN串聯連接之組合結構的兩端電性耦接於驅動原邊單元122。
【0055】
在另一實施例，請參閱第4A圖。需先說明的是，第3A圖所示之隔離脈衝變壓單元134包含複數個輸出繞組Output1~OutputN，然而，第4A圖所示之隔離脈衝變壓單元134僅包含一個輸出繞組Output。詳細而言，第4A圖所示之隔離脈衝變壓單元134包含一個脈衝變壓器，此脈衝變壓器包含複數個輸入繞組Input1~InputN、一個磁蕊以及一個輸出繞組Output。每一個輸入繞組對應地電性耦接於保護信號生成單元1361~136N，例如，輸入繞組Input1電性耦接於保護信號生成單元1361。另外，輸出繞組Output則電性耦接於保護信號處理單元132。
【0056】
於再一實施例中，請參閱第4B圖。需先說明的是，第3B圖所示之信號隔離單元124包含複數個輸入繞組Input1~InputN，然而，第4B圖所示之信號磁隔離單元124僅包含一個輸入繞組Input1。詳細而言，第4B圖所示之信號隔離單元124包含一個驅動脈衝隔離變壓器，此驅動脈衝隔離變壓器包含一個輸入繞組Input1、一個磁蕊以及複數個輸出繞組Output1~OutputN。每一個輸出繞組對應地電性耦接於驅動副邊單元1261~126N，例如，輸出繞組Output1電性耦接於驅動副邊單元1261。另外，輸入繞組Input則電性耦接於驅動原邊單元122。
【0057】
在又一實施例中，請參閱第5A圖。需先說明的是，第5A圖所示之隔離脈衝變壓單元134基本上是第3A圖及第4A圖所示之隔離脈衝變壓單元134的電路結構之組合。詳細而言，第5A圖所示之隔離脈衝變壓單元134的部分電路結構採用第3A圖所示之隔離脈衝變壓單元134的電路結構。舉例而言，第5A圖之隔離脈衝變壓單元134包含複數個脉衝變壓器，每個脈衝變壓器包含一個輸入繞組Input1、一個磁蕊以及一個輸出繞組Output1，輸入繞組Input1電性耦接於保護信號生成單元1361。
【0058】
另一方面，第5A圖所示之隔離脈衝變壓單元134的部分電路結構採用第4A圖所示之隔離脈衝變壓單元134。舉例而言，第5A圖之隔離脈衝變壓單元134的脈衝變壓器包含複數個輸入繞組Input(N-n+1)~InputN、一個磁蕊以及一個輸出繞組OutputN，每一個輸入繞組對應地電性耦接於保護信號生成單元，例如，輸入繞組InputN電性耦接於保護信號生成單元136N。在此需注意的是，所有脈衝變壓器的輸出繞組Output1~OutputN依次串聯連接，這些輸出繞組Output1~OutputN串聯連接之組合結構的兩端電性耦接於保護信號處理單元132。在前文描述中，上述N為正整數，而上述n為大於1且小於N的正整數。
【0059】
在又一實施例中，請參閱第5B圖。需先說明的是，第5B圖所示之信號隔離單元124基本上是第3B圖及第4B圖所示之信號隔離單元124的電路結構之組合。詳細而言，第5B圖所示之信號磁隔離單元124的部分電路結構採用第3B圖所示之信號磁隔離單元124的電路結構。舉例而言，第5B圖之信號磁隔離單元124包含複數個驅動脉衝隔離變壓器，其中每個驅動脈衝隔離變壓器包含一個輸入繞組Input1、一個磁蕊以及一個輸出繞組Output1，輸出繞組Output1電性耦接於驅動副邊單元1261。
【0060】
另一方面，第5B圖所示之信號磁隔離單元124的部分電路結構採用第4B圖所示之信號磁隔離單元124。舉例而言，第5B圖之信號磁隔離單元124的驅動脈衝隔離變壓器包含一個輸入繞組InputN、一個磁蕊以及複數個輸出繞組Output(N-n+1)~OutputN，每一個輸出繞組對應地電性耦接於驅動副邊單元，例如，輸出繞組OutputN電性耦接於驅動副邊單元126N。在此需注意的是，所有脈衝變壓器的輸入繞組Input1~InputN依次串聯連接，這些輸入繞組Input1~InputN串聯連接之組合結構的兩端電性耦接於驅動原邊單元122。在前文描述中，上述N為正整數，而上述n為大於1且小於N的正整數。
【0061】
第6圖係繪示依照本發明再一實施方式的一種電力變換裝置100b之部分電路示意圖。第7圖係繪示依照本發明又一實施方式的一種電力變換裝置100b之部分電路示意圖。需先說明的是，第6圖所示之電力變換裝置100b的部分電路著重於驅動原邊單元122與驅動副邊單元1261~126N間的連接方式，而第7圖所示之電力變換裝置100b的部分電路著重於保護信號處理單元132與保護信號生成單元1361~136N間的連接方式，實際上，第6圖與第7圖所示之電力變換裝置100b的部分電路合成後才是完整的電力變換裝置100b，在此將電力變換裝置100b分成兩部分是為了避免電路連接結構混亂，而不利於理解本發明。
【0062】
需說明的是，在第6圖及第7圖所示之電力變換裝置100b中，電子元件標號類似於第2圖所示之電力變換裝置100a者，具備相同的電性操作方式，為使本發明說明簡潔，電子元件標號類似者在後文中不再贅述。後文僅就電力變換裝置100a及電力變換裝置100b不同處加以說明。
【0063】
如第6圖及第7圖所示，此處詳細繪示驅動副邊單元1261~126N及複數個故障檢測電路耦接於功率半導體開關模組150內之功率半導體開關1521~152N的連結結構，每個驅動副邊單元對應耦接於一個功率半導體開關，每個故障檢測電路檢測對應的一個功率半導體開關及對應的一個驅動副邊單元。故障檢測電路耦接於保護信號生成單元1361~136N，例如，保護信號生成單元1361連接對應的一個故障檢測電路。此外，第6圖及第7圖例示性地繪示故障檢測電路的實現方式。複數個故障檢測電路包含複數個欠壓故障檢測電路、複數個過壓故障檢測電路、複數個短路故障檢測電路1461~146N及複數個過溫故障檢測電路1441~144N。複數個故障檢測電路之每一者對應檢測功率半導體開關模組150內之功率半導體開關1521~152N每一者是否過壓故障、短路故障、過溫故障以及驅動副邊單元1261~126N每一者的電源是否欠壓故障和過壓故障。當故障檢測電路檢測到上述其中一種或多種故障時，故障檢測電路輸出對應的一個故障信號或複數個故障信號至保護信號生成單元1361~136N，保護信號生成單元1361~136N根據接收到的一個或多個故障信號產生相應的一個故障脉衝信號，其中當故障信號為複數個時，保護信號生成單元1361~136N將該些故障信號進行邏輯“或”處理，產生一個故障脉衝信號。
【0064】
關於欠壓故障檢測，可自驅動信號傳遞電路進行采樣，以檢測驅動信號傳遞電路的電源是否發生欠壓狀況，更進一步，可自驅動副邊單元1261~126N進行採樣，以檢測驅動副邊單元的供電電源是否發生欠壓狀況，若檢測出驅動副邊單元的供電電源有欠壓狀況，則由該欠壓故障檢測電路（圖中未示出）提供欠壓故障信號給保護信號生成單元1361~136N。關於過壓故障檢測，可自箝位電路1421~142N進行採樣，以檢測功率半導體開關1521~152N是否發生過壓狀況，若檢測出功率半導體開關1521~152N有過壓狀況，則由過壓故障檢測電路（圖中未示出）提供過壓故障信號給保護信號生成單元1361~136N。於其他實施例中，過壓故障檢測也可自驅動信號傳遞電路進行采樣，以檢測驅動信號傳遞電路的電源是否發生過壓狀況，進一步可自驅動副邊單元1261~126N的供電電源進行采樣，以檢測驅動副邊單元1261~126N的供電電源是否發生過壓狀況，若驅動副邊單元1261~126N的供電電源發生過壓狀況，則提供過壓故障信號給保護信號生成單元1361~136N。
【0065】
關於短路故障檢測，可利用短路故障檢測電路1461~146N對功率半導體開關1521~152N進行採樣，以檢測功率半導體開關1521~152N是否發生短路狀況，若檢測出功率半導體開關1521~152N有短路狀況，則由短路故障檢測電路1461~146N提供短路故障信號給保護信號生成單元1361~136N。在一實施例中，短路故障檢測電路1461~146N可由電感來檢測功率半導體開關的短路狀況。關於過溫故障檢測，可自過溫故障檢測電路1441~144N進行採樣，以檢測功率半導體開關1521~152N是否發生過溫狀況，若檢測出功率半導體開關1521~152N有過溫狀況，則由過溫故障檢測電路1441~144N提供過溫故障信號給保護信號生成單元1361~136N。在一實施例中，過溫故障檢測電路1441~144N可安裝在功率半導體開關模組150之散熱器上。
【0066】
需說明的是，只要上述欠壓故障、過壓故障、短路故障及過溫故障的任一種狀況發生時，故障信號會被傳遞至保護信號生成單元1361~136N，由保護信號生成單元1361~136N產生相應的故障脈衝信號，並透過隔離脈衝變壓單元134及保護信號處理單元132進行回傳，進行關閉功率半導體開關模組150。
【0067】
於實現本發明之實施例時，上述功率半導體開關可為但不限於雙接面電晶體(Bipolar Junction Transistor, BJT)、場效應電晶體(Field-Effect Transistor, FET)、絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)等。任何熟習此技藝者在本發明實施例的精神下，當可依照實際需求以選擇性地採用適當之元件來實現本發明。
【0068】
第8圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種電力變換裝置100c之部分電路示意圖。需說明的是，類似於第6圖所示之電力變換裝置100b的部分電路，第8圖所示之電力變換裝置100c的部分電路也是著重於驅動原邊單元122與驅動副邊單元1261~126N間的連接方式。與第6圖的差異在於，第8圖所示之電力變換裝置100c的部分電路是採用光隔離器件來進行信號的隔離，例如信號隔離單元1241~124N可為信號光隔離單元，而第6圖所示之電力變換裝置100b的部分電路是採用驅動脈衝隔離變壓器來進行信號的隔離。於本實施例中，驅動原邊單元122接收控制電路所提供的控制信號，根據該控制信號產生原邊信號，原邊信號經由信號光隔離單元，例如光纖1241~124N，傳遞原邊信號至驅動副邊單元1261~126N，驅動副邊單元1261~126N將根據所接收到的原邊信號分別產生驅動信號，用以驅動相應的功率半導體功率開關。
【0069】
在一實施例中，本發明提出一種電力變換裝置之保護信號傳遞方法，此保護信號傳遞包含以下步驟：
步驟210：檢測功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關和驅動信號傳遞電路，並於該些功率半導體開關其中之一、驅動信號傳遞電路或兩者之組合發生故障時產生故障信號；
步驟220：根據故障信號而產生相應的個故障脈衝信號；
步驟230：藉由隔離脈衝變壓單元接收該故障脈衝信號，並用以輸出保護脉衝信號；
步驟240：根據保護脉衝信號產生保護信號；
步驟250：接收保護信號；以及
步驟260：根據保護信號以產生控制端關閉信號，並傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組，以關閉功率半導體開關模組。
【0070】
為利於理解上述保護信號傳遞方法，請一併參閱第2圖。需說明的是，電力變換裝置之保護信號傳遞方法的步驟並不限定由第2圖所示之電力變換裝置100a的元件來執行，以下實施例僅用以說明本發明的實現方式之一。於步驟210中，可由故障檢測電路1401~140N檢測功率半導體開關模組150內的功率半導體開關，或者驅動信號傳遞電路120，或者兩者之結合，並於任一功率半導體開關，或驅動信號傳遞電路120，或兩者之結合發生故障時產生故障信號。於步驟220中，可由保護信號生成單元1361~136N根據故障信號而產生相應的故障脈衝信號。於步驟230中，可由隔離脈衝變壓單元134來接收故障脈衝信號，並用以輸出保護脉衝信號。於步驟240中，可由保護信號處理單元132接收保護脉衝信號，並根據保護脉衝信號產生保護信號。於步驟250中，可由控制電路110接收保護信號。於步驟260中，可由控制電路110根據保護信號以產生控制端關閉信號，並傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組150，以關閉功率半導體開關模組150。
【0071】
在一實施例中，請參閱第1圖，步驟260中傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組的流程，可由控制電路110透過驅動信號傳遞電路120以傳遞控制端關閉信號至功率半導體開關模組150。
【0072】
在另一實施例中，請參閱第1圖，電力變換裝置之保護信號傳遞方法更可藉由保護信號處理單元132同時傳遞保護信號至控制電路110及驅動信號傳遞電路120。
【0073】
在又一實施例中，請參閱第1圖，電力變換裝置之保護信號傳遞方法更可藉由驅動信號傳遞電路120根據保護信號產生驅動端關閉信號，並傳遞驅動端關閉信號至功率半導體開關模組150，以關閉功率半導體開關模組150。
【0074】
於再一實施中，請參閱第1圖，電力變換裝置之保護信號傳遞方法更可藉由控制電路110輸出控制信號，並由驅動原邊單元122接收並且處理控制信號，然後將處理后的信號由信號隔離單元124傳遞至驅動副邊單元126，再由驅動副邊單元126將其轉換為驅動信號，以驅動功率半導體開關模組150。
【0075】
在另一實施例中，請參閱第6圖，步驟210中檢測功率半導體開關模組150內的功率半導體開關之流程，包含以下幾種實施方式：藉由過壓故障檢測電路檢測功率半導體開關模組150內的功率半導體開關是否過壓；藉由短路故障檢測電路1461~146N檢測功率半導體開關模組150內的功率半導體開關是否短路；以及藉由過溫故障檢測電路1441~144N檢測功率半導體開關模組150內的功率半導體開關是否過溫。
【0076】
在又一實施例中，請參閱第6圖，步驟210中檢測驅動信號傳遞電路120之流程，包含以下幾種實施方式：藉由欠壓故障檢測電路檢測驅動信號傳遞電路120的電源是否欠壓，進一步檢測驅動信號傳遞電路120內的驅動副邊單元1261~126N的電源是否欠壓；以及藉由過壓故障檢測電路檢測驅動信號傳遞電路120的電源是否過壓，進一步檢測驅動信號傳遞電路120內的驅動副邊單元1261~126N的電源是否過壓。
【0077】
如上所述之電力變換裝置之保護信號傳遞方法皆可由軟體、硬體與/或軔體來執行。舉例來說，若以執行速度及精確性為首要考量，則基本上可選用硬體與/或軔體為主；若以設計彈性為首要考量，則基本上可選用軟體為主；或者，可同時採用軟體、硬體及軔體協同作業。應瞭解到，以上所舉的這些例子並沒有所謂孰優孰劣之分，亦並非用以限制本發明，熟習此項技藝者當視當時需要彈性設計之。
【0078】
再者，所屬技術領域中具有通常知識者當可明白，電力變換裝置之保護信號傳遞方法中之各步驟依其執行之功能予以命名，僅係為了讓本案之技術更加明顯易懂，並非用以限定該等步驟。將各步驟予以整合成同一步驟或分拆成多個步驟，或者將任一步驟更換到另一步驟中執行，皆仍屬於本揭示內容之實施方式。
【0079】
由上述本發明實施方式可知，應用本發明具有下列優點。本發明實施例藉由提供一種電力變換裝置及其保護信號傳遞方法，藉以改善採用光隔離器件來傳遞故障信號所導致製作成本高及可靠性較低的問題，並可改善每個開關都需要獨立的隔離脈衝變壓器來將其故障信號回傳，以致電力電子裝置之結構複雜的問題。
【0080】
雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本發明之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。
 
100‧‧‧電力變換裝置
110‧‧‧控制電路
120‧‧‧驅動信號傳遞電路
122‧‧‧驅動原邊單元
124‧‧‧信號隔離單元
126‧‧‧驅動副邊單元
130‧‧‧保護信號傳遞電路
132‧‧‧保護信號處理單元
134‧‧‧隔離脈衝變壓單元
136‧‧‧保護信號生成單元
140‧‧‧故障檢測電路
150‧‧‧功率半導體開關模組

Claims (28)

  1. 【第1項】
    一種電力變換裝置，包含：
    一功率半導體開關模組，包含複數個功率半導體開關；
    一驅動信號傳遞電路，電性耦接於該功率半導體開關模組，用以接收一控制信號，且根據該控制信號產生一驅動信號，以驅動該功率半導體開關模組開通或關閉；
    複數個故障檢測電路，該些故障檢測電路中的每一者用以對應地檢測該些功率半導體開關其中之一、該驅動信號傳遞電路或两者之组合，並於該些功率半導體開關其中之一、該驅動信號傳遞電路或两者之组合發生故障時產生一故障信號；
    一保護信號傳遞電路，包含：
    一隔離脈衝變壓單元，耦接於該些故障檢測電路，並用以接收根據該故障信號產生的相應的故障脈衝信號，且用以輸出一保護脈衝信號；以及
    一控制電路，耦接於該驅動信號傳遞電路和該隔離脈衝變壓單元，並用以產生該控制信號及接收根據該保護脈衝信號產生的一保護信號，且根據該保護信號以產生一控制端關閉信號，以關閉該功率半導體開關模組。
  2. 【第2項】
    如請求項1所述之電力變換裝置，其中該保護信號傳遞電路更包含：
    一保護信號處理單元，電性耦接於該隔離脈衝變壓單元及該控制電路之間，並用以接收該保護脈衝信號，其中該保護信號處理單元根據該保護脈衝信號以產生該保護信號，且傳遞該保護信號至該控制電路。
  3. 【第3項】
    如請求項2所述之電力變換裝置，其中該保護信號處理單元同時傳遞該保護信號至該控制電路及該驅動信號傳遞電路。
  4. 【第4項】
    如請求項3所述之電力變換裝置，其中該驅動信號傳遞電路用以根據該保護信號產生一驅動端關閉信號，並傳遞該驅動端關閉信號至該功率半導體開關模組，以關閉該功率半導體開關模組。
  5. 【第5項】
    如請求項2所述之電力變換裝置，其中該保護信號傳遞電路更包含：
    複數個保護信號生成單元，該些保護信號生成單元中的每一者對應地耦接於該些故障檢測電路其中之一，且該些保護信號生成單元電性耦接於該隔離脈衝變壓單元，其中該些保護信號生成單元根據該故障信號而產生的相應的該故障脈衝信號。
  6. 【第6項】
    如請求項5所述之電力變換裝置，其中該隔離脈衝變壓單元包含：
    複數個脈衝變壓器，該些脈衝變壓器中的每一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，其中該些脈衝變壓器中的每一者的該輸入繞組對應地電性耦接於該些保護信號生成單元其中之一，該些脈衝變壓器的該些輸出繞組依次串聯連接，並電性耦接於該保護信號處理單元。
  7. 【第7項】
    如請求項5所述之電力變換裝置，其中該隔離脈衝變壓單元包含：
    一脈衝變壓器，包含複數個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，其中該些輸入繞組的每一者對應地電性耦接於該些保護信號生成單元其中之一，該輸出繞組電性耦接於該保護信號處理單元。
  8. 【第8項】
    如請求項5所述之電力變換裝置，其中該隔離脈衝變壓單元包含：
    複數個脈衝變壓器，該些脈衝變壓器的其中一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，該些脈衝變壓器的其中另一者包含複數個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，其中該些輸入繞組的每一者對應地電性耦接於該些保護信號生成單元其中之一，該些輸出繞組依次串聯連接，並電性耦接於該保護信號處理單元。
  9. 【第9項】
    如請求項1所述之電力變換裝置，其中該驅動信號傳遞電路包含：
    一驅動原邊單元，用以接收該控制信號，根據該控制信號產生一驅動脉衝信號；
    一信號磁隔離單元，用以接收並傳遞該驅動脉衝信號；以及
    一驅動副邊單元，用以接收該驅動脉衝信號，並將該驅動脉衝信號轉換為該驅動信號，以驅動該功率半導體開關模組。
  10. 【第10項】
    請求項1所述之電力變換裝置，其中該驅動信號傳遞電路包含：
    一驅動原邊單元，用以接收該控制信號，並根據該控制信號產生一原邊信號；
    一信號光隔離單元，用以接收並傳遞該原邊信號；以及
    一驅動副邊單元，用以接收該原邊信號，並將該原邊信號轉換為該驅動信號，以驅動該功率半導體開關模組。
  11. 【第11項】
    如請求項9或10所述之電力變換裝置，其中該驅動副邊單元之數量為複數個，該些驅動副邊單元的每一者對應地電性耦接於該功率半導體開關模組的該些功率半導體開關其中之一。
  12. 【第12項】
    如請求項11所述之電力變換裝置，其中該信號磁隔離單元包含：
    複數個驅動脈衝隔離變壓器，該些驅動脈衝隔離變壓器中的每一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，其中該些驅動脈衝隔離變壓器中的每一者的該輸出繞組對應地電性耦接於該些驅動副邊單元其中之一，該些驅動脈衝隔離變壓器的該些輸入繞組依次串聯連接，並電性耦接於該驅動原邊單元。
  13. 【第13項】
    如請求項11所述之電力變換裝置，其中該信號磁隔離單元包含：
    一驅動脈衝隔離變壓器，包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及複數個輸出繞組，其中該些輸出繞組中的每一者對應地電性耦接於該些驅動副邊單元其中之一，該輸入繞組電性耦接於該驅動原邊單元。
  14. 【第14項】
    如請求項11所述之電力變換裝置，其中該信號磁隔離單元包含：
    複數個驅動脈衝隔離變壓器，該些驅動脈衝隔離變壓器的其中一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及一個輸出繞組，該些驅動脈衝隔離變壓器的其中另一者包含一個輸入繞組、一個磁蕊以及複數個輸出繞組，其中該些輸出繞組的每一者對應地電性耦接於該些驅動副邊單元其中之一，該些輸入繞組依次串聯連接，並電性耦接於該驅動原邊單元。
  15. 【第15項】
    如請求項1所述之電力變換裝置，其中該些故障檢測電路的每一者包含一欠壓故障檢測電路、一過壓故障檢測電路、一短路故障檢測電路及一過溫故障檢測電路的其中一者。
  16. 【第16項】
    如請求項9所述之電力變換裝置，其中該些故障檢測電路包含複數個電源欠壓故障檢測電路和複數個電源過壓檢測電路，其中該些電源欠壓故障檢測電路用以檢測相應的該些驅動副邊單元的電源的欠壓故障，該些電源過壓檢測電路用以檢測相應的該些驅動副邊單元的電源的過壓故障。
  17. 【第17項】
    如請求項1所述之電力變換裝置，其中該些故障檢測電路包含複數個過壓故障檢測電路、複數個短路故障檢測電路及複數個過溫故障檢測電路，其中該些過壓故障檢測電路用以檢測相應的該些功率半導體開關的過壓故障，該些短路故障檢測電路用以檢測相應的該些功率半導體開關的短路故障，該些過溫故障檢測電路用以檢測相應的該些功率半導體開關的過溫故障。
  18. 【第18項】
    如請求項1所述之電力變換裝置，其中該功率半導體開關模組之數量為複數個，其中該控制電路根據該控制端關閉信號以關閉該些功率半導體開關模組。
  19. 【第19項】
    一種電力變換裝置之保護信號傳遞方法，包含：
    檢測一功率半導體開關模組內的複數個功率半導體開關、一驅動信號傳遞電路或兩者之組合，並於該些功率半導體開關其中之一、該驅動信號傳遞電路或兩者之組合發生故障時產生一故障信號；
    藉由一隔離脈衝變壓單元接收根據該故障信號產生的相應的故障脈衝信號，並用以輸出一保護脉衝信號；
    接收根據該保護脉衝信號產生的一保護信號；以及
    根據該保護信號以產生一控制端關閉信號，並傳遞該控制端關閉信號至該功率半導體開關模組，以關閉該功率半導體開關模組。
  20. 【第20項】
    如請求項19所述之保護信號傳遞方法，其中傳遞該控制端關閉信號至該功率半導體開關模組的步驟包含：
    藉由一控制電路透過該驅動信號傳遞電路以傳遞該控制端關閉信號至該功率半導體開關模組。
  21. 【第21項】
    如請求項20所述之保護信號傳遞方法，其中接收根據該保護脈衝信號產生的該保護信號的步驟包含：
    藉由一保護信號處理單元根據該保護脈衝信號產生該保護信號；以及
    藉由該控制電路接收該保護信號。
  22. 【第22項】
    如請求項21所述之保護信號傳遞方法，更包含：
    藉由該保護信號處理單元同時傳遞該保護信號至該控制電路及該驅動信號傳遞電路。
  23. 【第23項】
    如請求項22所述之保護信號傳遞方法，更包含：
    藉由該驅動信號傳遞電路根據該保護信號產生一驅動端關閉信號，並傳遞該驅動端關閉信號至該功率半導體開關模組，以關閉該功率半導體開關模組。
  24. 【第24項】
    如請求項19所述之保護信號傳遞方法，其中藉由該隔離脈衝變壓單元接收根據該故障信號產生的相應的該故障脈衝信號包含：
    藉由複數個保護信號生成單元根據該故障信號而產生相應的故障脈衝信號。
  25. 【第25項】
    如請求項19所述之保護信號傳遞方法，更包含：
    接收一控制信號，並傳遞該控制信號；以及
    將該控制信號轉換為一驅動信號，以驅動該功率半導體開關模組。
  26. 【第26項】
    如請求項19所述之保護信號傳遞方法，其中檢測該功率半導體開關模組內的該些功率半導體開關其中之一的步驟包含：
    檢測該功率半導體開關模組內的該些功率半導體開關其中之一是否過壓；
    檢測該功率半導體開關模組內的該些功率半導體開關其中之一是否短路；以及
    檢測該功率半導體開關模組內的該些功率半導體開關其中之一是否過溫。
  27. 【第27項】
    如請求項19所述之保護信號傳遞方法，其中檢測該驅動信號傳遞電路的步驟包含：
    檢測該驅動信號傳遞電路的電源是否欠壓；以及
    檢測該驅動信號傳遞電路的電源是否過壓。
  28. 【第28項】
    如請求項27所述之保護信號傳遞方法，其中檢測該驅動信號傳遞電路的步驟更包含：
    檢測該驅動信號傳遞電路內的一驅動副邊單元的電源是否欠壓；以及
    檢測該驅動信號傳遞電路內的該驅動副邊單元的電源是否過壓。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110620573A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 台达电子工业股份有限公司 功率半导体开关的驱动电路
CN112398344A (zh) * 2019-08-14 2021-02-23 台达电子企业管理（上海）有限公司 开关器件的驱动控制方法及电路

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106787875B (zh) * 2015-11-20 2019-12-17 台达电子企业管理（上海）有限公司 脉冲驱动系统及脉冲驱动方法
CN107482590B (zh) * 2017-10-12 2019-03-15 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种igbt模块的驱动与故障保护电路
JP7176192B2 (ja) * 2018-02-06 2022-11-22 株式会社デンソー スイッチの駆動装置
CN108233685B (zh) * 2018-03-07 2023-09-29 深圳市禾望电气股份有限公司 一种安全转矩关断控制电路以及传动系统
CN110581534B (zh) * 2018-06-11 2021-08-03 台达电子工业股份有限公司 温度保护电路
JP7273629B2 (ja) * 2019-06-25 2023-05-15 株式会社東芝 電力変換装置
CN113872148B (zh) * 2020-06-30 2022-12-13 比亚迪半导体股份有限公司 一种欠压保护电路、装置及方法
FR3125337B1 (fr) * 2021-07-13 2024-05-17 Thales Sa Commande isolée haute immunité, auto-protégée, bidirectionnelle et sans composant complexe.
CN113824089B (zh) * 2021-09-29 2024-04-02 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种igbt故障保护方法及装置
GB202215852D0 (en) * 2022-10-26 2022-12-07 Nicoventures Trading Ltd Computing device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9421402D0 (en) 1994-10-21 1994-12-07 Plessey Semiconductors Ltd Power switch driver
US5596466A (en) * 1995-01-13 1997-01-21 Ixys Corporation Intelligent, isolated half-bridge power module
JP3125622B2 (ja) * 1995-05-16 2001-01-22 富士電機株式会社 半導体装置
US5900683A (en) * 1997-12-23 1999-05-04 Ford Global Technologies, Inc. Isolated gate driver for power switching device and method for carrying out same
DE10014269A1 (de) * 2000-03-22 2001-10-04 Semikron Elektronik Gmbh Halbleiterbauelement zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschaltern
CN2735658Y (zh) 2004-07-08 2005-10-19 何礼高 功率开关器件光纤隔离驱动保护电路
JP4911370B2 (ja) * 2006-02-17 2012-04-04 株式会社安川電機 電力変換装置
CA2718620C (en) 2009-02-20 2013-12-24 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device
US8837178B2 (en) * 2009-07-09 2014-09-16 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for single-path control and monitoring of an H-bridge
JP5315155B2 (ja) * 2009-07-23 2013-10-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体素子制御装置、車載用電機システム
GB2482738B (en) * 2010-08-13 2015-05-13 Nujira Ltd Switch mode power supply for envelope tracking
JP5787127B2 (ja) * 2010-09-03 2015-09-30 富士電機株式会社 電力変換装置の保護回路
CN102122881B (zh) * 2011-02-21 2013-02-13 北京科诺伟业科技有限公司 一种应用于风力发电的大功率igbt驱动保护电路
US8400739B2 (en) * 2011-02-28 2013-03-19 General Electric Company System and method for operating inverters
TWI459673B (zh) 2011-09-29 2014-11-01 Delta Electronics Shanghai Co 功率開關串聯電路及其控制方法以及多電平變換裝置
CN203119747U (zh) * 2013-02-04 2013-08-07 四川创宏电气有限公司 Igbt驱动器
CN203608076U (zh) * 2013-10-28 2014-05-21 北京京铁信达铁路设备有限公司 高压igbt驱动及保护电路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110620573A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 台达电子工业股份有限公司 功率半导体开关的驱动电路
CN110620573B (zh) * 2018-06-19 2022-10-14 台达电子工业股份有限公司 功率半导体开关的驱动电路
CN112398344A (zh) * 2019-08-14 2021-02-23 台达电子企业管理（上海）有限公司 开关器件的驱动控制方法及电路
CN112398344B (zh) * 2019-08-14 2022-03-22 台达电子企业管理（上海）有限公司 开关器件的驱动控制方法及电路

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