CH716358A2

CH716358A2 - Power converter with detection of a short-circuit current.

Info

Publication number: CH716358A2
Application number: CH00709/20A
Authority: CH
Inventors: Matsumoto Shuhei; Ishizuki Teruyuki; Mori Junji
Original assignee: Toshiba Kk; Toshiba Energy Systems & Solutions Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2020-12-30
Also published as: CN112134256B; JP2021005913A; JP7273629B2; CN112134256A; CH716358B1

Abstract

In einem erfindungsgemässen Leistungswandler ist jeder der Gate-Schaltkreise (11 bis 14) derart ausgestaltet, dass er einen Kurzschlussstrom erkennt und ein Kurzschlusssignal an eine Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) sendet, wenn der Kurzschlussstrom in einer entsprechenden Schaltvorrichtung (1 bis 4) fliesst, und dass er den zu der entsprechenden Schaltvorrichtung (1 bis 4) fliessenden Kurzschlussstrom sperrt, wenn ein Sperrsignal von der Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) empfangen wird, und die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) derart ausgestaltet ist, dass sie gleichzeitig ein Sperrsignal an jeden der Gate-Schaltkreise (11 bis 14) sendet, wenn das Kurzschlusssignal von einem beliebigen Gate-Schaltkreis der Gate-Schaltkreise (11 bis 14) empfangen wird.In a power converter according to the invention, each of the gate circuits (11 to 14) is designed in such a way that it detects a short-circuit current and sends a short-circuit signal to a blocking signal generating circuit (41) when the short-circuit current flows in a corresponding switching device (1 to 4), and that it blocks the short-circuit current flowing to the corresponding switching device (1 to 4) when a blocking signal is received from the blocking signal generating circuit (41), and the blocking signal generating circuit (41) is designed in such a way that it simultaneously sends a blocking signal to each of the gate circuits (11 to 14) sends when the short-circuit signal is received by any gate circuit of the gate circuits (11 to 14).

Description

GEBIETAREA

[0001] Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf einen Leistungswandler. The embodiments described herein generally relate to a power converter.

HINTERGRUNDBACKGROUND

[0002] In den letzten Jahren wird zunehmend ein Hochspannungs-Leistungswandler eingesetzt, der jeden Zweig durch eine Serienschaltung konfiguriert, die mit einer Vielzahl von Halbleiterschaltgeräten in Reihe geschaltet ist. In recent years, a high-voltage power converter that configures each branch by a series circuit connected in series with a plurality of semiconductor switching devices is increasingly used.

[0003] Wenn ein Kurzschlussstrom aufgrund eines Ausfalls eines Teils einer in Reihe geschalteten Schaltvorrichtung erzeugt wird, wenn jede der in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen den Kurzschlussstrom unabhängig voneinander erfasst und eine Stromabschaltung durchführt, muss die Schaltvorrichtung, die den Strom zuerst gesperrt hat, eine gesamte Spannung führen, was allmählich zur Zerstörung der Vorrichtung führen kann. If a short-circuit current is generated due to a failure of a part of a series-connected switching device, when each of the series-connected switching devices detects the short-circuit current independently and performs a power cut, the switching device that has cut the current first, an entire voltage lead, which can gradually lead to the destruction of the device.

[0004] Daher ist es wünschenswert, einen Leistungswandler bereitzustellen, der den Kurzschlussstrom abschalten kann, so dass einige der Schaltvorrichtungen nicht die gesamte Spannung führen müssen, wenn ein Kurzschlussstrom in den in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen fliesst. It is therefore desirable to provide a power converter that can switch off the short-circuit current so that some of the switching devices do not have to carry the entire voltage when a short-circuit current flows in the series-connected switching devices.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

[0005] Gemäss einer Ausführungsform ist ein Leistungswandler vorgesehen, der mehrere Schaltvorrichtungen, die in jedem Zweig in Reihe geschaltet sind,; mehrere Gate-Schaltkreise, die jeweils in den mehreren Schaltvorrichtungen vorgesehen sind; und eine Sperrsignalerzeugungsschaltung, die mit den mehreren Gate-Schaltkreisen kommuniziert, umfasst, wobei jeder der mehreren Gate-Schaltkreise derart ausgestaltet ist, dass er einen Kurzschlussstrom erfasst und ein Kurzschlusssignal an die Sperrsignalerzeugungsschaltung sendet, wenn der Kurzschlussstrom in einer entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst, und dass er den Kurzschlussstrom, der zu der entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst, sperrt, wenn ein Sperrsignal von der Sperrsignalerzeugungsschaltung empfangen wird, und die Sperrsignalerzeugungsschaltung derart ausgestaltet ist, dass sie in der Lage ist, jedes der von den mehreren Gate-Schaltkreisen ausgegebenen Kurzschlusssignale zu empfangen und gleichzeitig ein Sperrsignal an jeden der mehreren Gate-Schaltkreise zu senden, wenn das Kurzschlusssignal von einem Gate-Schaltkreis der mehreren Gate-Schaltkreise empfangen wird. According to one embodiment, a power converter is provided which has a plurality of switching devices which are connected in series in each branch; a plurality of gate circuits each provided in the plurality of switching devices; and a lock signal generation circuit communicating with the plurality of gate circuits, wherein each of the plurality of gate circuits is configured to detect a short-circuit current and send a short-circuit signal to the lock signal generation circuit when the short-circuit current flows in a corresponding switching device, and that it blocks the short-circuit current flowing to the corresponding switching device when a blocking signal is received from the blocking signal generating circuit, and the blocking signal generating circuit is configured to be able to receive each of the short-circuit signals output from the plurality of gate circuits and at the same time send an inhibit signal to each of the plurality of gate circuits when the short circuit signal is received by a gate circuit of the plurality of gate circuits.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0006] Fig. 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss einer ersten Ausführungsform zeigt. Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Konfiguration aus Fig. 1 zeigt. Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb eines Kurzschlussschutzes zeigt. Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss einer zweiten Ausführungsform zeigt. Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss einer dritten Ausführung zeigt. Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss einer vierten Ausführungsform zeigt. Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss einer fünften Ausführungsform zeigt.Fig. 1 is a diagram showing a configuration of a part of a power converter according to a first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a modification of the configuration of FIG. 1. Fig. 3 is a timing chart showing an example of the operation of short circuit protection. 4 is a diagram showing a configuration of part of a power converter according to a second embodiment. Fig. 5 is a diagram showing the configuration of part of a power converter according to a third embodiment. 6 is a diagram showing the configuration of part of a power converter according to a fourth embodiment. 7 is a diagram showing a configuration of part of a power converter according to a fifth embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

[0007] Nachfolgend werden die Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. The embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

[Erste Ausführungsform][First embodiment]

[0008] Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. A first embodiment will be described with reference to Figs.

[0009] Fig. 1 ist eine Zeichnung, die eine Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss der ersten Ausführungsform zeigt. Fig. 1 is a drawing showing a configuration of a part of a power converter according to the first embodiment.

[0010] Der Leistungswandler gemäss der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die derart ausgestaltet ist, dass sie Strom von Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, und die mehrere Halbleiterschaltvorrichtungen 1 bis 4 (im Folgenden als „Schaltvorrichtungen 1 bis 4“ bezeichnet), die in einem Zweig in Reihe geschaltet sind, sowie eine Kurzschlussschutzschaltung 20, die mit mehreren Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 montiert ist, die jeweils den Schaltvorrichtungen 1 bis 4 zugeordnet sind, und eine Kurzschlusssignalintegrations- und Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 (im Folgenden als „Sperrsignalerzeugungsschaltung 41“ bezeichnet), die mit den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 kommunizieren kann, umfasst. The power converter according to the present embodiment is a device which is designed such that it converts current from direct current to alternating current, and the multiple semiconductor switching devices 1 to 4 (hereinafter referred to as "switching devices 1 to 4"), which in one Branch are connected in series, as well as a short-circuit protection circuit 20 which is mounted with a plurality of gate circuits 11 to 14, which are respectively assigned to the switching devices 1 to 4, and a short-circuit signal integration and locking signal generating circuit 41 (hereinafter referred to as "locking signal generating circuit 41") which can communicate with the gate circuits 11-14.

[0011] Fig. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Anzahl von Schaltvorrichtungen und eine Anzahl von Gate-Schaltkreisen jeweils vier ist; die vorliegende Ausführungsform beschränkt sich jedoch nicht auf ein solches Beispiel. Beispielsweise können mehrere Schaltvorrichtungen und Gate-Schaltkreise als in diesem Beispiel vorgesehen sein. Fig. 1 shows an example in which a number of switching devices and a number of gate circuits are each four; however, the present embodiment is not limited to such an example. For example, more switching devices and gate circuits may be provided than in this example.

[0012] Jede der Schaltvorrichtungen 1 bis 4 umfasst z.B. einen injektionsverstärkten Gate-Transistor (IEGT) mit Hochspannungsfestigkeit. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht auf ein solches Beispiel beschränkt. Each of the switching devices 1 to 4 includes, for example, an injection amplified gate transistor (IEGT) having high voltage resistance. However, the present embodiment is not limited to such an example.

[0013] Jeder der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 ist derart ausgestaltet, dass er erkennt, wenn ein Kurzschlussstrom in einer entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst, und dass er ein Kurzschlussstrom-Detektionssignal (im Folgenden als „Kurzschlusssignal“ bezeichnet), das anzeigt, dass der Kurzschlussstrom erkannt wurde, an die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 sendet, und ist ausserdem derart ausgestaltet, dass er einen Prozess der Abschaltung des Kurzschlussstroms durchführt, der zu der entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst, wenn ein Kurzschlussstrom-Sperrbefehlssignal (im Folgenden als „Sperrsignal“ bezeichnet) empfangen wird, das anweist, den Kurzschlussstrom von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 zu sperren. Each of the gate circuits 11 to 14 is designed such that it detects when a short-circuit current flows in a corresponding switching device, and that it generates a short-circuit current detection signal (hereinafter referred to as "short-circuit signal") that indicates that the Short-circuit current has been detected, sends to the locking signal generating circuit 41, and is also designed such that it performs a process of switching off the short-circuit current that flows to the corresponding switching device when a short-circuit current locking command signal (hereinafter referred to as "locking signal") is received, that instructs to block the short-circuit current from the blocking signal generating circuit 41.

[0014] Die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 ist eine Schaltung zur Integration von Kurzschlusssignalen, die jeweils von den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 ausgegeben werden, und zur gleichzeitigen Ausgabe von Sperrsignalen an die Gate-Schaltkreise 11 bis 14. Insbesondere ist die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 derart ausgestaltet, dass sie in der Lage ist, die Kurzschlusssignale zu empfangen, die jeweils von den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 ausgegeben werden, und gleichzeitig die Sperrsignale an jeden der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 zu senden, wenn die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 das Kurzschlusssignal von einem der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 empfängt. The locking signal generating circuit 41 is a circuit for integrating short-circuit signals, which are respectively output from the gate circuits 11 to 14, and for the simultaneous output of locking signals to the gate circuits 11 to 14. In particular, the locking signal generating circuit 41 is designed in such a way that that it is able to receive the short-circuit signals output from the gate circuits 11 to 14, respectively, and at the same time to send the lock signals to each of the gate circuits 11 to 14 when the lock-signal generation circuit 41 receives the short-circuit signal from any of the Gate circuits 11-14 receives.

[0015] Der Gate-Schaltkreis 11 enthält eine Spannungsdetektionsschaltung 31, eine Kurzschlussdetektionsschaltung 32 und eine Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33. Fig. 1 lässt eine detaillierte Konfiguration der Gate-Schaltkreise 12 bis 14 weg. Jeder der Gate-Schaltkreise 12 bis 14 enthält eine Spannungsdetektionsschaltung 31, eine Kurzschlussdetektionsschaltung 32 und eine Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33, welche denjenigen des Gate-Schaltkreises 11 entsprechen. The gate circuit 11 includes a voltage detection circuit 31, a short-circuit detection circuit 32, and a gate signal generation circuit 33. Fig. 1 omits a detailed configuration of the gate circuits 12-14. Each of the gate circuits 12 to 14 includes a voltage detection circuit 31, a short-circuit detection circuit 32, and a gate signal generation circuit 33, which are the same as those of the gate circuit 11.

[0016] Die Spannungsdetektionsschaltung 31 detektiert eine Kollektor-Emitter-Spannung (Vce) der entsprechenden Schaltvorrichtung und gibt eine Spannungsinformation aus, die ein Detektionsergebnis von Vce anzeigt. The voltage detection circuit 31 detects a collector-emitter voltage (Vce) of the corresponding switching device and outputs voltage information indicating a detection result of Vce.

[0017] Die Kurzschlussdetektionsschaltung 32 detektiert einen Kurzschluss, der in dem entsprechenden Schaltvorrichtungsstrom fliesst, und gibt das Kurzschlusssignal an die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 auf der Grundlage der von der Spannungsdetektionsschaltung 31 ausgegebenen Spannungsinformation (Vce-Information) aus. Wenn ein Kurzschluss durch den Ausfall der Vorrichtung verursacht wird, weil ein grosser Strom fliesst, ist es möglich, einen Kurzschlussstrom durch Überwachung der Spannung zu erkennen, da die Spannungen an beiden Anschlüssen der Vorrichtung aufgrund der Eigenschaften der Vorrichtung ansteigen werden, obwohl sich die Vorrichtung im EIN-Zustand befindet. The short-circuit detection circuit 32 detects a short-circuit flowing in the corresponding switching device current, and outputs the short-circuit signal to the lock signal generation circuit 41 based on the voltage information (Vce information) output from the voltage detection circuit 31. When a short circuit is caused by the failure of the device because a large current flows, it is possible to detect a short circuit current by monitoring the voltage, since the voltages at both terminals of the device will increase due to the characteristics of the device even though the device changes is in the ON state.

[0018] Die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 erzeugt ein Gate-Signal zur Steuerung eines Gates der oben genannten entsprechenden Schaltvorrichtung und führt eine Signaloperation zur Abschaltung des Kurzschlussstroms aus, der in der entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst, wenn das Sperrsignal von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 empfangen wird. The gate signal generation circuit 33 generates a gate signal for controlling a gate of the above corresponding switching device and performs a signal operation to cut off the short-circuit current flowing in the corresponding switching device when the lock signal is received from the lock signal generation circuit 41.

[0019] Das von der Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 11 ausgegebene Kurzschlusssignal wird über eine Kommunikationsleitung T1 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. Das Kurzschlusssignal, das von einer nicht gezeigten Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 12 ausgegeben wird, wird über eine Kommunikationsleitung T2 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. Das Kurzschlusssignal, das von einer nicht gezeigten Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 13 ausgegeben wird, wird über eine Kommunikationsleitung T3 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. Das Kurzschlusssignal, das von einer nicht gezeigten Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 14 ausgegeben wird, wird über eine Kommunikationsleitung T4 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. The short-circuit signal output from the short-circuit detection circuit 32 of the gate circuit 11 is input to the lock signal generation circuit 41 through a communication line T1. The short-circuit signal output from an unillustrated short-circuit detection circuit 32 of the gate circuit 12 is input to the lock signal generation circuit 41 through a communication line T2. The short-circuit signal output from an unillustrated short-circuit detection circuit 32 of the gate circuit 13 is input to the inhibit signal generation circuit 41 through a communication line T3. The short-circuit signal output from a short-circuit detection circuit 32, not shown, of the gate circuit 14 is input to the inhibit signal generation circuit 41 via a communication line T4.

[0020] Nur eine Kurzschlussschutzschaltung 20, die mit der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 montiert ist, ist für jeden Zweig vorgesehen. Only one short-circuit protection circuit 20 mounted with the lock signal generation circuit 41 is provided for each branch.

[0021] Das von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 an den Gate-Schaltkreis 11 ausgegebene Sperrsignal wird über eine Kommunikationsleitung S1 in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 11 eingegeben. Das von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 an den Gate-Schaltkreis 12 ausgegebene Sperrsignal wird über eine Kommunikationsleitung S2 in die nicht gezeigte Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 12 eingegeben. Das von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 an den Gate-Schaltkreis 13 ausgegebene Sperrsignal wird über eine Kommunikationsleitung S3 in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 13 eingegeben. Das von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 an den Gate-Schaltkreis 14 ausgegebene Sperrsignal wird über eine Kommunikationsleitung S4 in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 14 eingegeben. The lock signal output from the lock signal generation circuit 41 to the gate circuit 11 is input to the gate signal generation circuit 33 of the gate circuit 11 through a communication line S1. The lock signal output from the lock signal generation circuit 41 to the gate circuit 12 is input to the gate signal generation circuit 33 (not shown) of the gate circuit 12 through a communication line S2. The lock signal output from the lock signal generation circuit 41 to the gate circuit 13 is input to the gate signal generation circuit 33 of the gate circuit 13 through a communication line S3. The lock signal output from the lock signal generation circuit 41 to the gate circuit 14 is input to the gate signal generation circuit 33 of the gate circuit 14 through a communication line S4.

[0022] Die vorliegende Ausführungsform zeigt ein Beispiel für die Verwendung der Information einer Kollektor-Emitter-Spannung (Vce) der Schaltvorrichtung, um einen in jeder Schaltvorrichtung fliessenden Kurzschlussstrom zu erfassen; die vorliegende Darstellung ist jedoch nicht auf ein solches Beispiel beschränkt. Die Erfassung eines Kurzschlussstromes kann durch Verwendung anderer Informationen als der vorgenannten Vce erreicht werden (z.B. Informationen über eine Gate-Ladung (Qq), die durch Integration eines Gate-Stromes (Ig) der entsprechenden Schaltvorrichtung erhalten wird, Informationen über eine Gate-Emitter-Spannung (Vge), oder Informationen über einen Zweigstrom, der durch einen durch einzelne Schaltvorrichtungen konfigurierten Zweig fliesst). The present embodiment shows an example of using the information of a collector-emitter voltage (Vce) of the switching device to detect a short-circuit current flowing in each switching device; however, the present illustration is not limited to such an example. The detection of a short-circuit current can be achieved by using other information than the aforementioned Vce (e.g. information about a gate charge (Qq), which is obtained by integrating a gate current (Ig) of the corresponding switching device, information about a gate-emitter Voltage (Vge), or information about a branch current flowing through a branch configured by individual switching devices).

[0023] Es wird ein Fall betrachtet, in dem ein Kurzschlussstrom in einen Zweig fliesst, der von den Schaltvorrichtungen 1 bis 4 in der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration konfiguriert ist. In diesem Fall erfasst jede Spannungsdetektionsschaltung 31 in den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14, die jeweils den Schaltvorrichtungen 1 bis 4 entsprechen, einen Kurzschlussstrom, der in der entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst; der Fall ist jedoch nicht auf die gleichzeitige Erfassung eines Kurzschlussstroms in allen Spannungsdetektionsschaltungen 31 beschränkt. Die einzelne Spannungsdetektionsschaltung 31 kann den Kurzschlussstrom zu unterschiedlichen Zeitpunkten detektieren, z.B. wird der Kurzschlussstrom, der in der Schaltvorrichtung 1 fliesst, zuerst detektiert, und der Kurzschlussstrom, der jeweils in den Schaltvorrichtungen 2, 3 und 4 fliesst, wird sequentiell detektiert. In einem solchen Fall kann z.B. das Kurzschlusssignal, das von der Spannungsdetektionsschaltung 31 des Gate-Schaltkreises 11 ausgegeben wird, zuerst in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben werden, und das Kurzschlusssignal, das von der jeweiligen Spannungsdetektionsschaltung 31 der Gate-Schaltkreise 12, 13, 14 ausgegeben wird, kann sequentiell in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben werden. Consider a case where a short-circuit current flows in a branch configured by the switching devices 1 to 4 in the configuration shown in FIG. In this case, each voltage detection circuit 31 in the gate circuits 11 to 14 corresponding to the switching devices 1 to 4, respectively, detects a short-circuit current flowing in the corresponding switching device; however, the case is not limited to the simultaneous detection of a short-circuit current in all of the voltage detection circuits 31. The single voltage detection circuit 31 can detect the short-circuit current at different times, for example, the short-circuit current flowing in the switching device 1 is detected first, and the short-circuit current flowing in the switching devices 2, 3 and 4, respectively, is sequentially detected. In such a case, for example, the short-circuit signal output from the voltage detection circuit 31 of the gate circuit 11 may first be input to the inhibit signal generation circuit 41, and the short-circuit signal output from the respective voltage detection circuit 31 of the gate circuits 12, 13, 14 can be input to the lock signal generation circuit 41 sequentially.

[0024] Selbst wenn die jeweiligen Kurzschlussströme von den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgegeben werden, sendet die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 die Sperrsignale an den jeweiligen Gate-Schaltkreis 11 bis 14 zum gleichen Zeitpunkt und nicht zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Even if the respective short-circuit currents are output from the gate circuits 11 to 14 at different times, the lock signal generating circuit 41 sends the lock signals to the respective gate circuits 11 to 14 at the same time and not at different times.

[0025] Bei einer solchen Konfiguration gibt die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 der jeweiligen Gate-Schaltkreise 11 bis 14 das Sperrsignal zum gleichen Zeitpunkt ein und reduziert das Gate-Signal, um den Strom der entsprechenden Schaltvorrichtung zum gleichen Zeitpunkt zu sperren. In diesem Fall ändert jede Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 den Zustand der entsprechenden Schaltvorrichtungen nicht sofort von Gate EIN auf Gate AUS und wechselt allmählich von einem Zustand von Gate EIN auf Gate AUS, indem sie eine vorbestimmte Geschwindigkeit des Gate-Signals reduziert. Wenn sich jede der Schaltvorrichtungen 1 bis 4 gleichzeitig in einem Zustand Gate AUS befindet und der Strom gesperrt ist, ist die Spannung Vce auf einem normalen Spannungspegel. With such a configuration, the gate signal generating circuit 33 of the respective gate circuits 11 to 14 inputs the lock signal at the same time and reduces the gate signal to lock the current of the corresponding switching device at the same time. In this case, each gate signal generating circuit 33 does not immediately change the state of the respective switching devices from gate ON to gate OFF and gradually changes from a state from gate ON to gate OFF by reducing a predetermined speed of the gate signal. When each of the switching devices 1 to 4 is in a gate OFF state at the same time and the current is blocked, the voltage Vce is at a normal voltage level.

[0026] Durch Konfiguration des Leistungswandlers wie in Fig. 1 dargestellt, kann der Kurzschlussstrom gesperrt werden, so dass einige der Schaltvorrichtungen nicht die gesamte Spannung führen, wenn der Kurzschlussstrom in den in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen 1 bis 4 fliesst. By configuring the power converter as shown in FIG. 1, the short-circuit current can be blocked so that some of the switching devices do not carry the entire voltage when the short-circuit current flows in the switching devices 1 to 4 connected in series.

[0027] Fig. 2 ist eine Abbildung, die ein Modifikationsbeispiel für die in Fig. 1 dargestellte Konfiguration zeigt. In der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration enthält jeder der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 in der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration zusätzlich eine Überspannungsschutzschaltung 34. Diese Überspannungsschutzschaltung 34 ist jedoch kein notwendiges Schaltungselement und kann nur bei Bedarf vorgesehen werden. FIG. 2 is a diagram showing a modification example of the configuration shown in FIG. 1. In the configuration shown in FIG. 2, each of the gate circuits 11 to 14 in the configuration shown in FIG. 1 additionally includes an overvoltage protection circuit 34. However, this overvoltage protection circuit 34 is not a necessary circuit element and can be provided only when necessary.

[0028] Die Überspannungsschutzschaltung 34, die in jedem der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 vorgesehen ist, enthält die Funktion, einen Anstieg von Vce der Schaltvorrichtung zu unterdrücken, wenn der zu der entsprechenden Schaltvorrichtung fliessende Kurzschlussstrom gesperrt wird. Insbesondere enthält die Überspannungsschutzschaltung 34 die Funktion des Sendens eines Spannungseinstellbefehls (weicher Abschaltbefehl) an eine Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33, wobei der Spannungseinstellbefehl anweist, die Vce der Schaltvorrichtung mit einer noch langsameren Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn die Vce der Schaltvorrichtung während des Abschaltens des zu der entsprechenden Schaltvorrichtung fliessenden Kurzschlussstroms eine vorbestimmte Schwelle (Überspannungschutzsbetriebsschwelle) überschreitet. Wenn der Spannungseinstellbefehl in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 eingegeben wird, verlangsamt die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 das Absinken des Pegels des absteigenden Gate-Signals für eine bestimmte Zeitspanne weiter. Durch eine solche Konfiguration kann ein Spannungsanstieg durch eine Stossspannung unterdrückt und die entsprechende Schaltvorrichtung in den Zustand Gate AUS geschaltet werden. The overvoltage protection circuit 34 provided in each of the gate circuits 11 to 14 has a function of suppressing an increase in Vce of the switching device when the short-circuit current flowing to the corresponding switching device is blocked. In particular, the overvoltage protection circuit 34 includes the function of sending a voltage setting command (soft shutdown command) to a gate signal generating circuit 33, the voltage setting command instructing to reduce the Vce of the switching device at an even slower rate if the Vce of the switching device is during the shutdown of the to the corresponding switching device flowing short-circuit current exceeds a predetermined threshold (overvoltage protection operating threshold). When the voltage setting command is input to the gate signal generation circuit 33, the gate signal generation circuit 33 further slows down the level of the gate descending signal for a certain period of time. With such a configuration, a voltage rise due to a surge voltage can be suppressed and the corresponding switching device can be switched to the gate OFF state.

[0029] Durch eine Konfiguration des Leistungswandlers wie in Fig. 2 dargestellt ist es möglich, den Anstieg einer solchen Spannung in einem Zustand zu unterdrücken, in dem eine bestimmte Schaltvorrichtung in einen Überspannungszustand übergeht. By configuring the power converter as shown in Fig. 2, it is possible to suppress the rise of such a voltage in a state in which a certain switching device goes into an overvoltage state.

[0030] Ein Beispiel für den Betrieb des Kurzschlussschutzes durch einen Leistungswandler gemäss der vorliegenden Ausführungsform wird anhand des in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramms erläutert. Im vorliegenden Beispiel wird die Funktionsweise anhand des Beispiels der Konfiguration von Fig. 2 erläutert. Weiter wird sich die Erklärung auf die Beziehung zwischen einem Gate-Schaltkreis der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 (z.B. der Gate-Schaltkreis 11) und der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 konzentrieren. An example of the operation of the short-circuit protection by a power converter according to the present embodiment is explained with reference to the timing diagram shown in FIG. In the present example, the mode of operation is explained using the example of the configuration from FIG. 2. Further, the explanation will focus on the relationship between a gate circuit of the gate circuits 11 to 14 (e.g., the gate circuit 11) and the lock signal generation circuit 41.

[0031] Im vorliegenden Beispiel wird die Information eines Zweigstroms (Strominformation) für die Erfassung des Kurzschlussstroms nicht verwendet; es werden jedoch auch die Aspekte bezüglich der Strominformation erläutert, um die Funktionsweise besser zu erklären. In the present example, the information of a branch current (current information) is not used for the detection of the short-circuit current; however, the aspects relating to the current information are also explained in order to better explain the mode of operation.

[0032] Im Gate-Schaltkreis 11 wird z.B. angenommen, dass die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 ein Gate-Signal von „Gate-Spannung (Vge) = 0“ an ein Gate der Schaltvorrichtung 1 liefert, und die Schaltvorrichtung 1 sich im Zustand Gate OFF befindet. In diesem Fall fliesst kein Strom im Zweig und die Strominformation zeigt einen Zustand „Zweigstrom = 0“ an. Ferner wird die von der Spannungsdetektionsschaltung 31 auszugebende Spannungsinformation durch „Vce = konstanter Wert (AUS-Zustand normaler Spannungspegel)“ angezeigt. Darüber hinaus befinden sich sowohl das Kurzschlusssignal als auch das Sperrsignal in einem AUS-Zustand und der Spannungseinstellbefehl ebenfalls in einem AUS-Zustand. In the gate circuit 11, it is assumed, for example, that the gate signal generation circuit 33 supplies a gate signal of “gate voltage (Vge) = 0” to a gate of the switching device 1, and the switching device 1 is in the gate OFF state is located. In this case, no current flows in the branch and the current information shows a state "Branch current = 0". Further, the voltage information to be output from the voltage detection circuit 31 is indicated by “Vce = constant value (OFF state of normal voltage levels)”. In addition, both the short-circuit signal and the lock signal are in an OFF state, and the voltage setting command is also in an OFF state.

[0033] Wenn das Gate-Signal der Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 11 die entsprechende Schaltvorrichtung 1 z.B. zum Zeitpunkt t1 in einen Gate ON Zustand schaltet, sinkt die in der Spannungsinformation angezeigte Vce auf einen vorgegebenen Pegel ab. Wie aus dem Bezugszeichen P1 hervorgeht, beginnt der in der Strominformation angezeigte Zweigstrom zu steigen. Die in der Spannungsinformation angegebene Vce wird für eine bestimmte Zeitspanne auf einem vorbestimmten Pegel gehalten. Der in der Strominformation angegebene Zweigstrom erreicht schliesslich einen Sättigungszustand. When the gate signal of the gate signal generating circuit 33 of the gate circuit 11 switches the corresponding switching device 1 to a gate ON state, for example at time t1, the Vce displayed in the voltage information drops to a predetermined level. As can be seen from the reference character P1, the branch current indicated in the current information begins to increase. The Vce indicated in the voltage information is held at a predetermined level for a certain period of time. The branch current specified in the current information finally reaches a saturation state.

[0034] Wenn die in der Spannungsinformation angegebene Vce z.B. zum Zeitpunkt t2 eine vordefinierte Schwelle (eine Kurzschlussstrom-Detektionsschwelle) überschreitet, wird angenommen, dass der Kurzschlussstrom an der Schaltvorrichtung 1 erzeugt wird und das Kurzschlusssignal von der Kurzschlussdetektionsschaltung 32 an die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 gesendet wird. Ein ähnlicher Vorgang wie bei diesem Gate-Schaltkreis 11 wird später in den Gate-Schaltkreisen 12 bis 14 angenommen. If the Vce specified in the voltage information exceeds, for example, a predefined threshold (a short-circuit current detection threshold) at time t2, it is assumed that the short-circuit current is generated at the switching device 1 and the short-circuit signal is sent from the short-circuit detection circuit 32 to the blocking signal generation circuit 41 . A process similar to that of this gate circuit 11 is assumed later in the gate circuits 12-14.

[0035] Nachdem der Kurzschlussstrom zum Zeitpunkt t2, wie mit Bezugszeichen P2 dargestellt, erfasst worden ist, wird das Kurzschlusssignal vom Gate-Schaltkreis 11 zunächst z.B. zum Zeitpunkt t3 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben, und gleichzeitig werden jeweils Sperrsignale von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 auf einmal zu den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 übertragen. Diese Sperrsignale werden in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 der jeweiligen Gate-Schaltkreise 11 bis 14 eingegeben. After the short-circuit current has been detected at time t2, as shown with reference symbol P2, the short-circuit signal from the gate circuit 11 is first input, for example, at time t3 into the blocking signal generating circuit 41, and at the same time blocking signals from the blocking signal generating circuit 41 are entered at once to the gate circuits 11-14. These inhibit signals are input to the gate signal generation circuit 33 of the gate circuits 11 to 14, respectively.

[0036] Wenn das Sperrsignal zum Zeitpunkt t3 in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 der jeweiligen Gate-Schaltkreise 11 bis 14 eingegeben wird, wird das Gate-Signal der entsprechenden Schaltvorrichtung, wie mit dem Bezugszeichen P3 gezeigt, von jeder Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit reduziert, und die entsprechende Schaltvorrichtung wechselt allmählich von einem Gate EIN Zustand in einen Gate AUS Zustand. When the lock signal is inputted to the gate signal generation circuit 33 of the respective gate circuits 11 to 14 at time t3, the gate signal of the corresponding switching device, as shown by the reference character P3, from each gate signal generation circuit 33 with a is reduced at a predetermined speed, and the corresponding switching device gradually changes from a gate ON state to a gate OFF state.

[0037] Nehmen wir zum Beispiel an, wenn die die Vce anzeigende Spannungsinformation zu steigen beginnt, beginnt der in der Strominformation angezeigte Zweigstrom abzunehmen. For example, suppose that when the voltage information indicating the Vce starts increasing, the branch current indicated in the current information starts decreasing.

[0038] Wenn die in der Spannungsinformation angegebene Vce z.B. zum Zeitpunkt t4 einen vordefinierten Schwellwert (Überspannungsschutzbetrieb-Schwellwert) überschreitet, wird dies von der Überspannungsschutzschaltung 34 erkannt. In diesem Fall wird, wie mit Bezugszeichen P4 gezeigt, der Spannungseinstellbefehl (weicher Abschaltbefehl), der anweist, die Vce der entsprechenden Schaltvorrichtung mit noch geringerer Geschwindigkeit zu verringern, zum Zeitpunkt t5 von der Überspannungsschutzschaltung 34 an die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 gesendet. If the Vce specified in the voltage information exceeds a predefined threshold value (overvoltage protection operation threshold value), for example at time t4, this is detected by the overvoltage protection circuit 34. In this case, as shown by reference character P4, the voltage setting command (soft shutdown command) instructing to decrease the Vce of the corresponding switching device at an even lower speed is sent from the overvoltage protection circuit 34 to the gate signal generating circuit 33 at time t5.

[0039] Wenn dieser Spannungseinstellbefehl in die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 eingegeben wird, wie mit Bezugszeichen P5 dargestellt, wird der Abfall des absteigenden Gate-Signalpegels gleichzeitig für eine bestimmte Zeitspanne aufgrund einer Operation in der Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 noch langsamer. Damit wird auch eine in der Strominformation angezeigte Abnahme des Zweigstroms langsamer. When this voltage setting command is inputted to the gate signal generation circuit 33, as shown by reference character P5, the fall of the descending gate signal level simultaneously becomes even slower for a certain period of time due to an operation in the gate signal generation circuit 33. This means that a decrease in the branch current indicated in the current information also becomes slower.

[0040] Durch eine solche Konfiguration wird ein Spannungsanstieg aufgrund einer Stossspannung unterdrückt und die entsprechende Schaltvorrichtung langsam in den Zustand Gate AUS geschaltet. With such a configuration, a voltage rise due to a surge voltage is suppressed and the corresponding switching device is slowly switched to the gate OFF state.

[0041] Wenn eine bestimmte Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t5 verstreicht, wird der Spannungseinstellbefehl z.B. zum Zeitpunkt t6 gesendet, und wie mit Bezugszeichen P6 gezeigt, wird das Gate-Signal der entsprechenden Schaltvorrichtung durch die Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 wieder mit der ursprünglichen vorgegebenen Rate reduziert, und die entsprechende Schaltvorrichtung wird allmählich von einem Zustand Gate ON in einen Zustand Gate OFF verschoben. When a certain period of time elapses from time t5, the voltage setting command is sent, for example, at time t6, and as shown by reference symbol P6, the gate signal of the corresponding switching device is reduced by the gate signal generating circuit 33 again at the original predetermined rate , and the corresponding switching device is gradually shifted from a gate ON state to a gate OFF state.

[0042] Schliesslich wird die in der Spannungsinformation angegebene Vce zu einem normalen Spannungspegel wenn der Strom gesperrt wird, da jede der Schaltvorrichtungen 1 bis 4 gleichzeitig in einen Gate OFF Zustand übergeht. Finally, the Vce indicated in the voltage information becomes a normal voltage level when the current is blocked, since each of the switching devices 1 to 4 simultaneously goes into a gate OFF state.

[0043] Gemäss der ersten Ausführungsform kann durch die Übernahme der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration der Kurzschlussstrom gesperrt werden, so dass einige der Schaltvorrichtungen nicht die gesamte Spannung führen müssen, wenn in den in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen 1 bis 4 Kurzschlussstrom fliesst. Weiterhin ist es durch Übernahme der in Fig. 2 dargestellten Konfiguration möglich, den Anstieg der Spannung in einem Zustand zu unterdrücken, in dem eine bestimmte Schaltvorrichtung in einen Überspannungszustand übergeht. According to the first embodiment, the short-circuit current can be blocked by adopting the configuration shown in FIG. 1, so that some of the switching devices do not have to carry the entire voltage when short-circuit current flows in the switching devices 1 to 4 connected in series. Furthermore, by adopting the configuration shown in FIG. 2, it is possible to suppress the increase in voltage in a state in which a certain switching device is going into an overvoltage state.

[0044] Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform die von der Spannungsdetektionsschaltung 31 ermittelte Vce-Information zur Erfassung des Kurzschlussstroms verwendet, der zu jeder Schaltvorrichtung fliesst; die Vce-Information kann also zur Verhinderung von Überspannung verwendet werden, indem sie, wie in Fig. 2 gezeigt, in die Überspannungsschutzschaltung 34 eingegeben wird, und der Überspannungsschutz kann mit einer einfachen Konfiguration erreicht werden. Further, in the present embodiment, the Vce information obtained by the voltage detection circuit 31 is used to detect the short-circuit current flowing to each switching device; Thus, the Vce information can be used for overvoltage prevention by inputting it to the overvoltage protection circuit 34 as shown in Fig. 2, and the overvoltage protection can be achieved with a simple configuration.

[Zweite Ausführungsform][Second embodiment]

[0045] Als nächstes wird die zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Fig. 1 bis 3, die in den vorstehenden Erläuterungen verwendet wurden, werden ebenfalls in geeigneter Weise verwendet. Im Folgenden werden Erläuterungen, die sich mit der Konfiguration von Fig. 2 in der ersten Ausführungsform überschneiden, weggelassen, und die Erläuterungen werden sich auf die Teile der Konfiguration konzentrieren, die sich unterscheiden. Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. Figs. 1 to 3 used in the above explanations are also used appropriately. In the following, explanations overlapping with the configuration of FIG. 2 in the first embodiment will be omitted, and the explanations will focus on the parts of the configuration that differ.

[0046] Fig. 4 ist eine Abbildung, die eine Konfiguration eines Teils des Leistungswandlers gemäss der zweiten Ausführungsform zeigt. Fig. 4 is a diagram showing a configuration of a part of the power converter according to the second embodiment.

[0047] In der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration gemäss der obigen ersten Ausführungsform zeigt die Abbildung ein Beispiel, bei dem die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 auf einer von den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 unabhängigen Kurzschlussschutzschaltung 20 montiert ist; in der zweiten Ausführungsform hingegen ist die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 auf einem Gate-Schaltkreis der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 montiert. Im Folgenden wird z.B. angenommen, dass der Gate-Schaltkreis 11 von Fig. 2 derjenige Gate-Schaltkreis ist, der auf der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 montiert ist, und ein solcher Gate-Schaltkreis wird „ein repräsentativer Gate-Schaltkreis 11'“ genannt. Eine Leiterplatte des repräsentativen Gate-Schaltkreises 11' dient als Master-Leiterplatte, und die Schaltungsgruppen 31 bis 33 und die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 sind auf der Master-Leiterplatte montiert. In the configuration shown in Fig. 2 according to the above first embodiment, the figure shows an example in which the locking signal generating circuit 41 is mounted on a short-circuit protection circuit 20 independent of the gate circuits 11 to 14; on the other hand, in the second embodiment, the lock signal generation circuit 41 is mounted on a gate circuit of the gate circuits 11-14. In the following, for example, it is assumed that the gate circuit 11 of Fig. 2 is the gate circuit mounted on the inhibit signal generating circuit 41, and such a gate circuit is called "a representative gate circuit 11 '". A circuit board of the representative gate circuit 11 'serves as a master circuit board, and the circuit groups 31 to 33 and the lock signal generation circuit 41 are mounted on the master circuit board.

[0048] Die anderen Konfigurationen und Operationen ähneln denen der ersten Ausführungsform. The other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

[0049] Gemäss der zweiten Ausführungsform wird die Kurzschlussschutzschaltung 20 überflüssig, und die Installation der Leiterplatte zur Montage der Kurzschlussschutzschaltung 20 wird ebenfalls überflüssig. Damit werden eine Vergrösserung der Installationsfläche der Schaltung und eine Erhöhung der Herstellungskosten unterdrückt. According to the second embodiment, the short-circuit protection circuit 20 is unnecessary, and the installation of the circuit board for mounting the short-circuit protection circuit 20 is also unnecessary. This suppresses an increase in the installation area of the circuit and an increase in the manufacturing cost.

[Dritte Ausführungsform][Third embodiment]

[0050] Als nächstes wird die dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Fig. 1 bis 4, die in der vorstehenden Erklärung verwendet werden, werden in geeigneter Weise verwendet. Im Folgenden werden Erläuterungen, die sich mit der Konfiguration von Fig. 4 in der zweiten Ausführungsform überschneiden, weggelassen und es werden hauptsächlich Teile der Konfiguration erläutert, die sich unterscheiden. Next, the third embodiment will be described with reference to FIG. Figs. 1 to 4 used in the above explanation are appropriately used. In the following, explanations overlapping with the configuration of FIG. 4 in the second embodiment will be omitted, and parts of the configuration that are different will mainly be explained.

[0051] Fig. 5 ist eine Abbildung, die eine Konfiguration eines Teils des Leistungswandlers gemäss der dritten Ausführungsform zeigt. Fig. 5 is a diagram showing a configuration of a part of the power converter according to the third embodiment.

[0052] Der Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und der Konfiguration von Fig. 4 in der zweiten Ausführungsform sind Kommunikationsleitungen, die eine Verbindung zwischen einer Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 und den Gate-Schaltkreisen 12 bis 14 herstellen. The difference between the third embodiment and the configuration of Fig. 4 in the second embodiment are communication lines connecting between a lock signal generation circuit 41 and the gate circuits 12-14.

[0053] In der dritten Ausführungsform sind die Kommunikationsleitungen C1, C2, C3, C4, die eine rückgekoppelte Daisy-Chain bilden, so angeordnet, dass die Kette von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 zur Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 verläuft, wobei sie sequentiell durch die Gate-Schaltkreise 12 bis 14 verläuft, mit Ausnahme des repräsentativen Gate-Schaltkreises 11'. In the third embodiment, the communication lines C1, C2, C3, C4, which form a feedback daisy chain, are arranged so that the chain runs from the lock signal generation circuit 41 to the lock signal generation circuit 41, sequentially through the gate circuits 12 14 through 14 except for the representative gate circuit 11 '.

[0054] Das Kurzschlusssignal, das von der nicht gezeigten Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 12 ausgegeben wird, wird über die Kommunikationsleitungen C2, C3, C4 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. Das Kurzschlusssignal, das von der nicht gezeigten Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 13 ausgegeben wird, wird über die Kommunikationsleitungen C3, C4 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. Das Kurzschlusssignal, das von der nicht gezeigten Kurzschlussdetektionsschaltung 32 des Gate-Schaltkreises 14 ausgegeben wird, wird über die Kommunikationsleitung C4 in die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 eingegeben. The short-circuit signal output from the not-shown short-circuit detection circuit 32 of the gate circuit 12 is input to the lock signal generation circuit 41 through the communication lines C2, C3, C4. The short-circuit signal output from the not-shown short-circuit detection circuit 32 of the gate circuit 13 is input to the lock signal generation circuit 41 through the communication lines C3, C4. The short-circuit signal output from the not-shown short-circuit detection circuit 32 of the gate circuit 14 is input to the lock signal generation circuit 41 through the communication line C4.

[0055] Das von der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 an die Gate-Schaltkreise 12 bis 14 ausgegebene Sperrsignal wird über die Kommunikationsleitung C1 in die nicht gezeigte Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 12 eingegeben; das Signal wird anschliessend über die Kommunikationsleitung C2 in die nicht gezeigte Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 13 eingegeben; und das Signal wird anschliessend über die Kommunikationsleitung C3 in die nicht gezeigte Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 des Gate-Schaltkreises 14 eingegeben. The lock signal output from the lock signal generation circuit 41 to the gate circuits 12 to 14 is input to the not-shown gate signal generation circuit 33 of the gate circuit 12 through the communication line C1; the signal is then input to the gate signal generating circuit 33 (not shown) of the gate circuit 13 via the communication line C2; and the signal is then input to the not-shown gate signal generating circuit 33 of the gate circuit 14 via the communication line C3.

[0056] Wenn in der obigen Konfiguration ein gewisser Zeitunterschied in einer Ankunftszeit der Sperrsignale zu den Gate-Schaltkreisen 12 bis 14 auftritt, ist es wünschenswert, eine Ansprechgeschwindigkeit der nicht gezeigten Gatesignal-Erzeugungsschaltung 33 in den Gate-Schaltkreisen 12 bis 14 so einzustellen, dass die Abschaltung der Kurzschlusssignale in jeder Schaltvorrichtung gleichzeitig durchgeführt wird. In the above configuration, when there occurs some time difference in an arrival time of the inhibit signals to the gate circuits 12 to 14, it is desirable to set a response speed of the not-shown gate signal generation circuit 33 in the gate circuits 12 to 14 so that that the disconnection of the short-circuit signals in each switching device is carried out simultaneously.

[0057] Die anderen Konfigurationen und Operationen sind denen der zweiten Ausführungsform ähnlich. The other configurations and operations are similar to those of the second embodiment.

[0058] Gemäss der dritten Ausführungsform wird die Anzahl der Kommunikationsleitungen reduziert und die Fläche für die Einstellung der Kommunikationsleitungen und die Kosten können ebenfalls verringert werden. According to the third embodiment, the number of communication lines is reduced, and the area for setting the communication lines and the cost can also be reduced.

[Vierte Ausführungsform][Fourth embodiment]

[0059] Als nächstes wird die vierte Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Fig. 1 bis 5, die in der vorhergehenden Erklärung verwendet wurden, werden in geeigneter Weise verwendet. Im Folgenden werden Erläuterungen, die sich mit der Konfiguration von Fig. 2 in der ersten Ausführungsform überschneiden, weggelassen, und die Erklärung konzentriert sich auf die Teile der Konfiguration, die sich unterscheiden. Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Figs. 1 to 5 used in the foregoing explanation are appropriately used. In the following, explanations overlapping with the configuration of FIG. 2 in the first embodiment will be omitted, and the explanation will focus on the parts of the configuration that are different.

[0060] Fig. 6 ist eine Abbildung, die eine Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss einer vierten Ausführungsform zeigt. Fig. 6 is a diagram showing a configuration of a part of a power converter according to a fourth embodiment.

[0061] Der Unterschied zwischen der vierten Ausführungsform und der Konfiguration aus Fig. 2 in der ersten Ausführungsform ist ein drahtloser Kommunikationspfad 50, der für jede der Kommunikationsleitungen T1 bis T4 und S1 bis S4 vorgesehen ist und die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 mit den Gate-Schaltkreisen 11 bis 14 verbindet. The difference between the fourth embodiment and the configuration of FIG. 2 in the first embodiment is a wireless communication path 50 provided for each of the communication lines T1 to T4 and S1 to S4 and the lock signal generation circuit 41 having the gate circuits 11 to 14 connects.

[0062] Sowohl die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 als auch die Gate-Schaltkreise 11 bis 14 übertragen jeweils ein Kurzschlusssignal oder ein Sperrsignal über den drahtlosen Kommunikationspfad 50. Both the lock signal generation circuit 41 and the gate circuits 11 to 14 each transmit a short circuit signal or a lock signal via the wireless communication path 50.

[0063] Die anderen Konfigurationen und Operationen sind denen der ersten Ausführungsform ähnlich. The other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.

[0064] Gemäss der vierten Ausführungsform ist es möglich, über den drahtlosen Kommunikationspfad 50 zwischen einem Verbindungszustand und einem Nichtverbindungszustand der Kommunikation umzuschalten; dadurch wird die Funktionsfähigkeit während der Herstellung und Montage sowie die Wartungszeit verbessert. So ist es z.B. möglich, die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 vor der Einstellung des Leistungswandlers an einem Verwendungsort in einer Fabrik usw. herzustellen und zu testen sowie den Leistungswandler an den Verwendungsort zu transportieren und zu montieren. Darüber hinaus ist es möglich, bei Wartungsarbeiten usw. die Kurzschlussschutzschaltung 20 einschliesslich der Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 aus dem Leistungswandler zu entfernen, um einen einzigen Test usw. durchzuführen. According to the fourth embodiment, it is possible to switch between a connection state and a non-connection state of the communication via the wireless communication path 50; this improves the functionality during manufacture and assembly as well as the maintenance time. For example, it is possible to manufacture and test the lock signal generating circuit 41 before setting the power converter at a place of use in a factory, etc., and to transport and assemble the power converter to the place of use. In addition, it is possible to remove the short-circuit protection circuit 20 including the blocking signal generation circuit 41 from the power converter during maintenance work, etc., in order to carry out a single test, etc.

[Fünfte Ausführungsform][Fifth embodiment]

[0065] Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Fig. 1 bis 6, die in der vorhergehenden Erklärung verwendet wurden, werden in geeigneter Weise verwendet. Im Folgenden werden Erläuterungen, die sich mit der Konfiguration von Fig. 2 in der ersten Ausführungsform überschneiden, weggelassen, und die Erläuterungen werden sich auf die Teile der Konfiguration konzentrieren, die sich unterscheiden. Next, the fifth embodiment will be described with reference to FIG. Figs. 1 to 6 used in the foregoing explanation are appropriately used. In the following, explanations overlapping with the configuration of FIG. 2 in the first embodiment will be omitted, and the explanations will focus on the parts of the configuration that differ.

[0066] Fig. 7 ist eine Abbildung, die eine Konfiguration eines Teils eines Leistungswandlers gemäss der fünften Ausführungsform zeigt. Fig. 7 is a diagram showing a configuration of a part of a power converter according to the fifth embodiment.

[0067] Der Unterschied zwischen dieser fünften Ausführungsform und der Konfiguration von Fig. 2 in der ersten Ausführungsform besteht darin, dass der Leistungswandler weiter für jeden Zweig einen oder mehrere Stromdetektoren 35 enthält, die in einer von mehreren Leitungen vorgesehen sind, die die Schaltvorrichtungen 1 bis 4 in Reihe schalten (z.B. in einer Leitung, die die Schaltvorrichtung 1 mit der Schaltvorrichtung 2 verbindet), und die Kurzschlussdetektionsschaltung 32 „Strominformation“ verwendet, die ein Stromdetektionsergebnis vom Stromdetektor 35 ist, und keine „Spannungsinformation“ verwendet, die ein Spannungsdetektionsergebnis von der Spannungsdetektionsschaltung 31 anzeigt. The difference between this fifth embodiment and the configuration of FIG. 2 in the first embodiment is that the power converter further includes, for each branch, one or more current detectors 35 which are provided in one of several lines which the switching devices 1 to 4 in series (for example, in a line connecting the switching device 1 to the switching device 2), and the short-circuit detection circuit 32 uses "current information" which is a current detection result from the current detector 35, and does not use "voltage information" which a voltage detection result of the voltage detection circuit 31 indicates.

[0068] Mit anderen Worten detektiert die Kurzschlussdetektionsschaltung 32, der in jedem der Gate-Schaltkreise 11 bis 14 vorgesehen ist, einen Kurzschlussstrom, wenn der Kurzschlussstrom in der entsprechenden Schaltvorrichtung fliesst, und gibt das Kurzschlusssignal an den Sperrsignalerzeugungsschaltkreis 41 auf der Grundlage der „Strominformation“ aus, die das Stromdetektionsergebnis vom Stromdetektor 35 ist. Insbesondere dann, wenn der in der Strominformation angezeigte Stromwert eine vordefinierte Schwelle (Kurzschlussdetektionsschwelle) überschreitet, wird angenommen, dass Kurzschlussstrom an der entsprechenden Schaltvorrichtung erzeugt wird, und das Kurzschlusssignal von der Kurzschlussdetektionsschaltung 32 wird an die Sperrsignalerzeugungsschaltung 41 gesendet. In other words, the short-circuit detection circuit 32 provided in each of the gate circuits 11 to 14 detects a short-circuit current when the short-circuit current flows in the corresponding switching device, and outputs the short-circuit signal to the lock signal generation circuit 41 based on the “current information “Which is the current detection result from the current detector 35. In particular, if the current value displayed in the current information exceeds a predefined threshold (short-circuit detection threshold), it is assumed that short-circuit current is generated at the corresponding switching device, and the short-circuit signal from the short-circuit detection circuit 32 is sent to the blocking signal generation circuit 41.

[0069] Die anderen Konfigurationen und Operationen sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. The other configurations and operations are similar to the first embodiment.

[0070] Gemäss der fünften Ausführungsform kann ein Strom, der zu jeder Schaltvorrichtung fliesst, direkt vom Stromdetektor 35 erfasst werden; somit kann der Kurzschlussstrom schnell und mit hoher Genauigkeit erfasst werden. According to the fifth embodiment, a current flowing to each switching device can be detected directly by the current detector 35; thus the short-circuit current can be detected quickly and with high accuracy.

(Sonstiges)(Miscellaneous)

[0071] Die obige fünfte Ausführungsform zeigt das Beispiel, bei dem der Stromdetektor 35 für die Konfiguration von Fig. 2 der ersten Ausführungsform vorgesehen ist und die Kurzschlussdetektionsschaltung 32 die „Spannungsinformation“ anstelle der „Strominformation“ zur Erkennung des Kurzschlussstroms verwendet. Andere Konfigurationen, wie z.B. die Konfiguration von Fig. 4 gemäss der zweiten Ausführungsform, die Konfiguration von Fig. 5 gemäss der dritten Ausführungsform und die Konfiguration von Fig. 6 gemäss der vierten Ausführungsform, können ebenfalls konfiguriert werden, um den Stromdetektor 35 bereitzustellen, und so konfiguriert werden, dass die Kurzschlussdetektionsschaltung 32 die „Strominformation“ anstelle der „Spannungsinformation“ zum Erkennen des Kurzschlussstroms verwendet. The above fifth embodiment shows the example in which the current detector 35 is provided for the configuration of FIG. 2 of the first embodiment and the short-circuit detection circuit 32 uses the “voltage information” instead of the “current information” to detect the short-circuit current. Other configurations such as the configuration of FIG. 4 according to the second embodiment, the configuration of FIG. 5 according to the third embodiment, and the configuration of FIG. 6 according to the fourth embodiment can also be configured to provide the current detector 35, and can be configured so that the short-circuit detection circuit 32 uses the “current information” instead of the “voltage information” to detect the short-circuit current.

[0072] Wie oben erläutert, kann gemäss jeder Ausführungsform, wenn der Kurzschlussstrom in den in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen fliesst, der Kurzschlussstrom gesperrt werden, so dass einige der Schaltvorrichtungen nicht die gesamte Spannung führen. As explained above, according to each embodiment, when the short-circuit current flows in the switching devices connected in series, the short-circuit current can be blocked so that some of the switching devices do not carry the entire voltage.

[0073] Es wurden zwar bestimmte Ausführungsformen beschrieben, diese Ausführungsformen wurden jedoch nur beispielhaft dargestellt und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der Erfindungen einzuschränken. In der Tat können die hier beschriebenen neuartigen Ausführungsformen in einer Vielzahl anderer Formen dargestellt werden; darüber hinaus können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Die begleitenden Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Änderungen abdecken, die in den Anwendungsbereich der Erfindungen fallen würden. While certain embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example only and are not intended to limit the scope of the inventions. Indeed, the novel embodiments described herein can be represented in a variety of other forms; in addition, various omissions, substitutions, and changes may be made in the form of the embodiments described herein. The accompanying claims and their equivalents are intended to cover such forms or changes that would come within the scope of the inventions.

Claims

1. Ein Leistungswandler, umfassend: mehrere Schaltvorrichtungen (1 bis 4), die in jedem Zweig in Reihe geschaltet sind; mehrere Gate-Schaltkreise (11 bis 14), die jeweils in den mehreren Schaltvorrichtungen (1 bis 4) vorgesehen sind; und eine Sperrsignalerzeugungsschaltung (41), die mit den mehreren Gate-Schaltkreisen (11 bis 14) kommunizieren kann, wobei jeder der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) derart ausgestaltet ist, dass er einen Kurzschlussstrom detektiert und ein Kurzschlusssignal an die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) sendet, wenn der Kurzschlussstrom in einer entsprechenden Schaltvorrichtung (1 bis 4) fliesst, und dass er den Kurzschlussstrom, der zu der entsprechenden Schaltvorrichtung (1 bis 4) fliesst, sperrt, wenn ein Sperrsignal von der Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) empfangen wird, und die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) derart ausgestaltet ist, dass sie in der Lage ist, jedes der von den mehreren Gate-Schaltkreisen (11 bis 14) ausgegebenen Kurzschlusssignale zu empfangen und gleichzeitig ein Sperrsignal an jeden der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) zu senden, wenn das Kurzschlusssignal von einem beliebigen Gate-Schaltkreis der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) empfangen wird.1. A power converter comprising: a plurality of switching devices (1 to 4) connected in series in each branch; a plurality of gate circuits (11 to 14) each provided in the plurality of switching devices (1 to 4); and a lock signal generation circuit (41) which can communicate with the plurality of gate circuits (11 to 14), wherein each of the plurality of gate circuits (11 to 14) is designed such that it detects a short-circuit current and sends a short-circuit signal to the blocking signal generation circuit (41) when the short-circuit current flows in a corresponding switching device (1 to 4), and that it the Short-circuit current flowing to the corresponding switching device (1 to 4) blocks when a blocking signal is received from the blocking signal generating circuit (41), and the lock signal generation circuit (41) is configured to be able to receive each of the short-circuit signals output from the plurality of gate circuits (11 to 14) and at the same time to supply a lock signal to each of the plurality of gate circuits (11 to 14) transmit when the short-circuit signal is received from any gate circuit of the plurality of gate circuits (11 to 14).

2. Der Leistungswandler nach Anspruch 1, wobei jeder der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) weiter eine Überspannungsschutzschaltung (34) zum Unterdrücken eines Anstiegs einer Kollektor-Emitter-Spannung der Schaltvorrichtung (1 bis 4) aufweist, wenn der zu der entsprechenden Schaltvorrichtung (1 bis 4) fliessende Kurzschlussstrom gesperrt wird.The power converter according to claim 1, wherein each of the plurality of gate circuits (11 to 14) further comprises an overvoltage protection circuit (34) for suppressing a rise in a collector-emitter voltage of the switching device (1 to 4) when connected to the corresponding one Switching device (1 to 4) flowing short-circuit current is blocked.

3. Der Leistungswandler nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) auf einer Leiterplatte eines repräsentativen Gate-Schaltkreises der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) angeordnet ist.The power converter according to claim 1 or 2, wherein the lock signal generation circuit (41) is disposed on a circuit board of a representative gate circuit of the plurality of gate circuits (11-14).

4. Der Leistungswandler nach Anspruch 3, weiter umfassend Kommunikationsleitungen (S2-S4, T2-T4, C1-C4), die von der Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) sequentiell über mehrere der anderen Gate-Schaltkreise als der repräsentative Gate-Schaltkreis zu der Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) gelangen, wobei sowohl die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) als auch die mehreren Gate-Schaltkreise mit Ausnahme des repräsentativen Gate-Schaltkreises das Kurzschlusssignal oder das Sperrsignal über die Kommunikationsleitungen (S2-S4, T2-T4, C1-C4) übertragen.4. The power converter according to claim 3, further comprising communication lines (S2-S4, T2-T4, C1-C4) which are sequentially connected from the lock signal generation circuit (41) via a plurality of the gate circuits other than the representative gate circuit to the lock signal generation circuit ( 41) arrive, wherein both the lock signal generating circuit (41) and the plurality of gate circuits except for the representative gate circuit transmit the short circuit signal or the lock signal via the communication lines (S2-S4, T2-T4, C1-C4).

5. Der Leistungswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41) als auch die mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) das Kurzschlusssignal oder das Sperrsignal über einen drahtlosen Kommunikationspfad (50) übertragen.The power converter of claim 1 or 2, wherein each of the lock signal generation circuit (41) and the plurality of gate circuits (11-14) transmit the short circuit signal or the lock signal via a wireless communication path (50).

6. Der Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14): eine Spannungsdetektionsschaltung (31) zum Detektieren der Kollektor-Emitter-Spannung der entsprechenden Schaltvorrichtungen (1 bis 4), und eine Kurzschlussdetektionsschaltung (32) zum Detektieren des Kurzschlussstroms und zum Senden des Kurzschlusssignals an die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41), wenn der Kurzschlussstrom in der entsprechenden Schaltvorrichtung (1 bis 4) fliesst, basierend auf einem Detektionsergebnis der Spannungsdetektionsschaltung (31), umfasst.6. The power converter of any one of claims 1 to 5, wherein each of the plurality of gate circuits (11 to 14): a voltage detection circuit (31) for detecting the collector-emitter voltage of the respective switching devices (1 to 4), and a short-circuit detection circuit (32) for detecting the short-circuit current and for sending the short-circuit signal to the locking signal generating circuit (41) when the short-circuit current flows in the corresponding switching device (1 to 4), based on a detection result of the voltage detection circuit (31), includes.

7. Der Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter umfassend: mindestens einen Stromdetektor (35), der für eine beliebige von mehreren Leitungen vorgesehen ist, um die mehreren Schaltvorrichtungen (1 bis 4) in Reihe zu schalten, wobei jede der mehreren Gate-Schaltkreise (11 bis 14) eine Kurzschlussdetektionsschaltung (32) zum Detektieren des Kurzschlussstroms und zum Senden des Kurzschlusssignals an die Sperrsignalerzeugungsschaltung (41), wenn der Kurzschlussstrom in den entsprechenden Schaltvorrichtungen (1 bis 4) fliesst, basierend auf einem Detektionsergebnis des Stromdetektors (35), umfasst.7. The power converter of any one of claims 1 to 5, further comprising: at least one current detector (35) which is provided for any one of a plurality of lines in order to connect the plurality of switching devices (1 to 4) in series, wherein each of the plurality of gate circuits (11 to 14) a short-circuit detection circuit (32) for detecting the short-circuit current and for sending the short-circuit signal to the locking signal generating circuit (41) when the short-circuit current flows in the respective switching devices (1 to 4), based on a Detection result of the current detector (35), includes.