DE112018001405T5 - LEISTUNGSUMSETZVORRICHTUNG - Google Patents

LEISTUNGSUMSETZVORRICHTUNG Download PDF

Info

Publication number
DE112018001405T5
DE112018001405T5 DE112018001405.3T DE112018001405T DE112018001405T5 DE 112018001405 T5 DE112018001405 T5 DE 112018001405T5 DE 112018001405 T DE112018001405 T DE 112018001405T DE 112018001405 T5 DE112018001405 T5 DE 112018001405T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
conversion device
temperature
power conversion
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112018001405.3T
Other languages
German (de)
Inventor
Naoki Sakurai
Takashi Ogawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE112018001405T5 publication Critical patent/DE112018001405T5/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

Es wird eine Leistungsumsetzvorrichtung offenbart, die die Temperatur eines Halbleiterschaltelements wie z. B. ein IGBT mit hoher Genauigkeit erfassen kann, ohne eine Zunahme der Größe und eine Zunahme der Kosten der Vorrichtung hervorzurufen. Die Leistungsumsetzvorrichtung enthält eine Hauptschaltungseinheit, die eine Leistungsumsetzung durch Ein-/Ausschalten eines Halbleiterschaltelements (3a bis 3f) durchführt, und enthält ferner eine Temperaturfestlegungseinheit (10, 11, 12, 13, 14), die eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage einer Frequenzcharakteristik eines Stroms, der zur Hauptschaltungseinheit fließt, festlegt.

Figure DE112018001405T5_0000
A power conversion device is disclosed that detects the temperature of a semiconductor switching element such as. B. can detect an IGBT with high accuracy without causing an increase in size and cost of the device. The power conversion device includes a main circuit unit that performs power conversion by turning on / off a semiconductor switching element (3a to 3f), and further includes a temperature setting unit (10, 11, 12, 13, 14) that detects a temperature of the semiconductor switching element based on a frequency characteristic of a current that flows to the main circuit unit.
Figure DE112018001405T5_0000

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumsetzvorrichtung, die eine Temperaturmessfunktion eines Halbleiterschaltelements enthält.The present invention relates to a power conversion device that includes a temperature measurement function of a semiconductor switching element.

Technischer HintergrundTechnical background

Eine Leistungsumsetzvorrichtung wie z. B. eine Wechselrichtervorrichtung wird in verschiedenen Gebieten zur Motoransteuerung, Solarenergieerzeugung, Windenergieerzeugung usw. verwendet. Die Lebensdauer der Leistungsumsetzvorrichtung (fünf bis zehn Jahre) ist kurz im Vergleich zur Lebensdauer eines Motors, eines Solarenergiepanels, eines Windenergiegenerators usw. (zwanzig Jahre oder mehr), die mit der Leistungsumsetzvorrichtung verbunden sind. Deshalb wird eine Verlängerung der Lebensdauer der Leistungsumsetzvorrichtung gefordert.A power converter such. B. an inverter device is used in various fields for motor control, solar power generation, wind power generation, etc. The lifespan of the power converter (five to ten years) is short compared to the lifespan of an engine, a solar panel, a wind power generator, etc. (twenty years or more) connected to the power converter. Therefore, an extension of the life of the power conversion device is required.

Ein Hauptfaktor, der die Lebensdauer der Leistungsumsetzvorrichtung bestimmt, ist ein Fehler eines Leistungshalbleiterschaltelements, das eine Hauptschaltung der Leistungsumsetzvorrichtung konfiguriert, z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (Bipolartransistor mit isoliertem Gate wird im Folgenden mit der Abkürzung IGBT bezeichnet).A major factor determining the life of the power converter is a failure of a power semiconductor switching element that configures a main circuit of the power converter, e.g. B. an insulated gate bipolar transistor (insulated gate bipolar transistor is hereinafter referred to as IGBT).

Die Emitter-Elektrode des IGBT ist durch Drahtbonden unter Verwendung von Aluminium oder Kupfer mit einer Emitter-Verdrahtung einer Baugruppe verbunden. Währenddessen ist die Kollektor-Elektrode des IGBT mit einer Kollektor-Verdrahtung der Baugruppe durch Löten verbunden. Im Übrigen fließt ein großer Strom von 100 A/cm2 oder mehr zur Emitter-Elektrode und zur Kollektor-Elektrode des IGBT. Deshalb tritt zwischen dem Draht und der Emitter-Elektrode oder zwischen dem Lot und der Kollektorelektrode häufig eine Temperaturänderung als Antwort auf ein Betriebsmuster des IGBT auf. Aufgrund der Temperaturänderung werden Risse aufgrund von Metallermüdung bei einer Draht- und Emitter-Elektroden-Verbindung oder einer Lot- und Kollektor-Elektroden-Verbindung erzeugt, durch die der IGBT ausfällt.The IGBT's emitter electrode is connected to an assembly's emitter wiring by wire bonding using aluminum or copper. In the meantime, the collector electrode of the IGBT is connected to a collector wiring of the module by soldering. Incidentally, a large current of 100 A / cm 2 or more flows to the emitter electrode and the collector electrode of the IGBT. Therefore, a temperature change often occurs between the wire and the emitter electrode or between the solder and the collector electrode in response to an operation pattern of the IGBT. Due to the change in temperature, cracks are generated due to metal fatigue in a wire and emitter electrode connection or a solder and collector electrode connection, which causes the IGBT to fail.

Die Beziehung zwischen dem Betrag der Temperaturänderung und der Zyklusanzahl der Temperaturänderung zum Fehler wird als eine experimentelle Formel (die in einem Zuverlässigkeitshandbuch, einem Anwendungshandbuch oder dergleichen beschrieben ist) von IGBT-Herstellern bereitgestellt. Dementsprechend kann dann, wenn die Temperatur des IGBT gemessen werden kann, die Lebensdauer des IGBT vorhergesagt werden. Dann kann durch Überprüfen des Ansteuerverfahrens für die Leistungsumsetzvorrichtung oder systematisches Austauschen des IGBT als Antwort auf eine vorhergesagte Lebensdauer des IGBT eine Erweiterung der Lebensdauer der Leistungsumsetzvorrichtung erwartet werden.The relationship between the amount of temperature change and the cycle number of temperature change to failure is provided as an experimental formula (described in a reliability manual, an application manual, or the like) by IGBT manufacturers. Accordingly, if the temperature of the IGBT can be measured, the life of the IGBT can be predicted. Then, by reviewing the drive method for the power converter or systematically replacing the IGBT in response to a predicted life of the IGBT, an extension of the life of the power converter can be expected.

Als Stand der Technik zum Messen der Temperatur eines IGBT sind Technologien, die in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 beschrieben sind, bekannt.As the prior art for measuring the temperature of an IGBT, technologies described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known.

In der Technologie, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, ist eine Diode zur Temperaturerfassung auf einem Halbleitersubstrat eines IGBT-Chips vorgesehen, die eine Temperatur des IGBT unter Verwendung der Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung der Diode erfasst.In the technology described in Patent Document 1, a diode for temperature detection is provided on a semiconductor substrate of an IGBT chip, which detects a temperature of the IGBT using the temperature dependency of the forward voltage of the diode.

In der Technologie, die in Patentdokument 2 beschrieben ist, wird während eines Ausschaltzustands einer IGBT-Vorrichtung die Temperatur des IGBT unter Verwendung der Temperaturabhängigkeit der Dauer eines Miller-Plateauzustands der Gate-Emitter-Spannung erfasst.In the technology described in Patent Document 2, during an off state of an IGBT device, the temperature of the IGBT is detected using the temperature dependence of the duration of a Miller plateau state of the gate-emitter voltage.

Dokument des Stands der TechnikState of the art document

PatentdokumentPatent document

  • Patentdokument 1: JP-1997-36356-A Patent document 1: JP-1997-36356-A
  • Patentdokument 2: JP-2013-142704-A Patent document 2: JP-2013-142704-A

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeProblems to be Solved by the Invention

In der Technologie, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, ist, da ein Sensor in einem IGBT-Chip bereitgestellt ist, der Herstellungsprozess des IGBT kompliziert und die Chipgröße nimmt zu. Dies führt zu einer Zunahme der Größe und zu einer Zunahme der Kosten der Leistungsumsetzvorrichtung.In the technology described in Patent Document 1, since a sensor is provided in an IGBT chip, the manufacturing process of the IGBT is complicated and the chip size increases. This leads to an increase in size and an increase in the cost of the power conversion device.

In der Technologie, die in Patentdokument 2 beschrieben ist, verschlechtert sich dann, wenn der IGBT mit hoher Geschwindigkeit umgeschaltet wird, die Messgenauigkeit der Temperatur, da der Miller-Plateau-Zeitraum abnimmt.In the technology described in Patent Document 2, when the IGBT is switched at high speed, the measurement accuracy of the temperature deteriorates because the Miller plateau period decreases.

Deshalb schafft die vorliegende Erfindung eine Leistungsumsetzvorrichtung, die die Temperatur eines Halbleiterschaltelements wie z. B. ein IGBT mit hoher Genauigkeit erfassen kann, ohne zu einer Zunahme der Größe und einer Zunahme der Kosten der Vorrichtung zu führen.Therefore, the present invention provides a power conversion device that detects the temperature of a semiconductor switching element such as. B. can detect an IGBT with high accuracy without resulting in an increase in size and cost of the device.

Mittel zum Lösen des ProblemsMeans to solve the problem

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, enthält die Leistungsumsetzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hauptschattungseinheit, die eine Leistungsumsetzung durch Ein-/Ausschalten eines Halbleiterschaltelements durchführt, und enthält eine Temperaturfestlegungseinheit, die eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage einer Frequenzcharakteristik eines Stroms, der zur Hauptschaltungseinheit fließt, festlegt.To solve the problems described above, the power conversion device according to the present invention includes one Main shading unit that performs power conversion by turning on / off a semiconductor switching element, and includes a temperature setting unit that sets a temperature of the semiconductor switching element based on a frequency characteristic of a current that flows to the main switching unit.

Wirkungen der ErfindungEffects of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Festlegen der Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage der Frequenzcharakteristik eines elektrischen Stroms die Erfassungsgenauigkeit des Halbleiterschaltelements verbessert werden, ohne zu einer Zunahme der Größe und einer Zunahme der Kosten der Vorrichtung zu führen.According to the present invention, by setting the temperature of the semiconductor switching element based on the frequency characteristic of an electric current, the detection accuracy of the semiconductor switching element can be improved without increasing the size and cost of the device.

Die Probleme, die Konfiguration und die vorteilhaften Wirkungen außer den oben beschriebenen werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen deutlich.The problems, configuration, and advantageous effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

Figurenlistelist of figures

  • 1 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer ersten Ausführungsform dar. 1 FIG. 12 shows a configuration of a power conversion device of a first embodiment.
  • 2 ist eine Gate-Spannungswellenform, eine Emitter-Stromwellenform und eine Stromfrequenzcharakteristik nach einer Ausschaltzeit in der ersten Ausführungsform. 2 11 is a gate voltage waveform, an emitter current waveform, and a current frequency characteristic after a turn-off time in the first embodiment.
  • 3 ist ein Ablaufplan, der einen Festlegungsvorgang einer Temperatur eines IGBT in der ersten Ausführungsform darstellt. 3 FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of setting a temperature of an IGBT in the first embodiment.
  • 4 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer zweiten Ausführungsform dar. 4 FIG. 12 shows a configuration of a power conversion device of a second embodiment.
  • 5 ist ein Ablaufplan, der einen Festlegungsvorgang einer Temperatur eines IGBT in der zweiten Ausführungsform darstellt. 5 FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of setting a temperature of an IGBT in the second embodiment.
  • 6 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer dritten Ausführungsform dar. 6 FIG. 13 shows a configuration of a power conversion device of a third embodiment.
  • 7 stellt eine Gate-Spannungswellenform, eine Gleichstrombusstromwellenform und eine Stromfrequenzcharakteristik des Erfassungsstroms in der dritten Ausführungsform dar. 7 12 illustrates a gate voltage waveform, a DC bus current waveform, and a current frequency characteristic of the detection current in the third embodiment.
  • 8 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer vierten Ausführungsform dar. 8th 12 illustrates a configuration of a power conversion device of a fourth embodiment.
  • 9 stellt eine Gate-Spannungswellenform, eine Stromwellenform, die durch einen Stromsensor erfasst wurde, und eine Stromfrequenzcharakteristik des Erfassungsstroms in der vierten Ausführungsform dar. 9 12 illustrates a gate voltage waveform, a current waveform detected by a current sensor, and a current frequency characteristic of the detection current in the fourth embodiment.
  • 10 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer fünften Ausführungsform dar. 10 12 illustrates a configuration of a power conversion device of a fifth embodiment.
  • 11 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer sechsten Ausführungsform dar. 11 12 illustrates a configuration of a power conversion device of a sixth embodiment.
  • 12 ist ein Ablaufplan, der einen Festlegungsvorgang einer Temperatur eines IGBT in der sechsten Ausführungsform darstellt. 12 FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of setting a temperature of an IGBT in the sixth embodiment.
  • 13 stellt Abtastdaten einer Stromwellenform in der sechsten Ausführungsform schematisch dar. 13 14 schematically illustrates sample data of a current waveform in the sixth embodiment.

Modi zum Ausführen der ErfindungModes for Carrying Out the Invention

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Figuren bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Bestandteile oder Bestandteile, die ähnliche Funktionen enthalten.An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figures, similar reference numerals designate similar components or components that contain similar functions.

Erste AusführungsformFirst embodiment

1 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 1 FIG. 12 illustrates a configuration of a power conversion device of a first embodiment of the present invention.

Die Leistungsumsetzvorrichtung der ersten Ausführungsform empfängt eine Dreiphasenwechselstromleistung (R, R und T), setzt die empfangene Dreiphasenwechselstromleistung in eine Dreiphasenwechselstromleistung einer veränderlichen Spannung und einer veränderlichen Frequenz um und gibt die resultierende Dreiphasenleistung zu einem Dreiphasenwechselstrommotor (U, V und W) aus. Die Dreiphasenwechselstromleistung, die empfangen werden soll, ist eine Dreiphasenwechselstromleistung einer festen Spannung und einer festen Frequenz, die z. B. von einer Netzstromversorgung zugeführt wird.The power conversion device of the first embodiment receives three-phase AC power (R, R and T), converts the received three-phase AC power into a three-phase AC power of a variable voltage and a variable frequency, and outputs the resulting three-phase power to a three-phase AC motor (U, V and W). The three-phase AC power to be received is a three-phase AC power of a fixed voltage and frequency, e.g. B. is supplied by a mains power supply.

Zunächst wird eine Hauptschaltungseinheit, die in der Leistungsumsetzvorrichtung vorgesehen ist, beschrieben.First, a main circuit unit provided in the power conversion device will be described.

Die Dioden 1a bis 1f konfigurieren eine Gleichrichtschaltung, die aus einer Dreiphasendiodenbrückenschaltung gebildet ist. Die Anode der Diode 1a und die Kathode der Diode 1b sind mit einem R-Phaseneingang der Leistungsaufnahmeseite verbunden. Ähnlich sind die Anode der Diode 1c und die Kathode der Diode 1b mit einem S-Phaseneingang verbunden und die Anode der Diode 1e und die Kathode der Diode 1f sind mit einem T-Phaseneingang verbunden. Die empfangene Dreiphasenwechselstromleistung wird durch die Gleichrichtschaltung, die aus den Dioden 1a bis 1f konfiguriert ist, vollwellengleichgerichtet und wird ferner durch Entfernen von ihren Welligkeitsanteilen durch einen Glättungskondensator 2 in eine Gleichstromleistung umgesetzt.The diodes 1a to 1f configure a rectifier circuit formed from a three-phase diode bridge circuit. The anode of the diode 1a and the cathode of the diode 1b are connected to an R phase input on the power consumption side. The anode of the diode are similar 1c and the cathode of the diode 1b connected to an S-phase input and the anode of the diode 1e and the cathode of the diode 1f are connected to a T phase input. The three-phase AC power received is through the rectifier circuit, which consists of the diodes 1a to 1f is configured, full wave rectified and is further removed by removing its ripple components by a smoothing capacitor 2 converted into a DC power.

Die IGBTs 3a bis 3f konfigurieren eine Dreiphasenwechselrichterschaltung. Mit den Kollektoren der IGBTs 3a bis 3f sind jeweils die Kathoden der Dioden 4a bis 4f verbunden und mit den Emittern der IGBTs 3a bis 3f sind jeweils die Anoden der Dioden 4a bis 4f verbunden. Entsprechen wirken die Dioden 4a bis 4f als sogenannten Freilaufdioden. Die Kollektoren der IGBTs 3a, 3c und 3e sind mit der Hochpotentialseite der gegenüberliegenden Enden des Glättungskondensators 2 gemeinsam mit den Kathoden der Dioden 1a, 1c und 1e verbunden. Ferner sind die Emitter der IGBTs 3b, 3d und 3f mit der Niederpotentialseite der gegenüberliegenden Enden des Glättungskondensators 2 gemeinsam mit den Anoden der Dioden 1b, 1d und 1f verbunden. Mit den Gates der IGBTs 3a bis 3f sind jeweils Gate-Treiberschaltungen, die nicht dargestellt sind (5a bis 5f in 4) verbunden. Der Emitter des IGBT 3a und der Kollektor des IGBT 3b sind mit der W-Phase eines Dreiphasenwechselstrommotors 5 verbunden. Ähnlich sind der Emitter des IGBT 3c und der Kollektor des IGBT 3d mit der V-Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 5 verbunden und der Emitter des IGTB 3e und der Kollektor des IGBT 3f sind mit der U-Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 5 verbunden.The IGBTs 3a to 3f configure a three-phase inverter circuit. With the collectors of the IGBTs 3a to 3f are the cathodes of the diodes 4a to 4f connected and with the emitters of the IGBTs 3a to 3f are the anodes of the diodes 4a to 4f connected. The diodes act accordingly 4a to 4f as so-called free-wheeling diodes. The collectors of the IGBTs 3a . 3c and 3e are with the high potential side of the opposite ends of the smoothing capacitor 2 together with the cathodes of the diodes 1a . 1c and 1e connected. Furthermore, the emitters of the IGBTs 3b . 3d and 3f with the low potential side of the opposite ends of the smoothing capacitor 2 together with the anodes of the diodes 1b . 1d and 1f connected. With the gates of the IGBTs 3a to 3f are gate drive circuits, respectively, which are not shown (Figs. 5a to 5f in 4 ) connected. The emitter of the IGBT 3a and the collector of the IGBT 3b are with the W phase of a three-phase AC motor 5 connected. The emitter of the IGBT is similar 3c and the collector of the IGBT 3d with the V-phase of the three-phase AC motor 5 connected and the emitter of the IGTB 3e and the collector of the IGBT 3f are with the U-phase of the three-phase AC motor 5 connected.

Die Dreiphasenwechselrichterschaltung setzt eine Gleichstromleistung, die von der Gleichrichterschaltungsseite eingegeben wird, in eine Dreiphasenwechselstromleistung einer veränderlichen Spannung und einer veränderlichen Frequenz durch eine Ein-/Aussteuerung ihrer IGBTs 3a bis 3f durch die Gate-Treiberschaltungen um und gibt die resultierende Dreiphasenwechselstromleistung zur U-Phase, V-Phase und W-Phase des Dreiphasenwechselstrommotors 5 aus. Der Dreiphasenwechselstrommotor 5 wird dadurch mit veränderlicher Drehzahl angetrieben.The three-phase inverter circuit converts a DC power input from the rectifier circuit side into a three-phase AC power of a variable voltage and a variable frequency by turning on / off its IGBTs 3a to 3f through the gate driver circuits and outputs the resulting three-phase AC power to the U-phase, V-phase and W-phase of the three-phase AC motor 5 out. The three-phase AC motor 5 is thereby driven at a variable speed.

Nun wird ein Temperaturfestlegungsabschnitt, der in der Leistungsumsetzvorrichtung vorgesehen ist, beschrieben.A temperature setting section provided in the power conversion device will now be described.

Ein Stromsensor 10 ist für den Emitter des IGBT 3b des unteren W-Phasenarms vorgesehen. Der Emitter-Strom des IGBT 3b wird durch den Stromsensor 10 erfasst. Ein Signal des Stromsensors 10 wird in einen A/D-Umsetzer 11 eingegeben. Eine Ausgabe des A/D-Umsetzers 11 wird in eine Frequenzumsetzvorrichtung 12 eingegeben. Die Frequenzumsetzvorrichtung 12 berechnet eine Frequenzcharakteristik des erfassten Emitter-Stroms auf der Grundlage eines digitalen Signals, das vom A/D-Umsetzer 11 ausgegeben wird und einen Emitter-Strom anzeigt. Ferner sind in einer Speichereinrichtung 14 Daten angesammelt, die eine Beziehung zwischen der Frequenzcharakteristik eines Stroms, der zum IGBT 3b fließt, und der Temperatur des IGBT 3b anzeigen. Ein Rechner 13 vergleicht die Frequenzcharakteristik eines Emitter-Stroms des erfassten IGBTs 3b, der aus der Frequenzumsetzvorrichtung 12 ausgegeben wird, und die Daten, die in der Speichervorrichtung 14 angesammelt sind, miteinander, um die Temperatur des IGBT 3b zu berechnen.A current sensor 10 is for the emitter of the IGBT 3b of the lower W phase arm. The emitter current of the IGBT 3b is through the current sensor 10 detected. A signal from the current sensor 10 is converted to an A / D converter 11 entered. An edition of the A / D converter 11 becomes a frequency converter 12 entered. The frequency converter 12 calculates a frequency characteristic of the detected emitter current based on a digital signal from the A / D converter 11 is output and indicates an emitter current. Furthermore, are in a storage device 14 Accumulated data that shows a relationship between the frequency characteristic of a current flowing to the IGBT 3b flows, and the temperature of the IGBT 3b Show. A calculator 13 compares the frequency characteristic of an emitter current of the detected IGBT 3b coming from the frequency converter 12 is output, and the data stored in the storage device 14 are accumulated with each other to the temperature of the IGBT 3b to calculate.

Gemäß Untersuchungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung besitzt die Frequenzcharakteristik eines Stroms, der zu einem IGBT fließt, eine Temperaturabhängigkeit, wie im Folgenden beschrieben wird. Dementsprechend kann gemäß der ersten Ausführungsform durch Erfassen der Temperatur des IGBT auf der Grundlage der Frequenzcharakteristik die Temperatur des IGBT mit einem höheren Genauigkeitsgrad ohne besondere Änderung der Elementkonfiguration der IGBTs oder der Schaltungskonfiguration der Leistungsumsetzvorrichtung und entsprechend ohne Verursachen einer Zunahme der Größe der Vorrichtung oder einer Zunahme der Kosten gemessen werden.According to studies by the inventor of the present invention, the frequency characteristic of a current flowing to an IGBT has a temperature dependency as described below. Accordingly, according to the first embodiment, by detecting the temperature of the IGBT based on the frequency characteristic, the temperature of the IGBT can be improved with a higher degree of accuracy without particularly changing the element configuration of the IGBTs or the circuit configuration of the power conversion device, and accordingly without causing an increase in the size of the device or an increase of costs are measured.

Nun wird ein Betrieb der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.Operation of the first embodiment will now be described with reference to FIG 2 and 3 described.

2 stellt eine Gate-Spannungswellenform, eine Emitter-Stromwellenform und eine Stromfrequenzcharakteristik nach einer Ausschaltzeit des IGBT 3b in der ersten Ausführungsform dar. Wenn die Gate-Spannung eine Schwellenwertspannung dafür überschreitet, schaltet der IGBT 3b ein und der Emitter-Strom beginnt zu fließen. In einem anfänglichen Zustand nach dem Einschalten wird ein Rückgewinnungsstrom der Diode 4a des oberen W-Phasenarms einem W-Phasenstrom des Dreiphasenwechselstrommotors 5 überlagert und deshalb weist die Emitter-Stromwellenform eine Spitze auf. Nach einer Ausschaltzeit schaltet dann, wenn die Gate-Spannung niedriger als eine Schwellenwertspannung dafür wird, der IGBT 3b aus und der Emitter-Strom nimmt ab. 2 represents a gate voltage waveform, an emitter current waveform, and a current frequency characteristic after an IGBT turn-off time 3b in the first embodiment. When the gate voltage exceeds a threshold voltage therefor, the IGBT switches 3b on and the emitter current begins to flow. In an initial state after turning on, a recovery current of the diode 4a of the upper W-phase arm a W-phase current of the three-phase AC motor 5 superimposed and therefore the emitter current waveform has a peak. After a turn-off time, when the gate voltage becomes lower than a threshold voltage therefor, the IGBT switches 3b off and the emitter current decreases.

Unter Emitter-Stromwellenformen, die in 2 dargestellt sind, ist die Wellenform, die durch eine durchgezogene Linie angezeigt wird, eine Emitter-Stromwellenform, wenn die Temperatur des IGBT 3b Ta ist, und die Wellenform, die durch eine unterbrochene Linie angezeigt wird, ist eine Emitter-Stromwellenform, wenn die Temperatur des IGBT 3b Tb (> Temperatur Ta) ist. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Ausschaltzeit (Abfallzeit) tf bei der Temperatur Ta < Ausschaltzeit (Abfallzeit) ft' bei der Temperatur Tb.Among emitter current waveforms that are in 2 are shown, the waveform indicated by a solid line is an emitter current waveform when the temperature of the IGBT 3b Ta is, and the waveform indicated by a broken line is an emitter current waveform when the temperature of the IGBT 3b Tb (> temperature Ta) is. As in 2 is shown, the switch-off time (fall time) tf at the temperature Ta <switch-off time (fall time) ft 'at the temperature Tb.

Die Stromfrequenzcharakteristiken, die in 2 dargestellt sind, werden durch Frequenzumsetzung (z. B. Fourier-Transformation) der Emitter-Ströme, die in 2 dargestellt sind, erhalten. Eine derartige Frequenzumsetzung wird durch die Frequenzumsetzvorrichtung 12 (1) ausgeführt. Wenn der Zeitraum, währenddessen der Emitter-Strom fest ist, durch tp repräsentiert wird, besitzt der Stromwert (dB) des Emitter-Stroms, wenn der IGBT 3b ausschaltet, einen festen Wert vom Gleichstrom bis zu einer Frequenz 1 / (πtp), nimmt jedoch bei Frequenzen höher als 1 / (πtp) mit einer Steigung von 20 dB/dec (Änderung um 20 dB bei der zehnfachen Frequenz) in Frequenzantworten ab. Ferner nimmt gemäß den Untersuchungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung im Falle der Temperatur Ta, wobei die Frequenz gleich oder höher als 1 / (πtf) ist, der Stromwert (dB) mit einer Steigung von 40 dB/dec (Änderung um 40 dB bei der zehnfachen Frequenz) in einer Frequenzantwort ab. Ferner nimmt der Stromwert (dB) im Falle der Temperatur Tb (> Ta), wobei die Frequenz gleich oder höher als 1 / (πtf') (< 1 (πtf)) ist, mit einer Steigung von 40 dB/dec in einer Frequenzantwort ab.The current frequency characteristics that in 2 are shown by frequency conversion (e.g. Fourier transform) of the emitter currents that are in 2 are shown. Such a frequency conversion is carried out by the frequency conversion device 12 ( 1 ) executed. If the period during which the emitter current is fixed is represented by tp, the current value (dB) of the emitter current when the IGBT 3b switches off, a fixed value from direct current to a frequency 1 / (πtp), but decreases at frequencies higher than 1 / (πtp) with a slope of 20 dB / dec (change by 20 dB at ten times the frequency) in frequency responses. Further, according to the investigations by the inventor of the present invention, in the case of the temperature Ta where the frequency is equal to or higher than 1 / (πtf), the current value (dB) increases with a slope of 40 dB / dec (change by 40 dB in the tenfold frequency) in a frequency response. Furthermore, the current value (dB) in the case of the temperature Tb (> Ta), the frequency being equal to or higher than 1 / (πtf ') (<1 (πtf)), increases with a slope of 40 dB / dec in a frequency response from.

Auf diese Weise besitzt gemäß den Untersuchungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung die Frequenzcharakteristik eines Emitter-Stroms nach der Ausschaltzeit eines IGBT eine derartige Temperaturabhängigkeit, wie oben beschrieben wird. Deshalb wird in der ersten Ausführungsform eine Beziehung zwischen der Frequenz und der Temperatur, bei der sich die Steigung der Abnahme des Stromwerts in einer Frequenzcharakteristik von 20 dB/dec zu 40 dB/dec ändert, durch Messung oder dergleichen im Voraus bestimmt und als Daten in der Speichereinrichtung 14 (1) angesammelt. Der Rechner 13 (1) berechnet eine Frequenz, bei der sich die Steigung der Abnahme des Erfassungsstromwerts von 20 dB/dec zu 40 dB/dec ändert, aus der Frequenzcharakteristik des Erfassungsstroms, der durch die Frequenzumsetzvorrichtung 12 (1) berechnet wird, und vergleicht die berechnete Frequenz mit den Daten, die in der Speichereinrichtung 14 (1) angesammelt sind, um eine Temperatur, die der berechneten Frequenz entspricht, festzulegen.In this way, according to the investigations of the inventor of the present invention, the frequency characteristic of an emitter current after the turn-off time of an IGBT has such a temperature dependency as described above. Therefore, in the first embodiment, a relationship between the frequency and the temperature at which the slope of the decrease in the current value changes in a frequency characteristic from 20 dB / dec to 40 dB / dec is determined by measurement or the like in advance and as data in the storage device 14 ( 1 ) accumulated. The computer 13 ( 1 ) calculates a frequency at which the slope of the decrease in the detection current value changes from 20 dB / dec to 40 dB / dec from the frequency characteristic of the detection current passed through the frequency conversion device 12 ( 1 ) is calculated, and compares the calculated frequency with the data stored in the storage device 14 ( 1 ) are accumulated to establish a temperature corresponding to the calculated frequency.

Es ist festzuhalten, dass die Frequenzcharakteristik des Stromwerts (dB) mit Ausnahme der Temperaturabhängigkeit einem Frequenzspektrum einer sogenannten trapezförmigen Welle entspricht.It should be noted that the frequency characteristic of the current value (dB), with the exception of temperature dependence, corresponds to a frequency spectrum of a so-called trapezoidal wave.

3 ist ein Ablaufplan, der einen Festlegungsvorgang einer Temperatur eines IGBT in der ersten Ausführungsform darstellt. 3 FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of setting a temperature of an IGBT in the first embodiment.

Nachdem der Vorgang gestartet worden ist (Schritt (1)), wird die Stromwellenform nach dem Stromumschalten des IGBT 3b durch den Stromsensor 10 (Schritt (2)) in ein Spannungssignal umgesetzt.After the process has started (step ( 1 )), the current waveform after switching the power of the IGBT 3b through the current sensor 10 (Step ( 2 )) converted into a voltage signal.

Ein Spannungssignal vom Stromsensor 10, nämlich ein Analogsignal, das einen Strom repräsentiert, wird durch den A/D-Umsetzer 11 (Schritt (3)) in ein digitales Signal umgesetzt.A voltage signal from the current sensor 10 , namely an analog signal representing a current, is through the A / D converter 11 (Step ( 3 )) converted into a digital signal.

Eine Stromwellenform, die durch das digitale Signal aus dem A/D-Umsetzer 11 angezeigt wird, wird durch die Frequenzumsetzvorrichtung 12 (Schritt (4)) in eine Frequenzcharakteristik des Stroms umgesetzt.A current waveform generated by the digital signal from the A / D converter 11 is displayed by the frequency converter 12 (Step ( 4 )) converted into a frequency characteristic of the current.

Dann bezieht sich der Rechner 13 auf die Beziehung zwischen der Frequenzcharakteristik des Stroms und der Temperatur, die in der Speichervorrichtung 14 angesammelt wurde, die Beziehung zwischen der Frequenz und der Temperatur, bei der eine Stromwertabnahme mit der Steigung 40 dB/dec in der ersten Ausführungsform beginnt (Schritt (5)), und berechnet die Frequenz, bei der eine Stromwertabnahme mit der Steigung 40 dB/dec in der Frequenzcharakteristik des Erfassungsstroms, die durch die Frequenzumsetzvorrichtung 12 berechnet wurde, beginnt (Schritt (6)).Then the calculator refers 13 to the relationship between the frequency characteristic of the current and the temperature in the storage device 14 was accumulated, the relationship between the frequency and the temperature at which a current value decrease with the slope 40 dB / dec in the first embodiment begins (step ( 5 )), and calculates the frequency at which a current value decrease with the slope 40 dB / dec in the frequency characteristic of the detection current by the frequency conversion device 12 calculated, begins (step ( 6 )).

Dann vergleicht der Rechner 13 die Daten, die in der Speichereinrichtung 14 angesammelt wurden, und die Frequenzcharakteristik des Erfassungsstroms, den Rechenwert der Frequenz, bei der eine Stromwertabnahme mit der Steigung 40 dB/dec in der ersten Ausführungsform beginnt, miteinander und legt die Temperatur des IGBT als Antwort auf ein Ergebnis des Vergleichs fest (Schritt (7)).Then the calculator compares 13 the data in the storage device 14 were accumulated, and the frequency characteristic of the detection current, the calculated value of the frequency at which a current value decrease with the slope 40 dB / dec in the first embodiment starts with each other and sets the temperature of the IGBT in response to a result of the comparison (step ( 7 )).

Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der ersten Ausführungsform die Temperatur eines IGBT mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ohne zu einer Zunahme der Größe der Vorrichtung und einer Zunahme der Kosten zu führen. Es ist festzuhalten, dass, obwohl in der erste Ausführungsform die Temperatur eines IGBT auf der Grundlage der Stromfrequenzcharakteristik nach der Ausschaltzeit festgelegt wird, die Temperatur eines IGBT auf andere Weise auf der Grundlage der Stromfrequenzcharakteristik nach der Einschaltzeit festgelegt werden kann. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn die Abfallzeit tf, die oben beschrieben wird, durch eine Anstiegszeit tf ersetzt wird.As described above, according to the first embodiment, the temperature of an IGBT can be measured with high accuracy without increasing the size of the device and increasing the cost. Note that, although in the first embodiment, the temperature of an IGBT is set based on the current frequency characteristic after the turn-off time, the temperature of an IGBT can be set otherwise based on the current frequency characteristic after the turn-on time. In this case, it is sufficient if the fall time tf described above is replaced by a rise time tf.

Es ist festzuhalten, dass, obwohl in der ersten Ausführungsform die Temperatur mit dem IGBT 3b als ein Repräsentant aus den IGBTs, die die Wechselrichterschaltung konfigurieren, festgelegt wird, jeder der weiteren IGBTs 3a und 3c bis 3f als ein Repräsentant bestimmt werden kann. Als Alternative kann ein Stromsensor in jedem der IGBTs 3a bis 3f vorgesehen werden, um die Temperatur individuell festzulegen. Da dies ermöglicht, lediglich einen IGBT, der mit hoher Wahrscheinlichkeit ausfallen wird, zu ersetzen, kann eine Verlängerung der Lebensdauer der Leistungsumsetzvorrichtung leicht oder mit geringen Kosten erzielt werden. Ferner kann die Temperatur eines IGBT auf der Grundlage der Frequenzcharakteristik eines Kollektorstroms des IGBT festgelegt werden.Note that, although in the first embodiment, the temperature with the IGBT 3b as a representative of the IGBTs that configure the inverter circuit, each of the other IGBTs 3a and 3c to 3f can be designated as a representative. Alternatively, a current sensor can be found in each of the IGBTs 3a to 3f be provided to individually set the temperature. Since this makes it possible to replace only an IGBT that is likely to fail, an extension of the life of the power conversion device can be achieved easily or at a low cost. Furthermore, the temperature of an IGBT can be based on the Frequency characteristic of a collector current of the IGBT can be set.

Ferner kann die Parallelschaltung eines IGBT und einer Diode im oberen und unteren Arm eine Parallelschaltung mehrerer parallelgeschalteter IGBT-Chips und mehrerer parallelgeschalteter Dioden-Chips sein. Zum Beispiel kann der obere und der untere Arm durch ein sogenanntes IGBT-Modul konfiguriert sein. Im Falle eines IGBT-Moduls wird die Temperatur eines repräsentativen IGBTs festgelegt, und wenn der Zeitraum (die Zeit) bis der IGBT ausfällt, niedriger als ein vorgegebener Wert wird, wird das IGBT-Modul ersetzt.Furthermore, the parallel connection of an IGBT and a diode in the upper and lower arm can be a parallel connection of a plurality of IGBT chips connected in parallel and a plurality of diode chips connected in parallel. For example, the upper and lower arms can be configured by a so-called IGBT module. In the case of an IGBT module, the temperature of a representative IGBT is set, and if the period (the time) until the IGBT fails becomes less than a predetermined value, the IGBT module is replaced.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Es ist festzuhalten, dass hauptsächlich eine Beschreibung von Differenzen von der ersten Ausführungsform gegeben wird.A second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 4 and 5 described. Note that mainly a description of differences from the first embodiment is given.

4 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 4 FIG. 13 illustrates a configuration of a power conversion device of the second embodiment of the present invention.

In der zweiten Ausführungsform erzeugt ein Mikrocomputer 6 ein PWM-Signal, um die IGBTs 3a bis 3f auf der Grundlage eines Drehmomentanweisungswerts (der nicht dargestellt ist) von außerhalb (z. B. einer übergeordneten Steuereinrichtung) und Motorstrominformationen, die durch die Stromsensoren 8a und 8b erfasst werden, anzusteuern. Das PWM-Signal wird über Fotokoppler 7a bis 7f vom Mikrocomputer 6 zu Gate-Treiberschaltungen 5a bis 5f übertragen. Die Gate-Treiberschaltungen 5a bis 5f geben Gate-Treiberspannungssignale als Antwort auf das PWM-Signal zu den Gates der IGBTs 3a bis 3f aus. Folglich werden die IGBTs 3a bis 3f Ein/Ausgesteuert. Mit anderen Worten arbeitet der Mikrocomputer 6 als eine Steuereinheit zum Erzeugen von Gate-Treiberspannungssignalen zum Ein/Aus-Steuern der IGBTs 3a bis 3f.In the second embodiment, a microcomputer generates 6 a PWM signal to the IGBTs 3a to 3f based on a torque instruction value (not shown) from outside (e.g., a master controller) and motor current information provided by the current sensors 8a and 8b are recorded to control. The PWM signal is via photocouplers 7a to 7f from the microcomputer 6 to gate driver circuits 5a to 5f transfer. The gate driver circuits 5a to 5f give gate drive voltage signals in response to the PWM signal to the gates of the IGBTs 3a to 3f out. As a result, the IGBTs 3a to 3f On / off controlled. In other words, the microcomputer works 6 as a control unit for generating gate drive voltage signals for on / off control of the IGBTs 3a to 3f ,

Es ist festzuhalten, dass Fotokoppler 7a bis 7f vorgesehen sind, um die Seite des Mikrocomputers 6 und die Gate-Treiberschaltungen 5a bis 5f voneinander elektrisch zu isolieren, während das PWM-Signal übertragen wird.It should be noted that photocouplers 7a to 7f are provided to the side of the microcomputer 6 and the gate driver circuits 5a to 5f electrically isolate from each other while the PWM signal is being transmitted.

Ein Triggersignal wird vom Mikrocomputer 6 als Trigger zum Starten der Frequenzumsetzung in die Frequenzumsetzvorrichtung 12 eingegeben. Das Triggersignal wird zu einem Zeitpunkt ausgegeben, zu dem der IGBT als Antwort auf das PWM-Signal einschalten oder ausschalten soll. Insbesondere beginnt die Frequenzumsetzvorrichtung 12 die Berechnung einer Frequenzcharakteristik einer Frequenzumsetzung, nämlich eines Emitter-Stroms des IGBT 3b synchron mit dem Gate-Treiberspannungssignal.A trigger signal is sent from the microcomputer 6 as a trigger for starting the frequency conversion in the frequency conversion device 12 entered. The trigger signal is output at a point in time at which the IGBT is to switch on or off in response to the PWM signal. In particular, the frequency conversion device begins 12 the calculation of a frequency characteristic of a frequency conversion, namely an emitter current of the IGBT 3b in sync with the gate drive voltage signal.

5 ist ein Ablaufplan, der einen Festlegungsvorgang einer Temperatur eines IGBT in der zweiten Ausführungsform darstellt. 5 FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of setting a temperature of an IGBT in the second embodiment.

In der zweiten Ausführungsform wird als Antwort auf ein Triggersignal vom Mikrocomputer 6 (Schritt (8)) eine Einschaltstromwellenform oder eine Ausschaltstromwellenform, die durch ein digitales Signal vom A/D-Umsetzer 11 angegeben wird, durch die Frequenzumsetzvorrichtung 12 in eine Frequenzcharakteristik eines Stroms umgesetzt (Schritt (4)).In the second embodiment, in response to a trigger signal from the microcomputer 6 (Step ( 8th )) an inrush current waveform or an inrush current waveform generated by a digital signal from the A / D converter 11 is specified by the frequency conversion device 12 converted into a frequency characteristic of a current (step ( 4 )).

Folglich kann die Frequenzumsetzvorrichtung 12 festlegen, welche einer Einschaltwellenform und einer Ausschaltwellenform abgerufen wird, und einen Umsetzungsprozess einer der Stromwellenformen ausführen. Deshalb wird die Verarbeitungslast der Frequenzumsetzvorrichtung 12 oder des A/D-Umsetzers 11 verringert. Dementsprechend verringert sich die Zeit, die zum Verarbeiten benötigt wird, oder die Frequenzumsetzvorrichtung 12 oder der A/D-Umsetzer 11, die billiger sind, können verwendet werden.Consequently, the frequency conversion device 12 determine which one of a turn-on waveform and a turn-off waveform is retrieved, and execute a conversion process of one of the current waveforms. Therefore, the processing load of the frequency conversion device 12 or the A / D converter 11 is reduced. Accordingly, the time required for processing or the frequency conversion device is reduced 12 or the A / D converter 11, which are cheaper, can be used.

Dritte AusführungsformThird embodiment

Nun wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Es ist festzuhalten, dass hauptsächlich eine Beschreibung von Differenzen von der zweiten Ausführungsform gegeben wird.A third embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 6 and 7 described. Note that mainly a description of differences from the second embodiment is given.

6 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 6 12 illustrates a configuration of a power conversion device of the third embodiment of the present invention.

In der dritten Ausführungsform ist der Stromsensor 10 zwischen dem Niederpotentialende des Glättungskondensators 2 und dem Emitter der IGBTs 3b, 3d und 3f der Seite des unteren Arms nämlich der Niederpotentialseite eines Gleichstromeingangs der Wechselrichterschaltung vorgesehen. Dementsprechend erfasst der Stromsensor 10 gewissermaßen einen Gleichstrombusstrom.In the third embodiment, the current sensor 10 between the low potential end of the smoothing capacitor 2 and the emitter of the IGBTs 3b . 3d and 3f the lower arm side namely the low potential side of a DC input of the inverter circuit. Accordingly, the current sensor detects 10 a DC bus current, so to speak.

7 stellt eine Gate-Spannungswellenform des IGBT 3b, eine Gleichstrombusstromwellenform, die durch den Stromsensor 10 erfasst wurde, und eine Stromfrequenzcharakteristik des Erfassungsstroms in der dritten Ausführungsform dar. 7 represents a gate voltage waveform of the IGBT 3b , a DC bus current waveform generated by the current sensor 10 was detected, and represents a current frequency characteristic of the detection current in the third embodiment.

Zur Zeit des Anstiegs der Gate-Spannung, nämlich wenn der IGBT 3b einschaltet, fließt ein Rückgewinnungsstrom und Strom fließt transient über eine parasitäre Kapazität des IGBT 3b. Die Ströme fließen über eine parasitäre Verdrahtungskapazität, die parasitäre Kapazität des IGBT 3b und eine parasitäre Kapazität der Verdrahtung in die Gleichrichterschaltungsseite. Wie in 7 dargestellt ist oszilliert deshalb der Erfassungsstrom durch den Stromsensor 10 transient. Außerdem fließt zur Zeit des Abfallens der Gate-Spannung nämlich nach der Ausschaltzeit des IGBT 3b ein Strom transient durch die parasitären Kapazitäten und deshalb oszilliert der Erfassungsstrom durch den Stromsensor 10 ähnlich wie die Einschaltzeit.At the time the gate voltage rises, namely when the IGBT 3b turns on, a recovery current flows and current flows transiently through a parasitic capacitance of the IGBT 3b , The currents flow through a parasitic wiring capacitance, the parasitic capacitance of the IGBT 3b and a parasitic capacitance of the wiring in the rectifier circuit side. As in 7 the detection current is therefore shown oscillating through the current sensor 10 transient. In addition, at the time the gate voltage drops, it flows after the IGBT turn-off time 3b a current transient through the parasitic capacitances and therefore the detection current oscillates through the current sensor 10 similar to the on time.

Darüber hinaus zeigt die Frequenzcharakteristik des Gleichstrombusstroms, der durch den Stromsensor 10 erfasst wird, einen Spitzenwert bei einigen Frequenzen gemeinsam mit der transienten Oszillation des Stroms an. Gemäß den Untersuchungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung besitzt die Frequenz, bei der ein Spitzenwert angezeigt wird, eine derartige Temperaturabhängigkeit, dass, wenn die Temperatur ansteigt (Ta → Tb (> Ta)), die Frequenz zur Niederfrequenzseite versetzt wird, wie in 7 dargestellt ist.It also shows the frequency characteristic of the DC bus current flowing through the current sensor 10 peaks at some frequencies along with the transient oscillation of the current. According to the investigations of the inventor of the present invention, the frequency at which a peak value is displayed has such a temperature dependency that when the temperature rises (Ta → Tb (> Ta)), the frequency is shifted to the low frequency side as in FIG 7 is shown.

Hier wird, wenn die parasitäre Kapazität durch Cs repräsentiert wird und die Kollektor/Emitter-Spannungsänderung eines IGBT nach der Einschaltzeit oder der Ausschaltzeit durch dV/dt repräsentiert wird, der Strom, der transient fließt, als Cs x (dV/dt) repräsentiert. Dieses (dV/dt) nimmt ab, wenn die Temperatur zunimmt und die Schwankung des Stroms mäßig wird. Deshalb ist, wie durch Vergleich zwischen der Frequenzcharakteristik (durchgezogene Linie) bei der Temperatur Ta und der Frequenzcharakteristik (unterbrochene Linie) bei der Temperatur Tb (> Ta) in 7 erkannt werden kann, in beiden Fällen der Spitzenwert im Falle der Temperatur Tb (> Ta) zur abnehmenden Seite der Frequenz in Bezug auf den Spitzenwert im Falle der Temperatur Ta versetzt.Here, when the parasitic capacitance is represented by Cs and the collector / emitter voltage change of an IGBT after the turn-on time or the turn-off time is represented by dV / dt, the current that flows transiently is represented as Cs x (dV / dt). This (dV / dt) decreases as the temperature increases and the fluctuation in the current becomes moderate. Therefore, as by comparison between the frequency characteristic (solid line) at the temperature Ta and the frequency characteristic (broken line) at the temperature Tb (> Ta) is in 7 can be recognized, in both cases the peak value in the case of the temperature Tb (> Ta) is offset to the decreasing side of the frequency with respect to the peak value in the case of the temperature Ta.

In der dritten Ausführungsform wird eine derartige Beziehung zwischen der Frequenzcharakteristik und der Temperatur, wie oben beschrieben wird, nämlich die Beziehung zwischen der Temperatur und der Frequenz, bei der ein Stromspitzenwert angezeigt wird, im Voraus durch tatsächliche Messung oder dergleichen erfasst und wird in der Speichereinrichtung 14 gespeichert. Dann kann durch den oben beschriebenen Temperaturfestlegungsvorgang, der in 5 dargestellt ist, aus dem Erfassungsstrom durch den Stromsensor 10 eine Temperatur festgelegt werden.In the third embodiment, such a relationship between the frequency characteristic and the temperature as described above, namely the relationship between the temperature and the frequency at which a current peak value is displayed, is detected in advance by actual measurement or the like, and is stored in the storage device 14 saved. Then, by the temperature setting process described above, which is in 5 is shown from the detection current through the current sensor 10 a temperature can be set.

Hier ändert sich die Wellenform des Gleichstrombusstroms, die durch den Stromsensor 10 erfasst wird, wie durch eine Stromwellenform, die in 7 zu einem Zeitpunkt des Ausschaltens und des Einschaltens jedes der IGBTs 3a bis 3f dargestellt ist, angezeigt wird. Dementsprechend kann durch Erzeugen eines Triggersignals zu einem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Treibersignal für jeden der IGBTs, die die Wechselrichterschaltung konfigurieren, einschaltet oder ausschaltet, festgelegt werden, von welchem der IGBTs 3a bis 3f eine Einschaltstromwellenform oder eine Ausschaltstromwellenform abgerufen wird. Dementsprechend können die Temperaturen der IGBTs durch den einzelnen Stromsensor 10 festgelegt werden.Here the waveform of the DC bus current changes by the current sensor 10 is detected, as by a current waveform that is in 7 at a time of turning off and turning on each of the IGBTs 3a to 3f is shown, is displayed. Accordingly, by generating a trigger signal at a time when the gate drive signal for each of the IGBTs that configure the inverter circuit turns on or off, which of the IGBTs can be determined 3a to 3f an inrush current waveform or an inrush current waveform is retrieved. Accordingly, the temperatures of the IGBTs through the single current sensor 10 be determined.

Als der Stromsensor 10 wird z. B. ein Nebenschlusswiderstand verwendet. Es ist festzuhalten, dass der Stromsensor 10 außerdem als ein Sensor zur Gleichstrombusstromerfassung dienen kann, der verwendet wird, einen Motorstrom durch ein sogenanntes Nebenschlussverfahren zu erfassen.As the current sensor 10 z. B. uses a shunt resistor. It should be noted that the current sensor 10 can also serve as a sensor for DC bus current detection, which is used to detect a motor current by a so-called shunt method.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

Nun wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. Es ist festzuhalten, dass hauptsächlich eine Beschreibung von Differenzen von der dritten Ausführungsform gegeben wird.A fourth embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 8th and 9 described. Note that mainly a description of differences from the third embodiment is given.

8 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 8th 12 illustrates a configuration of a power conversion device of the fourth embodiment of the present invention.

In der vierten Ausführungsform ist als ein Filter zum Entfernen von Rauschen ein X-Kondensator 20 bei einem seiner Enden mit der Niederpotentialseite (N-Seite) eines Gleichstromeingangs der Wechselrichterschaltung verbunden. Der X-Kondensator 20 ist an seinem anderen Ende über den Stromsensor 10 mit Masse verbunden. Dementsprechend wird Rauschen nämlich transiente Oszillationskomponenten nach der Einschaltzeit und nach der Ausschaltzeit jedes IGBT durch den X-Kondensator 20 aus einem Gleichstrombusstrom entfernt. Die transienten Oszillationskomponenten fließen über den X-Kondensator 20 zu Masse und werden durch den Stromsensor 10 erfasst.In the fourth embodiment, as a filter for removing noise, is an X capacitor 20 connected at one of its ends to the low potential side (N side) of a DC input of the inverter circuit. The X capacitor 20 is at its other end via the current sensor 10 connected to ground. Accordingly, noise becomes transient oscillation components after the turn-on time and after the turn-off time of each IGBT by the X capacitor 20 removed from a DC bus stream. The transient oscillation components flow through the X capacitor 20 to ground and are caused by the current sensor 10 detected.

9 stellt eine Gate-Spannungswellenform des IGBT 3b, eine Stromwellenform, die durch den Stromsensor 10 erfasst wurde, und eine Stromfrequenzcharakteristik des Erfassungsstroms in der vorliegenden vierten Ausführungsform dar. 9 represents a gate voltage waveform of the IGBT 3b , a current waveform generated by the current sensor 10 was detected, and represents a current frequency characteristic of the detection current in the present fourth embodiment.

Wie in 9 dargestellt ist, besitzt die Frequenzcharakteristik eines Stroms, der durch den Stromsensor 10 erfasst wird, eine derartige Temperaturabhängigkeit, dass sie einen Spitzenwert bei einigen Frequenzen anzeigt, und außerdem ist, da die Temperatur hoch wird (Ta → Tb (> Ta)), die Frequenz, bei der ein Spitzenwert angezeigt wird, zur Niederfrequenzseite versetzt, ähnlich wie in 7 (dritte Ausführungsform). Dementsprechend kann die Temperatur jedes IGBT ähnlich wie in der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wird, festgelegt werden.As in 9 is shown has the frequency characteristic of a current flowing through the current sensor 10 is detected, such a temperature dependency that it indicates a peak at some frequencies, and also, since the temperature becomes high (Ta → Tb (> Ta)), the frequency at which a peak is displayed is shifted to the low frequency side as in 7 (third embodiment). Accordingly, the temperature of each IGBT can be set similarly to the third embodiment described above.

Ferner wird, wie aus den Stromwellenformen und den Frequenzcharakteristiken von 7 und 9 erkannt werden kann, in der vierten Ausführungsform aus dem Erfassungsstrom des Stromsensors 10 eine Gleichstromkomponente des Gleichstrombusstroms nämlich eine Stromkomponente, die als Antwort auf den Motorstrom fließt, entfernt. Dementsprechend kann, als ein Verhalten, das der Stromsensor 10 aufweist, ein erfassbarer Maximalstromwert gesenkt werden. Mit anderen Worten können die Größe und die Kosten des Stromsensors 10 verringert werden. Furthermore, how from the current waveforms and the frequency characteristics of 7 and 9 can be recognized in the fourth embodiment from the detection current of the current sensor 10 namely, a DC component of the DC bus current removes a current component that flows in response to the motor current. Accordingly, as a behavior that the current sensor 10 has a detectable maximum current value. In other words, the size and cost of the current sensor 10 be reduced.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

Nun wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Es ist festzuhalten, dass hauptsächlich eine Beschreibung von Differenzen von der vierten Ausführungsform gegeben wird.A fifth embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 10 described. Note that mainly a description of differences from the fourth embodiment is given.

10 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 10 FIG. 13 illustrates a configuration of a power conversion device of the fifth embodiment of the present invention.

In der fünften Ausführungsform sind, um Gleichtaktrauschen aus dem Gleichstrombusstrom zu entfernen, Y-Kondensatoren 21a und 21b als Filterkondensatoren mit der Gleichstromeingangsseite der Wechselrichterschaltung verbunden. Der Y-Kondensator 21a ist bei seinem einen Ende mit der Niederpotentialseite (N-Seite) des Gleichstromeingangs der Wechselrichterschaltung verbunden und ist an seinem anderen Ende mit eine Ende des Y-Kondensators 21b verbunden. Der Y-Kondensator 21b ist an seinem anderen Ende mit der Hochpotentialseite (P-Seite) der Gleichstromeingangs der Wechselrichterschaltung verbunden. Ferner ist der Verbindungspunkt zwischen den Y-Kondensatoren 21a und 21b mit Masse verbunden. Dementsprechend wird Gleichtaktrauschen nämlich Oszillationskomponenten nach der Ausschaltzeit und der Einschaltzeit jedes IGBT durch die Y-Kondensatoren 21a und 21b aus einem Gleichstrombusstrom entfernt. Die transienten Oszillationskomponenten fließen zu Masse und werden durch den Stromsensor 10 erfasst.In the fifth embodiment, to remove common mode noise from the DC bus current, Y capacitors are 21a and 21b connected as filter capacitors to the DC input side of the inverter circuit. The Y capacitor 21a is connected at one end to the low potential side (N side) of the DC input of the inverter circuit and is at one end to one end of the Y capacitor 21b connected. The Y capacitor 21b is connected at its other end to the high potential side (P side) of the DC input of the inverter circuit. Furthermore, the connection point between the Y capacitors 21a and 21b connected to ground. Accordingly, common mode noise becomes oscillation components after the turn-off time and the turn-on time of each IGBT by the Y capacitors 21a and 21b removed from a DC bus stream. The transient oscillation components flow to ground and are through the current sensor 10 detected.

Außerdem kann in der fünften Ausführungsform, da die Frequenzcharakteristik des Stroms, der durch den Stromsensor 10 erfasst wird, eine Temperaturabhängigkeit ähnlich wie in 7 (der dritten Ausführungsform) oder 9 (der vierten Ausführungsform) besitzt, die Temperatur jedes IGBT ähnlich wie in der dritten und vierten Ausführungsform, die oben beschrieben werden (Bezug nehmend auf 5), festgelegt werden.In addition, in the fifth embodiment, since the frequency characteristic of the current passing through the current sensor 10 is detected, a temperature dependency similar to that in 7 (the third embodiment) or 9 (the fourth embodiment), the temperature of each IGBT is similar to the third and fourth embodiments described above (refer to FIG 5 ), be determined.

Außerdem können in der fünften Ausführungsform die Größe und Kosten des Stromsensors 10 ähnlich der vierten Ausführungsform (8) die oben beschrieben wird, verringert werden.In addition, in the fifth embodiment, the size and cost of the current sensor 10 similar to the fourth embodiment ( 8th ) described above can be reduced.

Sechste AusführungsformSixth embodiment

Nun wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben. Es ist festzuhalten, dass hauptsächlich eine Beschreibung von Differenzen von der fünften Ausführungsform gegeben wird.A sixth embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 11 and 12 described. Note that mainly a description of differences from the fifth embodiment is given.

11 stellt eine Konfiguration einer Leistungsumsetzvorrichtung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 11 12 illustrates a configuration of a power conversion device of the sixth embodiment of the present invention.

In der sechsten Ausführungsform wird eine Triggerschaltung 30 geschaffen, die als Antwort auf ein Gate-Ansteuersignal, das durch den Mikrocomputer 6 erzeugt wird, ein Triggersignal erzeugt. Das Triggersignal, das durch die Triggerschaltung 30 erzeugt wird, wird dem A/D-Umsetzer 11 bereitgestellt. Ferner sind eine Festlegungsschaltung 40 und ein Speicher 50 zwischen dem A/D-Umsetzer 11 und der Frequenzumsetzvorrichtung 12 vorgesehen. Der Speicher 50 sammelt digitale Daten eines Stroms, der aus dem A/D-Umsetzer 11 ausgegeben wird, in Zeitreihen an. Mit anderen Worten sammelt der Speicher 50 Stromwellenformdaten an. Es ist festzuhalten, dass der A/D-Umsetzer 11 in der sechsten Ausführungsform einen Stromwert in vorgegebenen Zeitintervallen in einem vorgegebenen Zeitraum abtastet, um Stromwellenformdaten abzurufen. Dann wird ein derartiges Stromwellenformabrufen im vorgegebenen Zeitraum mehrfach wiederholt, wie im Folgenden beschrieben wird.In the sixth embodiment, a trigger circuit 30 created in response to a gate drive signal by the microcomputer 6 is generated, a trigger signal is generated. The trigger signal generated by the trigger circuit 30 is generated, the A / D converter 11 provided. Furthermore, a setting circuit 40 and a memory 50 between the A / D converter 11 and the frequency converter 12 intended. The memory 50 collects digital data of a stream coming from the A / D converter 11 is output in time series. In other words, the memory collects 50 Current waveform data. It should be noted that the A / D converter 11 in the sixth embodiment, samples a current value at predetermined time intervals in a predetermined period to retrieve current waveform data. Then, such a current waveform retrieval is repeated several times in the predetermined period, as described below.

12 ist ein Ablaufplan, der einen Festlegungsvorgang einer Temperatur eines IGBT in der sechsten Ausführungsform darstellt. Ein Vorgang, der dem Festlegungsvorgang (5) der fünften Ausführungsform durch die Triggerschaltung 30, die Festlegungsschaltung 40 und den Speicher 50 in der sechsten Ausführungsform hinzugefügt wird, gestaltet sich wie folgt. 12 FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of setting a temperature of an IGBT in the sixth embodiment. A process that corresponds to the setting process ( 5 ) of the fifth embodiment by the trigger circuit 30 who have favourited Fixing Circuit 40 and the memory 50 added in the sixth embodiment is as follows.

Ein Abtasttrigger für den A/D-Umsetzer 11 wird durch die Triggerschaltung 30 synchron mit einem Gate-Ansteuersignal, das durch den Mikrocomputer 6 erzeugt wird (Schritt (9)), erzeugt.A sampling trigger for the A / D converter 11 is through the trigger circuit 30 in synchronism with a gate drive signal by the microcomputer 6 is generated (step ( 9 )), generated.

Ferner wird durch die Festlegungsschaltung 40 festgelegt, ob die Wiederholungsanzahl des Abtastens in einem vorgegebenen Zeitraum für ein derartiges Stromwellenlängenabrufen nämlich die Stromwellenlängenabrufzeitanzahl eine vorgegebene Anzahl von Malen erreicht (Schritt (10)).Furthermore, by the setting circuit 40 determined whether the number of repetitions of the scanning in a predetermined period for such a current wavelength retrieval, namely the current wavelength retrieval number of times, reaches a predetermined number of times (step ( 10 )).

Dann, wenn die Abtastwiederholungszahl die vorgegebene Anzahl von Malen erreicht (Ja bei (10)) nämlich dann, wenn das Abrufen der Stromwellenlängendaten die vorgegebene Anzahl von Malen ausgeführt wird, berechnet die Frequenzumsetzvorrichtung 12 eine Frequenzcharakteristik eines Stroms aus den Stromwellenformdaten (digitales Signal), das im Speicher 50 angesammelt wird (Schritt (4)).Then when the scan repetition number reaches the predetermined number of times (Yes at ( 10 )) namely when the retrieval of the The frequency converter calculates current wavelength data the predetermined number of times 12 a frequency characteristic of a current from the current waveform data (digital signal) stored in the memory 50 is accumulated (step ( 4 )).

Dann, wenn die Abtastwiederholungszahl die vorgenommene Anzahl von Malen nicht erreicht (Nein in Schritt (10)), werden Daten eines Stroms, der durch den A/D-Umsetzer 11 A/D-umgesetzt wurde, im Speicher 50 angesammelt (Schritt (11)) und die Abtasttriggerstartzeit wird um einen vorgegebenen Zeitraum Δt, der kürzer als das Abtastintervall ist, verzögert (Schritt (12)) und ein Abtasttrigger wird durch die Triggerschaltung 30 erneut erzeugt (Schritt (9)), wonach das Stromerfassungssignal des Stromsensors 10 durch den A/D-Umsetzer 11 A/D-umgesetzt wird.Then, if the scan repetition number does not reach the number of times made (no in step ( 10 )), data of a stream through the A / D converter 11 A / D has been implemented in memory 50 accumulated (step ( 11 )) and the sampling trigger start time is delayed by a predetermined time period Δt, which is shorter than the sampling interval (step ( 12 )) and a sampling trigger is created by the trigger circuit 30 generated again (step ( 9 )), after which the current detection signal of the current sensor 10 through the A / D converter 11 A / D is implemented.

13 stellt Abtastdaten einer Stromwellenform in der sechsten Ausführungsform schematisch dar. 13 14 schematically illustrates sample data of a current waveform in the sixth embodiment.

In 13 zeigen graphische Darstellungen eines schwarzen Kreises Abtastdaten für das erste Mal an; graphische Darstellung eines schwarzen Vierecks Abtastdaten für das zweite Mal an und graphische Darstellungen eines schwarzen Dreiecks Abtastdaten für das dritte Mal an.In 13 show graphical representations of a black circle first time sample data; graphing a black triangle of scan data for the second time and graphing a black triangle of scan data for the third time on.

Wie in 13 dargestellt ist, wird durch Abrufen von Wellenformdaten mehrere Male, wobei die Abtasttriggerstartzeit um den vorgegebenen Zeitraum Δt, der kürzer als das Abtastintervall ist, verzögert ist, die Erfassungsgenauigkeit der Stromwellenform verbessert. Zu diesem Zeitpunkt werden Wellenformdaten erhalten, die denen im Wesentlichen entsprechen, die durch Abtasten mit einer Abtastrate erhalten werden, die höher als die Abtastrate ist, die der A/D-Umsetzer 11 besitzt. Dementsprechend werden selbst dann, wenn ein billiger A/D-Umsetzer verwendet wird, genaue Wellenformdaten erhalten.As in 13 is shown, by retrieving waveform data a number of times with the sampling trigger start time delayed by the predetermined time period Δt that is shorter than the sampling interval, the detection accuracy of the current waveform is improved. At this time, waveform data substantially equal to that obtained by sampling at a sampling rate higher than the sampling rate that the A / D converter 11 has is obtained. Accordingly, even if an inexpensive A / D converter is used, accurate waveform data is obtained.

Hier ist die Drehzahl des Motors im Allgemeinen gleich oder kleiner als etwa 100 Hz und die Schaltträgerfrequenz eines IGBT ist gleich oder höher als 1 kHz, während Rauschen (eine transiente Oszillationskomponente) ein Hochfrequenzstrom (etwa 1 MHz oder mehr) ist. Da Rauschen nach dem Schalten des IGBTs erzeugt wird, wird es in diesem Fall durch eine Frequenz gleich oder höher als die zehnfache der einer Änderung eines Stroms des Motors erzeugt. Da die Temperatur des IGBT auf den Strom, der zur Hauptschaltung der Leistungsumsetzvorrichtung fließt, nämlich den Motorstrom zurückgreift, ist die Frequenz der Temperaturänderung hier gleich oder geringer als 1 / 10 der Erzeugungsfrequenz von Rauschen. Mit anderen Worten ist die Temperatur nahezu fest, während eine Rauschstromwellenform mehrfach abgerufen wird. Dementsprechend kann mit der sechsten Ausführungsform die Temperatur des IGBT mit hoher Genauigkeit festgelegt werden, da durch mehrmaliges Abrufen von Wellenformdaten genaue Wellenformdaten erhalten werden.Here, the speed of the motor is generally equal to or less than about 100 Hz and the switching carrier frequency of an IGBT is equal to or higher than 1 kHz, while noise (a transient oscillation component) is a high-frequency current (about 1 MHz or more). In this case, since noise is generated after switching the IGBT, it is generated by a frequency equal to or higher than ten times that of a change in a current of the motor. Here, since the temperature of the IGBT uses the current flowing to the main circuit of the power conversion device, namely the motor current, the frequency of the temperature change is equal to or less than 1/10 of the generation frequency of noise. In other words, the temperature is almost fixed while a noise current waveform is fetched multiple times. Accordingly, with the sixth embodiment, the temperature of the IGBT can be set with high accuracy because accurate waveform data is obtained by repeatedly retrieving waveform data.

Es ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern verschiedene Änderungen enthält. Zum Beispiel werden die oben beschriebenen Ausführungsformen genau erklärt, um die vorliegende Erfindung in einer leicht verständlichen Weise zu beschreiben, und sie ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt, alle oben beschriebenen Konfigurationen zu enthalten. Ferner ist es möglich, ein Hinzufügen, ein Löschen und ein Ersetzen einer verschiedenen Komponente zu, von und durch einen Teil von Komponenten der Ausführungsformen durchzuführen.It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but contains various changes. For example, the above-described embodiments are explained in detail to describe the present invention in an easily understandable manner, and it is not necessarily limited to include all of the configurations described above. Furthermore, it is possible to add, delete and replace a different component to, from and by a part of components of the embodiments.

Zum Beispiel können in der zweiten bis fünften Ausführungsform (4, 6, 8 und 10) der A/D-Umsetzer 11, die Frequenzumsetzvorrichtung 12, der Rechner 13 und die Speichereinrichtung 14 in einen Halbleiterchip mit dem Mikrocomputer 6 integriert werden. Ferner können in der sechsten Ausführungsform (11) der A/D-Umsetzer 11, die Frequenzumsetzvorrichtung 12, der Rechner 13, die Speichereinrichtung 14, die Triggerschaltung 30, die Festlegungsschaltung 40 und der Speicher 50 in einen Halbleiterchip mit dem Mikrocomputer 6 integriert werden. Durch eine derartige Integration kann eine Verringerung der Größe und von Kosten der Steuereinheit der Leistungsumsetzvorrichtung erzielt werden.For example, in the second to fifth embodiments ( 4 . 6 . 8th and 10 ) the A / D converter 11 , the frequency converter 12 , the computer 13 and the storage device 14 into a semiconductor chip with the microcomputer 6 to get integrated. Furthermore, in the sixth embodiment ( 11 ) the A / D converter 11 , the frequency converter 12 , the computer 13 , the storage device 14 who have favourited Trigger Circuit 30 who have favourited Fixing Circuit 40 and the memory 50 into a semiconductor chip with the microcomputer 6 to get integrated. Such integration can reduce the size and cost of the control unit of the power conversion device.

Ferner können als der Dreiphasenwechselstrommotor 5 verschiedene Wechselstrommotoren wie z. B. Induktionsmaschinen und Synchronmaschinen verwendet werden.Furthermore, as the three-phase AC motor 5 various AC motors such as B. induction machines and synchronous machines can be used.

Ferner ist die Last, die durch die Wechselrichterschaltung getrieben wird, nicht auf einen Dreiphasenwechselstrommotor beschränkt, sondern kann eine verschiedene Wechselstromlast sein.Furthermore, the load that is driven by the inverter circuit is not limited to a three-phase AC motor, but may be a different AC load.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a bis 1f:1a to 1f:
Diodediode
2:2:
Glättungskondensatorsmoothing capacitor
3a bis 3f:3a to 3f:
IGBTIGBT
4a bis 4f:4a to 4f:
Diodediode
5a bis 5f:5a to 5f:
Gate-TreiberschaltungGate drive circuit
5:5:
DreiphasenwechselstrommotorThree-phase AC motor
6:6:
Mikrocomputermicrocomputer
7a bis 7f:7a to 7f:
Fotokopplerphotocoupler
10: 10:
Stromsensorcurrent sensor
11:11:
A/D-UmsetzerA / D converter
12:12:
Frequenzumsetzvorrichtungfrequency converting
13:13:
Rechnercomputer
14:14:
Speichereinrichtungmemory device
20:20:
X-KondensatorX capacitor
21a, 21b:21a, 21b:
Y-KondensatorY-capacitor
30:30:
Triggerschaltungtrigger circuit
40:40:
Festlegungsschaltungsetting circuit
50:50:
SpeicherStorage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 9036356 A [0008]JP 9036356 A [0008]
  • JP 2013142704 A [0008]JP 2013142704 A [0008]

Claims (14)

Leistungsumsetzvorrichtung, die eine Hauptschaltungseinheit, die eine Leistungsumsetzung durch Ein-/Ausschalten eines Halbleiterschaltelements durchführt, enthält und die Folgendes umfasst: eine Temperaturfestlegungseinheit, die konfiguriert ist, eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage einer Frequenzcharakteristik eines Stroms, der zur Hauptschaltungseinheit fließt, festzulegen.A power conversion device that includes a main circuit unit that performs power conversion by turning on / off a semiconductor switching element, and includes: a temperature setting unit configured to set a temperature of the semiconductor switching element based on a frequency characteristic of a current flowing to the main circuit unit. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperaturfestlegungseinheit einen Strom erfasst, der zur Hauptschaltungseinheit fließt, eine Frequenzcharakteristik des erfassten Stroms berechnet und eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage der berechneten Frequenzcharakteristik festlegt.Power conversion device after Claim 1 , wherein the temperature setting unit detects a current flowing to the main circuit unit, calculates a frequency characteristic of the detected current, and sets a temperature of the semiconductor switching element based on the calculated frequency characteristic. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom ein Strom ist, der zum Halbleiterschaltelement fließt.Power conversion device after Claim 1 , wherein the current is a current that flows to the semiconductor switching element. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperaturfestlegungseinheit Folgendes enthält: einen Stromsensor, der konfiguriert ist, den Strom zu erfassen, einen A/D-Umsetzer, der konfiguriert ist, ein Ausgangssignal des Stromsensor in ein digitales Signal umzusetzen, eine Frequenzumsetzvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Frequenzcharakteristik des Stroms auf der Grundlage des digitalen Signals, das vom A/D-Umsetzer ausgegeben wird, zu berechnen, eine Speichereinrichtung, die konfiguriert ist, Daten, die eine Beziehung zwischen der Frequenzcharakteristik des Stroms und der Temperatur des Halbleiterschaltelements angeben, anzusammeln, und einen Rechner, der konfiguriert ist, die Frequenzcharakteristik des Stroms, wobei die Frequenzcharakteristik durch die Frequenzumsetzvorrichtung berechnet wird, und die Daten, die in der Frequenzumsetzvorrichtung angesammelt wurden, miteinander zu vergleichen, um eine Temperatur des Halbleiterschaltelements festzulegen.Power conversion device after Claim 1 wherein the temperature setting unit includes: a current sensor configured to sense the current, an A / D converter configured to convert an output signal of the current sensor to a digital signal, a frequency conversion device configured to a frequency characteristic of the Calculate current based on the digital signal output from the A / D converter, a storage device configured to collect data indicating a relationship between the frequency characteristic of the current and the temperature of the semiconductor switching element, and a calculator configured to compare the frequency characteristic of the current, the frequency characteristic being calculated by the frequency conversion device, and the data accumulated in the frequency conversion device to determine a temperature of the semiconductor switching element. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Temperaturfestlegungseinheit eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage einer Frequenz, bei der eine Steigung der Abnahme des Stroms in der Frequenzcharakteristik des Stroms sich von 20 zu 40 dB/dec ändert, festlegt.Power conversion device after Claim 1 , wherein the temperature setting unit sets a temperature of the semiconductor switching element based on a frequency at which an increase in the decrease of the current in the frequency characteristic of the current changes from 20 to 40 dB / dec. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Temperaturfestlegungseinheit eine Berechnung der Frequenzcharakteristik des Stroms synchron mit einem Ansteuersignal zum Steuern des Ein-/Ausschaltens des Halbleiterschaltelements beginnt.Power conversion device after Claim 2 , wherein the temperature setting unit starts calculating the frequency characteristic of the current in synchronism with a drive signal for controlling the on / off switching of the semiconductor switching element. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Frequenzumsetzvorrichtung die Frequenzcharakteristik des Stroms synchron mit einem Ansteuersignal zum Steuern des Ein-/Ausschaltens des Halbleiterschaltelements berechnet.Power conversion device after Claim 4 , wherein the frequency conversion device calculates the frequency characteristic of the current in synchronism with a drive signal for controlling the switching on / off of the semiconductor switching element. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom ein Gleichstrombusstrom ist.Power conversion device after Claim 1 , the current being a DC bus current. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Temperaturfestlegungseinheit eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage einer Frequenz, bei der ein Stromspitzenwert als Antwort auf eine transiente Oszillationskomponente des Gleichstrombusstroms zu einer Einschaltzeit oder einer Ausschaltzeit des Halbleiterschaltelements in der Frequenzcharakteristik erscheint, festlegt.Power conversion device after Claim 8 wherein the temperature setting unit sets a temperature of the semiconductor switching element based on a frequency at which a current peak value appears in response to a transient oscillation component of the DC bus current at an on time or an off time of the semiconductor switching element in the frequency characteristic. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strom eine transiente Oszillationskomponente des Gleichstrombusstroms zu einer Einschaltzeit oder einer Ausschaltzeit des Halbleiterschaltelements ist.Power conversion device after Claim 1 , wherein the current is a transient oscillation component of the DC bus current at an on time or an off time of the semiconductor switching element. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Temperaturfestlegungseinheit eine Temperatur des Halbleiterschaltelements auf der Grundlage einer Frequenz, bei der ein Stromspitzenwert als Antwort auf die transiente Oszillationskomponente in der Frequenzcharakteristik erscheint, festlegt.Power conversion device after Claim 10 wherein the temperature setting unit sets a temperature of the semiconductor switching element based on a frequency at which a current peak value appears in response to the transient oscillation component in the frequency characteristic. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Temperaturfestlegungseinheit die transiente Oszillationskomponente, die zwischen einem Filterkondensator zum Entfernen von Rauschen des Gleichstrombusstroms und Masse fließt, erfasst.Power conversion device after Claim 10 , wherein the temperature setting unit detects the transient oscillation component flowing between a filter capacitor for removing noise from the DC bus current and ground. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Wellenform des Stroms durch mehrfaches Abtasten des Stroms in vorgegebenen Zeitintervallen durch den A/D-Umsetzer abgerufen wird.Power conversion device after Claim 4 , wherein a waveform of the current is retrieved by multiple sampling of the current at predetermined time intervals by the A / D converter. Leistungsumsetzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der A/D-Umsetzer, die Frequenzumsetzvorrichtung, die Speichereinrichtung und der Rechner in einen Halbleiterchip integriert sind, der eine Steuereinheit konfiguriert, die ein Ansteuersignal zum Steuern des Ein-/Ausschaltens des Halbleiterschaltelements erzeugt.Power conversion device after Claim 4 , wherein the A / D converter, the frequency conversion device, the memory device and the computer are integrated in a semiconductor chip that configures a control unit that generates a control signal for controlling the Switching on / off of the semiconductor switching element generated.
DE112018001405.3T 2017-04-19 2018-02-27 LEISTUNGSUMSETZVORRICHTUNG Pending DE112018001405T5 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017082909A JP6861079B2 (en) 2017-04-19 2017-04-19 Power converter
JP2017-082909 2017-04-19
PCT/JP2018/007271 WO2018193720A1 (en) 2017-04-19 2018-02-27 Power conversion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112018001405T5 true DE112018001405T5 (en) 2019-12-19

Family

ID=63857049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018001405.3T Pending DE112018001405T5 (en) 2017-04-19 2018-02-27 LEISTUNGSUMSETZVORRICHTUNG

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6861079B2 (en)
DE (1) DE112018001405T5 (en)
WO (1) WO2018193720A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021253064A3 (en) * 2020-06-16 2022-02-10 Avl List Gmbh Measuring assembly for an inverter and inverter assembly

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020066099A1 (en) 2018-09-26 2020-04-02 株式会社ジーシー Dental composition

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936356A (en) 1995-07-18 1997-02-07 Fuji Electric Co Ltd Application of bipolar semiconductor element comprising temperature detector
JP2013142704A (en) 2012-01-11 2013-07-22 Abb Research Ltd System and method for monitoring operation state of igbt device in real time

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0556553A (en) * 1991-08-20 1993-03-05 Okuma Mach Works Ltd Igbt gate drive circuit
US7522434B2 (en) * 2005-10-27 2009-04-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Temperature estimation based on a signal oscillation
JP4862616B2 (en) * 2006-11-08 2012-01-25 日産自動車株式会社 Power converter
JP5037368B2 (en) * 2008-01-11 2012-09-26 アルパイン株式会社 Temperature detection apparatus and method, and circuit
JP5294335B2 (en) * 2010-06-18 2013-09-18 三菱電機株式会社 Semiconductor device
JP6162639B2 (en) * 2014-04-22 2017-07-12 トヨタ自動車株式会社 Temperature calculation device
JP2017123704A (en) * 2016-01-05 2017-07-13 株式会社日立製作所 Power conversion device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936356A (en) 1995-07-18 1997-02-07 Fuji Electric Co Ltd Application of bipolar semiconductor element comprising temperature detector
JP2013142704A (en) 2012-01-11 2013-07-22 Abb Research Ltd System and method for monitoring operation state of igbt device in real time

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021253064A3 (en) * 2020-06-16 2022-02-10 Avl List Gmbh Measuring assembly for an inverter and inverter assembly

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018179878A (en) 2018-11-15
WO2018193720A1 (en) 2018-10-25
JP6861079B2 (en) 2021-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10356468B4 (en) Umrichtvorrichtung and Umrichtsystem having the Umrichtvorrichtung
DE102015102749B4 (en) A motor driving apparatus having an insulation resistance determining function and a method of determining an insulation resistance of motors
DE102012205970B4 (en) power converter
EP3199929B1 (en) Method and device to measure temperature of an intermediate circuit capacitor
DE102012207697B4 (en) Vehicle electrical system
DE112013002881T5 (en) Device and method for monitoring the functionality of a circuit breaker
DE102015101637A1 (en) Collector emitter saturation voltage measurement in an insulated gate bipolar transistor
DE102006004420A1 (en) Apparatus for converting electrical energy
DE102012219646A1 (en) A semiconductor device that measures a voltage applied to a semiconductor switching element
DE102016000657A1 (en) A motor driving device equipped with a function for changing a current detection mode
DE102015108318A1 (en) Semiconductor device
DE102020104717A1 (en) Gate drivers and power converters
DE102021207656A1 (en) Detecting the P-n junction temperature of power transistors
DE112018001405T5 (en) LEISTUNGSUMSETZVORRICHTUNG
DE112020005975T5 (en) SEMICONDUCTOR ELEMENT CONTROL DEVICE AND POWER CONVERSION DEVICE
DE102020125082A1 (en) GATE DRIVERS AND POWER CONVERTER
DE102014217267A1 (en) Semiconductor device and semiconductor module
DE112012007270B4 (en) Semiconductor device and motor vehicle
DE102020203123A1 (en) Method and device for determining the switching power loss
DE112019000233T5 (en) POWER SUPPLY MODULE WITH BUILT-IN CONTROL CIRCUIT
DE112013004181T5 (en) The power conversion device
DE102016102145A1 (en) Power conversion device
DE102012200234B4 (en) Method and control device for controlling the turn-off speed of a semiconductor switch
DE102020208167A1 (en) Power module for operating an electric vehicle drive with improved temperature determination of the power semiconductors
DE112006003675T5 (en) Single-phase output inverter and output current detection method

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication