DE112021004796T5

DE112021004796T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung und verfahren zum steuern einer leistungsumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112021004796T5
Application number: DE112021004796.5T
Authority: DE
Inventors: Katsumi Ikegaya; Yoichiro Kobayashi
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-07-13
Also published as: US20240006975A1; CN116457949A; JPWO2022102233A1; WO2022102233A1

Abstract

Bereitgestellt wird eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, in der ein IGBT-Leistungsmodul, das einen Haupt-IGBT und einen Strommess-IGBT umfasst, im gleichen Halbleiter-Chip montiert ist, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung eine hochleistungsfähige und hochzuverlässige Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, die einen durch den Haupt-IGB fließenden Hauptstrom unter Verwendung eines Messstroms in einem gesamten Betriebsbereich der Leistungsumwandlungsvorrichtung genau schätzen kann. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst: einen ersten IGBT, durch den ein Hauptstrom fließt; einen zweiten IGBT, der auf dem gleichen Halbleitersubstrat angeordnet ist als der erste IGBT und durch den ein Messstrom fließt; und eine Messvorrichtung, die den Hauptstrom auf Basis des Messstroms berechnet, wobei die Messvorrichtung ein Verfahren zum Berechnen des Hauptstroms entsprechend einem Stromwert des Messstroms auswählt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung und insbesondere ein Verfahren, das wirksam anwendbar auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, die ein IGBT-Leistungsmodul umfasst, das ein Strommesselement darin beinhaltet.
Bisheriger Stand der Technik
In einem Bordwechselrichter wird ein Motor durch Antreiben eines Stroms eines Leistungsmoduls gesteuert, das ein Halbleiterelement mit einer hohen Stehspannung verwendet, etwa einen Si-Insulated Gate Bipolar Transistor (Si-IGBT) oder einen SIC Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (SiC-MOSFET). Zum Steuern einer Fahrgeschwindigkeit eines Automobils auf eine stabile Weise muss ein Ausgangsstromwert eines Wechselrichters, der einen Motor antreibt, genau erfasst werden.
In einer Wechselrichterstrom-Steuerung wird ein Ausgangsstromwert von einem Stromsensor erfasst und eine Regelung wird auf den erfassten Ausgangsstromwert angewendet. Als ein Mittel zum Erfassen eines Stroms eines Wechselrichters kennt der Stand der Technik ein Verfahren, bei dem ein Hall-Sensor oder dergleichen auf einer Sammelschiene montiert ist und ein Strom durch Messen eines durch einen Ausgangsstrom erzeugten Magnetfeldes gemessen wird.
Als ein weiteres Verfahren kennt der Stand der Technik ein Verfahren, bei dem ein Si-IGBT, der ein Schaltelement zum Steuern eines Stroms eines Wechselrichters ist, und ein im gleichen Halbleiter-Chip wie der Si-IGBT angeordnetes Mess-IGBT-Element mit einem gemeinsamen Gate-Anschluss und einem gemeinsamen Kollektoranschluss mit dem Si-IGBT bereitgestellt werden und ein Ausgangsstrom des Wechselrichters durch Messen eines Emitterstroms des Mess-IGBT-Elements erfasst wird. Dieses Verfahren beseitigt die Notwendigkeit von Komponenten wie ein Hall-Sensor und somit ist das Verfahren wirksam beim Reduzieren einer Größe des Wechselrichters der Fertigungskosten des Wechselrichters.
Als ein bisheriger Stand der Technik auf diesem technischen Gebiet ist beispielsweise ein in PTL 1 offenbartes Verfahren bekannt. PTL 1 offenbart als ein Verfahren zum Erfassen eines Stroms eines IGBT ein Verfahren, bei dem ein Haupt-IGBT, durch den ein Hauptstrom fließt, ein Mess-IGBT, der einen gemeinsamen Kollektoranschluss und einen gemeinsamen Gate-Anschluss mit dem Haupt-IGBT aufweist, und ein Temperaturmessmittel auf dem gleichen Halbleitersubstrat montiert sind, und ein Hauptstrom auf Basis eines Emitterstromwerts des Mess-IGBT und eines durch die Temperaturmesseinheit ermittelten Temperaturmesswerts geschätzt wird.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2006-271098 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
In PTL 1 wie zuvor beschrieben wird der Hauptstrom auf Basis eines Messstroms geschätzt, wobei angenommen wird, dass ein Emitterstrom des Haupt-IGBT, durch den der Hauptstrom fließt, und ein Emitterstrom des Mess-IGBT, durch den ein Messstrom fließt, proportional zueinander sind.
Während jedoch der Hauptstrom mehrere 100 A beträgt, beträgt der Messstrom etwa mehrere mA. Ein Verhältnis zwischen dem Hauptstrom und dem Messstrom ist mit einer Fläche des Haupt-IGBT und einer Fläche des Mess-IGBT verbunden. Im IGBT sind eine Vielzahl von Gate-Anschlüssen und eine Vielzahl von Emitteranschlüssen in einer Gruppe an einer Vorderseite eines Si-Substrats angeordnet und ein Strom fließt in der vertikalen Richtung von einem an einer Rückseite des Si-Substrats montierten Kollektor zu den an der Vorderseite des Si-Substrats montierten Emittern. In solch einem Vorgang streut ein Strom, der zu den am Rand der Gruppe angeordneten Emittern fließt, zum Rand des Chips. Im Mess-IGBT, der eine kleinere Größe aufweist als der Haupt-IGBT, ist in Bezug auf eine Stromkomponente ein Verhältnis der Stromkomponente an einem Randabschnitt des Elements groß. Dementsprechend ändert sich ein Verhältnis zwischen einem Emitterstrom des Haupt-IGBT und einem Emitterstrom des Mess-IGBT zwischen einem Niedrigstrombereich, in dem eine Randstromkomponente relativ groß ist, und einem Bereich, in dem eine Innenstromkomponente relativ groß ist.
Ferner muss in einem Zustand, in dem der IGBT auf einem Leistungsmodul montiert ist, der Einfluss eines durch einen Verdrahtungswiderstand verursachten Spannungsabfalls zusätzlich zu den Eigenschaften des Elements berücksichtigt werden. Die Verdrahtung der Emitteranschlüsse des Haupt-IGBT und die Verdrahtung der Emitteranschlüsse des Mess-IGBT unterscheiden sich voneinander. Somit ändert sich ein Messverhältnis zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom ebenfalls in einem Hochstrombereich, in dem der Einfluss des Verdrahtungswiderstands groß ist.
Dementsprechend ist das Verhältnis zwischen dem Hauptstrom und dem Messstrom kein fester Wert und dieser ändert sich je nach Größe eines Hauptstroms. Wenn ein Hauptstrom auf Basis eines Messstroms unter der Annahme berechnet wird, dass ein Verhältnis zwischen dem Hauptstrom und dem Messstrom ein fester Wert ist, ist ein Fehler zwischen einem berechneten Stromwert und einem tatsächlichen Stromwert groß. Dementsprechend wird eine Wechselrichterstrom-Steuerung ungenau, wodurch sich der Nachteil ergibt, dass eine Beschleunigungssteuerung eines Fahrzeugs nicht stabil ist.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, in der ein IGBT-Leistungsmodul, das einen Haupt-IGBT und einen Strommess-IGBT umfasst, im gleichen Halbleiter-Chip montiert ist, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung eine hochleistungsfähige und hochzuverlässige Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, die einen durch den Haupt-IGB fließenden Hauptstrom unter Verwendung eines Messstroms in einem gesamten Betriebsbereich der Leistungsumwandlungsvorrichtung genau schätzen kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Verfahrens zum Steuern solch einer Leistungsumwandlungsvorrichtung.
Technische Lösung
Zum Beseitigen des zuvor beschriebenen Nachteils stellt die vorliegende Erfindung eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen ersten IGBT, durch den ein Hauptstrom fließt; einen zweiten IGBT, der auf dem gleichen Halbleitersubstrat angeordnet ist als der erste IGBT und durch den ein Messstrom fließt; und eine Messvorrichtung, die den Hauptstrom auf Basis des Messstroms berechnet, wobei die Messvorrichtung ein Verfahren zum Berechnen des Hauptstroms entsprechend einem Stromwert des Messstroms auswählt.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, in der ein IGBT-Leistungsmodul umfassend einen Haupt-IGBT und einen Strommess-IGBT im gleichen Halbleiter-Chip montiert ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst zum: Auswählen eines Verfahrens zum Berechnen eines durch den Haupt-IGBT fließenden Hauptstroms entsprechend einem Stromwert eines durch den Strommess-IGBT fließenden Messstroms; und Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms durch das ausgewählte Berechnungsverfahren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Leistungsumwandlungsvorrichtung ausgeführt werden, in der ein IGBT-Leistungsmodul, das einen Haupt-IGBT und einen Strommess-IGBT umfasst, im gleichen Halbleiter-Chip montiert ist, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung eine hochleistungsfähige und hochzuverlässige Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, die einen durch den Haupt-IGB fließenden Hauptstrom unter Verwendung eines Messstroms in einem gesamten Betriebsbereich der Leistungsumwandlungsvorrichtung genau schätzen kann. Es ist ebenfalls möglich, ein Verfahren zum Steuern solch einer Leistungsumwandlungsvorrichtung auszuführen.
Somit kann eine Regelung eines Ausgangsstroms der Leistungsumwandlungsvorrichtung auf eine stabile Weise unabhängig von der Größe des Ausgangsstroms durchgeführt werden und somit wird ein Motor genau betrieben sowie die Steuerbarkeit der Beschleunigung eines Automobils stabil gestaltet.
Probleme, Konfigurationen und vorteilhafte Wirkungen zusätzlich zu den zuvor beschriebenen gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen hervor.
Figurenliste

[1] 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] 2 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines IGBT mit einem integrierten Strommesselement gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[3] 3 zeigt einen Graphen zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Einschaltwiderstand und einem Kollektorstrom in Bezug auf einen Haupt-IGBT und einem Mess-IGBT gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[4] 4 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration einer herkömmlichen Leistungsumwandlungsvorrichtung.
[5] 5 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration eines IGBT-Leistungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[6] 6 zeigt einen Graphen zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Glied zweiter Ordnung eines Einschaltwiderstands eines Mess-IGBT und eines Messstroms in Bezug auf einen Einschaltwiderstand eines Haupt-IGBT gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[7] 7 zeigt einen Graphen zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Glied zweiter Ordnung eines Emitterstroms eines Mess-IGBT und eines Messstroms in Bezug auf einen Emitterstrom eines Haupt-IGBT gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[8] 8 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration eines BordWechselrichter-Steuersystems gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[9] 9 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Verfahrens zum Steuern einer repräsentativen Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Zeichnungen sind die gleichen Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine ausführliche Beschreibung von überlappenden Komponenten wird verzichtet.
Erste Ausführungsform
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend in Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines IGBT mit einem integrierten Strommesselement, der auf der in 1 dargestellten Leistungsumwandlungsvorrichtung montiert ist. 3 zeigt einen Graphen zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Einschaltwiderstand und einem Kollektorstrom in Bezug auf einen Haupt-IGBT und einem Mess-IGBT des in 2 dargestellten IGBT mit einem integrierten Strommesselement.
Zunächst werden die Konfiguration und die Betriebsweise der Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf 1 beschrieben. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Masseseite der Leistungsumwandlungsvorrichtung angewendet ist.
Wie in 1 dargestellt umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform als Hauptkomponenten dieser einen Mikrocomputer 3, einen Gate-Treiber 6, einen Mess-IGBT-Chip 10 und eine Messeinheit 20.
Der Mess-IGBT-Chip 10, der einen Strom ausgibt, umfasst: einen Haupt-IGBT 11, durch den ein Hauptstrom fließt; und einen Mess-IGBT 12, der eine Elementfläche auf einem Halbleitersubstrat aufweist, die mehrere Tausendstel bis mehrere Zehntausendstel einer Elementfläche des Haupt-IGBT 11 beträgt. Ein Kollektoranschluss und ein Gate-Anschluss des Mess-IGBT 12 sind entsprechend mit einem Kollektoranschluss und einem Gate-Anschluss des Haupt-IGBT 11 verbunden.
Die Messeinheit 20 umfasst einen Temperatursensor 4, einen Stromdetektor 21 und einen Stromdetektor 22.
Der Stromdetektor 21 ist eine Strommessschaltung für einen vom Mess-IGBT 12 ausgegebenen Emitterstrom. Ein Messstrom, der vom Emitteranschluss des Mess-IGBT 12 fließt, wird vom Stromdetektor 21 der Messeinheit 20 gemessen und wird von einem A/D-Wandler in einen digitalen Wert umgewandelt. Der Ausgangswert des Stromdetektors 21 wird am Mikrocomputer 3 zur Hauptstromberechnung eingegeben.
Der Stromdetektor 22 ist eine Strommessschaltung des Temperatursensors 4. Der Temperatursensor 4, der eine Temperatur des gemessenen IGBT-Chips 10 misst, wird aus einer Diode, einem Widerstand und dergleichen gebildet, gibt eine Temperatur des IGBT als einen Stromwert aus und der Stromwert wird am Mikrocomputer 3 über den Stromdetektor 22 eingegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform zeigt 2 eine Querschnittsstruktur eines Teils des Haupt-IGBT 11 und des Mess-IGBT 12 im gemessenen IGBT-Chip 10. Die Pfeile in 2 zeigen schematisch, wie die Ströme fließen.
Im Haupt-IGBT 11 sind viele Elemente in einer Matrix angeordnet. Im Mess-IGBT 12 sind die in der Zahl kleineren Elemente als die Elemente im Haupt-IGBT 11 angeordnet.
Es wird angenommen, dass ein Stromverhältnis R1 einer Randstromkomponente a1 zu einem Strom b1, der zu einem Kollektoranschluss des Haupt-IGBT 11 fließt, R1 = a1/b1 ist und dass ein Stromverhältnis R2 eines Stroms a2, der von einem Rand fließt, zu einem Strom b2, der von einem Kollektoranschluss des Mess-IGBT 12 fließt, R2 = a2/b2 ist. In diesem Fall ist das Stromverhältnis R2 größer als das Stromverhältnis R1. Dementsprechend ist in einem Strombetriebsbereich eines Kollektorstroms, in dem der Einfluss der Randstromkomponnente groß ist, wie durch D1 in 3 dargestellt, der Einschaltwiderstand (Ron_sense) des Mess-IGBT 12 relativ größer als der Einschaltwiderstand (Ron_main) des Haupt-IGBT 11.
Dementsprechend wird wie in PTL 1 beschrieben, wenn eine Beziehung zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom durch einen linearen Ausdruck in allen Betriebsbereichen bestehend aus dem Strombereich (D1), in dem der Einfluss der Randstromkomponente groß ist, und den Strombereichen (D2 und D3), in denen der Einfluss der Randstromkomponente klein ist in Bezug auf die Beziehung zwischen dem Kollektorstrom und dem Einschaltwiderstand in 3, hergestellt wird, ein Fehler zwischen einem auf Basis eines Messstroms berechneten Hauptstromwerts und einem tatsächlichen Hauptstromwert groß. Somit wird in einer durch einen Wechselrichter durchgeführten Motorsteuerung ein Fehler des auf Basis des Messstroms ermittelten Hauptstromwerts groß und ein Motor kann nicht genau gesteuert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hingegen wird, wenn ein Hauptstromwert auf Basis eines Messstromwerts berechnet wird, in Bezug auf die Beziehung zwischen einem Kollektorstrom und einem Einschaltwiderstand wie in 3 dargestellt ein Strombereich in den Strombereich (D1), in dem der Einfluss der Randstromkomponente groß ist, und die Strombereiche (D2 und D3), in denen der Einfluss der Randstromkomponente klein ist, unterteilt und ein Berechnungsverfahren des Hauptstroms in den jeweiligen Bereichen optimiert, wodurch die Genauigkeit eines durch Berechnung im gesamten Betriebsbereich ermittelten Hauptstromwerts verbessert wird.
Wie zuvor beschrieben umfasst die Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform: den Haupt-IGBT 11 (ersten IGBT), durch den ein Hauptstrom fließt; den Mess-IGBT 12 (zweiten IGBT), der auf dem gleichen Halbleitersubstrat angeordnet ist als der Haupt-IGBT 11 (der erste IGBT) und durch den ein Messstrom fließt; und die Messvorrichtung (den Mikrocomputer 3 und die Messeinheit 20), die den Hauptstrom auf Basis des Messstroms berechnet, wobei die Messvorrichtung (der Mikrocomputer 3 und die Messeinheit 20) ein Verfahren zum Berechnen des Hauptstroms entsprechend einem Stromwert des Messstroms auswählt.
Ferner berechnet die Messvorrichtung (der Mikrocomputer 3 und die Messeinheit 20) einen ersten Einschaltwiderstand des Haupt-IGBT 11 (des ersten IGBT) oder einen zweiten Einschaltwiderstand des Mess-IGBT 12 (des zweiten IGBT) auf Basis von Messdaten eines Hauptstroms und Messdaten eines Messstroms und bestimmt einen Strombereich eines Messstroms auf Basis der Messstromabhängigkeit des ersten Einschaltwiderstands oder des zweiten Einschaltwiderstands.
Ferner bestimmt die Messvorrichtung (der Mikrocomputer 3 und die Messeinheit 20) den Strombereich des Messstroms auf Basis von Messdaten des Hauptstroms und der Messdaten des Messstroms in Übereinstimmung mit der Messstromabhängigkeit des Hauptstroms.
Durch Anwenden des vorliegenden Verfahrens auf eine Motorsteuerung, die einen Bordwechselrichter verwendet, kann ein Motorbetrieb auf eine stabile Weise gesteuert werden.
Ferner kann in den jeweiligen geteilten Strombereichen, gebildet aus dem Strombereich D1, dem Strombereich D2 und dem Strombereich D3, die Beziehung zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom unter Verwendung eines einfachen Polynoms, etwa einer quadratischen Funktion, genau genähert werden. Dementsprechend kann eine Zunahme in der Zahl von zur Berechnung des Hauptstroms erforderlichen Parametern verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend ist ein IGBT-Leistungsmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf 5 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fall beschrieben, in dem ein Beziehungsausdruck zwischen einem Haupt-IGBT und einem Mess-IGBT durch Teilen eines Strombereichs eines Ausgangsstroms einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in einen Strombereich, in dem der Einfluss eines Verdrahtungswiderstands klein ist, und einen Strombereich, in dem der Einfluss des Verdrahtungswiderstands groß ist, optimiert wird.
5 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration eines IGBT-Leistungsmoduls, das auf der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) montiert ist. Obgleich nur eine Niederpotentialseite der Leistungsumwandlungsvorrichtung in 1 beschrieben ist, zeigt 5 ein Blockdiagramm (einen Schaltplan) eines IGBT-Leistungsmoduls 100, das vom IGBT auf einer Hochpotentialseite und vom IGBT auf einer Niederpotentialseite gebildet wird.
Ein gemessener IGBT-Chip 10a ist ein Stromschalter auf einer Hochpotentialseite. Ein Haupt-IGBT 11a, durch den ein Hauptstrom fließt, und ein Mess-IGBT 12a sind auf dem gemessenen IGBT-Chip 10a montiert. Auch hier ist ein gemessener IGBT-Chip 10b ein Stromschalter auf einer Hochpotentialseite. Ein Haupt-IGBT 11b, durch den ein Hauptstrom fließt, und ein Mess-IGBT 12b sind auf dem gemessenen IGBT-Chip 10b montiert.
Die gemessenen IGBT-Chips 10a und 10b sind durch eine Metallverdrahtung im IGBT-Leistungsmodul 100 miteinander verbunden. Die jeweiligen Metallverdrahtungs-Widerstände sind mit 13a bis 13g bezeichnet.
Insbesondere ist es erforderlich, den Verdrahtungswiderstand zu berücksichtigen, wenn ein hoher Strom zwischen einem Kollektor und einem Emitter des IGBT fließt. Die mit den jeweiligen Emitteranschlüssen der Haupt-IGBTs 11a und 11b verbundenen Verdrahtungswiderstände 13a und 13c unterscheiden sich von den mit den jeweiligen Emitteranschlüssen der Mess-IGBTs 12a und 12b verbundenen Verdrahtungswiderständen 13d und 13e. Dementsprechend unterscheiden sich in einem Strombereich, in dem der Einfluss des Verdrahtungswiderstands groß ist, und in einem Strombereich, in dem der Einfluss des Verdrahtungswiderstands klein ist, Spannung-Strom-Eigenschaften wie von Anschlüssen des IGBT-Leistungsmoduls 100 betrachtet, zwischen den Haupt-IGBTs 11a und 11b und den Mess-IGBTs 12a und 12b
Dementsprechend wird auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform in der Beziehung zwischen einem Kollektorstrom und einem Einschaltwiderstand wie in 3 dargestellt ein Strombereich eines Ausgangsstroms in einen Strombereich (D3), in dem der Einfluss des Verdrahtungswiderstands groß ist, und die Strombereiche (D1 und D2), in denen der Einfluss des Stromwiderstands klein ist, unterteilt und ein Verfahren zum Berechnen eines Hauptstroms wird in den jeweiligen Bereichen optimiert, wodurch die Genauigkeit eines durch Berechnung im gesamten Betriebsbereich ermittelten Hauptstromwerts verbessert wird.
Durch Anwenden des vorliegenden Verfahrens auf eine Motorsteuerung, die einen Bordwechselrichter verwendet, kann ein Motorbetrieb auf eine stabile Weise gesteuert werden.
Dritte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fall beschrieben, in dem sowohl eine Randstromkomponente eines IGBT als auch eine Verdrahtungswiderstandskomponente eines Leistungsmoduls nicht ignoriert werden kann.
Wenn sowohl die Randstromkomponente des IGBT als auch die Verdrahtungswiderstandskomponente des Leistungsmoduls nicht ignoriert werden können, wird der in 3 dargestellte Strombereich in drei Bereiche D1, D2 und D3 unterteilt und ein Beziehungsausdruck zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom wird in jeweiligen Bereichen optimiert, wodurch die Genauigkeit eines Hauptstromwerts im gesamten Betriebsbereich verbessert wird.
Durch Anwenden des vorliegenden Verfahrens auf eine Motorsteuerung, die einen Bordwechselrichter verwendet, kann ein Motorbetrieb auf eine stabile Weise gesteuert werden.
Vierte Ausführungsform
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend in Bezug auf 1 bis 4 und 9 beschrieben. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Leistungsumwandlungsvorrichtung, dargestellt als ein Vergleichsbeispiel zum Erleichtern des Verständnisses der Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 9 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines repräsentativen Verfahrens zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
In der in 1 dargestellten Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst der Mikrocomputer 3: eine Speichervorrichtung (einen Speicher) 31; eine Hauptstrom-Berechnungsschaltung 32, die einen Hauptstrom auf Basis einer Temperatur und eines Messstroms berechnet; und eine Leistungsmodul-Steuerschaltung 5, die den Hauptstrom steuert. Die Speichervorrichtung (der Speicher) 31 umfasst: eine Speichervorrichtung (einen Speicher) 31a, die Informationen zu einem Strombereich speichert; und eine Speichervorrichtung (einen Speicher) 31b, die zum Berechnen eines Hauptstroms auf Basis eines Messstroms in jedem Strombereich erforderliche Informationen speichert.
In einem vor Auslieferung der Leistungsumwandlungsvorrichtung durchgeführten Prüfschritt werden ein Kollektorstrom und ein Einschaltwiderstand eines Haupt-IGBT 11 sowie ein Kollektorstrom und ein Einschaltwiderstand eines Mess-IGBT 12 gemessen und Daten entsprechend in 3 dargestellten Graphen werden erfasst. Die Strom-Spannung-Eigenschaft des IGBT weist eine Abhängigkeit von der Temperatur auf und somit werden die Eigenschaften entsprechend in 3 dargestellten Graphen bei einer Vielzahl von Temperaturen gemessen.
Bei jeder Temperatur werden Messstromwerte Cls, C2s entsprechend einem Kollektorstrom C1 an einer Grenze zwischen den Strombereichen D1 und D2 in 3 und einem Kollektorstrom C2 an einer Grenze zwischen den Strombereichen D2 und D3 in 3 jeweils in der Speichervorrichtung 31a gespeichert.
Anschließend wird in jedem von Strombereich D1, Strombereich D2 und Strombereich D3 die Beziehung zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom bei jeder Temperatur durch eine Methode der kleinsten Quadrate oder dergleichen ermittelt und für die Berechnung des Hauptstroms erforderliche Parameter werden in der Speichervorrichtung 31b gespeichert.
In einem tatsächlichen Betrieb der Leistungsumwandlungsvorrichtung berechnet die Hauptstrom-Berechnungsschaltung 32 einen Hauptstrom auf solch eine Weise, dass unter Verwendung eines Ausgangswerts des Stromdetektors 21 und eines Ausgangswerts, der durch Verarbeitung einer Temperaturinformation des IGBT, erfasst durch den Temperatursensor 4, durch den Detektor 22 ermittelt wird, als Eingangswerte diese einen Wert des Stromdetektors 21 mit dem C1s der Speichervorrichtung 31a vergleicht, bestimmt, in welchem Bereich der Stromwert aus D1, D2 und D3 liegt, Parameter eines Berechnungsausdrucks entsprechend dem bestimmten Bereich von der Speichervorrichtung 32b liest und den Hauptstrom berechnet.
In der in PTL 1 beschriebenen Leistungsumwandlungsvorrichtung wie in 4 dargestellt ist im Vergleich zur Konfiguration von 1 die Speichervorrichtung (der Speicher) 31 nur ein Speicher 31b, der Informationen des Beziehungsausdrucks zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom speichert, und es gibt keine Informationen in Bezug auf das Teilen eines Strombereichs in eine Vielzahl von Strombereichen. Aus diesem Grund wird ein Fehler in einem der Bereiche von einem schwachen Strom zu einem starken Strom groß.
Im zuvor beschriebenen Betrieb werden Messstromwerte C1s und C2s und Parameter zur Angabe der Beziehung zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom in jeweiligen Strombereichen auf Basis von Messwerten im Prüfschritt der Leistungsumwandlungsvorrichtung ermittelt. Es kann aber sein, dass diese Daten im Prüfschritt des IGBT-Leistungsmoduls erfasst werden und in der Speichervorrichtung 31a des Mikrocomputers 3 gespeichert werden, nachdem die Leistungsumwandlungsvorrichtung montiert wurde.
9 zeigt ein Fließbild zur Darstellung eines Hauptablaufs in einem Verfahren zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
Zunächst werden Informationen zum Teilen eines IGBT-Betriebsstrombereichs in einen Bereich (D1), in dem eine IGBT-Peripheriestromkomponente groß ist, einen Bereich (D3), in dem der Einfluss eines Verdrahtungswiderstands des IGBT-Leistungsmoduls groß ist, und einen zwischen den Bereichen (D1) und (D3) gebildeten Bereich (D2) im Speicher gespeichert. (Schritt S1)
Anschließend wird in jedem der Bereiche D1 bis D3 ein Berechnungsmittel zum Berechnen eines Hauptstroms auf Basis eines Messstroms optimiert und für die Berechnung erforderliche Informationen werden im Speicher gespeichert. (Schritt S2)
Danach wird zum Zeitpunkt des Durchführens eines aktuellen Betriebs der Leistungsumwandlungsvorrichtung der Bereich, in dem ein Stromwert vorhanden ist, aus den geteilten Strombereichen auf Basis eines gemessenen Messstromwerts bestimmt und ein Hauptstrom wird unter Verwendung des Hauptstrom-Berechnungsmittels (Hauptstrom-Berechnungsparameter) im Bereich berechnet. (Schritt S3)
Als letzter Schritt wird eine Regelung des Haupt-IGBT durchgeführt, in dem das Antreiben eines Gate-Treibers auf Basis des berechneten Hauptstroms gestartet wird, so dass der Hauptstrom des IGBT-Leistungsmoduls ein gewünschter Stromwert wird. (Schritt S4)
Wie zuvor beschrieben umfasst in der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Messvorrichtung (der Mikrocomputer 3 und die Messeinheit 20): die Messeinheit 20, die einen Messstrom und eine Temperatur des Halbleitersubstrats misst; die Hauptstrom-Berechnungseinheit 32, die einen Hauptstrom auf Basis des von der Messeinheit 20 gemessenen Messstroms und der Temperaturinformationen des Halbleitersubstrats berechnet; den Speicher 31a (die erste Speichervorrichtung), der eine Vielzahl von Strombereichsinformationen des Messstroms speichert; und den Speicher 31b (die zweite Speichervorrichtung), der eine Vielzahl von Berechnungsverfahren zum Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms speichert. Auf Basis eines Stromwerts des von der Messeinheit 20 gemessenen Messstroms wird ein Strombereich entsprechend dem Stromwert auf Basis der Vielzahl von Strombereichsinformationen des Speichers 31a (der ersten Speichervorrichtung) ausgewählt und ein Berechnungsverfahren des Hauptstroms entsprechend dem ausgewählten Strombereich wird aus der Vielzahl von im Speicher 31b (in der zweiten Speichervorrichtung) gespeicherten Berechnungsverfahren ausgewählt.
Ferner bestimmt die Messvorrichtung (der Mikrocomputer 3 und die Messeinheit 20), welchem Strombereich in der Vielzahl von Strombereichsinformationen ein Stromwert des Messstroms entspricht, liest ein Verfahren zum Berechnen eines Hauptstroms entsprechend dem bestimmten Strombereich aus der Speichervorrichtung 31 und berechnet den Hauptstrom.
Als Verfahren zum Berechnen eines Hauptstroms wird beispielsweise ein Berechnungsverfahren verwendet, in dem der Hauptstrom durch einen quadratischen Näherungsausdruck eines Messstroms ausgedrückt wird.
Fünfte Ausführungsform
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum Ermitteln der Beziehung zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom in jeweiligen Strombereichen in der ersten bis vierten Ausführungsform beschrieben.
Die Beziehung zwischen einem Hauptstrom und einem Messstrom in den jeweiligen Strombereichen D1, D2 und D3 oder einem durch Kombinieren der Vielzahl von Strombereichen gebildeten Strombereich wird durch Ausdrücken des Hauptstroms als ein quadratischer Ausdruck des Messstroms durch eine Methode der kleinsten Quadrate oder dergleichen auf Basis von bei einer Vielzahl von Temperaturen in einem Prüfschritt der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder in einem Prüfschritt des IGBT-Leistungsmoduls gemessenen Daten berechnet.
Die Berechnung zum Ermitteln der Beziehung zwischen dem Messstrom und dem Hauptstrom ist aber nicht auf die Methode der kleinsten Quadrate beschränkt und es können auch andere Methoden verwendet werden. Ferner kann ein Hauptstrom durch einen Ausdruck als sowohl eine Funktion eines Messstroms und eine Funktion einer Temperatur ausgedrückt werden.
Sechste Ausführungsform
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen von Messstromwerten C1s und C2s ist nachfolgend in Bezug auf 6 beschrieben. Wenn ein Hauptstrom durch einen Messstrom berechnet wird, der durch einen quadratischen Ausdruck ausgedrückt wird, muss ein Strombereich an einer Grenze geteilt werden, an der sich ein Glied zweiter Ordnung vor und hinter der Grenze wesentlich ändert. 6 zeigt eine Beziehung zwischen einem Koeffizienten zweiter Ordnung [Ausdruck (1)] und einem Messstrom, wenn ein Einschaltwiderstand des Haupt-IGBT 11 eine Funktion eines Einschaltwiderstands des Mess-IGBT 12 ist. Eine fette Linie gibt einen gleitenden Durchschnitt an. Beispielsweise wird ein Messstromwert, wenn der Wert des Ausdrucks (1) 0,1 % überschreitet, als C1s angenommen und ein Messstromwert, wenn der Wert des Ausdrucks (1) -0,1 % überschreitet, wird als C2s angenommen.

[Ausdruck 1] $\begin{array}{l} Glied zweiter Ordnung \\ von R o n_{_m a i n} v s . R o n_{_s e n s e} \approx \frac{d^{2} R o n_{_m a i n}}{d R o n_{_s e n s}^{2}} \cdot Δ R o n_s e n s e^{2} / R o n_m a i n \end{array}$
Im Ausdruck (1) ist Ron_main ein Einschaltwiderstand des Haupt-IGBT und Ron_sense ist ein Einschaltwiderstand des Mess-IGBT.
Siebte Ausführungsform
In Bezug auf 7 ist ein Beispiel beschrieben, in dem ein Messstromwert C1s auf Basis der Beziehung zwischen einem sekundären Koeffizienten [Ausdruck (2)] und einem Messstrom unter Annahme des Hauptstroms als eine Funktion des Messstroms bestimmt wird.
Wenn ein Hauptstrom durch einen Messstrom berechnet wird, der durch einen quadratischen Ausdruck ausgedrückt wird, muss ein Strombereich an einer Grenze geteilt werden, an der sich ein Glied zweiter Ordnung vor und hinter der Grenze wesentlich ändert. Die Beziehung zwischen dem Wert des Ausdrucks (2) und dem Messstromwert ist in 7 dargestellt. Beispielsweise wird der Messstromwert, wenn der Wert des Ausdrucks (2) 0,1 % überschreitet, als C1s angenommen.

[Ausdruck 2] $\begin{array}{l} Glied zweiter Ordnung I_{_m a i n} v s . I_{_s e n s e} \approx \frac{d^{2} I_m a i n}{d I_s e n s e^{2}} \cdot Δ I_s e n s e^{2} / I_m a i n \\ von \end{array}$
Im Ausdruck (2) ist I_main ein Hauptstromwert und I_sense ist ein Messstromwert.
Achte Ausführungsform
Nachfolgend ist in Bezug auf 8 ein BordWechselrichter-Steuersystem gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer schematischen Konfiguration eines Bord-Wechselrichter-Steuersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen Dreiphasen-Wechselrichter angewendet ist.
In 8 wird ein Motor 50 von einem IGBT-Leistungsmodul angetrieben, das drei Sätze von gemessenen IGBT-Chips 10a und 10b umfasst. In Bezug auf Hauptströme, die von den jeweiligen Haupt-IGBTs zum Motor 50 fließen, wird das Antreiben der Gate-Treiber 6 so gestartet, dass die Hauptströme erwünschte Stromwerte in der Steuerschaltung (im Mikrocomputer) 3 unter Verwendung des in einer von erster bis siebter Ausführungsform beschriebenen Verfahrens auf Basis von Stromwerten der Mess-IGBTs und gemessenen Temperaturwerten der jeweiligen Messeinheiten 20 werden, wodurch eine Regelung der jeweiligen IGBTs 10a und 10b durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst verschiedene Modifikationen dieser Ausführungsformen. Beispielsweise wurden die zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausführlich dargestellt, um das Verstehen der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht notwendigerweise auf die Leistungsumwandlungsvorrichtung beschränkt, die alle zuvor beschriebenen Bestandteile umfasst. Ferner kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und die Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann der Konfiguration von einer Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner kann in Bezug auf Teile der Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen ein Hinzufügen, Entfernen und Ersetzen von anderen Konfigurationen vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

3: Mikrocomputer (Steuerschaltung)
4: Temperatursensor
5: Leistungsmodul-Steuerschaltung
6: Gate-Treiber
10, 10a, 10b: gemessener IGBT-Chip
11, 11a, 11b: Haupt-IGBT
12, 12a, 12b: Mess-IGBT
13a bis 13g: Verdrahtungswiderstand in IGBT-Leistungsmodul 100
20: Messeinheit
21: Stromdetektor (Strommessschaltung von Mess-IGBT 12)
22: Stromdetektor (Strommessschaltung von Temperatursensor 4)
31: Speichervorrichtung (Speicher)
31a: Speichervorrichtung (Speicher), die Informationen zu Strombereichen speichert
31b: Speichervorrichtung (Speicher), die zum Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms in jedem Strombereich erforderliche Informationen speichert
32: Hauptstrom-Berechnungsschaltung
50: Motor
100: IGBT-Leistungsmodul
a1: Stromkomponente in Randbereich von Haupt-IGBT 11
a2: Stromkomponente in Randbereich von Mess-IGBT 12
b1: Gesamtstromkomponente von Haupt-IGBT 11
b2: Gesamtstromkomponente von Mess-IGBT 12
D1: Bereich von Kollektorstrom, in dem der Einfluss der Stromkomponente im Randbereich im Betriebsstrombereich des
IGBT: groß ist
D2: Bereich des zwischen D1 und D3 gebildeten Kollektorstroms
D3: Bereich von Kollektorstrom, in dem der Einfluss des Verdrahtungswiderstands des IGBT-Leistungsmoduls im Betriebsstrombereich des IGBT groß ist
C1: Kollektorstrom in Grenze zwischen D1 und D2
C1s: Messstromwert, wenn der Kollektorstrom C1 ist
C2: Kollektorstrom in Grenze zwischen D2 und D3
C2s: Messstromwert, wenn der Kollektorstrom C2 ist

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006271098 A [0006]

Claims

Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: einen ersten IGBT, durch den ein Hauptstrom fließt; einen zweiten IGBT, der auf einem gleichen Halbleitersubstrat angeordnet ist wie der erste IGBT und durch den ein Messstrom fließt; und eine Messvorrichtung, die den Hauptstrom auf Basis des Messstroms berechnet, wobei die Messvorrichtung ein Verfahren zum Berechnen des Hauptstroms entsprechend einem Stromwert des Messstroms auswählt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung umfasst: eine Messeinheit, die den Messstrom und eine Temperatur des Halbleitersubstrats misst; eine Hauptstrom-Berechnungseinheit, die den Hauptstrom auf Basis des von der Messeinheit gemessenen Messstroms und von Temperaturinformationen des Halbleitersubstrats berechnet; eine erste Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Teilen von Strombereichsinformationen des Messstroms speichert; und eine zweite Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Berechnungsverfahren zum Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms speichert, die Messvorrichtung auf Basis des Stromwerts des von der Messeinheit gemessenen Messstroms einen Strombereich entsprechend dem Stromwert aus der Vielzahl von Teilen von Strombereichsinformationen der ersten Speichervorrichtung auswählt, und die Messvorrichtung ein Berechnungsverfahren des Hauptstroms entsprechend dem ausgewählten Strombereich aus der Vielzahl von in der zweiten Speichervorrichtung gespeicherten Berechnungsverfahren auswählt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein erstes Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem ersten Bereich liegt, die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein zweites Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem zweiten Bereich an einer höheren Stromseite als der erste Bereich liegt, und der erste Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Stromkomponente in einem Randbereich von jeweils erstem IGBT und zweitem IGBT relativ groß im Vergleich zu einem Einfluss einer Stromkomponente in einem Mittelbereich von jeweils erstem IGBT und zweitem IGBT ist.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein erstes Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem ersten Bereich liegt, die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein zweites Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem zweiten Bereich an einer höheren Stromseite als der erste Bereich liegt, und der zweite Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Verdrahtungswiderstandskomponente in der Strom-Spannung-Abhängigkeit zunimmt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein erstes Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem ersten Bereich liegt, die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein zweites Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem zweiten Bereich an einer höheren Stromseite als der erste Bereich liegt, die Messvorrichtung den Hauptstrom durch ein drittes Berechnungsverfahren berechnet, wenn der Messstrom in einem dritten Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich liegt, der erste Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Stromkomponente in einem Randbereich von jeweils erstem IGBT und zweitem IGBT relativ groß im Vergleich zu einem Einfluss einer Stromkomponente in einem Mittelbereich von jeweils erstem IGBT und zweitem IGBT ist und der zweite Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Verdrahtungswiderstandskomponente in der Strom-Spannung-Abhängigkeit zunimmt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner umfassend eine Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Teilen von Strombereichsinformationen des Messstroms und eine Vielzahl von Berechnungsverfahren zum Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms speichert, wobei die Messvorrichtung bestimmt, welchem Strombereich der Vielzahl von Teilen von Strombereichsinformationen der Stromwert des Messstroms entspricht, und die Messvorrichtung aus der Speichervorrichtung ein Verfahren zum Berechnen des Hauptstroms entsprechend dem bestimmten Strombereich liest und den Hauptstrom berechnet.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren zum Berechnen des Hauptstroms ein Berechnungsverfahren ist, in dem der Hauptstrom durch einen quadratischen Näherungsausdruck des Messstroms ausgedrückt wird.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Messvorrichtung einen ersten Einschaltwiderstand des ersten IGBT oder einen zweiten Einschaltwiderstand des zweiten IGBT auf Basis von Messdaten des Hauptstroms und Messdaten des Messstroms berechnet und die Messvorrichtung einen Strombereich des Messstroms auf Basis einer Messstromabhängigkeit des ersten Einschaltwiderstands oder des zweiten Einschaltwiderstands bestimmt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Messvorrichtung einen Strombereich des Messstroms auf Basis einer Messstromabhängigkeit des Hauptstroms aus Messdaten des Hauptstroms und Messdaten des Messstroms bestimmt.
Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung in einem BordWechselrichter-Steuersystem montiert ist.
Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, in der ein IGBT-Leistungsmodul, das einen Haupt-IGBT und einen Strommess-IGBT umfasst, auf einem gleichen Halbleiter-Chip montiert ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst zum: Auswählen eines Verfahrens zum Berechnen eines durch den Haupt-IGBT fließenden Hauptstroms entsprechend einem Stromwert eines durch den Strommess-IGBT fließenden Messstroms; und Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms durch das ausgewählte Berechnungsverfahren.
Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend die Schritte zum: Messen des Messstroms und einer Temperatur des Halbleiter-Chips; Auswählen eines Strombereichs entsprechend dem gemessenen Stromwert auf Basis des gemessenen Stromwerts des Messstroms auf einer Vielzahl von Teilen von Strombereichsinformationen; Auswählen eines Berechnungsverfahrens des Hauptstroms entsprechend dem ausgewählten Strombereich aus einer Vielzahl von Berechnungsverfahren; und Berechnen des Hauptstroms auf Basis des Messstroms und von Temperaturinformationen des Halbleiter-Chips durch das ausgewählte Berechnungsverfahren.
. Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Hauptstrom durch ein erstes Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem ersten Bereich liegt, der Hauptstrom durch ein zweites Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem zweiten Bereich an einer höheren Stromseite als der erste Bereich liegt, und der erste Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Stromkomponente in einem Randbereich von jeweils Haupt-IGBT und Strommess-IGBT relativ groß im Vergleich zu einem Einfluss einer Stromkomponente in einem Mittelbereich von jeweils Haupt-IGBT und Strommess-IGBT ist.
. Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Hauptstrom durch ein erstes Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem ersten Bereich liegt, der Hauptstrom durch ein zweites Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem zweiten Bereich an einer höheren Stromseite als der erste Bereich liegt, und der zweite Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Verdrahtungswiderstandskomponente in der Strom-Spannung-Abhängigkeit zunimmt.
Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Hauptstrom durch ein erstes Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem ersten Bereich liegt, der Hauptstrom durch ein zweites Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem zweiten Bereich an einer höheren Stromseite als der erste Bereich liegt, der Hauptstrom durch ein drittes Berechnungsverfahren berechnet wird, wenn der Messstrom in einem dritten Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich liegt, der erste Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Stromkomponente in einem Randbereich von jeweils Haupt-IGBT und Strommess-IGBT relativ groß im Vergleich zu einem Einfluss einer Stromkomponente in einem Mittelbereich von jeweils Haupt-IGBT und Strommess-IGBT ist, und der zweite Bereich ein Strombereich ist, in dem ein Einfluss einer Verdrahtungswiderstandskomponente in der Strom-Spannung-Abhängigkeit zunimmt.