DE19501373A1 - Halbleiter-Verbundelement und Verfahren zum Detektieren von Fehlerzuständen in einer das Element enthaltenden Wechselrichtereinrichtung - Google Patents

Halbleiter-Verbundelement und Verfahren zum Detektieren von Fehlerzuständen in einer das Element enthaltenden Wechselrichtereinrichtung

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DE19501373A1 DE19501373A DE19501373A DE19501373A1 DE 19501373 A1 DE19501373 A1 DE 19501373A1 DE 19501373 A DE19501373 A DE 19501373A DE 19501373 A DE19501373 A DE 19501373A DE 19501373 A1 DE19501373 A1 DE 19501373A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiter-Verbundelement, das in einem Gerät wie etwa einer Wechselrichtereinrichtung ver­ wendet wird, und bei dem Fehlerzustände wie Überstrom, Steuerspannungsabnahme und Überhitzung detektiert und ver­ schiedene Fehlersignale nach Maßgabe der jeweiligen so detektierten Fehlerzustände abgegeben werden, und ein Ver­ fahren zum Detektieren von Fehlerzuständen in einer Wechsel­ richtereinrichtung, die das Halbleiter-Verbundelement auf­ weist.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die interne Anordnung eines herkömmlichen Halbleiter-Verbundelements zeigt. Dabei bezeichnet 20 das Halbleiter-Verbundelement; 21a ist ein Steuerstromquellenanschluß der positiven Seite; 21b ist ein Steuerstromquellenanschluß der negativen Seite; 22a ist ein gemeinsamer Steueranschluß der positiven Seite; 23a ist ein Steuersignaleingang der positiven Seite; 23b ist ein Steuer­ signaleingang der negativen Seite; 24a ist ein Fehlersignal­ ausgang der positiven Seite; 24b ist ein Fehlersignalausgang der negativen Seite; 25a ist ein Gleichstromeingang der po­ sitiven Seite; 25b ist ein Gleichstromeingang der negativen Seite; 26 ist ein Wechselstromausgang; 27a ist ein Halb­ leiter-Schaltelement der positiven Seite, das ein Transistor ist; und 27b ist ein Halbleiter-Schaltelement der negativen Seite, das ebenfalls ein Transistor ist. Fig. 5 zeigt außer­ dem mit 28a eine Diode der positiven Seite; 28b ist eine Diode der negativen Seite; 29a ist ein Transistorstrom­ detektor der positiven Seite; 29b ist ein Transistorstrom­ detektor der negativen Seite; 30a ist ein Transistortreiber­ kreis der positiven Seite; 30b ist ein Transistortreiber­ kreis der negativen Seite; 31a ist eine Transistorüberstrom­ schutzschaltung der positiven Seite; 31b ist eine Transi­ storüberstromschutzschaltung der negativen Seite; 32a ist eine Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung der positiven Seite; 32b ist eine Steuerspeisespannungsabnahme­ schutzschaltung der negativen Seite; 33 ist ein Temperatur­ sensor zur Erfassung einer Temperatur des Halbleiter-Ver­ bundelements 20; 34 ist eine Überhitzungsschutzschaltung; 35 ist ein erstes logisches ODER-Glied, das bei Erhalt irgend­ eines der Ausgangssignale der Transistorüberstromschutz­ schaltung 31a der positiven Seite und der Steuerspeisespan­ nungsabnahme-Schutzschaltung 32a der positiven Seite ein Ausgangssignal erzeugt; und 36 ist ein zweites logisches ODER-Glied, das bei Empfang eines der Ausgangssignale der Transistorüberstromschutzschaltung 31b der negativen Seite oder der Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32b der negativen Seite ein Ausgangssignal erzeugt.
Bei dem so aufgebauten herkömmlichen Halbleiter-Verbund­ element 20 werden Steuersignale, die nicht gleichzeitig den Transistor 27a der positiven Seite und den Transistor 27b der negativen Seite einschalten, an die Steuersignaleingänge 23a bzw. 23b der positiven bzw. der negativen Seite angelegt, so daß die Transistoren 27a und 27b durch den Transistortreiberkreis 30a der positiven Seite und den Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, um Wechselstrom an dem Wech­ selstromausgang 26 zur Verfügung zu stellen, wobei in den Transistoren Wechselstrom fließt.
Bei diesem Betrieb werden die in dem Transistor 27a der positiven Seite und dem Transistor 27b der negativen Seite fließenden Ströme von dem Stromdetektor 29a der positiven Seite und dem Stromdetektor 29b der negativen Seite detek­ tiert. Die Überstromschutzschaltung 31a der positiven Seite und die Überstromschutzschaltung 31b der negativen Seite stellen fest, ob die so detektierten Ströme fehlerhaft, d. h. größer als ein vorbestimmter Wert, sind. Wenn ein Überstromfehler detektiert wird, liefert die Überstrom­ schutzschaltung 31a der positiven Seite (oder die Überstrom­ schutzschaltung 31b der negativen Seite) ein Fehlersignal an den Transistortreiberkreis 30a der positiven Seite (oder an den Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite), der damit verbunden ist. Bei Erhalt des Fehlersignals schaltet der Transistortreiberkreis 30a der positiven Seite (oder der Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite) den Tran­ sistor 27a der positiven Seite (oder den Transistor 27b der negativen Seite) aus, um den Strom abzuschalten, und zwar ungeachtet des Steuersignals, das an dem Steuersignaleingang 23a der positiven Seite (oder 23b der negativen Seite) an­ liegt. Gleichzeitig liefert die Überstromschutzschaltung 31a der positiven Seite (oder die Überstromschutzschaltung 31b der negativen Seite) das Fehlersignal durch das erste logi­ sche ODER-Glied 35 (oder das zweite logische ODER-Glied 36) an den Fehlersignalausgang 24a der positiven Seite (oder den Fehlersignalausgang 24b der negativen Seite).
Andererseits werden eine Steuerspeisespannung, die zwischen dem Steuerstromquellenanschluß 21a der positiven Seite und dem gemeinsamen Steueranschluß 22a der positiven Seite auf­ gebracht wird, und eine Steuerspeisespannung, die zwischen dem Steuerstromquellenanschluß 21b der negativen Seite und dem gemeinsamen Steueranschluß 22b der negativen Seite auf­ gebracht wird, von der Steuerspeisespannungsabnahme-Schutz­ schaltung 32a der positiven Seite bzw. der Steuerspeisespan­ nungsabnahme-Schutzschaltung 32b der negativen Seite abge­ lesen, so daß festgestellt wird, ob die Steuerspeisespan­ nungen fehlerhaft sind, indem sie einen vorbestimmten Wert unterschreiten. Wenn ein Fehler vorliegt, der eine Abnahme der Steuerspeisespannung bedingt, wird auf ähnliche Weise wie bei der oben beschriebenen Überstromdetektierung von der Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32a der posi­ tiven Seite (oder von der Steuerspeisespannungsabnahme­ schutzschaltung 32b der negativen Seite) ein Fehlersignal an den Transistortreiberkreis 30a der positiven Seite (oder den Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite) abgegeben. Bei Empfang des Fehlersignals schaltet der Transistortrei­ berkreis 30a der positiven Seite (oder der Transistortrei­ berkreis 30b der negativen Seite) den Transistor 27a der positiven Seite (oder den Transistor 27b der negativen Seite) aus, um den Strom abzuschalten, und zwar ungeachtet des Steuersignals, das an dem Steuersignaleingang 23a der positiven Seite (oder 23b der negativen Seite) anliegt. Gleichzeitig liefert die Steuerspeisespannungsabnahme­ schutzschaltung 32a der positiven Seite (oder die Steuer­ speisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32b der negativen Seite) das Fehlersignal durch das erste logische ODER-Glied 35 (oder das zweite logische ODER-Glied 36) an den Fehler­ signalausgang 24a der positiven Seite (oder den Fehlersi­ gnalausgang 24b der negativen Seite).
Die Temperatur des Halbleiter-Verbundelements 20 wird von dem Temperatursensor 33 erfaßt. Die Überhitzungsschutzschal­ tung 34 entscheidet, ob die so erfaßte Temperatur fehlerhaft ist, indem sie einen vorbestimmten Wert überschreitet. Wenn ein Überhitzungsfehler detektiert wird, gibt die Überhit­ zungsschutzschaltung 34 ein Fehlersignal an den Transistor­ treiberkreis 30b der ,negativen Seite ab. Bei Empfang des Fehlersignals schaltet der Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite den Transistor 27b der negativen Seite aus, um den Strom abzuschalten, und zwar ungeachtet des Steuer­ signals, das an dem Steuersignaleingang 23b der negativen Seite anliegt. Gleichzeitig gibt die Überhitzungsschutz­ schaltung 34 das Fehlersignal durch das zweite logische ODER-Glied 36 an den Fehlersignalausgang 24b der negativen Seite ab.
Bei dem herkömmlichen Halbleiter-Verbundelement werden, wie oben beschrieben, zur Detektierung von drei Fehlerzuständen eines Überstroms, einer Steuerspeisespannungsabnahme und einer Überhitzung der detektierte Strom, die detektierte Spannung und die erfaßte Temperatur mit den jeweiligen vorbestimmten Werten verglichen, um festzustellen, ob sie fehlerhaft sind; und wenn festgestellt wird, daß der Strom oder die Spannung oder die Temperatur abnormal ist, wird das Fehlersignal abgegeben, um den Fehlerzustand zu beseitigen. Bei dem Halbleiter-Verbundelement besteht jedoch das Pro­ blem, daß aus dem so abgegebenen Fehlersignal der spezielle jeweilige Fehlerzustand nicht erkannt werden kann.
Die Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Pro­ blem, das bei dem herkömmlichen Halbleiter-Verbundelement auftritt, zu beseitigen.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Halblei­ ter-Verbundelements, bei dem drei Fehlerzustände, und zwar ein Überstrom, eine Steuerspeisespannungsabnahme und eine Überhitzung, detektiert werden und je nach den drei Fehler­ zuständen verschiedene Fehlersignale abgegeben werden, um die betroffene Vorrichtung zu schützen.
Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung eines Verfahrens zum Detektieren von Fehlerzuständen in einer Wechselrichtereinrichtung, die ein solches Halbleiter-Ver­ bundelement aufweist.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung eines Halbleiter-Verbundelements, das gekennzeichnet ist durch: eine Fehlerzustands-Detektiereinrichtung zum Detek­ tieren eines Überstroms und einer Steuerspeisespannungs­ abnahme von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiter­ schaltelementen und zum Detektieren einer Überhitzung des Halbleiter-Verbundelements; und eine Fehlersignalerzeugungs­ einrichtung zum Erzeugen von verschiedenen Fehlersignalen nach Maßgabe der jeweiligen von der Fehlerzustands-Detek­ tiereinrichtung detektierten Fehlerzustände.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ein Halb­ leiter-Verbundelement angegeben, das gekennzeichnet ist durch: eine erste Fehlerzustands-Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Überstroms und einer Steuerspeisespan­ nungsabnahme des ersten Halbleiter-Schaltelements; eine zweite Fehlerzustands-Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Überstroms und einer Steuerspeisespannungsabnahme des zweiten Halbleiter-Schaltelements und einer Überhitzung des Halbleiter-Verbundelements; eine erste Fehlersignalerzeu­ gungseinrichtung zum Erzeugen verschiedener Fehlersignale nach Maßgabe der von der ersten Fehlerzustands-Detektier­ einrichtung detektierten jeweiligen Fehlerzustände; und eine zweite Fehlersignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen ver­ schiedener Fehlersignale nach Maßgabe der von der zweiten Fehlerzustands-Detektiereinrichtung detektierten Fehler­ zustände.
Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren angegeben zum Detektieren von Fehlerzuständen in einer Wechselrichterein­ richtung, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß, wenn ein Überstrom von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen detektiert wird, ein dem­ entsprechendes erstes Fehlersignal abgegeben wird, daß, wenn eine Steuerspeisespannungsabnahme von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen detektiert wird, ein dementsprechendes zweites Fehlersignal abgegeben wird, und daß, wenn eine Überhitzung des Halbleiter-Verbundelements detektiert wird, ein dementsprechendes drittes Fehlersignal abgegeben wird, wobei jedes von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Fehlersignal in bezug auf die übrigen Fehler­ signale unverwechselbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das die innere Anordnung eines Halbleiter-Verbundelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das die Anordnung einer Wechselrichtereinrichtung zeigt, die die Halb­ leiter-Verbundelemente gemäß der Erfindung auf­ weist;
Fig. 3(a) bis 3(c) Diagramme von verschiedenen Fehlersignalen, die an den Fehlersignalausgängen des Halbleiter- Verbundelements erzeugt werden, wenn Fehlerzu­ stände darin auftreten;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer Fehler­ signalerzeugungseinrichtung beschreibt, die für die Erfindung besonders charakteristisch ist; und
Fig. 5 ein Blockschaltbild, das die innere Anordnung eines herkömmlichen Halbleiter-Verbundelements zeigt.
Erste Ausführungsform
Das Blockdiagramm von Fig. 1 zeigt die innere Anordnung eines Halbleiter-Verbundelements gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform. Dabei bezeichnet 50 das Halbleiter-Verbundele­ ment; 51 ist eine erste Fehlerzustands-Detektiereinrichtung, die eine Überstromschutzschaltung 31a der positiven Seite und eine Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32a der positiven Seite aufweist; 52 ist eine zweite Fehlerzu­ stands-Detektiereinrichtung, die eine Überstromschutz­ schaltung 31b der negativen Seite, eine Steuerspeisespan­ nungsabnahme-Schutzschaltung 32b der negativen Seite und eine Überhitzungsschutzzuschaltung 34 aufweist; 53 ist eine erste Fehlersignalerzeugungseinrichtung, die die Ausgangs­ signale der Überstromschutzschaltung 31a der positiven Seite und der Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32a der positiven Seite empfängt, um Ausgangssignale zu erzeugen, wie noch beschrieben wird; und 54 ist eine zweite Fehlersi­ gnalerzeugungseinrichtung, die eines der besonderen Merkmale der Erfindung darstellt. Die Einrichtung 54 empfängt die Ausgangssignale der Überstromschutzschaltung 31b der nega­ tiven Seite, der Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschal­ tung 32b und der Überhitzungsschutzschaltung 34, um Aus­ gangssignale zu erzeugen, wie noch beschrieben wird. Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei dem herkömm­ lichen Halbleiter-Verbundelement von Fig. 5 und werden nicht nochmals beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Überhitzungsschutz­ schaltung 34 ein Teil der zweiten Fehlerzustands-Detektier­ einrichtung 52. Sie kann aber statt dessen ein Teil der ersten Fehlerzustands-Detektiereinrichtung 51 sein, oder sie kann sowohl in der ersten als auch in der zweiten Fehlerzu­ stands-Detektiereinrichtung 51 und 52 vorgesehen sein.
Das Blockschaltbild von Fig. 2 zeigt die Anordnung einer Wechselrichtereinrichtung, die die obigen Halbleiter-Ver­ bundelemente aufweist. Dabei sind 10a, 10b und 10c Stromein­ gänge der Wechselrichtereinrichtung; 11 ist eine Dioden­ brücke, die als Umrichter dient; 12 ist ein Glättungskonden­ sator; 50a, 50b und 50c sind die Halbleiter-Verbundelemente, die im einzelnen in Fig. 1 gezeigt sind; 26a, 26b und 26c sind Wechselstromausgänge der Wechselrichtereinrichtung; 13 ist ein in der Wechselrichtereinrichtung vorgesehener Mikro­ computer; 14a bis 14b sind Trennverstärker; und 15 ist eine Abgabeeinrichtung, beispielsweise elektrische Anschlüsse oder eine Anzeigeeinrichtung wie etwa ein LED-Monitor, um die Fehlersignale von der Wechselrichtereinrichtung abzu­ geben.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Wechselrichtereinrichtung wird den Stromeingängen 10a bis 10c zugeführter Wechselstrom von der Diodenbrücke 11 zu Gleichstrom gleichgerichtet und von dem Glättungskondensator 12 geglättet. Der Mikrocomputer 13 liefert Steuersignale durch die Trennverstärker 14a bis 14f an die Steuersignaleingänge 23a und 23b der positiven und der negativen Seite der drei Halbleiter-Verbundelemente 50a, 50b und 50c. Infolgedessen werden in diesen Halbleiter-Ver­ bundelementen sechs Halbleiterschaltelemente (bei dieser Ausführungsform Transistoren, die nicht gezeigt sind) ge­ schaltet, so daß der genannte Gleichstrom zu Wechselstrom einer gewünschten Frequenz und einer gewünschten Spannung umgerichtet wird. Der Wechselstrom wird an den Ausgängen 26a, 26b und 26c abgegeben.
Bei diesem Betrieb ist jedes der Halbleiter-Verbundelemente 50a, 50b und 50c wie folgt wirksam. Die Halbleiter-Verbund­ elemente 50a bis 50c sind jeweils wie in Fig. 1 gezeigt ausgelegt. Daher schalten die Transistortreiberkreise 30a und 30b der positiven und der negativen Seite die Transisto­ ren 27a und 27b der positiven und der negativen Seite nach Maßgabe der Steuersignale, die dem Steuersignaleingang 23a bzw. 23b der positiven bzw. der negativen Seite zugeführt werden, und dadurch wird an dem Wechselstromausgang 26 Wechselstrom erzeugt.
Der in dem Transistor 27a der positiven Seite und in dem Transistor 27b der negativen Seite fließende Strom wird von dem Stromdetektor 29a der positiven Seite bzw. dem Strom­ detektor 29b der negativen Seite detektiert. Die Überstrom­ schutzschaltung 31a der positiven Seite und die Überstrom­ schutzschaltung 31b der negativen Seite beurteilen, ob die so detektierten Ströme fehlerhaft sind, d. h. ob sie größer als ein vorbestimmter Wert sind. Wenn ein Fehlerzustand detektiert wird, liefert die Überstromschutzschaltung 31a der positiven Seite (oder die Überstromschutzschaltung 31b der negativen Seite) ein Fehlersignal an den Transistortrei­ berkreis 30a der positiven Seite (oder den Transistortrei­ berkreis 30b der negativen Seite). Bei Empfang des Fehler­ signals schaltet der Transistortreiberkreis 30a der posi­ tiven Seite (oder der Transistortreiberkreis 30b der nega­ tiven Seite) den Transistor 27a der positiven Seite (oder den Transistor 27b der negativen Seite) aus, um den Strom abzuschalten, und zwar ungeachtet des Steuersignals, das an dem Steuersignaleingang 23a der positiven Seite (oder 23b der negativen Seite) anliegt, um dadurch einen Schutz vor Überstrom zu bewirken. Gleichzeitig liefert die Überstrom­ schutzschaltung 31a der positiven Seite (oder die Überstrom­ schutzschaltung 31b der negativen Seite) das Fehlersignal an die erste Fehlersignalerzeugungseinrichtung, d. h. an den Fehlersignalerzeugungskreis 53 der positiven Seite (oder an die zweite Fehlersignalerzeugungseinrichtung, d. h. an den Fehlersignalerzeugungskreis 54 der negativen Seite). In den Fehlersignalerzeugungskreisen 53 oder 54 wird ein Impulssi­ gnal mit einer Impuls(einschalt)dauer von 1 ms, wie Fig. 3(a) zeigt, als ein Signal erzeugt, das einen Überstrom­ fehler anzeigt. Das Impulssignal wird dem Fehlersignalaus­ gang 24a der positiven Seite (oder dem Fehlersignalausgang 24b der negativen Seite) zugeführt.
Andererseits werden eine Steuerspeisespannung, die zwischen dem Steuerstromquellenanschluß 21a der positiven Seite und dem gemeinsamen Steueranschluß 22a der positiven Seite anliegt, und eine Steuerspeisespannung, die zwischen dem Steuerstromquellenanschluß 21b der negativen Seite und dem gemeinsamen Steueranschluß 22b der negativen Seite anliegt, von der Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32a der positiven Seite bzw. der Steuerspeisespannungsabnahme­ schutzschaltung 32b der negativen Seite abgelesen. Infolge­ dessen wird festgestellt, ob die Steuerspeisespannungen fehlerhaft, d. h. kleiner als ein vorbestimmter Wert sind. Wenn die Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32a der positiven Seite (oder die Steuerspeisespannungsabnahme­ schutzschaltung 32b der negativen Seite) beurteilt, daß die Steuerspeisespannung fehlerhaft ist, liefert ähnlich wie im Fall des oben beschriebenen Überstromfehlers die Steuer­ speisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32a der negativen Seite (oder die Steuerspeisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32b der negativen Seite) ein Signal an den Transistortrei­ berkreis 30a der positiven Seite (oder an den Transistor­ treiberkreis 30b der negativen Seite). Bei Empfang des Feh­ lersignals schaltet der Transistortreiberkreis 30a der posi­ tiven Seite (oder der Transistortreiberkreis 30b der nega­ tiven Seite) den Transistor 27a der positiven Seite (oder den Transistor 27b der negativen Seite) aus, um den Strom abzuschalten, und zwar ungeachtet des Steuersignals, das dem Steuersignaleingang 23a (oder 23b) der positiven Seite (oder der negativen Seite) zugeführt wird, um dadurch einen Schutz vor einer Steuerspeisespannungsabnahme vorzusehen.
Gleichzeitig liefert die Steuerspeisespannungsabnahme­ schutzschaltung 32a der positiven Seite (oder die Steuer­ speisespannungsabnahme-Schutzschaltung 32b der negativen Seite) das Fehlersignal an den Fehlersignalerzeugungskreis 53 der positiven Seite (oder den Fehlersignalerzeugungskreis 54 der negativen Seite). In dem Fehlersignalerzeugungskreis 53 oder 54 wird ein Impulssignal mit einer Impuls(ein­ schalt)dauer von 2 ms gemäß Fig. 3(b) als ein Signal er­ zeugt, das eine Steuerspeisespannungsabnahme anzeigt. Das Impulssignal wird dem Fehlersignalausgang 24a der positiven Seite (oder dem Fehlersignalausgang 24b der negativen Seite) zugeführt.
Die Temperatur jedes Halbleiter-Verbundelements 50 wird von dem Temperatursensor 33 erfaßt. Die Überhitzungsschutz­ schaltung 34 bestimmt; ob die so erfaßte Temperatur fehler­ haft, d. h. höher als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn festgestellt wird, daß die Temperatur fehlerhaft ist, lie­ fert die Überhitzungsschutzschaltung 34 ein Fehlersignal an den Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite. Aufgrund des Fehlersignals schaltet der Transistortreiberkreis 30b der negativen Seite den Transistor 27b der negativen Seite aus, um den Strom abzuschalten, und zwar ungeachtet des Steuersignals, das an dem Steuersignaleingang 23b der nega­ tiven Seite anliegt, um dadurch einen Überhitzungsschutz zu bewirken.
Gleichzeitig liefert die Überhitzungsschutzschaltung 34 das Fehlersignal an den Fehlersignalerzeugungskreis 54 der negativen Seite. Dieser gibt ein Impulssignal mit einer Impuls(einschalt)dauer von 3 ms ab, wie Fig. 3(c) zeigt. Dieses Signal bezeichnet einen Überhitzungsfehler und wird dem Fehlersignalausgang 24b der negativen Seite zugeführt.
Die Fehlersignalausgänge 24a und 24b der positiven bzw. der negativen Seite der Halbleiter-Verbundelemente 50a, 50b und 50c sind durch die Trennverstärker 14g bis 14l mit dem Mikrocomputer 13 der Wechselrichtereinrichtung verbunden. Bei Empfang des Fehlersignals von den Halbleiter-Verbund­ elementen 50a bis 50c wird der Mikrocomputer 13 daher wirk­ sam, um zum Schutz der Wechselrichtereinrichtung die Abgabe der Steuersignale zu unterbrechen, die sonst durch die Trennverstärker 14a bis 14f den Steuersignaleingängen 23a und 23b der positiven und negativen Seite der drei Halb­ leiter-Verbundelemente 50a bis 50c zugeführt werden würden, um so die Transistoren 27a und 27b der positiven und nega­ tiven Seite zu schalten.
Gleichzeitig identifiziert der Mikrocomputer 3 den Fehler­ zustand aufgrund des Fehlersignals. Beispielsweise wird, wie Fig. 3(a) zeigt, der Überstromfehler aus dem Impulssignal erkannt, das eine Impuls(einschalt)dauer von 1 ms hat. Fer­ ner wird, wie Fig. 3(b) zeigt, der Unterstromfehler aus der Impuls(einschalt)Dauer von 2 ms erkannt. Der Überhitzungszu­ stand wurde in bezug auf das Signal 3(c) bereits beschrie­ ben. Der Inhalt des so erkannten Fehlers wird zu der Abga­ beeinrichtung 15 übertragen, so daß er von der Wechsel­ richtereinrichtung durch die Abgabeeinrichtung 15, d. h. elektrische Anschlüsse oder eine Anzeigeeinheit wie etwa einen LiED-Monitor, abgegeben wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird der obige Betrieb außerdem für den Fall der Fehlerzustandsdetektierung durch die zweite Fehlersignalerzeugungseinrichtung, d. h. den Fehlersignal­ erzeugungskreis 54 der negativen Seite, beschrieben. Wenn der Fehlersignalerzeugungskreis 54 der negativen Seite einen Fehlerzustand detektiert (S1), werden die Transistoren 27a und 27b der positiven und der negativen Seite in jedem der Halbleiter-Verbundelemente 50a, 50b und 50c ausgeschaltet (S2). Dann wird abgefragt, ob der detektierte Fehlerzustand Überstrom ist (S3). Wenn beurteilt wird, daß der detektierte Fehlerzustand Überstrom ist, wird das Fehlersignal, das das Impulssignal mit der Impuls(einschalt)dauer von 1 ms ist, dem Fehlersignalausgang 24b zugeführt (S4). Aufgrund des an dem Fehlersignalausgang 24b abgegebenen Fehlersignals wird die Zuführung der Steuersignale zu den Steuersignaleingängen 23a und 23b der positiven und der negativen Seite durch den Mikrocomputer 13 unterbrochen, um dadurch den Betrieb der Transistoren 27a und 27b der positiven und der negativen Seite abzustellen, während gleichzeitig auf der Anzeige­ einheit der Überstromfehler angezeigt wird (S5).
Wenn der detektierte Fehlerzustand nicht Überstrom ist, wird abgefragt, ob der Fehlerzustand eine Steuerspeisespannungs­ abnahme ist (S6). Wenn beurteilt wird, daß der Fehlerzustand eine Steuerspeisespannungsabnahme ist, wird das Fehlersi­ gnal, das das Impulssignal mit einer Impuls(einschalt)dauer von 2 ms ist, dem Fehlersignalausgang 24b zugeführt (S7). Aufgrund des an dem Fehlersignalausgang 24b abgegebenen Fehlersignals unterbricht der Mikrocomputer 13 die Zuführung der Steuersignale zu den Steuersignaleingängen 23a und 23b der positiven und der negativen Seite, um dadurch den Be­ trieb der Transistoren 27a und 27b der positiven und der negativen Seite abzustellen, während gleichzeitig der Steuerspeisespannungsabnahme-Fehler auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird (S8).
Wenn der detektierte Fehlerzustand nicht die Steuerspeise­ spannungsabnahme ist, handelt es sich um Überhitzung. Daher wird das Fehlersignal, das das Impulssignal mit einer Impuls(einschalt)dauer von 3 ms ist, dem Fehlersignalausgang 24b der negativen Seite zugeführt (S9). Aufgrund des an dem Fehlersignalausgang 24b abgegebenen Fehlersignals unter­ bricht der Mikrocomputer 13 die Zuführung der Steuersignale zu den Steuersignaleingängen 23a und 23b der positiven und der negativen Seite, um dadurch den Betrieb der Transistoren 27a und 27b der positiven und der negativen Seite abzustel­ len, während gleichzeitig der Überhitzungsfehler auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird (S10). Der Fehlersignalerzeu­ gungskreis 54 der negativen Seite arbeitet auf die oben beschriebene Weise.
Zweite Ausführungsform
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird für den Überstromfehlerzustand das Impulssignal mit einer Impuls(einschalt)dauer von 1 ms als das Fehlersignal ab­ gegeben; für den Steuerspeisespannungsabnahme-Fehler wird das Impulssignal mit einer Impuls(einschalt)dauer von 2 ms als das Fehlersignal abgegeben; und für den Überhitzungs­ fehler wird das Impulssignal mit einer Impuls(einschalt)­ dauer von 3 ms als das Fehlersignal abgegeben. Die Erfindung ist aber nicht dadurch oder darauf beschränkt. Alle Signale, die voneinander unterscheidbar sind, um die jeweiligen Fehlerzustände zu bezeichnen, beispielsweise verschiedene Amplituden, Frequenzen, Phasen oder dergleichen, können als die Fehlersignale genutzt werden.
Ferner ist zwar bei der oben beschriebenen ersten Aus­ führungsform für jeden Transistor ein Fehlersignalausgang vorgesehen, aber das stellt ebenfalls keine Einschränkung dar. Es kann eine Vielzahl von Fehlersignalausgängen vor­ gesehen sein, so daß die Fehlersignale voneinander durch eine bestimmte Bitzahl unterscheidbar sind.
Außerdem hat zwar bei der oben beschriebenen ersten Ausfüh­ rungsform das Halbleiter-Verbundelement zwei Transistoren, aber die Zahl der Transistoren ist nicht darauf beschränkt.
Da also die Fehlersignalerzeugungseinrichtungen verschiedene Fehlersignale je nach den entsprechenden Fehlerzuständen wie Überstrom, Abnahme der Steuerspeisespannung und Überhitzung erzeugen, können die Fehlerzustände in dem Halbleiter-Ver­ bundelement exakt erkannt werden, so daß die Fehlerzustände rasch beseitigt werden können.
Außerdem erzeugen bei dem Halbleiter-Verbundelement die erste und die zweite Fehlersignalerzeugungseinrichtung ver­ schiedene Fehlersignale nach Maßgabe der jeweiligen Fehler­ zustände wie Überstrom, Abnahme der Steuerspeisespannung und Überhitzung, was es ermöglicht, die Fehlerzustände schneller zu erkennen und zu beseitigen.
Bei dem Verfahren zur Detektierung von Fehlerzuständen in einer Wechselrichtereinrichtung werden dadurch, daß der Überstrom der Fehlerzustände in der Wechselrichtereinrichtung exakt identifiziert und rasch beseitigt werden kann, nach­ teilige Auswirkungen auf die betroffene Vorrichtung vermie­ den oder minimiert.

Claims (9)

1. Halbleiter-Verbundelement (50) mit einer Vielzahl von Halbleiterschaltelementen (27a, 27b) zur Steuerung eines Wechselrichters, gekennzeichnet durch
Fehlerzustands-Detektiereinrichtungen (51, 52) zum Detek­ tieren eines Überstroms und einer Steuerspeisespannungsab­ nahme von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiter­ schaltelementen (27a, 27b) und einer Überhitzung des Halb­ leiter-Verbundelements (50); und
Fehlersignalerzeugungseinrichtungen (53, 54) zum Erzeugen von verschiedenen Fehlersignalen nach Maßgabe der von den Fehlerzustands-Detektiereinrichtungen detektierten jeweili­ gen Fehlerzustände.
2. Halbleiter-Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalerzeugungseinrichtungen (53, 54) eine Vielzahl von Fehlersignalen erzeugen, wobei jedes Signal eine andere Dauer hat, die einem jeweiligen Fehlerzustand entspricht.
3. Halbleiter-Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalerzeugungseinrichtungen eine Vielzahl von Fehlersignalen erzeugen, wobei jedes Signal einen ande­ ren Digitalwert hat, der einem jeweiligen Fehlerzustand entspricht.
4. Halbleiter-Verbundelement mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Halbleiterschaltelement zur Steuerung eines Wechselrichters, gekennzeichnet durch
eine erste Fehlerzustands-Detektiereinrichtung (51) zum Detektieren eines Überstroms und einer Steuerspeisespan­ nungsabnahme des ersten Halbleiterschaltelements;
eine zweite Fehlerzustands-Detektiereinrichtung (52) zum Detektieren eines Überstroms und einer Steuerspeisespan­ nungsabnahme des zweiten Halbleiterschaltelements und einer Überhitzung des Halbleiter-Verbundelements;
eine erste Fehlersignalerzeugungseinrichtung (53) zum Erzeugen von verschiedenen Fehlersignalen nach Maßgabe der von der ersten Fehlerzustands-Detektiereinrichtung detek­ tierten jeweiligen Fehlerzustände; und
eine zweite Fehlersignalerzeugungseinrichtung (54) zum Erzeugen von verschiedenen Fehlersignalen nach Maßgabe der von der zweiten Fehlerzustands-Detektiereinrichtung detek­ tierten jeweiligen Fehlerzustände.
5. Halbleiter-Verbundelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Fehlersignalerzeugungseinrichtungen eine Vielzahl von Fehlersignalen erzeugt und jedes Signal eine andere Dauer hat, die einem jeweiligen Fehlerzustand entspricht.
6. Halbleiter-Verbundelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fehlersignalerzeugungseinrichtung eine Vielzahl von Fehlersignalen erzeugt und jedes Signal einen anderen Digitalwert hat, der einem jeweiligen Fehlerzustand entspricht.
7. Verfahren zum Detektieren von Fehlerzuständen in einer Wechselrichtereinrichtung, die ein Halbleiter-Verbundelement mit einer Vielzahl von Halbleiterschaltelementen hat, um eine Vorrichtung zu steuern, wobei Überstrom und Steuer­ speisespannungsabnahme von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiterschaltelementen und Überhitzung des Halbleiter- Verbundelements detektiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn ein Überstrom von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiterschaltelementen detektiert wird, ein dement­ sprechendes erstes Fehlersignal abgegeben wird,
daß, wenn eine Steuerspeisespannungsabnahme von einem oder allen der Vielzahl von Halbleiterschaltelementen detek­ tiert wird, ein dementsprechendes zweites Fehlersignal abge­ geben wird, und
daß, wenn eine Überhitzung des Halbleiter-Verbundelements detektiert wird, ein dementsprechendes drittes Fehlersignal abgegeben wird,
wobei jedes von dem ersten, zweiten und dritten Fehlersi­ gnal in bezug auf die übrigen Fehlersignale unverwechselbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, das zweite und das dritte Fehlersignal jeweils verschiedene Dauer haben, die einem jeweiligen Fehlerzustand entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, das zweite und das dritte Fehlersignal jeweils einen anderen Digitalwert haben, der einem jewei­ ligen Fehlerzustand entspricht.
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