JP2017157935A - Switch driving device, and failure determination method by switch driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、スイッチ駆動装置、および当該スイッチ駆動装置による故障判定方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a switch drive device and a failure determination method using the switch drive device.
電力変換回路等の電気回路を有するパワーユニットが知られている。例えば、パワーユニットの一つとして、誘導電動機を駆動するためのインバータを格納し、電気車の床下に取り付けられた床下装置がある。床下装置には、通常、過電圧によりインバータが破壊されることを防止するために過電圧抑制装置が設けられている。この過電圧抑制装置は、インバータの入力端子に並列接続された過電圧抑制スイッチ素子と、過電圧抑制スイッチ素子を駆動するスイッチ駆動装置とを有する。過電圧抑制スイッチ素子をオンにしてインバータに印加される電圧を逃がすことで、インバータに過電圧が印加されることが抑制ないし防止される。 A power unit having an electric circuit such as a power conversion circuit is known. For example, as one of the power units, there is an underfloor device that houses an inverter for driving an induction motor and is attached under the floor of an electric vehicle. The underfloor device is usually provided with an overvoltage suppression device in order to prevent the inverter from being destroyed by the overvoltage. This overvoltage suppression device has an overvoltage suppression switch element connected in parallel to the input terminal of the inverter, and a switch drive device that drives the overvoltage suppression switch element. By turning on the overvoltage suppression switch element and releasing the voltage applied to the inverter, it is possible to suppress or prevent the overvoltage from being applied to the inverter.
ところで、従来、床下装置内で故障が発生した場合、過電圧抑制スイッチ素子の故障であるか否かを特定することができなかった。床下装置内の過電圧抑制スイッチ素子は作業者がアクセスしづらい部分に配置されることがある。このような場合、過電圧抑制スイッチ素子を直接検査して正常性を確認することは困難であり、床下装置のメンテナンス性が低下するという問題があった。 By the way, conventionally, when a failure has occurred in the underfloor device, it has not been possible to specify whether or not the overvoltage suppression switch element has failed. The overvoltage suppression switch element in the underfloor device may be disposed in a portion that is difficult for an operator to access. In such a case, it is difficult to directly check the overvoltage suppression switch element to confirm the normality, and there is a problem that the maintainability of the underfloor device is lowered.
床下装置のメンテナンス性を向上させるため、床下装置の故障時において過電圧抑制スイッチ素子の故障であるか否かを特定できるようにすることが求められていた。 In order to improve the maintainability of the underfloor device, it has been required to be able to specify whether or not the overvoltage suppression switch element has failed when the underfloor device fails.
本発明が解決しようとする課題は、パワーユニット内で故障が発生したときに過電圧抑制スイッチ素子の故障か否かを判定することが可能なスイッチ駆動装置、およびスイッチ駆動装置による故障判定方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a switch drive device capable of determining whether or not an overvoltage suppression switch element has failed when a failure occurs in a power unit, and a failure determination method using the switch drive device. That is.
実施形態に係るスイッチ駆動装置は、電気回路に過電圧が印加されることを抑制するための過電圧抑制スイッチ素子を駆動するスイッチ駆動装置である。前記スイッチ駆動装置は、ゲートドライバ部と、ゲートオン抵抗部と、ゲートオフ抵抗部と、制御部と、ゲートオフ抵抗切替部とを備えている。前記ゲートドライバ部は、制御信号を入力し、前記制御信号に基づくゲート信号を出力する。前記ゲートオン抵抗部は、一端が前記ゲートドライバ部の出力端に接続され、他端が前記過電圧抑制スイッチ素子の制御端子に接続されている。このゲートオン抵抗部は、第１の抵抗と、前記第１の抵抗に直列接続され、前記一端側から前記他端側に電流を流す第１のダイオードとを有する。前記ゲートオフ抵抗部は、一端が前記ゲートドライバ部の出力端に接続され、他端が前記制御端子に接続されている。このゲートオフ抵抗部は、第２の抵抗と、前記第２の抵抗に直列接続され、前記他端側から前記一端側に電流を流す第２のダイオードとを有する。前記制御部は、前記ゲートドライバ部に前記制御信号を出力するとともに、前記過電圧抑制スイッチ素子の制御端子に印加される信号をフィードバック信号として入力する。前記ゲートオフ抵抗切替部は、第３の抵抗と切替スイッチ素子とを有する。前記第３の抵抗は、一端が前記ゲートオフ抵抗部の出力端に接続され、前記第２の抵抗よりも抵抗値が小さい。前記切替スイッチ素子は、出力端が前記第３の抵抗の他端に接続されている。前記制御部は、前記切替スイッチ素子をオンにした状態で前記過電圧抑制スイッチ素子をオフにし、前記フィードバック信号の電圧が所定の電圧値を下回った後、前記切替スイッチ素子をオフにし、その後、前記フィードバック信号の電圧に基づいて前記過電圧抑制スイッチ素子が故障しているか否かを判定する。 The switch drive device according to the embodiment is a switch drive device that drives an overvoltage suppression switch element for suppressing application of an overvoltage to an electric circuit. The switch driving device includes a gate driver section, a gate-on resistance section, a gate-off resistance section, a control section, and a gate-off resistance switching section. The gate driver unit receives a control signal and outputs a gate signal based on the control signal. The gate-on resistance unit has one end connected to the output terminal of the gate driver unit and the other end connected to the control terminal of the overvoltage suppression switch element. The gate-on resistance unit includes a first resistor and a first diode that is connected in series to the first resistor and flows current from the one end side to the other end side. The gate-off resistance unit has one end connected to the output terminal of the gate driver unit and the other end connected to the control terminal. The gate-off resistance unit includes a second resistor and a second diode that is connected in series to the second resistor and flows current from the other end side to the one end side. The control unit outputs the control signal to the gate driver unit and inputs a signal applied to a control terminal of the overvoltage suppression switch element as a feedback signal. The gate-off resistance switching unit includes a third resistor and a changeover switch element. One end of the third resistor is connected to the output end of the gate-off resistor unit, and has a resistance value smaller than that of the second resistor. The changeover switch element has an output end connected to the other end of the third resistor. The control unit turns off the overvoltage suppression switch element in a state where the changeover switch element is turned on, and turns off the changeover switch element after the voltage of the feedback signal falls below a predetermined voltage value. It is determined whether or not the overvoltage suppression switch element has failed based on the voltage of the feedback signal.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図１を参照して、電気車を走行させるためのモータ駆動システムについて説明する。このモータ駆動システムは、図１に示すように、交流電力を直流電力に変換するコンバータ４０と、コンバータ４０の出力端子４３，４４に並列接続された出力コンデンサ４５と、直流電力を交流電力に変換するインバータ５０と、電気車の動力源である誘導電動機６０と、パンタグラフ７０と、トランス８０と、インバータ５０に過電圧が印加されることを抑制する過電圧抑制装置１００とを備えている。コンバータ４０、出力コンデンサ４５、インバータ５０および過電圧抑制装置１００は、電気車の床下に取り付けられた箱形の床下装置（図示せず）内に設けられている。
First, a motor drive system for running an electric vehicle will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the motor drive system includes a
コンバータ４０は、架線２００から供給される交流電力を、パンタグラフ７０およびトランス８０を介して入力端子４１，４２から入力する。そして、コンバータ４０は、入力した交流電力を所定の直流電力に変換して出力端子４３，４４から出力する。出力コンデンサ４５は、コンバータ４０から出力された電圧を平滑化する。
Converter 40 inputs AC power supplied from
インバータ５０は、コンバータ４０から、入力端子５１，５２を介して入力した直流電力を交流電力に変換し、得られた交流電力（三相交流）を出力端子５３，５４，５５から出力する。なお、入力端子５２は接地されている。
The
誘導電動機６０は、三相の誘導電動機であり、インバータ５０から供給された交流電力によって駆動され、車輪（図示せず）を回転させることにより電気車を走行させる。
The
なお、モータ駆動システムは上記構成に限られない。架線２００から直流電力が供給される場合には、コンバータ４０、出力コンデンサ４５およびトランス８０に代えて、抵抗とコンデンサから構成されるローパスフィルタがインバータ５０とパンタグラフ７０の間に設けられる。
The motor drive system is not limited to the above configuration. When DC power is supplied from the
次に、図２を参照して、過電圧抑制装置１００について詳しく説明する。
Next, the
過電圧抑制装置１００は、スイッチ駆動装置１と、インバータ５０の入力端子５１，５２に並列接続される過電圧抑制スイッチ素子３０とを有する。図２に示すように、過電圧抑制スイッチ素子３０には、還流ダイオード３１が設けられている。
The
過電圧抑制スイッチ素子３０は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。コレクタ端子がインバータ５０の入力端子５１に接続され、エミッタ端子がインバータ５０の入力端子５２に接続されている。過電圧抑制スイッチ素子３０のオフ時における抵抗Ｒｇｅの抵抗値は、正常時において∞Ωであるが、故障時には数ｋΩまで低下する。ここで、抵抗Ｒｇｅは、過電圧抑制スイッチ素子３０の主端子（エミッタ端子とコレクタ端子）のうち接地される端子（エミッタ端子）と制御端子との間の抵抗である。
The overvoltage
なお、過電圧抑制スイッチ素子３０は、ＩＧＢＴに限らず、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）またはＭＯＳＦＥＴであってもよい。
The overvoltage
スイッチ駆動装置１は、所定の場合（例えば出力コンデンサ４５の過電圧を検出した場合）に、過電圧抑制スイッチ素子３０をオンにする。これにより、インバータ５０に過電圧が印加されることを抑制する。また、スイッチ駆動装置１は、後述のように、過電圧抑制スイッチ素子３０が故障しているかどうかを判定することも可能である。
The
なお、過電圧抑制スイッチ素子３０は、インバータ５０に限らず、任意の電気回路に過電圧が印加されることを抑制するものであってもよい。
Note that the overvoltage
スイッチ駆動装置１は、図２に示すように、ゲートドライバ部２と、ゲートオン抵抗部３と、ゲートオフ抵抗部６と、制御部９と、ゲートオフ抵抗切替部１０と、過電圧検出部１５とを備えている。以下、各構成要素について説明する。
As shown in FIG. 2, the
ゲートドライバ部２は、制御信号Ｓｉｎを入力し、この制御信号Ｓｉｎに基づくゲート信号を出力する。ゲートドライバ部２は、直列接続されたスイッチ素子２ａおよびスイッチ素子２ｂを有する。スイッチ素子２ａは、一端が正側電源電圧（＋Ｖｇｇ）に接続されている。第２のスイッチ素子２ｂは、一端がスイッチ素子２ａの他端に接続され、他端が負側電源電圧（−Ｖｇｇ）に接続されている。例えば、正側電源電圧は＋１５Ｖであり、負側電源電圧は−１５Ｖである。
The
図２に示すように、スイッチ素子２ａのコレクタ端子は正側電源電圧（＋Ｖｇｇ）に接続され、スイッチ素子２ｂのエミッタ端子は負側電源電圧（−Ｖｇｇ）に接続されている。スイッチ素子２ａのエミッタ端子とスイッチ素子２ｂのコレクタ端子が接続されている。
As shown in FIG. 2, the collector terminal of the
なお、スイッチ素子２ａ，２ｂは、パイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、高速リレーにより構成され、例えば、スイッチ素子２ａがＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、スイッチ素子２ｂがＰ型ＭＯＳＦＥＴで構成することができる。
The
ゲートオン抵抗部３は、一端がゲートドライバ部２の出力端に接続され、他端が過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子（ゲート端子）に接続されている。このゲートオン抵抗部３は、第１の抵抗（ゲートオン抵抗）４と、第１の抵抗４に直列接続され、ゲートオン抵抗部３の一端側から他端側に電流を流す第１のダイオード５とを有する。図２に示すように、第１のダイオード５は、アノードが第１の抵抗４に接続され、カソードが過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に接続されている。
One end of the gate-on resistance unit 3 is connected to the output end of the
第１の抵抗４は、エネルギー効率の観点から抵抗値が出来るだけ小さいことが望ましい。例えば、第１の抵抗４の抵抗値は数Ω〜数十Ω程度である。 The first resistor 4 desirably has a resistance value as small as possible from the viewpoint of energy efficiency. For example, the resistance value of the first resistor 4 is about several Ω to several tens Ω.
なお、第１の抵抗４と第１のダイオード５の配置は逆であってもよい。すなわち、第１のダイオード５のアノードがゲートドライバ部２の出力端に接続され、第１のダイオード５のカソードが第１の抵抗４の一端に接続され、第１の抵抗４の他端が過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に接続されるようにしてもよい。
Note that the arrangement of the first resistor 4 and the
ゲートオフ抵抗部６は、一端がゲートドライバ部２の出力端に接続され、他端が過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に接続されている。このゲートオフ抵抗部６は、第２の抵抗７と、第２の抵抗７に直列接続され、ゲートオフ抵抗部６の他端側から一端側に電流を流す第２のダイオード８とを有する。図２に示すように、第２のダイオード８は、カソードが第２の抵抗７に接続され、アノードが過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に接続されている。
One end of the gate-off resistance unit 6 is connected to the output end of the
第２の抵抗７の抵抗値は、過電圧抑制スイッチ素子３０の故障判定を可能にするために、第１の抵抗４よりずっと大きい。より詳しくは、第２の抵抗７の抵抗値は、オフ状態の過電圧抑制スイッチ素子３０の故障時における抵抗Ｒｇｅの抵抗値とほぼ同じオーダである。
The resistance value of the
なお、第２の抵抗７と第２のダイオード８の配置は逆であってもよい。すなわち、第２のダイオード８のカソードがゲートドライバ部２の出力端に接続され、第２のダイオード８のアノードが第２の抵抗７の一端に接続され、第２の抵抗７の他端が過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に接続されるようにしてもよい。
The arrangement of the
制御部９は、過電圧検出部１５から過電圧検出信号を受信することにより、出力コンデンサ４５の電圧が所定の閾値電圧以上になったことを把握する。なお、制御部９は、他の故障検出部（図示せず）からの通知により、出力コンデンサ４５の過電圧以外の故障もしくは異常状態を把握してもよい。このように制御部９は、過電圧検出部１５および他の故障検出部により床下装置内の故障を把握可能に構成されている。
The
制御部９は、ゲートドライバ部２に制御信号Ｓｉｎを出力して、過電圧抑制スイッチ素子３０のオンオフ制御を行う。この制御部９は、ゲートオフ抵抗切替部１０の切替スイッチ素子１４のオンオフ制御も行う。後ほど詳しく説明するように、制御部９は、過電圧検出信号等の異常検出信号を受信したときに、切替スイッチ素子１４をオンにした状態で過電圧抑制スイッチ素子３０をオフにする。
The
また、制御部９は、過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に印加される信号をフィードバック信号として入力する。そして、フィードバック信号が制御信号Ｓｉｎより所定の時間以上遅れる場合には制御異常と判定する。例えば、制御信号ＳｉｎがＨレベル（“１”）からＬレベル（“０”）に変化する際、フィードバック信号の電圧ＶＦＢが所定の制限時間（例えば８〜１０μＳｅｃ）内にＣＦＤ（Ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）検知レベルＶＣＦＤを下回らない場合に、制御部９は制御異常と判定する。
Moreover, the
ゲートオフ抵抗切替部１０は、ゲートオフ抵抗部１１と、切替スイッチ素子１４とを有する。ゲートオフ抵抗部１１は、第３の抵抗１２と、第３のダイオード１３とを有する。第３の抵抗１２は、一端がゲートオフ抵抗部６の出力端に第３のダイオード１３を介して接続され、他端が切替スイッチ素子１４のコレクタ端子に接続されている。第３の抵抗１２の抵抗値は、第２の抵抗７よりも抵抗値がずっと小さく、第１の抵抗４とほぼ同じオーダ（数Ω〜数十Ω程度）である。
The gate-off
第３のダイオード１３は、カソードが第３の抵抗１２に接続され、アノードが過電圧抑制スイッチ素子３０の制御端子に接続されている。なお、第３のダイオード１３は省略可能であり、その場合、第３の抵抗１２の一端はゲートオフ抵抗部６の出力端に直接接続される。
The
切替スイッチ素子１４は、制御部９によりオンオフ制御される。この切替スイッチ素子１４は、図２に示すように、一端（コレクタ端子）（出力端子）が正側電源電圧（＋Ｖｇｇ）および第３の抵抗１２の他端に接続され、他端（エミッタ端子）が負側電源電圧（−Ｖｇｇ）に接続されている。本実施形態では切替スイッチ素子１４は、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴまたはリレースイッチ（高速リレー等）であってもよい。
The changeover switch element 14 is ON / OFF controlled by the
過電圧検出部１５は、出力コンデンサ４５の電圧が所定の閾値電圧以上になったことを検出し、制御部９に通知する。
The
次に、図３のフローチャートおよび図４のグラフを参照して、上記スイッチ駆動装置１による過電圧抑制スイッチ素子３０の故障判定方法について説明する。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 3 and the graph of FIG. 4, a failure determination method for the overvoltage
まず、制御部９が、出力コンデンサ４５の過電圧等の故障もしくは異常状態（以下、「故障等」という。）を検出したか否かを判定する（ステップＳ１）。
First, the
故障等が検出された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、制御部９が、切替スイッチ素子１４をオンにした状態で過電圧抑制スイッチ素子３０をオフにする（ステップＳ２、時刻ｔ１）。制御部９は、例えばゲートドライバ部２にＬレベル（“０”）の制御信号Ｓｉｎを出力することにより、過電圧抑制スイッチ素子３０をオフにする。前述のように第３の抵抗１２は第２の抵抗７に比べて抵抗値がずっと小さいことから、並列接続の関係にある第２の抵抗７と第３の抵抗１２の合成抵抗は第３の抵抗１２にほぼ等しくなる。このため、過電圧抑制スイッチ素子３０からスイッチ駆動装置１に流入する電流は、第３のダイオード１３、第３の抵抗１２および切替スイッチ素子１４を通って速やかに減衰する。これにより、所定の制限時間内にフィードバック信号の電圧ＶＦＢを前述のＣＦＤ検知レベルＶＣＦＤよりも小さくし、制御異常の検出（誤検知）を防止することができる。
When a failure or the like is detected (S1: Yes), the
そして、制御部９が、フィードバック信号の電圧ＶＦＢが所定の電圧値を下回った後、切替スイッチ素子１４をオフにする（ステップＳ３、時刻ｔ２）。これにより、過電圧抑制スイッチ素子３０からスイッチ駆動装置１に流入する電流は、小抵抗の第３の抵抗１２を流れることができなくなり、大抵抗の第２の抵抗７のみを流れるようになるため、電流の減衰速度は低下する。一方、第２の抵抗７と抵抗Ｒｇｅがほぼ同じオーダの抵抗値を有するため、フィードバック信号の電圧ＶＦＢをモニタして、第２の抵抗７と抵抗Ｒｇｅの分圧を検出することが可能となる。一般的に、ゲートオン抵抗やゲートオフ抵抗は、スイッチング損失を低減するために、数Ω〜数十Ω程度の抵抗が用いられる。このような場合は、過電圧抑制スイッチ素子が故障してゲート・エミッタ間抵抗Ｒｇｅが数ｋΩとなっても、ゲートオフ抵抗が相対的に小さいため、フィードバック信号に分圧比として現れない。実施形態のように、大抵抗の第２の抵抗１２と小抵抗の第３の抵抗１２とを組み合わせることにより、オフ動作の初期段階では小さい合成抵抗でＣＦＤ検知の時間遅れを満たすことができるとともに、その後、大抵抗の第２の抵抗７のみとすることで、過電圧抑制スイッチ素子のゲート・エミッタ間抵抗Ｒｇｅと大抵抗の第２の抵抗７との分圧比による現れる電圧を検出することができる。これにより、後述のように、過電圧抑制スイッチ素子３０の故障判定を行うことができる。
Then, after the voltage V FB of the feedback signal falls below a predetermined voltage value, the
なお、本ステップＳ３において、制御部９は、過電圧抑制スイッチ素子３０をオフにしてから所定の時間が経過した後に、切替スイッチ素子１４をオフにするようにしてもよい。この場合、所定の時間としては、フィードバック信号の電圧ＶＦＢがＣＦＤ検知レベルＶＣＦＤを下回る時間より長い時間となるように予め制御部９に設定された時間を用いる。
In step S3, the
切替スイッチ素子１４をオフにしてから暫くすると、フィードバック信号の電圧ＶＦＢは、負側電源電圧（−Ｖｇｇ）から０Ｖまでの値をとる。 After a while after the changeover switch element 14 is turned off, the voltage V FB of the feedback signal takes a value from the negative power supply voltage (−Vgg) to 0V.
その後、制御部９が、フィードバック信号の電圧ＶＦＢに基づいて過電圧抑制スイッチ素子３０が故障しているか否かを判定する（時刻ｔ３）。より詳しくは、フィードバック信号の電圧ＶＦＢが安定した後、制御部９が、フィードバック信号の電圧ＶＦＢが負側電源電圧（−Ｖｇｇ）に略等しいか否かを判定する（ステップＳ４）。フィードバック信号の電圧ＶＦＢが負側電源電圧に略等しければ（Ｓ４：Ｙｅｓ）、オフ状態の抵抗Ｒｇｅが第２の抵抗７より十分大きいことが判明する。よって、過電圧抑制スイッチ素子３０は正常であり、過電圧抑制スイッチ素子３０以外の故障であると判定する（ステップＳ５）。一方、図４に示すように、フィードバック信号の電圧ＶＦＢが負側電源電圧に略等しくなければ（Ｓ４：Ｎｏ）、過電圧抑制スイッチ素子３０の故障であると判定する（ステップＳ６）。
Thereafter, the
上記フローにより、電気車の床下装置内で故障が発生したときに過電圧抑制スイッチ素子３０の故障か否かを判定することができる。
With the above flow, it is possible to determine whether or not the overvoltage
なお、上記実施形態の説明では、電気車の床下装置に設けられたインバータを保護するための過電圧抑制スイッチ素子が故障判定対象であったが、これに限るものではない。すなわち、電気車の床下装置に限らず、電力変換回路等の電気回路を有するパワーユニットに含まれる過電圧抑制スイッチ素子を故障判定対象としてもよい。 In the description of the above embodiment, the overvoltage suppression switch element for protecting the inverter provided in the underfloor device of the electric vehicle is a failure determination target, but is not limited thereto. That is, the overvoltage suppression switch element included in the power unit having an electric circuit such as a power conversion circuit is not limited to the underfloor device of the electric vehicle, and may be a failure determination target.
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、パワーユニット内で故障が発生したときに過電圧抑制スイッチ素子の故障か否かを判定することが可能なスイッチ駆動装置、およびスイッチ駆動装置による故障判定方法を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, there is provided a switch drive device capable of determining whether or not an overvoltage suppression switch element has failed when a failure occurs in the power unit, and a failure determination method using the switch drive device. Can be provided.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１ スイッチ駆動装置
２ ゲートドライバ部
２ａ，２ｂ スイッチ素子
３ ゲートオン抵抗部
４ 第１の抵抗
５ 第１のダイオード
６ ゲートオフ抵抗部
７ 第２の抵抗
８ 第２のダイオード
９ 制御部
１０ ゲートオフ抵抗切替部
１１ ゲートオフ抵抗部
１２ 第３の抵抗
１３ 第３のダイオード
１４ 切替スイッチ素子
１５ 過電圧検出部
３０ 過電圧抑制スイッチ素子
３１ 還流ダイオード
４０ コンバータ
４１，４２ 入力端子
４３，４４ 出力端子
４５ 出力コンデンサ
５０ インバータ（電気回路）
５１，５２ 入力端子
５３，５４，５５ 出力端子
６０ 誘導電動機
７０ パンタグラフ
８０ トランス
１００ 過電圧抑制装置
２００ 架線
ＶＦＢ フィードバック信号の電圧
ＶＣＦＤ ＣＦＤ検知レベル
DESCRIPTION OF
51, 52
Claims (10)
制御信号を入力し、前記制御信号に基づくゲート信号を出力するゲートドライバ部と、
一端が前記ゲートドライバ部の出力端に接続され、他端が前記過電圧抑制スイッチ素子の制御端子に接続されたゲートオン抵抗部であって、第１の抵抗と、前記第１の抵抗に直列接続され、前記一端側から前記他端側に電流を流す第１のダイオードとを有する、ゲートオン抵抗部と、
一端が前記ゲートドライバ部の出力端に接続され、他端が前記制御端子に接続されたゲートオフ抵抗部であって、第２の抵抗と、前記第２の抵抗に直列接続され、前記他端側から前記一端側に電流を流す第２のダイオードとを有する、ゲートオフ抵抗部と、
前記ゲートドライバ部に前記制御信号を出力するとともに、前記過電圧抑制スイッチ素子の制御端子に印加される信号をフィードバック信号として入力する制御部と、
一端が前記ゲートオフ抵抗部の出力端に接続され、前記第２の抵抗よりも抵抗値が小さい第３の抵抗と、出力端が前記第３の抵抗の他端に接続された切替スイッチ素子とを有するゲートオフ抵抗切替部と、を備え、
前記制御部は、前記切替スイッチ素子をオンにした状態で前記過電圧抑制スイッチ素子をオフにし、前記フィードバック信号の電圧が所定の電圧値を下回った後、前記切替スイッチ素子をオフにし、その後、前記フィードバック信号の電圧に基づいて前記過電圧抑制スイッチ素子が故障しているか否かを判定することを特徴とするスイッチ駆動装置。 A switch driving device for driving an overvoltage suppression switch element for suppressing overvoltage from being applied to an electric circuit,
A gate driver unit that inputs a control signal and outputs a gate signal based on the control signal;
One end is connected to the output terminal of the gate driver unit, and the other end is a gate-on resistance unit connected to the control terminal of the overvoltage suppression switch element, and is connected in series to the first resistor and the first resistor. A gate-on resistance portion having a first diode that allows current to flow from the one end side to the other end side;
One end is connected to the output terminal of the gate driver section, and the other end is a gate-off resistance section connected to the control terminal, and is connected in series to a second resistor and the second resistor, and the other end side. A gate-off resistance section, and a second diode for passing a current from the first end to the one end side;
A control unit that outputs the control signal to the gate driver unit and inputs a signal applied to a control terminal of the overvoltage suppression switch element as a feedback signal;
A third resistor having one end connected to the output end of the gate-off resistor section and having a resistance value smaller than that of the second resistor, and a changeover switch element having an output end connected to the other end of the third resistor. A gate-off resistance switching unit having
The control unit turns off the overvoltage suppression switch element in a state where the changeover switch element is turned on, and turns off the changeover switch element after the voltage of the feedback signal falls below a predetermined voltage value. A switch driving device characterized in that it is determined whether or not the overvoltage suppression switch element has failed based on a voltage of a feedback signal.
前記スイッチ駆動装置は、
制御信号を入力し、前記制御信号に基づくゲート信号を出力するゲートドライバ部と、
一端が前記ゲートドライバ部の出力端に接続され、他端が前記過電圧抑制スイッチ素子の制御端子に接続されたゲートオン抵抗部であって、第１の抵抗と、前記第１の抵抗に直列接続され、前記一端側から前記他端側に電流を流す第１のダイオードとを有する、ゲートオン抵抗部と、
一端が前記ゲートドライバ部の出力端に接続され、他端が前記制御端子に接続されたゲートオフ抵抗部であって、第２の抵抗と、前記第２の抵抗に直列接続され、前記他端側から前記一端側に電流を流す第２のダイオードとを有する、ゲートオフ抵抗部と、
前記ゲートドライバ部に前記制御信号を出力するとともに、前記過電圧抑制スイッチ素子の制御端子に印加される信号をフィードバック信号として入力する制御部と、
一端が前記ゲートオフ抵抗部の出力端に接続され、前記第２の抵抗よりも抵抗値が小さい第３の抵抗と、出力端が前記第３の抵抗の他端に接続された切替スイッチ素子とを有するゲートオフ抵抗切替部と、を備えており、
前記切替スイッチ素子をオンにした状態で前記過電圧抑制スイッチ素子をオフにするステップと、
前記フィードバック信号の電圧が所定の電圧値を下回った後、前記切替スイッチ素子をオフにするステップと、
その後、前記フィードバック信号の電圧に基づいて前記過電圧抑制スイッチ素子が故障しているか否かを判定するステップと、
を備えることを特徴とする故障判定方法。 A failure determination method for the overvoltage suppression switch element by a switch driving device that drives an overvoltage suppression switch element for suppressing application of an overvoltage to an electric circuit,
The switch driving device includes:
A gate driver unit that inputs a control signal and outputs a gate signal based on the control signal;
One end is connected to the output terminal of the gate driver unit, and the other end is a gate-on resistance unit connected to the control terminal of the overvoltage suppression switch element, and is connected in series to the first resistor and the first resistor. A gate-on resistance portion having a first diode that allows current to flow from the one end side to the other end side;
One end is connected to the output terminal of the gate driver section, and the other end is a gate-off resistance section connected to the control terminal, and is connected in series to a second resistor and the second resistor, and the other end side. A gate-off resistance section, and a second diode for passing a current from the first end to the one end side;
A control unit that outputs the control signal to the gate driver unit and inputs a signal applied to a control terminal of the overvoltage suppression switch element as a feedback signal;
A third resistor having one end connected to the output end of the gate-off resistor section and having a resistance value smaller than that of the second resistor, and a changeover switch element having an output end connected to the other end of the third resistor. A gate-off resistance switching unit having
Turning off the overvoltage suppression switch element with the changeover switch element on;
Turning off the changeover switch element after the voltage of the feedback signal falls below a predetermined voltage value;
Thereafter, determining whether or not the overvoltage suppression switch element has failed based on the voltage of the feedback signal;
A failure determination method comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2016037464A JP2017157935A (en) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Switch driving device, and failure determination method by switch driving device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021083262A (en) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 株式会社デンソー | Inverter device |
| WO2021203699A1 (en) * | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 青岛中加特电气股份有限公司 | Frequency converter igbt drive control method and control apparatus |
-
2016
- 2016-02-29 JP JP2016037464A patent/JP2017157935A/en active Pending
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