JP6405303B2 - 電力スイッチ正常性モニタリングのための装置および方法 - Google Patents
電力スイッチ正常性モニタリングのための装置および方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6405303B2 JP6405303B2 JP2015516022A JP2015516022A JP6405303B2 JP 6405303 B2 JP6405303 B2 JP 6405303B2 JP 2015516022 A JP2015516022 A JP 2015516022A JP 2015516022 A JP2015516022 A JP 2015516022A JP 6405303 B2 JP6405303 B2 JP 6405303B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power switch
- power
- gate
- junction
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
102 燃焼機
104 三相発電機
106 三相ダイオードアレイ
107 DCリンク
108 コンデンサ
110 電力インバータ
111 スイッチ装置
112 スイッチ装置、スイッチモジュール
113 スイッチ装置
114 スイッチ装置
115 スイッチ装置
116 スイッチ装置
120 出力リード線
130 牽引モータ
220 電力スイッチ
221 フリー・ホイール・ダイオード
222 コレクタ
223 エミッタ
224 接合部
225 ゲート
227 電流源
228 ブロックダイオード
320 ケース
323 エミッタ端子
324 感知端子
325 感知端子
326 制御端子
327 サーミスタ
402 ゲート駆動ユニット
420 FPGA
421 DC電源装置
422 信号変換器
424 多重(MUX)ADC(アナログ−デジタル信号変換器)
426 メモリ
428 制御/データ信号接続部
430 センサ信号接続部
432 センサ信号接続部
434 センサ信号接続部
490 中央制御器
Claims (11)
- 電力スイッチ(220)の接合部(224)からケース(320)への熱抵抗に対する標準値を取得するステップと、
中央制御器(490)、および、前記電力スイッチ(220)のゲート端子と前記中央制御器(490)との間で通信可能に接続されたゲート駆動ユニット(402)のうちの少なくとも1つの前記標準値を格納するステップと、
前記電力スイッチ(220)の動作中に、前記ゲート駆動ユニット(402)において、同じ電力スイッチの接合部からケースへの熱抵抗の測定値を取得するステップと、
前記中央制御器(490)または前記ゲート駆動ユニット(402)において、前記測定値と接合部からケースへの熱抵抗の標準値との比較に基づいて前記電力スイッチ(220)の正常性状態を判断するステップと、
を含み、
前記接合部からケースへの熱抵抗の測定値は、前記電力スイッチ(220)の瞬時電力と、測定された前記電力スイッチ(220)のケースの温度と、測定されたゲート閾値電圧に基づいて推定された前記電力スイッチ(220)の接合部温度とに基づいて取得される、
方法。 - 前記ゲート駆動ユニット(402)は、正常性モニタリング信号を、前記ゲート駆動ユニット(402)から離れた所にある前記中央制御器(490)に周期的に送信し、前記正常性モニタリング信号は、前記正常性状態の情報を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記測定値が、前記ゲート駆動ユニット(402)から離れた所にある前記中央制御器(490)内で前記標準値と比較される、請求項1または2に記載の方法。
- 一連の電力過度変動の間の、前記特性の先記測定値と前記特性の前記標準値との比較の繰返しに基づいて、前記電力スイッチ(220)内の故障位置を報告するステップをさらに備える、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 前記電力スイッチ(220)の前記判断された正常性状態に基づいて、前記電力スイッチ(220)の交換を勧めるステップをさらに備える、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- ゲート電圧および/またはゲート電流を電力スイッチ(220)に送るよう構成される出力段と、
前記電力スイッチ(220)の動作中の接合部(224)からケース(320)への熱抵抗の測定値を取得するよう構成されるセンサモジュールと、
を備える、ゲート駆動ユニット(402)と、
前記測定値と、前記ゲート駆動ユニット(402)および中央制御器(490)のうちの少なくとも1つに従前に格納された接合部(224)からケース(320)への熱抵抗の標準値との比較に基づいて、前記電力スイッチ(220)の正常性状態を判断するよう構成される制御器(490)と、
を備え、
前記接合部からケースへの熱抵抗の測定値は、前記電力スイッチ(220)の瞬時電力と、測定された前記電力スイッチ(220)のケースの温度と、測定されたゲート閾値電圧に基づいて推定された前記電力スイッチ(220)の接合部温度とに基づいて取得される、
システム。 - 前記制御器(490)が、前記ゲート駆動ユニット(402)と別々であり、他のゲート駆動ユニットと通信するよう構成される、請求項6に記載のシステム。
- 前記制御器(490)が、正常性モニタリング信号を、別の制御器に周期的に送信するよう構成され、前記正常性モニタリング信号が、前記正常性状態についての情報を含む、請求項6または7に記載のシステム。
- 電力変換器であって、
複数の電力スイッチ(220)と、
前記複数の電力スイッチ(220)にゲート電圧ならびに/もしくはゲート電流を送るよう接続される出力段、および
前記電力変換器の動作中に前記複数の電力スイッチ(220)のそれぞれの接合部からケースへの熱抵抗の測定値を取得するよう接続されるセンサモジュール、
を備える複数のゲート駆動ユニット(402)と、
前記複数の測定値と、前記ゲート駆動ユニット(402)のうちの少なくとも1つまたは制御器(490)のうちの少なくとも1つに従前に格納された少なくとも1つの標準値との比較に基づいて、前記電力スイッチ(220)の正常性状態を判断するよう構成される少なくとも1つの制御器(490)と、
を備え、
前記接合部からケースへの熱抵抗の測定値は、前記電力スイッチ(220)の瞬時電力と、測定された前記電力スイッチ(220)のケースの温度と、測定されたゲート閾値電圧に基づいて推定された前記電力スイッチ(220)の接合部温度とに基づいて取得される、
電力変換器。 - 前記少なくとも1つの制御器(490)が、判断された正常性状態に基づいて、電力スイッチ故障の危険性を報告するよう構成される、請求項9に記載の電力変換器。
- 電力変換器内の複数の電力スイッチ(220)の各正常性状態をモニタリングするステップと、
前記正常性状態についての情報を前記電力変換器から離れた所にある受信部に通信するステップと、
を含み、
前記正常性状態をモニタリングする前記ステップが、前記電力スイッチ(220)のゲート端子と通信可能に接続されたゲート駆動ユニット(402)、および、複数のゲート駆動ユニット(402)と通信可能に接続された中央制御器(490)のうちの少なくとも1つにおいて、
メモリユニットから、前記電力スイッチ(220)の接合部からケースへの熱抵抗に対する1つまたは複数の各標準値を取得するステップと、
前記電力変換器の動作中に、前記電力スイッチ(220)の前記接合部からケースへの熱抵抗の測定値を取得するステップと、
前記測定値と前記標準値との比較に基づいて、前記正常性状態を判断するステップと、
を含み、
前記接合部からケースへの熱抵抗の測定値は、前記電力スイッチ(220)の瞬時電力と、測定された前記電力スイッチ(220)のケースの温度と、測定されたゲート閾値電圧に基づいて推定された前記電力スイッチ(220)の接合部温度とに基づいて取得される、
方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/492,947 | 2012-06-11 | ||
US13/492,947 US8957723B2 (en) | 2012-06-11 | 2012-06-11 | Apparatus and method for power switch health monitoring |
PCT/US2013/040273 WO2013188023A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-05-09 | Apparatus and method for power switch health monitoring |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015526932A JP2015526932A (ja) | 2015-09-10 |
JP2015526932A5 JP2015526932A5 (ja) | 2016-06-23 |
JP6405303B2 true JP6405303B2 (ja) | 2018-10-17 |
Family
ID=48577218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015516022A Active JP6405303B2 (ja) | 2012-06-11 | 2013-05-09 | 電力スイッチ正常性モニタリングのための装置および方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8957723B2 (ja) |
JP (1) | JP6405303B2 (ja) |
CN (1) | CN104365021B (ja) |
AU (1) | AU2013274854B2 (ja) |
CL (1) | CL2014003143A1 (ja) |
DE (1) | DE112013002881T5 (ja) |
WO (1) | WO2013188023A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9815193B2 (en) | 2011-06-27 | 2017-11-14 | Delaware Capital Formation, Inc. | Electric motor based holding control systems and methods |
DE102012219240B4 (de) * | 2012-10-22 | 2015-02-05 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Halbleiterschalters |
US8954210B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-02-10 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Distributed control system for a locomotive |
US8868267B2 (en) | 2012-11-30 | 2014-10-21 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Remote update in locomotive distributed control systems |
US9026282B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-05-05 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Two-tiered hierarchically distributed locomotive control system |
US8935020B2 (en) | 2012-11-30 | 2015-01-13 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Back-up and redundancy of modules in locomotive distributed control systems |
JP5907199B2 (ja) * | 2014-03-12 | 2016-04-26 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の制御方法 |
CN104284149A (zh) * | 2014-08-25 | 2015-01-14 | 国家电网公司 | 输配电线路危险源点大型车辆形体变化侦测视频识别方法 |
US10495519B2 (en) | 2015-06-25 | 2019-12-03 | Abb Schweiz Ag | Temperature estimation in power semiconductor device in electric drive system |
EP3109649B1 (en) | 2015-06-25 | 2019-08-07 | ABB Schweiz AG | Aging determination of power semiconductor device in electric drive system |
US20170108538A1 (en) * | 2015-10-20 | 2017-04-20 | General Electric Company | Isolated probe and method for power device monitoring |
JP6010204B1 (ja) * | 2015-10-26 | 2016-10-19 | ファナック株式会社 | パワー素子の予測寿命を学習する機械学習装置及び方法並びに該機械学習装置を備えた寿命予測装置及びモータ駆動装置 |
JP6616699B2 (ja) * | 2016-01-28 | 2019-12-04 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置およびパワーモジュールの熱抵抗計測方法 |
EP3208586B1 (en) * | 2016-02-18 | 2019-08-28 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Method and device for determining the junction temperature of at least one die of a semiconductor power module |
GB201609907D0 (en) * | 2016-06-07 | 2016-07-20 | Rolls Royce Plc | Method for estimating power system health |
US10393795B2 (en) | 2017-07-25 | 2019-08-27 | Abb Schweiz Ag | Semiconductor failure prognostication |
JP6853147B2 (ja) * | 2017-09-06 | 2021-03-31 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置、電動機制御システム、および電力変換装置の診断方法 |
US10737575B2 (en) * | 2017-11-22 | 2020-08-11 | Ford Global Technologies, Llc | Power device parameter adjustment |
US10955297B2 (en) * | 2018-06-07 | 2021-03-23 | General Electric Company | Systems and methods for monitoring junction temperature of a semiconductor switch |
FR3083385B1 (fr) * | 2018-06-27 | 2022-01-21 | Valeo Equip Electr Moteur | Machine electrique tournante munie d'un capteur de courant et d'un module de diagnostic |
JP7279413B2 (ja) * | 2019-02-27 | 2023-05-23 | 株式会社デンソー | 故障予知システム |
US11397209B2 (en) * | 2019-06-18 | 2022-07-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Methods of monitoring conditions associated with aging of silicon carbide power MOSFET devices in-situ, related circuits and computer program products |
CN111781482B (zh) * | 2020-06-10 | 2022-10-25 | 徐州中矿大传动与自动化有限公司 | 一种大功率sic mosfet模块键合线健康状态检测方法及装置 |
US11211928B1 (en) * | 2021-02-01 | 2021-12-28 | Infineon Technologies Ag | Apparatus and method for power switch status check |
US11716014B2 (en) * | 2021-12-27 | 2023-08-01 | GM Global Technology Operations LLC | Method for detecting early degradation within the inverter module |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5039941A (en) * | 1990-07-27 | 1991-08-13 | Intel Corporation | Voltage threshold measuring circuit |
US6405154B1 (en) * | 1999-12-29 | 2002-06-11 | General Electric Company | Method and apparatus for power electronics health monitoring |
JP3668708B2 (ja) * | 2001-10-22 | 2005-07-06 | 株式会社日立製作所 | 故障検知システム |
JP3933627B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2007-06-20 | 株式会社日立製作所 | インバータ装置およびこれを用いた車両 |
US20060267621A1 (en) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Harris Edward B | On-chip apparatus and method for determining integrated circuit stress conditions |
DE102005045957A1 (de) | 2005-09-26 | 2006-11-16 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Signalen |
JP4720586B2 (ja) * | 2006-04-10 | 2011-07-13 | 富士電機システムズ株式会社 | 検査方法及び検査装置 |
US8299767B1 (en) * | 2006-08-18 | 2012-10-30 | Picor Corporation | Dynamic safe operating area control |
US7777370B2 (en) * | 2007-05-03 | 2010-08-17 | Honeywell International Inc. | Integrated gate drive for use in control and protection of power modules |
JP4830993B2 (ja) * | 2007-07-11 | 2011-12-07 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の劣化検出方法 |
JP5233198B2 (ja) * | 2007-08-06 | 2013-07-10 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
EP2096506B1 (en) * | 2008-02-29 | 2013-04-24 | Rockwell Automation Limited | Method and apparatus for protecting digital output circuits |
JP5196370B2 (ja) * | 2008-03-14 | 2013-05-15 | 東芝エレベータ株式会社 | 電力変換装置の寿命診断装置 |
US8008953B1 (en) * | 2008-11-07 | 2011-08-30 | Silego Technology, Inc. | Gate control circuit |
CN201794805U (zh) * | 2010-02-10 | 2011-04-13 | 浙江移动电气股份有限公司 | 一种带智能空气质量检测装置的换气扇 |
JP5420461B2 (ja) * | 2010-03-25 | 2014-02-19 | 本田技研工業株式会社 | 温度センサ接合部検査装置、及び、温度センサ接合部検査方法 |
JP5007754B2 (ja) * | 2010-05-14 | 2012-08-22 | 株式会社デンソー | 電力変換システムの放電制御装置 |
-
2012
- 2012-06-11 US US13/492,947 patent/US8957723B2/en active Active
-
2013
- 2013-05-09 WO PCT/US2013/040273 patent/WO2013188023A1/en active Application Filing
- 2013-05-09 DE DE112013002881.6T patent/DE112013002881T5/de active Pending
- 2013-05-09 AU AU2013274854A patent/AU2013274854B2/en active Active
- 2013-05-09 CN CN201380030660.8A patent/CN104365021B/zh active Active
- 2013-05-09 JP JP2015516022A patent/JP6405303B2/ja active Active
-
2014
- 2014-11-19 CL CL2014003143A patent/CL2014003143A1/es unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013188023A1 (en) | 2013-12-19 |
CN104365021A (zh) | 2015-02-18 |
US8957723B2 (en) | 2015-02-17 |
CN104365021B (zh) | 2018-02-16 |
JP2015526932A (ja) | 2015-09-10 |
DE112013002881T5 (de) | 2015-03-19 |
CL2014003143A1 (es) | 2015-03-27 |
AU2013274854B2 (en) | 2017-01-19 |
AU2013274854A1 (en) | 2014-12-18 |
US20130328596A1 (en) | 2013-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6405303B2 (ja) | 電力スイッチ正常性モニタリングのための装置および方法 | |
JP6853147B2 (ja) | 電力変換装置、電動機制御システム、および電力変換装置の診断方法 | |
CN108496088B (zh) | 电力变换装置及其诊断***、半导体模块的诊断方法 | |
CN106291303B (zh) | 电力驱动***中的功率半导体器件的老化的确定 | |
CN110521104B (zh) | 电力转换装置、其诊断***、诊断方法和使用它的电动机控制*** | |
CN106324465A (zh) | 半导体装置和故障检测方法 | |
CN106301150A (zh) | 电驱动***中功率半导体器件中的温度估计 | |
CN106990344B (zh) | 监测装置和监测方法 | |
CN111650489A (zh) | 监测基于晶体管的功率转换器的工作条件 | |
Krone et al. | Advanced condition monitoring system based on on-line semiconductor loss measurements | |
Anderson et al. | Online algorithm for early stage fault detection in IGBT switches | |
Ghadrdan et al. | Simple innovative method for online condition monitoring of IGBTs in back-to-back converters | |
O'Connor et al. | Near real-time incipient fault detection in IGBT switches | |
WO2017085825A1 (ja) | 電力変換装置、および車両制御システム | |
EP3121612A1 (en) | Failure prediction of power semiconductor modules | |
US11664742B2 (en) | Power device health monitoring utilising a bridge arrangement | |
JP7043327B2 (ja) | 電力変換装置および電力変換装置の診断システム | |
Knobloch et al. | Implementation of diagnostics functions in the IGBT drivers, part 1.—Diagnostics | |
JP2022178394A (ja) | 電源システム及びその制御方法 | |
JP6517024B2 (ja) | 試験装置及び試験方法 | |
Wolmarans et al. | Design for fault tolerance and predictive failures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160426 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160426 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170512 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180302 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180821 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180914 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6405303 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |