JP7117949B2 - 半導体モジュールおよび電力変換装置 - Google Patents
半導体モジュールおよび電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7117949B2 JP7117949B2 JP2018166532A JP2018166532A JP7117949B2 JP 7117949 B2 JP7117949 B2 JP 7117949B2 JP 2018166532 A JP2018166532 A JP 2018166532A JP 2018166532 A JP2018166532 A JP 2018166532A JP 7117949 B2 JP7117949 B2 JP 7117949B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor module
- circuit
- current
- diode bridge
- bridge circuit
- 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
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
- H02H7/1225—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to internal faults, e.g. shoot-through
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/125—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for rectifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0655—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
図1は、前提技術の半導体モジュール100の回路図である。半導体モジュール100は、ダイオードブリッジ回路11、インバータ回路12、電解コンデンサ13および電流制限回路14を備えるインバータモジュールである。
<B-1.構成>
図3は、実施の形態1の半導体モジュール101の回路図である。半導体モジュール101は、ダイオードブリッジ回路11、電流制限回路16A、センサ17および保護回路18を備えるコンバータモジュールである。半導体モジュール101の出力端子P,N間には電解コンデンサ13が接続されている。ダイオードブリッジ回路11の構成は前提技術と同様である。
図4は、半導体モジュール101における電源起動後の母線電流の推移を示している。時刻t0において、ダイオードブリッジ回路11のR,S,T相端子に接続された電源(図示せず)が起動すると、母線電流は増加していく。電源起動当初は保護回路18がIGBT161をオフに制御しており、母線電流は電流制限抵抗162を流れる。従って、母線電流は時刻t1において一定値で頭打ちとなり、過電流が防止される。電解コンデンサ13の充電が完了すると、保護回路18は時刻t2においてIGBT161をオンにする。IGBT161がオンになると、母線電流はIGBT161を流れ、これにより電流制限回路16Aにおける損失が抑制される。その後、時刻t3において過電流などの通電異常が発生し、時刻t4においてセンサ17における母線電流の測定値が閾値を超えると、保護回路18はIGBT161をオフにする。これにより、母線電流は低下する。通電異常が抑制されると、時刻t5において保護回路18はIGBT161をオンにし、これにより電流制限回路16Aにおける損失を抑制する。
半導体モジュール101は、ダイオードブリッジ回路11と、ダイオードブリッジ回路11の電流値を測定するセンサ17と、ダイオードブリッジ回路11に接続された第1のスイッチング素子であるIGBT161を有する電流制限回路16Aと、センサ17が測定するダイオードブリッジ回路11の電流値に応じてIGBT161のオンとオフを切り替える保護回路18と、を備える。半導体モジュール101では、IGBT161のオンとオフを切り替えることにより、ダイオードブリッジ回路11の電流を制限することができる。従って、電源起動時の突入電流だけでなく、その後の通電異常に対しても過電流を抑制することができる。これにより、ダイオードブリッジ回路11を構成するダイオードまたは客先システム15の破壊を防ぐことができる。
<C-1.構成>
図5は、実施の形態2の半導体モジュール102の回路図である。半導体モジュール102は、実施の形態1の半導体モジュール101と比較すると、電流制限回路16Aに代えて電流制限回路16Bを備えたものである。電流制限回路16Bは、電流制限回路16Aの構成に加えて、第2のスイッチング素子としてのIGBT163を備えている。ここでは第2のスイッチング素子としてIGBT163を用いられているが、MOSFETなど他のトランジスタが用いられても良い。電流制限回路16B以外の半導体モジュール102の構成は半導体モジュール101と同様である。
図6は、半導体モジュール102における電源起動後の母線電流の推移を示している。時刻t0から時刻t5までの動作は図4と同様であるため、ここではその説明を省略する。時刻t6において過電流などの通電異常が発生し、母線電流が上昇したとする。時刻t7においてセンサ17における母線電流の測定値が閾値を超えると、保護回路18はIGBT161をオフ、IGBT163をオンにする。しかし、ここで母線電流が低下せず、閾値以上の値を保ったまま時間T2が継続したとする。このとき、保護回路18はIGBT163をオフにし、電流制限回路16Bに流れる電流を完全に遮断する。こうして、半導体モジュール102の動作は完全に停止する。なお、時間T2は、時刻t0から時刻t2までの時間T1、あるいは時刻t4から時刻t5までの時間T1よりも長い。
実施の形態2の半導体モジュール102は、電流制限抵抗162と直列に接続された第2のスイッチング素子であるIGBT163を備える。電流制限抵抗162に過電流が長時間通電すると、電流制限抵抗162が発熱して半導体モジュール102の信頼性を損なう懸念がある。しかし、半導体モジュール102は、過電流の通電時間が時間T2を超えると保護回路18によってIGBT163を遮断し動作を停止するため、高い信頼性を有する。
<D-1.構成>
図7は、実施の形態3の半導体モジュール103の回路図である。半導体モジュール103は、実施の形態1の半導体モジュール101と比較すると、電流制限回路16Aに代えて電流制限回路16Cを備えたものである。電流制限回路16Cは、第1のスイッチング素子としてのIGBT161のみで構成される。そして、保護回路18はIGBT161のオンとオフを切り替えるだけでなく、オン電圧を2段階で制御する。その他の半導体モジュール103の構成は半導体モジュール101と同様である。
図8は、半導体モジュール103における電源起動後の母線電流の推移を示している。時刻t0において、ダイオードブリッジ回路11のR,S,T相端子に接続された電源(図示せず)が起動する際、電解コンデンサ13に電荷を充電するため、大電流(突入電流)が流れる。ここで、保護回路18はIGBT161のゲート電圧を第1オン電圧であるV1に設定する。これにより、母線電流は増加するが時刻t1において一定値出頭打ちとなり、過電流が防止される。電解コンデンサ13がある程度充電されると、保護回路18は時刻t2においてIGBT161のゲート電圧を第1オン電圧より高い第2オン電圧であるV2に設定する。これにより、電流制限回路16Cにおける損失が抑制される。その後、時刻t3において過電流などの通電異常が発生し、時刻t4においてセンサ17における母線電流の測定値が閾値を超えると、保護回路18はIGBT161のゲート電圧をV1に設定する。これにより、母線電流は低下する。通電異常が抑制されると、時刻t5において保護回路18はIGBT161のゲート電圧をV2に設定し、これにより電流制限回路16Cにおける損失を抑制する。
実施の形態3の半導体モジュール103において、保護回路18は、センサ17が測定するダイオードブリッジ回路11の電流値に応じて、IGBT161の制御電圧をオフ電圧、第1オン電圧、および第1オン電圧より高い第2オン電圧の少なくとも3段階で制御する。保護回路18は、IGBT161のゲート電圧を第1オン電圧に設定することによって、電源起動時の突入電流またはその後の通電異常の過電流を抑制することができる。また、保護回路18は、IGBT161のゲート電圧を第2オン電圧に設定することによって、母線電流が小さいときの回路における損失を抑制することができる。さらに、保護回路18は、過電流が長時間継続した場合にはIGBT161をオフにして半導体モジュール103を流れる電流を完全に遮断することで、高い信頼性を有する。また、電流制限回路16C内に電流制限抵抗が不要であるため、半導体モジュール103の小型化が図られる。
<E-1.構成>
図9は、実施の形態4の半導体モジュール104の回路図である。半導体モジュール104は、実施の形態1の半導体モジュール101と比較すると、センサがダイオードブリッジ回路11を構成する各ダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2に並列接続されている点が異なる。センサ17R1,17R2,17S1,17S2,17T1,17T2が、それぞれダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2に並列接続される。センサ17R,17R2,17S1,17S2,17T1,17T2は、センスダイオードとシャント抵抗を有しており、ダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2の電流を測定して保護回路18に出力する。
実施の形態1では、保護回路18は、ダイオードブリッジ回路11の各相のダイオードの電流値の合計に基づき、電流制限回路16AのIGBT161のオンオフを制御していた。これに対して、実施の形態4の半導体モジュール104では、センサ17R1,17R2,17S1,17S2,17T1,17T2がダイオードブリッジ回路11を構成する各ダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2に並列接続され、各ダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2の電流値をダイオードブリッジ回路11の電流値として測定する。従って、保護回路18は、ダイオードブリッジ回路11を構成する各ダイオードの電流値に基づきIGBT161のオンオフを制御することが可能である。具体的には、保護回路18は、ダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2のうち1つでもその電流値が閾値を超えれば、IGBT161をオフにして電流制限を行う。これにより、ダイオードブリッジ回路11の各相の電流をより正確に把握して電流制限を行うことが可能となり、高い信頼性が得られる。
<F-1.構成>
図10は、実施の形態5の半導体モジュール105の回路図である。半導体モジュール105は、実施の形態4の半導体モジュール104と比較すると、保護回路18に代えて保護回路19を備えている。保護回路19は、保護回路18の機能に加えて、ダイオードブリッジ回路11に過電流が発生したときにアラームを客先システム15など外部に出力する機能を有する。
実施の形態5の半導体モジュール105において、保護回路19は、センサ17が測定するダイオードブリッジ回路11の電流値に応じて、アラーム信号を半導体モジュール105の外部に出力する。従って、半導体モジュール105によれば、ダイオードブリッジ回路11に過電流が発生したときにアラームが客先システム15に出力することが可能である。これにより、客先では、半導体モジュール105または客先システム15が破壊する前に任意のタイミングでこれらを保護することができるため、高い信頼性を有する。また、客先システム15は、通電異常または加熱異常などのアラームのログを残すことができるため、異常状態の履歴を追うことができ、不具合発生時のトラブルシューティングが容易となる。
<G-1.構成>
図11は、実施の形態6の半導体モジュール106の回路図である。半導体モジュール106は、実施の形態4の半導体モジュール104の構成に加えて、ダイオードブリッジ回路11を構成するダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2に逆並列接続されたIGBT20R1,20R2,20S1,20S2,20T1,20T2を備える。
実施の形態6の半導体モジュール106,106Aは、ダイオードブリッジ回路を構成する各ダイオード11R1,11R2,11S1,11S2,11T1,11T2に逆並列接続されたIGBT20R1,20R2,20S1,20S2,20T1,20T2を備えるため、電源回生時のコンバータモジュールまたはコンバータIPMとして使用することができる。
<H-1.構成>
図13は、実施の形態7の半導体モジュール107の回路図である。半導体モジュール107は、実施の形態1の半導体モジュール101の構成に加えてインバータ回路22を備えたインバータモジュールである。インバータ回路22は、電解コンデンサ13のP端子とN端子の間に接続される。インバータ回路22は、U相上アームのIGBT22U1、U相下アームのIGBT22U2、V相上アームのIGBT22V1、V相下アームのIGBT22V2、W相上アームのIGBT22W1、およびW相下アームのIGBT22W2を備えている。また、各IGBT22U1,22U2,22V1,22V2,22W1,22W2には、ダイオード22DU1,22DU2,22DV1,22DV2,22DW1,22DW2がそれぞれ逆並列接続されている。
図13に示したインバータモジュールは、実施の形態1の半導体モジュール101だけでなく、以下に述べるように他の実施の形態の半導体モジュールにも適用可能である。
実施の形態8の半導体モジュール107,107A,107Bは、ダイオードブリッジ回路11に加えてインバータ回路22を備えている。これらの回路を同一パッケージ内に搭載することで、電力変換に必要なモジュールが1パッケージ化される。従って、半導体モジュール107,107A,107Bを用いることにより電力変換機器の小型化が可能となる。
Claims (8)
- ダイオードブリッジ回路と、
前記ダイオードブリッジ回路の電流値を測定するセンサと、
前記ダイオードブリッジ回路に接続された第1のスイッチング素子を有する電流制限回路と、
前記センサが測定する前記ダイオードブリッジ回路の電流値に応じて前記第1のスイッチング素子のオンとオフを切り替える保護回路と、を備え、
前記電流制限回路は、前記第1のスイッチング素子と並列に接続された電流制限抵抗を備え、
前記電流制限回路は、前記電流制限抵抗と直列に接続された第2のスイッチング素子を備え、
前記保護回路は、前記ダイオードブリッジ回路に接続された電源が起動した後、前記電流制限回路から出力される母線電流がピークに達した後に、前記第1のスイッチング素子をオンにし、その後、前記母線電流が予め定められた閾値を超えると前記第1のスイッチング素子をオフにし、前記第1のスイッチング素子をオフにしても前記母線電流が前記閾値を一定時間超え続ける場合に、前記第2のスイッチング素子をオフにする、
半導体モジュール。 - 前記センサは、前記ダイオードブリッジ回路を構成する各ダイオードと並列に接続され、前記各ダイオードの電流値を前記ダイオードブリッジ回路の電流値として測定する、
請求項1に記載の半導体モジュール。 - 前記保護回路は、前記センサが測定する前記ダイオードブリッジ回路の電流値に応じて、アラーム信号を前記半導体モジュールの外部に出力する、
請求項1または2に記載の半導体モジュール。 - 前記ダイオードブリッジ回路を構成する各ダイオードに逆並列接続される複数のIGBTを備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体モジュール。 - インバータ回路をさらに備える、
請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体モジュール。 - 前記ダイオードブリッジ回路を構成する各ダイオードと、前記各ダイオードに逆並列接続される前記複数のIGBTとが、RC-IGBTにより構成される、
請求項4に記載の半導体モジュール。 - 前記ダイオードブリッジ回路を構成する各ダイオードと、前記第1のスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成される、
請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体モジュール。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体モジュールを備える、
電力変換装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018166532A JP7117949B2 (ja) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 半導体モジュールおよび電力変換装置 |
US16/448,353 US11183834B2 (en) | 2018-09-06 | 2019-06-21 | Semiconductor module and power conversion apparatus having a diode bridge circuit and a protection circuit |
DE102019212654.5A DE102019212654A1 (de) | 2018-09-06 | 2019-08-23 | Halbleitermodul und Leistungswandlervorrichtung |
CN201910815710.2A CN110880859B (zh) | 2018-09-06 | 2019-08-30 | 半导体模块及电力转换装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018166532A JP7117949B2 (ja) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 半導体モジュールおよび電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020039241A JP2020039241A (ja) | 2020-03-12 |
JP7117949B2 true JP7117949B2 (ja) | 2022-08-15 |
Family
ID=69621684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018166532A Active JP7117949B2 (ja) | 2018-09-06 | 2018-09-06 | 半導体モジュールおよび電力変換装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11183834B2 (ja) |
JP (1) | JP7117949B2 (ja) |
CN (1) | CN110880859B (ja) |
DE (1) | DE102019212654A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114051689A (zh) * | 2021-03-23 | 2022-02-15 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种软启动电路及变换器 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000217367A (ja) | 1999-01-25 | 2000-08-04 | Hitachi Ltd | 電流制御回路、インバ―タ制御装置、インバ―タ装置、および電力変換装置 |
JP2007159344A (ja) | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Nec Computertechno Ltd | 電流制限回路、電源回路、及び電流制限方法 |
JP2008042124A (ja) | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体パワーモジュール |
JP2008072848A (ja) | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2010172183A (ja) | 2008-12-26 | 2010-08-05 | Daikin Ind Ltd | 電力変換装置 |
JP2012070531A (ja) | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Hitachi Appliances Inc | インバータ装置 |
US20120106212A1 (en) | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Power converter |
JP2013017346A (ja) | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
JP2014045551A (ja) | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池及びパック電池の放電制御方法 |
CN103701086A (zh) | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 英业达科技有限公司 | 电路保护装置 |
JP2014519800A (ja) | 2011-08-04 | 2014-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池の過電流保護装置、保護方法、および電池パック |
JP2015012706A (ja) | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | トランジスタの駆動回路及びそれを用いた半導体遮断器並びにその遮断制御方法 |
CN105140889A (zh) | 2015-09-14 | 2015-12-09 | 江苏物联网研究发展中心 | 变频器过流保护电路 |
JP2017005949A (ja) | 2015-06-15 | 2017-01-05 | オムロン株式会社 | 電源回路及び遊技機 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62107591U (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-09 | ||
US5828112A (en) * | 1995-09-18 | 1998-10-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device incorporating an output element having a current-detecting section |
JP3367839B2 (ja) * | 1995-09-18 | 2003-01-20 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JPH10239360A (ja) * | 1997-02-28 | 1998-09-11 | Fanuc Ltd | 過電流検出回路 |
US6194856B1 (en) * | 1999-01-25 | 2001-02-27 | Hitachi, Ltd. | Motor driving apparatus including a modularized current control circuit and method of controlling the same |
JP2000270468A (ja) | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Toshiba Corp | 電源制御装置 |
JP2011147299A (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Merstech Inc | 保護機能付電力変換装置及び制御方法 |
JP5668499B2 (ja) * | 2011-01-27 | 2015-02-12 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
US8582269B2 (en) * | 2011-08-04 | 2013-11-12 | Lg Chem, Ltd. | Overcurrent protection apparatus for secondary battery, protection method and battery pack |
JP5594306B2 (ja) * | 2011-09-04 | 2014-09-24 | 株式会社デンソー | 車両用回転電機 |
JP5970194B2 (ja) * | 2012-02-03 | 2016-08-17 | 株式会社 日立パワーデバイス | 半導体スイッチング素子の駆動回路並びにそれを用いた電力変換回路 |
US9302912B2 (en) * | 2012-03-28 | 2016-04-05 | Mks Instruments, Inc. | Compact, configurable power supply for energizing ozone-producing cells |
JP2013205257A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 電源装置、及びこの電源装置を備える車両並びに蓄電装置 |
WO2014097486A1 (ja) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | 三菱電機株式会社 | スイッチング素子駆動回路、パワーモジュールおよび自動車 |
TWI530070B (zh) * | 2013-10-21 | 2016-04-11 | 賴建安 | 突波電流限制裝置及方法 |
US10498130B2 (en) * | 2014-02-18 | 2019-12-03 | Ge Aviation Systems Limited | Method for limiting current in a circuit |
KR20170021407A (ko) * | 2015-08-17 | 2017-02-28 | 한국철도기술연구원 | 스위칭 정류기의 보호 장치 |
CN206807297U (zh) * | 2017-03-31 | 2017-12-26 | 沈阳工业大学 | 一种用于分布式电源并网的宽范围电压输入变换装置 |
-
2018
- 2018-09-06 JP JP2018166532A patent/JP7117949B2/ja active Active
-
2019
- 2019-06-21 US US16/448,353 patent/US11183834B2/en active Active
- 2019-08-23 DE DE102019212654.5A patent/DE102019212654A1/de active Pending
- 2019-08-30 CN CN201910815710.2A patent/CN110880859B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000217367A (ja) | 1999-01-25 | 2000-08-04 | Hitachi Ltd | 電流制御回路、インバ―タ制御装置、インバ―タ装置、および電力変換装置 |
JP2007159344A (ja) | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Nec Computertechno Ltd | 電流制限回路、電源回路、及び電流制限方法 |
JP2008042124A (ja) | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体パワーモジュール |
JP2008072848A (ja) | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2010172183A (ja) | 2008-12-26 | 2010-08-05 | Daikin Ind Ltd | 電力変換装置 |
JP2012070531A (ja) | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Hitachi Appliances Inc | インバータ装置 |
US20120106212A1 (en) | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Power converter |
JP2013017346A (ja) | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
JP2014519800A (ja) | 2011-08-04 | 2014-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池の過電流保護装置、保護方法、および電池パック |
JP2014045551A (ja) | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池及びパック電池の放電制御方法 |
CN103701086A (zh) | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 英业达科技有限公司 | 电路保护装置 |
JP2015012706A (ja) | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | トランジスタの駆動回路及びそれを用いた半導体遮断器並びにその遮断制御方法 |
JP2017005949A (ja) | 2015-06-15 | 2017-01-05 | オムロン株式会社 | 電源回路及び遊技機 |
CN105140889A (zh) | 2015-09-14 | 2015-12-09 | 江苏物联网研究发展中心 | 变频器过流保护电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019212654A1 (de) | 2020-03-12 |
US20200083700A1 (en) | 2020-03-12 |
CN110880859B (zh) | 2023-03-24 |
JP2020039241A (ja) | 2020-03-12 |
CN110880859A (zh) | 2020-03-13 |
US11183834B2 (en) | 2021-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6735900B2 (ja) | 半導体装置、および、電力変換システム | |
JP5425492B2 (ja) | 過電流および過電圧の保護装置を含む可変速駆動装置 | |
KR102338061B1 (ko) | 고상 회로 차단기 및 모터 구동 시스템 | |
US6496343B2 (en) | Overvoltage protection apparatus for a matrix converter | |
JP4369392B2 (ja) | 充放電制御装置 | |
JPH07297358A (ja) | 半導体パワーモジュールおよび電力変換装置 | |
JP5487746B2 (ja) | 逆耐圧を有するigbtの過電流保護回路 | |
EP2747260B1 (en) | Method for operating an electrical power rectifier, and an electrical power rectifier | |
JP6773499B2 (ja) | 半導体駆動装置ならびにこれを用いた電力変換装置 | |
JP2015032984A (ja) | 半導体素子の駆動装置およびそれを用いた電力変換装置 | |
JP2008118834A (ja) | サージ低減回路およびサージ低減回路を備えたインバータ装置 | |
JP5929277B2 (ja) | 3レベル電力変換装置 | |
JP2019161725A (ja) | 電力変換装置及びインバータの制御方法 | |
TW201737626A (zh) | 功率模組 | |
US20170179811A1 (en) | Electronic circuit and method for operating an electronic circuit | |
JP2013059248A5 (ja) | ||
JP7117949B2 (ja) | 半導体モジュールおよび電力変換装置 | |
JP7205091B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2004129378A (ja) | 電力用半導体素子のゲート駆動回路 | |
JP2010115045A (ja) | 電力変換装置におけるインバータ装置 | |
JP2008172944A (ja) | 電力変換装置、モータ駆動装置、駆動方法およびモータ | |
JP2018061301A (ja) | 半導体駆動装置ならびにそれを用いた電力変換装置 | |
US10141834B2 (en) | Multi-phase power conversion device control circuit | |
KR20200041362A (ko) | 솔리드 스테이트 회로 차단기를 갖는 매트릭스 컨버터 | |
JP6700578B2 (ja) | 無停電電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200918 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210623 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210713 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210831 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220201 |
|
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: 20220705 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220802 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7117949 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |