JPH0715948A - Overcurrent protective circuit based on voltage-driven self arc-extinguishing element - Google Patents
Overcurrent protective circuit based on voltage-driven self arc-extinguishing elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバ
イポーラトランジスタ）等の電圧駆動形自己消弧素子を
電力用スイッチング素子として使用した電力変換装置に
関し、特に電圧駆動形自己消弧素子に何らかの理由で過
大な電流が流れたとき、電圧駆動形自己消弧素子やその
他の機器を破損する事無く安全に停止する事の出来る電
圧駆動形自己消弧素子の過電流保護回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter using a voltage-driven self-arc-extinguishing element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) as a power switching element. The present invention relates to an overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element that can be safely stopped without damaging a voltage-driven self-extinguishing element or other equipment when an excessive current flows.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＩＧＢＴを使用した電力変換装置の過電
流保護回路の公知技術としては過電流をＣＴ等の電流検
出器により検知してゲート信号を遮断する方法、過電流
がＩＧＢＴに流れたときにＩＧＢＴのコレクターエミッ
タ間電圧（ＶCE）が上昇する特性を利用して、ゲート電
圧を緩やかに低下させて事故電流を限流させるゲート絞
り等がある。（電子技術1991年８月号ＩＧＢＴ応用の基
礎）ＩＧＢＴを使用した電力変換装置の例として３相イ
ンバータ回路の例を図15に示す。この３相インバータ回
路は、直流電源入力端子Ｐ，Ｎ間の直流電圧を平滑する
コンデンサ１と、このＰ，Ｎ間にブリッジ接続された６
個のＩＧＢＴ２と、各ＩＧＢＴ２に逆並列に接続された
ダイオード３で構成され、各ブリッジ接続されたＩＧＢ
Ｔの出力端子０から可変電圧、可変周波数の交流電力を
出力し、負荷４に供給するものである。このようなＩＧ
ＢＴを用いたインバータ回路の従来の過電流保護回路を
図16に示す。図16において、２はＩＧＢＴ、３は逆並列
ダイオード、５はＩＧＢＴのゲート回路、６はゲート信
号発生回路、７はゲート絞り回路、８はゲート抵抗であ
る。また、ＩＧＢＴのゲート回路５は、ゲート電源51
Ｐ，51Ｎ、フォトカプラ52、トランジスタ回路53の構成
要素よりなっている。図16の基本的動作を以下に説明す
る。図16において、ゲート信号発生回路６よりゲート信
号ＧSIG が出力されると、フォトカプラ52はゲート信号
ＧSIG を絶縁し、ゲート信号ＧP1としてトランジスタ回
路53に入力される。トランジスタ回路53はゲート電源51
Ｐ，51Ｎを電源としてゲート信号ＧP1を電流増幅してゲ
ート信号ＧPを出力する。一般的にゲート電源としては
正側51Ｐに10〜15Ｖ、負側51Ｎに５〜15Ｖの電源を用い
る。ゲート信号ＧP をゲート抵抗８を介してＩＧＢＴ２
のゲートＧに加える事によりＩＧＢＴ２をオン，オフす
る事ができる。ゲート信号ＧPが正の時はオン、負の時
はオフとなる。ここでもしＩＧＢＴ２のオン中に過大な
電流が流れると、ＩＧＢＴ２のコレクターエミッタ間電
圧ＶCEが上昇する。この電圧ＶCEが所定値を越えるとゲ
ート絞り回路７により検知され、ゲート信号ＧP2を下
げ、トランジスタ回路53のベース電位を下げゲート信号
ＧP の電位も下がって、ＩＧＢＴ２のオン抵抗を上昇さ
せコレクタ電流を減少させる事が可能となる。これがゲ
ート絞り動作によるＩＧＢＴの過電流保護で、もし前記
動作を充分短時間（一般的に数μＳから数十μＳ程度の
時間）で行うなら、ＩＧＢＴを破損する事無く安全に停
止する事が可能である。2. Description of the Related Art Known techniques of an overcurrent protection circuit for a power conversion device using an IGBT include a method of detecting an overcurrent by a current detector such as CT and shutting off a gate signal, and a method of overcurrent flowing into the IGBT. In addition, there is a gate throttle or the like that utilizes the characteristic that the collector-emitter voltage (V CE ) of the IGBT rises to gradually lower the gate voltage and limit the fault current. (Electronic Technology August 1991 Basics of IGBT Application) An example of a three-phase inverter circuit is shown in FIG. 15 as an example of a power conversion device using an IGBT. This three-phase inverter circuit includes a capacitor 1 for smoothing a DC voltage between DC power supply input terminals P and N, and a bridge connection 6 between these capacitors P and N.
IGBTs each composed of a plurality of IGBTs 2 and a diode 3 connected in antiparallel to each IGBT 2 and connected in each bridge
AC power of variable voltage and variable frequency is output from the output terminal 0 of T and supplied to the load 4. IG like this
FIG. 16 shows a conventional overcurrent protection circuit for an inverter circuit using BT. In FIG. 16, 2 is an IGBT, 3 is an anti-parallel diode, 5 is an IGBT gate circuit, 6 is a gate signal generating circuit, 7 is a gate diaphragm circuit, and 8 is a gate resistor. Further, the gate circuit 5 of the IGBT has a gate power source 51.
P, 51N, a photocoupler 52, and a transistor circuit 53. The basic operation of FIG. 16 will be described below. In FIG. 16, when the gate signal GSIG is output from the gate signal generation circuit 6, the photocoupler 52 insulates the gate signal GSIG and inputs it to the transistor circuit 53 as the gate signal GP1. The transistor circuit 53 is a gate power supply 51.
The gate signal GP1 is current-amplified by using P and 51N as a power source and the gate signal GP is output. Generally, as the gate power source, a power source of 10 to 15 V on the positive side 51P and a power source of 5 to 15 V on the negative side 51N is used. The gate signal GP is applied to the IGBT2 via the gate resistor 8.
The IGBT 2 can be turned on and off by adding it to the gate G of. When the gate signal GP is positive, it is turned on, and when it is negative, it is turned off. When excessive current flows in the in-one IGBT2 Again, the voltage V CE rises between collector-emitter of IGBT2. When this voltage V CE exceeds a predetermined value, it is detected by the gate diaphragm circuit 7, lowers the gate signal GP2, lowers the base potential of the transistor circuit 53 and lowers the potential of the gate signal GP, and raises the ON resistance of the IGBT2 to increase the collector current. Can be reduced. This is the overcurrent protection of the IGBT by the gate throttling operation. If the above operation is performed in a sufficiently short time (generally several μS to several tens of μS), the IGBT can be stopped safely without damage. Is.
【０００３】図17にＩＧＢＴインバータの過電流保護回
路の従来技術の異なる例を示す。図17において、１，
２，３，５，52，６，８は図15，図16と同一構成要素の
ため説明を省く。９は電流センサ、10はコンパレータ回
路、11は過電流検出レベルの設定器、12はラッチ回路、
13はゲートブロック回路である。図17の基本的動作を以
下に説明する。ゲート信号発生回路６から出力されたゲ
ート信号ＧIG1 はゲートブロック回路13を経由してゲー
ト回路５に入力される。正常時、ゲートブロック回路13
はゲート信号ＧSIG1をそのままゲート信号ＧSIG2として
出力する。もし、何らかの理由でＩＧＢＴ２により直流
短絡等の事故が発生し、ＩＧＢＴ２に過大な電流が流れ
た場合、電流センサ９によりこれを検知する。電流信号
ＩCAP をコンパレータ回路10に入力して、過電流検出レ
ベル設定器11の出力ＩOCと比較し、もし電流信号ＩCAP
の方が大きい場合、過電流信号ＯＣを出力する。ラッチ
回路12はこれを保持し、ゲートブロック信号ＧＢを出力
し、ゲートブロック回路13によりゲート信号ＧSIG2を遮
断する。これにより、ＩＧＢＴ２はオフし、事故電流を
直ちに遮断する事が出来る。FIG. 17 shows a different example of the prior art of an overcurrent protection circuit for an IGBT inverter. In FIG. 17, 1,
2, 3, 5, 52, 6, and 8 are the same constituent elements as those in FIGS. 9 is a current sensor, 10 is a comparator circuit, 11 is an overcurrent detection level setting device, 12 is a latch circuit,
Reference numeral 13 is a gate block circuit. The basic operation of FIG. 17 will be described below. The gate signal GIG1 output from the gate signal generation circuit 6 is input to the gate circuit 5 via the gate block circuit 13. Normal, gate block circuit 13
Outputs the gate signal GSIG1 as it is as the gate signal GSIG2. If an accident such as a direct current short circuit occurs due to the IGBT 2 for some reason and an excessive current flows through the IGBT 2, the current sensor 9 detects this. The current signal ICAP is input to the comparator circuit 10 and compared with the output IOC of the overcurrent detection level setter 11, if the current signal ICAP
Is larger, the overcurrent signal OC is output. The latch circuit 12 holds this, outputs the gate block signal GB, and the gate block circuit 13 cuts off the gate signal GSIG2. As a result, the IGBT 2 is turned off and the fault current can be immediately cut off.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記のような過電流保
護方式には、以下に記す様な問題点があった。 （Ａ）まず図17に示したような単純なゲートブロック方
式は、事故電流遮断時に大きなサージ電圧が発生してＩ
ＧＢＴ素子が過電圧破壊する事があった。 （Ｂ）また、図16に示したようなゲート絞り方式は、事
故電流をソフトに限流する事が可能で、事故電流限流時
のサージ電圧は小さいが、過大なコレクタ電流によって
発生するコレクターエミッタ間電圧ＶCEが素子特性に依
存しばらつきがあるため、均一な保護特性を得にくい。 （Ｃ）さらに、かなり大きな事故電流が立ち上がるまで
前記ＶCEが上昇しないため、ゲート絞り回路が動作を始
めたときには、既にかなり大きな電流が流れており、保
護が間に合わないケースがある。 （Ｄ）ＩＧＢＴは通常のオン時にもスイッチングスピー
ドが有限なためＶCEが低下するまで一定時間必要であ
り、この間ゲート絞りできない。ゲートパルス入力タイ
ミングで短絡事故が発生したときも、同じく一定時間は
通常のオンか、短絡事故が区別できない。このため、ゲ
ート絞り回路が動作を始めたときには、かなり大きな電
流が流れており、保護が間に合わないケースがある。 （Ｅ）ＩＧＢＴのＶCEをフィードバックしてそれ自身の
ゲート電圧を下げるため、図15の様なインバータ回路で
直流短絡が発生しても事故電流の流れている２個のＩＧ
ＢＴのうち先にＶCEの上昇した方が全電圧を負担し、２
個のＩＧＢＴで電圧を分担しながら限流できない。 （Ｆ）短絡事故発生直後に偶然、通常のオフタイミング
が当たると、大きな事故電流を遮断して素子が過電圧破
壊することが避けられない。The above-mentioned overcurrent protection system has the following problems. (A) First, in the simple gate block method as shown in FIG. 17, a large surge voltage is generated when the fault current is cut off.
The GBT element may be destroyed by overvoltage. (B) In addition, the gate throttling method as shown in Fig. 16 is capable of softly limiting the fault current, and the surge voltage at fault current limiting is small, but the collector current generated by excessive collector current Since the emitter-to-emitter voltage VCE varies depending on the element characteristics, it is difficult to obtain uniform protection characteristics. (C) Furthermore, since the VCE does not rise until a fairly large fault current rises, when the gate diaphragm circuit starts to operate, a considerably large current is already flowing, and there are cases where protection is not in time. (D) The IGBT has a finite switching speed even when it is normally turned on, and therefore it takes a certain time until VCE decreases, and the gate cannot be throttled during this period. Even when a short circuit accident occurs at the gate pulse input timing, it is not possible to distinguish whether it is normal ON or short circuit accident for a certain period of time. Therefore, when the gate diaphragm circuit starts to operate, a considerably large current is flowing, and there are cases in which protection is not in time. (E) Two VIGs in which fault current flows even if a DC short circuit occurs in the inverter circuit as shown in Fig. 15 because the VCE of the IGBT is fed back to lower the gate voltage of itself.
The one with the higher VCE in BT bears the full voltage, and 2
It is impossible to limit the current while sharing the voltage with each IGBT. (F) If a normal off-timing happens to occur immediately after the occurrence of a short circuit accident, it is inevitable that a large accident current is cut off and the element is destroyed by overvoltage.
【０００５】本発明は、以上のような問題点に鑑みて行
われたもので、その目的とするところは、素子特性に関
わり無く、確実にゲート絞り動作により過電流保護が可
能な電圧駆動形自己消弧素子の過電流保護回路を提供す
ることにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a voltage drive type capable of surely performing overcurrent protection by a gate diaphragm operation regardless of element characteristics. An object is to provide an overcurrent protection circuit for a self-extinguishing element.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に対応する第１
発明として、ＩＧＢＴを用いた電力変換装置の過電流保
護回路において、前記ＩＧＢＴに流れる電流を検出する
電流検出手段と、この電流検出手段の出力が所定値より
大きくなったときこれを判定するコンパレータと、この
コンパレータの判定結果により前記ＩＧＢＴのゲート電
位を通常のオン時のゲート電位より低下させるゲート回
路と、前記コンパレータの判定結果により前記ＩＧＢＴ
に対するオン指令を保持し、所定時間経過後に前記ＩＧ
ＢＴのゲート電位を通常のオフ時のゲート電位に低下さ
せるゲートしゃ断回路を設ける。[Means for Solving the Problems] A first method corresponding to claim 1.
As an invention, in an overcurrent protection circuit of a power conversion device using an IGBT, a current detection unit that detects a current flowing through the IGBT, and a comparator that determines when the output of the current detection unit becomes larger than a predetermined value. , A gate circuit that lowers the gate potential of the IGBT below the gate potential when the IGBT is normally turned on according to the determination result of the comparator, and the IGBT according to the determination result of the comparator.
Hold the ON command for the
A gate cutoff circuit is provided to reduce the gate potential of BT to the gate potential during normal OFF.
【０００７】更に、上記構成の電圧駆動形自己消弧素子
の過電流保護回路を複数回路備え、いずれかのコンパレ
ータにより過電流が検出されたとき、該コンパレータの
出力を全てのゲート回路に入力し全てのＩＧＢＴのゲー
ト電位を低下させる手段を設ける。Further, a plurality of overcurrent protection circuits for the voltage-driven self-extinguishing element having the above-mentioned configuration are provided, and when an overcurrent is detected by any of the comparators, the output of the comparator is input to all the gate circuits. A means for lowering the gate potential of all the IGBTs is provided.
【０００８】また、コンパレータの出力により直ちにＩ
ＧＢＴのゲート電位を所定値に低下させ一定時間後に更
にゲート電位を低下させるゲート回路とする。また、前
記ＩＧＢＴはコレクタ電流を検出する電流センサを内蔵
したＩＧＢＴを使用し、この電流センサの出力を前記コ
ンパレータへ入力する構成とする。Further, the output of the comparator immediately causes I
The gate circuit reduces the gate potential of the GBT to a predetermined value and further lowers the gate potential after a fixed time. Further, the IGBT uses an IGBT having a built-in current sensor that detects a collector current, and the output of the current sensor is input to the comparator.
【０００９】請求項５に対応する第２発明として、直流
電圧源を持つ直流端子間にブリッジ持続されたＩＧＢＴ
を用いた電力変換装置の過電流保護回路において、前記
ＩＧＢＴに流れる電流を検出する電流検出手段と、この
電流検出手段の出力が所定値より大きくなったときこれ
を判定する第１コンパレータと、前記直流端子間の電圧
を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の出力が
所定値より小さくなったときこれを判定する第２コンパ
レータと、前記第１，第２のコンパレータのアンド条件
により、前記ＩＧＢＴのゲート電位を通常のオン時のゲ
ート電位より低下させるゲート回路を設ける。As a second invention corresponding to claim 5, an IGBT in which a bridge is maintained between DC terminals having a DC voltage source.
In an overcurrent protection circuit of a power conversion device using the above, a current detection unit that detects a current flowing through the IGBT, a first comparator that determines when the output of the current detection unit exceeds a predetermined value, and The voltage detection means for detecting the voltage between the DC terminals, the second comparator for judging the output of the voltage detection means when the output becomes smaller than a predetermined value, and the AND condition of the first and second comparators A gate circuit is provided that lowers the gate potential of the IGBT below the gate potential when it is normally turned on.
【００１０】更に、前記第１，第２のコンパレータのア
ンド条件により前記ＩＧＢＴに対するオン指令を保持し
所定時間経過後に前記ＩＧＢＴのゲート電位を通常のオ
フ時のゲート電位に低下させるゲートしゃ断回路を設け
る。Further, there is provided a gate cutoff circuit for holding an ON command to the IGBT by the AND condition of the first and second comparators and lowering the gate potential of the IGBT to a normal gate potential at the time of OFF after a lapse of a predetermined time. .
【００１１】また、上記構成の電圧駆動形自己消弧素子
の過電流保護回路を複数回路備え、いずれかの回路の第
１，第２コンパレータのアンド条件により過電流が検出
されたとき、該第１，第２のコンパレータのアンド条件
の出力を全てのゲート回路に入力し全てのＩＧＢＴのゲ
ート電位を低下させる手段を設ける。A plurality of overcurrent protection circuits for the voltage-driven self-extinguishing element having the above configuration are provided, and when an overcurrent is detected by the AND condition of the first and second comparators of either circuit, the overcurrent protection circuit is provided. A means for inputting the AND condition outputs of the first and second comparators to all the gate circuits to lower the gate potentials of all the IGBTs is provided.
【００１２】請求項８に対応する第３発明として、コレ
クタ電流を検出する電流センサを内蔵したＩＧＢＴを用
いた電力変換装置の過電流保護回路において、ＩＧＢＴ
の外部に設けられＩＧＢＴに流れる電流を検出する電流
センサと、この電流センサの出力が所定値を越えたこと
を判定する第１コンパレータと、ＩＧＢＴに内蔵した電
流センサの出力が所定値を越えたことを判定する第２コ
ンパレータと、前記第１コンパレータと第２コンパレー
タの出力のアンド条件によりＩＧＢＴのゲート電位を通
常のオン時のゲート電位より低下させるゲート回路を設
ける。As a third invention corresponding to claim 8, in an overcurrent protection circuit of a power converter using an IGBT having a built-in current sensor for detecting a collector current, an IGBT is provided.
A current sensor provided outside the device for detecting a current flowing in the IGBT, a first comparator for judging that the output of the current sensor exceeds a predetermined value, and an output of the current sensor incorporated in the IGBT exceeds the predetermined value. A second comparator for determining the above is provided, and a gate circuit that lowers the gate potential of the IGBT below the gate potential when the IGBT is normally turned on by the AND condition of the outputs of the first comparator and the second comparator.
【００１３】更に、前記第１，第２のコンパレータのア
ンド条件により前記ＩＧＢＴに対するオン指令を保持し
所定時間経過後に前記ＩＧＢＴのゲート電位を通常のオ
フ時のゲート電位に低下させるゲートしゃ断回路を設け
る。Further, there is provided a gate cutoff circuit for holding an ON command to the IGBT according to the AND condition of the first and second comparators and lowering the gate potential of the IGBT to a normal gate potential at the time of OFF after a predetermined time has elapsed. .
【００１４】また、上記構成の電圧駆動形自己消弧素子
の過電流保護回路を複数回路備え、いずれかの回路の第
１，第２コンパレータのアンド条件により過電流が検出
されたとき、該第１，第２のコンパレータのアンド条件
の出力を全てのゲート回路に入力し全てのＩＧＢＴのゲ
ート電位を低下させる手段を設ける。A plurality of overcurrent protection circuits for the voltage-driven self-extinguishing element having the above-mentioned configuration are provided, and when an overcurrent is detected by the AND condition of the first and second comparators of any one of the circuits, the overcurrent protection circuit is provided. A means for inputting the AND condition outputs of the first and second comparators to all the gate circuits to lower the gate potentials of all the IGBTs is provided.
【００１５】請求項11に対応する第４発明として、直流
電圧の正負にブリッジ接続される２組のＩＧＢＴを用い
る電力変換装置の過電流保護回路において、ＩＧＢＴに
流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手
段の出力が所定値を越えたことを判定するコンパレータ
を正側と負側のＩＧＢＴに対してそれぞれ設け、いずれ
のコンパレータの判定結果によってもＩＧＢＴのゲート
電位を通常のオン時のゲート電圧より低下させるゲート
回路を正側と負側のＩＧＢＴに対してそれぞれ設ける。As a fourth invention corresponding to claim 11, in an overcurrent protection circuit of a power converter using two sets of IGBTs bridge-connected to the positive and negative of a DC voltage, a current detecting means for detecting a current flowing through the IGBT. , Comparators for determining that the output of the current detecting means exceeds a predetermined value are provided for the positive and negative side IGBTs, respectively, and the gate potential of the IGBT is normally turned on depending on the determination result of either comparator. Gate circuits for lowering the gate voltage are provided for the positive and negative IGBTs, respectively.
【００１６】[0016]
【作用】第１発明の構成において、ＩＧＢＴに過電流が
流れると、電流検出手段の出力が所定値を越え、コンパ
レータから判定結果が出力される。この判定結果により
ゲート回路はＩＧＢＴのゲート電位を低下させＩＧＢＴ
のコレクターエミッタ間電圧を増加させ過電流を抑制す
る。また、同時に、ゲートしゃ断回路によりＩＧＢＴに
対するオン指令が保持され、所定時間経過後にＩＧＢＴ
のゲート電位を通常のオフ時のゲート電位に低下させ抑
制された過電流をしゃ断する。従って、過電流が検出さ
れた直後にＩＧＢＴに対するオフ指令は禁止される。更
に、複数のＩＧＢＴを用いそれぞれのＩＧＢＴに対して
第１発明の構成を備え、いずれかのＩＧＢＴに過電流が
流れると、いずれかのコンパレータにより過電流が検出
され、該コンパレータの出力により全てのゲート回路が
ＩＧＢＴのゲート電位を低下させる。これにより、ＩＧ
ＢＴの過電流は確実に抑制される。In the structure of the first aspect of the invention, when an overcurrent flows through the IGBT, the output of the current detecting means exceeds the predetermined value, and the judgment result is output from the comparator. Based on this determination result, the gate circuit lowers the gate potential of the IGBT and
The collector-emitter voltage is increased to suppress overcurrent. At the same time, the gate cutoff circuit holds the ON command to the IGBT, and after a predetermined time elapses, the IGBT is turned on.
The gate potential of is reduced to the gate potential at the time of normal OFF to shut off the suppressed overcurrent. Therefore, the off command to the IGBT is prohibited immediately after the overcurrent is detected. Further, a plurality of IGBTs are used and the configuration of the first invention is provided for each of the IGBTs. When an overcurrent flows in any one of the IGBTs, the overcurrent is detected by one of the comparators, and all the outputs are output by the comparator. The gate circuit lowers the gate potential of the IGBT. This allows the IG
BT overcurrent is reliably suppressed.
【００１７】また、コンパレータにより過電流が検出さ
れたとき、ゲート回路は直ちにＩＧＢＴのゲート電位を
所定値に低下させ過電流を抑制し、一定時間後に更にゲ
ート電位を低下させ、過電流抑制時の電流変化率も抑制
し過電圧の発生を防止する。When an overcurrent is detected by the comparator, the gate circuit immediately reduces the gate potential of the IGBT to a predetermined value to suppress the overcurrent, and further lowers the gate potential after a certain period of time to suppress the overcurrent. The rate of current change is also suppressed to prevent the occurrence of overvoltage.
【００１８】また、電流センサを内蔵したＩＧＢＴを用
いることによりコンパクトな回路構成とすることができ
る。第２発明の構成において、ＩＧＢＴに過電流が流れ
ると、電流検出手段の出力が所定値を越え、第１コンパ
レータから判定結果が出力される。また、過電流により
直流端子間の電圧が所定値以下に低下すると第２コンパ
レータから判定結果が出力される。この第１，第２コン
パレータのアンド条件によりゲート回路はＩＧＢＴのゲ
ート電位を低下させＩＧＢＴのコレクターエミッタ間電
圧を増加させ過電流を抑制する。また、同時に、ゲート
しゃ断回路によりＩＧＢＴに対するオン指令が保持さ
れ、所定時間経過後にＩＧＢＴのゲート電位を通常のオ
フ時のゲート電位に低下させ抑制された過電流をしゃ断
する。従って、過電流が検出された直後にＩＧＢＴに対
するオフ指令は禁止される。更に、複数のＩＧＢＴを用
いそれぞれのＩＧＢＴに対して第２発明の構成を備え、
いずれかのＩＧＢＴに過電流が流れると、いずれかの第
１，第２コンパレータにより過電流が検出され、該第
１，第２コンパレータの出力により全てのゲート回路が
ＩＧＢＴのゲート電位を低下させる。これにより、ＩＧ
ＢＴの過電流は確実に抑制される。Further, a compact circuit structure can be obtained by using an IGBT having a built-in current sensor. In the configuration of the second invention, when an overcurrent flows through the IGBT, the output of the current detection means exceeds a predetermined value, and the determination result is output from the first comparator. Further, when the voltage between the DC terminals drops below a predetermined value due to the overcurrent, the determination result is output from the second comparator. By the AND condition of the first and second comparators, the gate circuit lowers the gate potential of the IGBT and increases the collector-emitter voltage of the IGBT to suppress overcurrent. At the same time, an ON command to the IGBT is held by the gate cutoff circuit, and after a lapse of a predetermined time, the gate potential of the IGBT is lowered to the gate potential at the time of normal OFF to cut off the suppressed overcurrent. Therefore, the off command to the IGBT is prohibited immediately after the overcurrent is detected. Furthermore, the configuration of the second invention is provided for each IGBT using a plurality of IGBTs,
When an overcurrent flows in any one of the IGBTs, the overcurrent is detected by one of the first and second comparators, and all gate circuits lower the gate potential of the IGBT by the outputs of the first and second comparators. This allows the IG
BT overcurrent is reliably suppressed.
【００１９】第３発明の構成において、ＩＧＢＴに過電
流が流れると、ＩＧＢＴに内蔵した電流センサとＩＧＢ
Ｔの外部に備えられた電流センサのそれぞれの出力が所
定値を越え、第１，第２コンパレータからそれぞれ判定
結果が出力される。この第１，第２コンパレータのアン
ド条件によりゲート回路はＩＧＢＴのゲート電位を低下
させＩＧＢＴのコレクターエミッタ間電圧を増加させ過
電流を抑制する。また、同時に、ゲートしゃ断回路によ
りＩＧＢＴに対するオン指令が保持され、所定時間経過
後にＩＧＢＴのゲート電位を通常のオフ時のゲート電位
に低下させ抑制された過電流をしゃ断する。従って、過
電流が検出された直後にＩＧＢＴに対するオフ指令は禁
止される。更に、複数のＩＧＢＴを用いそれぞれのＩＧ
ＢＴに対して第３発明の構成を備え、いずれかのＩＧＢ
Ｔに過電流が流れると、いずれかのコンパレータにより
過電流が検出され、該コンパレータの出力により全ての
ゲート回路がＩＧＢＴのゲート電位を低下させる。これ
により、ＩＧＢＴの過電流は確実に抑制される。In the structure of the third invention, when an overcurrent flows in the IGBT, the current sensor and the IGBT built in the IGBT are provided.
The output of each of the current sensors provided outside T exceeds a predetermined value, and the determination results are output from the first and second comparators. By the AND condition of the first and second comparators, the gate circuit lowers the gate potential of the IGBT and increases the collector-emitter voltage of the IGBT to suppress overcurrent. At the same time, an ON command to the IGBT is held by the gate cutoff circuit, and after a lapse of a predetermined time, the gate potential of the IGBT is lowered to the gate potential at the time of normal OFF to cut off the suppressed overcurrent. Therefore, the off command to the IGBT is prohibited immediately after the overcurrent is detected. Furthermore, by using a plurality of IGBTs,
The configuration of the third invention is provided for the BT, and any IGB
When an overcurrent flows through T, one of the comparators detects the overcurrent, and the output of the comparator causes all gate circuits to reduce the gate potential of the IGBT. This surely suppresses the overcurrent of the IGBT.
【００２０】第４発明の構成において、正側及び負側の
いずれかのＩＧＢＴに過電流が流れると、該ＩＧＢＴ側
の電流検出手段の出力が所定値を越え、コンパレータか
ら判定結果が出力される。この判定結果により正側と負
側のＩＧＢＴのゲート回路はそれぞれＩＧＢＴのゲート
電位を低下させＩＧＢＴのコレクターエミッタ間電圧を
増加させ過電流を抑制する。In the structure of the fourth aspect of the invention, when an overcurrent flows in either the positive side or the negative side IGBT, the output of the current detecting means on the IGBT side exceeds a predetermined value, and the judgment result is output from the comparator. . Based on this determination result, the gate circuits of the positive and negative IGBTs respectively lower the gate potential of the IGBT and increase the collector-emitter voltage of the IGBT to suppress overcurrent.
【００２１】[0021]
【実施例】本発明の第１発明による第１実施例を図１に
示す。図１において、１は平滑コンデンサ、２はＩＧＢ
Ｔ、３は逆並列ダイオード、５はゲート回路、６はゲー
ト信号発生回路、７はゲート絞り回路、８はゲート抵
抗、９は電流センサ、10はコンパレータ回路、11は過電
流検出レベルの設定器、12はラッチ回路、14はフォトカ
プラである。また、ゲート回路５はゲート電源51Ｐ，51
Ｎ、フォトカプラ52、トランジスタ回路53の各構成要素
よりなる。これらのゲート回路５、ゲート信号発生回路
６、ゲート絞り回路７、ゲート抵抗８、フォトカプラ14
は各ＩＧＢＴ毎に回路を構成する。FIG. 1 shows a first embodiment according to the first invention of the present invention. In FIG. 1, 1 is a smoothing capacitor, 2 is an IGB
T, 3 is an anti-parallel diode, 5 is a gate circuit, 6 is a gate signal generation circuit, 7 is a gate aperture circuit, 8 is a gate resistor, 9 is a current sensor, 10 is a comparator circuit, and 11 is an overcurrent detection level setting device. , 12 is a latch circuit, and 14 is a photocoupler. Further, the gate circuit 5 includes gate power supplies 51P and 51P.
N, a photocoupler 52, and a transistor circuit 53. These gate circuit 5, gate signal generation circuit 6, gate diaphragm circuit 7, gate resistor 8, photocoupler 14
Constitutes a circuit for each IGBT.
【００２２】図２に上記第１実施例の動作を説明するた
めの波形図を示す。以下、図１及び図２を用いて、本発
明の動作を説明する。もし、何らかの理由で図２に示す
時刻ｔA の時点でＩＧＢＴ２による直流短絡や出力短絡
等の事故が発生し、ＩＧＢＴ２に過大な電流が流れた場
合、電流センサ９によりこれを検知する。電流センサ９
の出力である電流信号ＩCAP をコンパレータ回路10に入
力して、過電流検出レベル設定器11の出力Ｉ0Cと比較
し、もし電流信号ＩCAP の方が大きい場合、過電流信号
ＯＣを出力する（時刻ｔB ）。ラッチ回路12はこれを保
持し、ゲート絞り信号ＧＳを出力し、これをフォトカプ
ラ14により絶縁して、ゲート絞り回路７に伝える。ゲー
ト絞り回路７により、ゲート信号ＧP2を下げると、トラ
ンジスタ回路53のベース電位が下がりゲート信号ＧP の
電位も下がって、ＩＧＢＴ２のオン抵抗を上昇させコレ
クタ電流を減少または増加率を下げる事が可能となる。
その後ゲート信号ＧP を遮断（実際にはマイナスとす
る）する事により（時刻ｔC ）、ＩＧＢＴを破損する事
無く安全に停止する事が可能となる。FIG. 2 shows a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment. The operation of the present invention will be described below with reference to FIGS. If, for some reason, an accident such as a direct current short circuit or an output short circuit due to the IGBT 2 occurs at the time tA shown in FIG. 2 and an excessive current flows in the IGBT 2, the current sensor 9 detects this. Current sensor 9
The current signal ICAP, which is the output of, is input to the comparator circuit 10 and compared with the output I0C of the overcurrent detection level setter 11. If the current signal ICAP is larger, the overcurrent signal OC is output (time tB ). The latch circuit 12 holds this, outputs the gate aperture signal GS, insulates this from the photo coupler 14, and transmits it to the gate aperture circuit 7. When the gate signal GP2 is lowered by the gate diaphragm circuit 7, the base potential of the transistor circuit 53 is lowered and the potential of the gate signal GP is also lowered, so that it is possible to increase the ON resistance of the IGBT2 and decrease the collector current or decrease the rate of increase. Become.
After that, the gate signal GP is cut off (actually it is made negative) (time tC), so that the IGBT can be safely stopped without being damaged.
【００２３】ゲート絞り信号ＧＳをフォトカプラ14を用
いて絶縁するのはゲート回路５がＩＧＢＴ２のエミッタ
Ｅの電位に等しく高電圧から絶縁するためである。また
ＩＧＢＴ２のコレクタ電流ＩC と平滑コンデンサ１の放
電電流ＩCAP は直流短絡時の様なごく短時間の現象の場
合ほぼ等しいものと考えて良い。また、平滑コンデンサ
１に直列に接続された電流センサ９はインバータの直流
入力回路（図１の９Ａまたは９Ｂの位置）に有っても同
じである。The gate diaphragm signal GS is insulated by using the photocoupler 14 because the gate circuit 5 is equal to the potential of the emitter E of the IGBT 2 and insulated from a high voltage. Further, it can be considered that the collector current IC of the IGBT 2 and the discharge current ICAP of the smoothing capacitor 1 are almost equal in the case of a phenomenon of a very short time such as a DC short circuit. Further, the current sensor 9 connected in series to the smoothing capacitor 1 is the same even if it is provided in the DC input circuit of the inverter (position 9A or 9B in FIG. 1).
【００２４】上述の第１実施例により、素子特性に関わ
り無く、高速かつ確実にゲート絞り動作により過電流保
護が可能となる。本発明の第１発明による第２実施例を
図３に示す。図３において図１と同一の構成要素には同
一番号を賦し、説明は省略する。図３において、15はオ
ンタイムディレー回路である。また、図４に第２実施例
の動作説明図を示す。以下、図３及び図４を用いて、第
２実施例の動作を説明する。この第２実施例において、
何らかの理由で図４に示す時刻ｔA の時点でＩＧＢＴ２
による直流短絡や出力短絡等の事故が発生し、ＩＧＢＴ
２に過大な電流が流れた場合、電流センサ９によりこれ
を検知する。電流センサ９の出力である電流信号ＩCAP
をコンパレータ回路10に入力して、過電流検出レベル設
定器11の出力ＩOCと比較し、もし電流信号ＩCAP の方が
大きい場合、過電流信号ＯＣを出力する（時刻ｔB ）。
ラッチ回路12はこれを保持し、ゲート絞り信号ＧＳを出
力し、これをフォトカプラ14により絶縁して、ゲート絞
り回路７に伝える。ゲート絞り回路７により、ゲート信
号ＧP2を下げると、トランジスタ回路53のベース電位が
下がりゲート信号ＧP の電位も下がって、ＩＧＢＴ２の
オン抵抗を上昇させコレクタ電流を減少または増加率を
下げる事が可能となる。ゲート絞り信号ＧＳはオンタイ
ムディレー回路15にも入力され、一定のディレー時間後
（ｔdelay ）ゲートブロック信号ＧＢを出力する。この
信号により、ゲートブロック回路13はゲート信号ＧSIG2
を遮断する（時刻ｔD ）。これにより、ゲート信号ＧP
は遮断され、ＩＧＢＴ２はオフし、ＩＧＢＴを破損する
事無く安全に停止する事ができる。過電流検出後、一定
時間ゲート絞りを継続する事により、事故電流を減衰さ
せ、最後にゲートを遮断する際、サージ電圧を低く抑え
る事が可能となる。According to the first embodiment described above, overcurrent protection can be performed at high speed and reliably by the gate diaphragm operation regardless of the element characteristics. A second embodiment according to the first aspect of the present invention is shown in FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, reference numeral 15 is an on-time delay circuit. Further, FIG. 4 shows an operation explanatory diagram of the second embodiment. The operation of the second embodiment will be described below with reference to FIGS. In this second embodiment,
For some reason, at the time tA shown in FIG.
An accident such as a DC short circuit or an output short circuit due to
When an excessive current flows in 2, the current sensor 9 detects this. Current signal ICAP which is the output of the current sensor 9
Is input to the comparator circuit 10 and compared with the output IOC of the overcurrent detection level setting device 11, and if the current signal ICAP is larger, the overcurrent signal OC is output (time tB).
The latch circuit 12 holds this, outputs the gate aperture signal GS, insulates this from the photo coupler 14, and transmits it to the gate aperture circuit 7. When the gate signal GP2 is lowered by the gate diaphragm circuit 7, the base potential of the transistor circuit 53 is lowered and the potential of the gate signal GP is also lowered, so that it is possible to increase the ON resistance of the IGBT2 and decrease the collector current or decrease the rate of increase. Become. The gate aperture signal GS is also input to the on-time delay circuit 15 and outputs the gate block signal GB after a certain delay time (tdelay). This signal causes the gate block circuit 13 to output the gate signal GSIG2.
Is cut off (time tD). As a result, the gate signal GP
Is shut off, the IGBT 2 is turned off, and the IGBT can be safely stopped without damage. By continuing the gate throttling for a certain time after overcurrent detection, it is possible to reduce the fault current and suppress the surge voltage to a low value when the gate is finally shut off.
【００２５】本発明の第１発明による第３実施例を図５
に示す。図５において図３と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明は省略する。図５において、16はゲート
ホールド回路である。また、図６に第３実施例の動作説
明図を示す。以下、図５及び図６を用いて、第３実施例
の動作を説明する。過電流検出からゲート絞り信号ＧＳ
出力までは図３の第２実施例と同様なため説明を省略す
る。ゲート絞り信号ＧＳは、これをフォトカプラ14によ
り絶縁して、ゲート絞り回路７に伝える。ゲート絞り回
路７により、ゲート信号ＧP2を下げると、トランジスタ
回路53のベース電位が下がりゲート信号ＧP の電位も下
がって、ＩＧＢＴ２のオン抵抗を上昇させコレクタ電流
を減少または増加率を下げる事が可能となる。また、ゲ
ート絞り信号ＧＳはゲートホールド回路16に入力され
て、ゲート信号ＧSIG1がオンの場合オン状態をホールド
してＧSIG2に出力する。従って、ゲート絞り時間中にゲ
ート信号がオフになって、大きな事故電流を遮断する事
が妨げる。ゲート絞り信号ＧＳはオンタイムディレー回
路15にも入力され、一定のディレー時間後（ｔdelay）
ゲートブロック信号ＧＢを出力する。この信号により、
ゲートブロック回路13はゲート信号ＧSIG2を遮断する
（時刻ｔD ）。これにより、ゲート信号ＧP は遮断さ
れ、ＩＧＢＴ２はオフし、ＩＧＢＴを破損する事無く安
全に停止する事ができる。本来、ＩＧＢＴはオン、オフ
のスイッチング動作を繰り返しており、過電流検出後、
直ちにオン中のゲート信号をホールドする事により、通
常のオフ動作のタイミングが偶然短絡事故発生直後に当
たって大きな事故電流を遮断し、ＩＧＢＴが過電圧によ
り破壊されるのを防ぐ事が出来る。FIG. 5 shows a third embodiment according to the first aspect of the present invention.
Shown in. 5, the same components as those of FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 5, 16 is a gate hold circuit. Further, FIG. 6 shows an operation explanatory diagram of the third embodiment. The operation of the third embodiment will be described below with reference to FIGS. Gate current signal GS from overcurrent detection
The description up to the output is omitted because it is similar to that of the second embodiment of FIG. The gate diaphragm signal GS is insulated by the photocoupler 14 and transmitted to the gate diaphragm circuit 7. When the gate signal GP2 is lowered by the gate diaphragm circuit 7, the base potential of the transistor circuit 53 is lowered and the potential of the gate signal GP is also lowered, so that it is possible to increase the ON resistance of the IGBT2 and decrease the collector current or decrease the rate of increase. Become. Further, the gate aperture signal GS is input to the gate hold circuit 16, and when the gate signal GSIG1 is on, the on state is held and output to GSIG2. Therefore, the gate signal is turned off during the gate throttling time, which prevents interruption of a large fault current. The gate aperture signal GS is also input to the on-time delay circuit 15 and after a certain delay time (tdelay).
The gate block signal GB is output. With this signal,
The gate block circuit 13 cuts off the gate signal GSIG2 (time tD). As a result, the gate signal GP is cut off, the IGBT 2 is turned off, and the IGBT can be safely stopped without damage. Originally, the IGBT repeats the switching operation of ON and OFF, and after detecting the overcurrent,
By immediately holding the gate signal which is on, it is possible to prevent a large fault current from being interrupted immediately after the occurrence of a short circuit accident due to the timing of the normal off operation and prevent the IGBT from being destroyed by an overvoltage.
【００２６】本発明の第１発明による第４実施例を図７
に示す。図７において図１と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明を省略する。図７において、ＩＧＢＴの
ゲート回路５、ゲート信号発生回路６、ゲート絞り回路
７、ゲート抵抗８、フォトカプラ14は各ＩＧＢＴ毎に回
路を構成するものとする。各構成要素はそれぞれ、直流
入力端子のＰ側のＩＧＢＴ回路、Ｎ側のＩＧＢＴ回路を
識別するためＰ，Ｎの番号を賦した。以下、図７を用い
て、第４実施例の動作を説明する。図７において、ＩＧ
ＢＴ２ＰとＩＧＢＴ２Ｎを同時にオンする事は直流短絡
を発生するから、ゲート信号発生回路６がＰ側とＮ側同
時にオン信号ＧSIGP，ＧSIGNを出力する事はない。しか
しながら、回路にノイズによる誤動作が発生したり、何
らかの理由でオン信号が同時に出力されたりする事が有
り得る。このような事故の場合には、電流センサ９の出
力である電流信号ＩCAP をコンパレータ回路10に入力し
て、過電流検出レベル設定器11の出力ＩOCと比較し、も
し電流信号ＩCAP の方が大きい場合、過電流信号ＯＣを
出力する。ラッチ回路12はこれを保持し、ゲート絞り信
号ＧＳを出力し、これをＰ側フォトカプラ14ＰとＮ側フ
ォトカプラ14Ｎにより絶縁して、ゲート絞り回路７Ｐと
７Ｎに伝える。ゲート絞り回路７Ｐ，７Ｎにより、ゲー
ト信号ＧP2P ，ＧP2N を下げると、ゲート信号ＧPP，Ｇ
PNの電位も下がって、２個のＩＧＢＴ２Ｐ，２Ｎのオン
抵抗を上昇させコレクタ電流を減少または増加率を下げ
る事が可能となる。その後ゲート信号ＧPP，ＧPNを遮断
（実際にはマイナスとする）する事により、ＩＧＢＴを
破損する事無く安全に停止する事が可能となる。短絡電
流を２個のＩＧＢＴで電圧を分担しながら減流、遮断す
る事になるため、信頼性の高い保護が可能となる。過電
流を検出したら、電力変換装置を構成する全ＩＧＢＴの
ゲート信号にゲート絞りを行う事で、結果としてオン信
号を出している素子のみ、ゲート絞りを選択的に行う事
が出来る。FIG. 7 shows a fourth embodiment according to the first aspect of the present invention.
Shown in. 7, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 7, the IGBT gate circuit 5, the gate signal generation circuit 6, the gate diaphragm circuit 7, the gate resistor 8, and the photocoupler 14 constitute a circuit for each IGBT. The respective components are numbered P and N to identify the P-side IGBT circuit and the N-side IGBT circuit of the DC input terminal. The operation of the fourth embodiment will be described below with reference to FIG. In FIG. 7, IG
Since turning on the BT2P and the IGBT2N at the same time causes a DC short circuit, the gate signal generating circuit 6 does not output the ON signals GSIGP and GSIGN at the P side and the N side at the same time. However, a malfunction due to noise may occur in the circuit, or an ON signal may be simultaneously output for some reason. In the case of such an accident, the current signal ICAP, which is the output of the current sensor 9, is input to the comparator circuit 10 and compared with the output IOC of the overcurrent detection level setter 11, and if the current signal ICAP is larger. In this case, the overcurrent signal OC is output. The latch circuit 12 holds this and outputs a gate aperture signal GS, which is insulated by the P-side photocoupler 14P and the N-side photocoupler 14N and transmitted to the gate aperture circuits 7P and 7N. When the gate signals GP2P, GP2N are lowered by the gate diaphragm circuits 7P, 7N, the gate signals GPP, G
The potential of PN also decreases, and it becomes possible to increase the on-resistance of the two IGBTs 2P and 2N and decrease the collector current or decrease the rate of increase. After that, the gate signals GPP and GPN are cut off (actually set to be negative), so that the IGBT can be safely stopped without damage. Since the short circuit current is reduced and cut off by sharing the voltage with the two IGBTs, highly reliable protection becomes possible. When the overcurrent is detected, the gate signals are applied to the gate signals of all the IGBTs forming the power conversion device. As a result, the gate operation can be selectively performed only for the element that outputs the ON signal.
【００２７】本発明の第１発明による第５実施例を図８
に示す。図８において図１と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明を省略する。図８において、７Ａはゲー
ト絞り回路、７Ｂもゲート絞り回路、17はオンタイムデ
ィレー回路である。また、図９に第５実施例の動作説明
図を示す。以下、図８および図９を用いて、第５実施例
の動作を説明する。この第５実施例では、過電流検出に
より出力されたゲート絞り信号ＧＳをフォトカプラ14を
介してゲート絞り回路７Ａとオンタイムディレー回路17
にゲート信号ＧＳA として入力する。ゲート絞り回路７
Ａはゲート絞り信号ＧP2A を出力してゲート信号ＧP の
電位を下げＩＧＢＴ２に流れているコレクタ電流を減流
する。オンタイムディレー回路17はゲート絞り信号ＧＳ
A を入力後一定時間（ｔdelay ）経過後にゲート絞り信
号ＧＳB を出力して、ゲート信号ＧP をさらに下げ（時
刻ｔD ）、ＩＧＢＴ２のコレクタ電流を減流、遮断す
る。このように保護回路を構成する事で、遮断時のサー
ジ発生をほとんど０に出来る。ゲート絞りを二度に分け
る理由は、ゲート信号ＧP の電位を急激に下げると電流
遮断時のサージが大きくなるためである。FIG. 8 shows a fifth embodiment according to the first aspect of the present invention.
Shown in. 8, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 8, 7A is a gate diaphragm circuit, 7B is a gate diaphragm circuit, and 17 is an on-time delay circuit. Further, FIG. 9 shows an operation explanatory diagram of the fifth embodiment. The operation of the fifth embodiment will be described below with reference to FIGS. 8 and 9. In the fifth embodiment, the gate aperture signal GS output by the overcurrent detection is supplied to the gate aperture circuit 7A and the on-time delay circuit 17 via the photocoupler 14.
To the gate signal GSA. Gate diaphragm circuit 7
A outputs the gate throttle signal GP2A to lower the potential of the gate signal GP and reduce the collector current flowing in the IGBT2. The on-time delay circuit 17 uses the gate diaphragm signal GS
After a lapse of a fixed time (tdelay) after inputting A, the gate diaphragm signal GSB is output to further lower the gate signal GP (time tD) to reduce or cut off the collector current of the IGBT2. By configuring the protection circuit in this way, the surge generation at the time of interruption can be reduced to almost zero. The reason why the gate diaphragm is divided into two is that the surge at the time of current interruption becomes large when the potential of the gate signal GP is drastically lowered.
【００２８】本発明の第２発明による第６実施例を図10
に示す。図10において図１と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明を省略する。図10において、18は絶縁
器、19はコンパレータ回路、20は過電流検出レベルの設
定器、21はラッチ回路、22はアンド回路である。図10の
構成において、もし、何らかの理由でＩＧＢＴ２によ
り、直流短絡等の事故が発生して、過電流が流れた場
合、これを図１と同様に、電流センサ９、コンパレータ
回路10、過電流検出レベルの設定器11、ラッチ回路12に
より検出するだけでなく、これと別にＩＧＢＴ２の端子
に接続した絶縁器18により、直流電圧ＶDCを使用して事
故検出を行う。直流短絡が発生した場合、ＩＧＢＴ２に
接続された直流端子は一時的に電圧が降下するため、こ
れを過電流検出レベル設定器20とコンパレータ回路19に
より検知して、過電流信号ＯＣ２を出力する。ラッチ回
路21によりこれを保持し、ゲート絞り信号ＧＳ２とし
て、前記電流センサ９によるゲート絞り信号ＧＳ１との
アンド条件でゲート絞り信号ＧＳを出力する。このよう
に、過電流検出を二つの異なる手段で行う事で、より確
実な過電流保護回路を構成できる。A sixth embodiment according to the second aspect of the present invention is shown in FIG.
Shown in. 10, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 10, 18 is an insulator, 19 is a comparator circuit, 20 is an overcurrent detection level setting device, 21 is a latch circuit, and 22 is an AND circuit. In the configuration of FIG. 10, if the IGBT 2 causes an accident such as a direct current short circuit for some reason and an overcurrent flows, the current sensor 9, the comparator circuit 10, and the overcurrent detection are performed in the same manner as in FIG. Not only is the level setter 11 and the latch circuit 12 used for detection, but an insulator 18 connected to the terminal of the IGBT 2 is also used to detect an accident using the DC voltage VDC. When a DC short circuit occurs, the voltage at the DC terminal connected to the IGBT 2 temporarily drops, and this is detected by the overcurrent detection level setter 20 and the comparator circuit 19 and the overcurrent signal OC2 is output. This is held by the latch circuit 21, and the gate aperture signal GS2 is output as the gate aperture signal GS2 under the AND condition with the gate aperture signal GS1 by the current sensor 9. As described above, by performing overcurrent detection by two different means, a more reliable overcurrent protection circuit can be configured.
【００２９】本発明の第１発明による第７実施例を図11
に示す。図11において図１と同一の構成要素には同一符
号を賦し、説明を省略する。図11において、23はセンサ
付きＩＧＢＴ、24はＩＧＢＴに内蔵された電流センサ
（抵抗）である。センサ付きＩＧＢＴとは通常のＩＧＢ
Ｔ素子内にコレクタ電流を計測する目的を持って低抵抗
24を内蔵したものを言う。図11の構成において、もし、
何らかの理由でＩＧＢＴ23による直流短絡や出力短絡等
の事故が発生し、ＩＧＢＴ23に過大な電流が流れた場
合、電流センサ24によりこれを検知する。電流センサ23
の出力である電流信号ＩC をコンパレータ回路10に入力
して、過電流検出レベル設定器11の出力ＩOCと比較し、
もし電流信号ＩC の方が大きい場合、過電流信号ＯＣを
出力する。ラッチ回路12はこれを保持し、ゲート絞り信
号ＧＳを出力し、ゲート絞り回路７に伝える。ゲート絞
り回路７により、ゲート信号ＧP2を下げると、トランジ
スタ回路53のベース電位が下がりゲート信号ＧP の電位
も下がって、ＩＧＢＴ23のオン抵抗を上昇させコレクタ
電流を減少または増加率を下げる事が可能となる。その
後ゲート信号ＧP を遮断（実際にはマイナスとする）す
る事により、ＩＧＢＴを破損する事無く安全に停止する
事が可能となる。図11において、過電流信号ＯＣ検出
後、ラッチするか否かは保護思想による。ラッチすれば
ＯＣ信号が検出された場合、装置停止となるが、ラッチ
しなければゲート絞り動作後、そのまま運転が継続出来
る可能性がある。また図１と異なり、電流センサ24の一
端はＩＧＢＴ23のエミッタに接続されているため、ゲー
ト回路５と同電位であり、絶縁する必要がない。FIG. 11 shows a seventh embodiment according to the first aspect of the present invention.
Shown in. 11, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 11, 23 is an IGBT with a sensor, and 24 is a current sensor (resistor) built in the IGBT. An IGBT with a sensor is a normal IGBT
Low resistance for the purpose of measuring collector current in the T element
Say the one with 24 built-in. In the configuration of FIG. 11, if
When an accident such as a direct current short circuit or an output short circuit due to the IGBT 23 occurs for some reason and an excessive current flows through the IGBT 23, the current sensor 24 detects this. Current sensor 23
The current signal IC which is the output of is input to the comparator circuit 10 and compared with the output IOC of the overcurrent detection level setting device 11,
If the current signal IC is larger, the overcurrent signal OC is output. The latch circuit 12 holds this, outputs the gate aperture signal GS, and transmits it to the gate aperture circuit 7. When the gate signal GP2 is lowered by the gate diaphragm circuit 7, the base potential of the transistor circuit 53 is lowered and the potential of the gate signal GP is also lowered, so that it is possible to increase the ON resistance of the IGBT23 and decrease the collector current or decrease the rate of increase. Become. After that, the gate signal GP is cut off (actually, it is made negative), so that the IGBT can be safely stopped without being damaged. In FIG. 11, whether or not to latch after detecting the overcurrent signal OC depends on the protection concept. If it is latched, the device is stopped when the OC signal is detected, but if it is not latched, there is a possibility that the operation can be continued as it is after the gate throttle operation. Further, unlike FIG. 1, since one end of the current sensor 24 is connected to the emitter of the IGBT 23, it has the same potential as the gate circuit 5 and does not need to be insulated.
【００３０】本発明の第３発明による第８実施例を図12
に示す。図12において図11と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明を省略する。図12の構成において、も
し、何らかの理由でＩＧＢＴ23による直流短絡や出力短
絡等の事故が発生し、ＩＧＢＴ23に過大な電流が流れた
場合、電流センサ24によりこれを検知する。電流センサ
24の出力である電流信号ＩC をコンパレータ回路10に入
力して、過電流検出レベル設定器11の出力ＩOC1 と比較
し、もし電流信号ＩC の方が大きい場合、過電流信号Ｏ
Ｃ１を出力する。ラッチ回路12はこれを保持し、ゲート
絞り信号ＧＳ１を出力し、アンド回路22に入力する。同
時にＩＧＢＴ23に流れた電流を電流センサ９により検知
する。電流センサ９の出力である電流信号ＩCAP をコン
パレータ回路10に入力して、過電流検出レベル設定器11
の出力ＩOC2 と比較し、もし電流信号ＩCAP の方が大き
い場合、過電流信号ＯＣ２を出力する。ラッチ回路12は
これを保持し、フォトカプラ14を介してゲート絞り信号
ＧＳ２を出力し、アンド回路22に入力する。アンド回路
22の出力ＧＳをゲート絞り回路７に入力し、これにより
ゲート信号ＧP2を下げると、トランジスタ回路53のベー
ス電位が下がりゲート信号ＧP の電位も下がって、ＩＧ
ＢＴ23のオン抵抗を上昇させコレクタ電流を減少または
増加率を下げる事が可能となる。その後ゲート信号ＧP
を遮断（実際にはマイナスとする）する事により、ＩＧ
ＢＴを破損する事無く安全に停止する事が可能となる。
ゲート絞りの実施条件をコンデンサ電流のＯＣとアーム
電流のＯＣのＡＮＤにする事により保護動作を確実なも
のにすることができる。An eighth embodiment according to the third aspect of the present invention is shown in FIG.
Shown in. 12, the same components as those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the configuration of FIG. 12, if an accident such as a DC short circuit or an output short circuit due to the IGBT 23 occurs for some reason and an excessive current flows in the IGBT 23, the current sensor 24 detects this. Current sensor
The current signal IC, which is the output of 24, is input to the comparator circuit 10 and compared with the output IOC1 of the overcurrent detection level setting device 11. If the current signal IC is larger, the overcurrent signal O
Output C1. The latch circuit 12 holds this, outputs the gate aperture signal GS1 and inputs it to the AND circuit 22. At the same time, the current flowing in the IGBT 23 is detected by the current sensor 9. The current signal ICAP, which is the output of the current sensor 9, is input to the comparator circuit 10, and the overcurrent detection level setting device 11
If the current signal ICAP is larger than the output IOC2 of the above, the overcurrent signal OC2 is output. The latch circuit 12 holds this, outputs the gate aperture signal GS2 via the photocoupler 14, and inputs it to the AND circuit 22. AND circuit
When the output GS of 22 is input to the gate diaphragm circuit 7 to lower the gate signal GP2, the base potential of the transistor circuit 53 is lowered and the potential of the gate signal GP is also lowered.
It is possible to increase the on-resistance of BT23 to decrease the collector current or decrease the rate of increase. Then gate signal GP
By shutting off (actually making it negative), IG
It is possible to safely stop the BT without damaging it.
The protection operation can be ensured by setting the gate diaphragm implementation condition to AND of the capacitor current OC and the arm current OC.
【００３１】本発明の第１発明による第９実施例を図13
に示す。図13において図３と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明を省略する。この第９実施例の動作説明
図は図４と同じである。以下、図３及び図４を用いて、
第９実施例の動作を説明する。FIG. 13 shows a ninth embodiment according to the first aspect of the present invention.
Shown in. In FIG. 13, the same components as those in FIG. 3 are assigned the same reference numerals and explanations thereof will be omitted. The operation explanatory view of the ninth embodiment is the same as that of FIG. Hereinafter, using FIG. 3 and FIG.
The operation of the ninth embodiment will be described.
【００３２】もし、何らかの理由で図４に示す時刻ｔA
の時点でＩＧＢＴ23による直流短絡や出力短絡等の事故
が発生し、ＩＧＢＴ23に過大な電流が流れた場合、電流
センサ24によりこれを検知する。電流センサ24の出力で
ある電流信号ＩC をコンパレータ回路10に入力して、過
電流検出レベル設定器11の出力ＩOCと比較し、もし電流
信号ＩC の方が大きい場合、過電流信号ＯＣを出力する
（時刻ｔB ）。ラッチ回路12はこれを保持し、ゲート絞
り信号ＧＳを出力し、ゲート絞り回路７に伝える。ゲー
ト絞り回路７により、ゲート信号ＧP2を下げると、トラ
ンジスタ回路53のベース電位が下がりゲート信号ＧP の
電位も下がって、ＩＧＢＴ23のオン抵抗を上昇させコレ
クタ電流を減少または増加率を下げる事が可能となる。
ゲート絞り信号ＧＳは、これをフォトカプラ14により絶
縁してオンタイムディレー回路15にも入力され、一定の
ディレー時間後（ｔdelay ）ゲートブロック信号ＧＢを
出力する。この信号により、ゲートブロック回路13はゲ
ート信号ＧSIG2を遮断する（時刻ｔD ）。これにより、
ゲート信号ＧP は遮断され、ＩＧＢＴ23はオフし、ＩＧ
ＢＴを破損する事無く安全に停止する事ができる。過電
流検出後、一定時間ゲート絞りを継続する事により、事
故電流を減衰させ、最後にゲート遮断する際、サージ電
圧を低く抑える事が可能となる。If, for some reason, the time tA shown in FIG.
When an accident such as a direct current short circuit or an output short circuit due to the IGBT 23 occurs at the time of, and an excessive current flows in the IGBT 23, the current sensor 24 detects this. The current signal IC, which is the output of the current sensor 24, is input to the comparator circuit 10 and compared with the output IOC of the overcurrent detection level setting device 11, and if the current signal IC is larger, the overcurrent signal OC is output. (Time tB). The latch circuit 12 holds this, outputs the gate aperture signal GS, and transmits it to the gate aperture circuit 7. When the gate signal GP2 is lowered by the gate diaphragm circuit 7, the base potential of the transistor circuit 53 is lowered and the potential of the gate signal GP is also lowered, so that it is possible to increase the ON resistance of the IGBT23 and decrease the collector current or decrease the rate of increase. Become.
The gate aperture signal GS is insulated by the photocoupler 14 and is also input to the on-time delay circuit 15 to output the gate block signal GB after a certain delay time (tdelay). This signal causes the gate block circuit 13 to cut off the gate signal GSIG2 (time tD). This allows
Gate signal GP is cut off, IGBT23 is turned off, and IG
You can safely stop the BT without damaging it. By continuing the gate throttling for a certain time after overcurrent detection, the fault current can be attenuated and the surge voltage can be kept low when the gate is finally shut off.
【００３３】本発明の第４発明による第10実施例を図14
に示す。図14において図11と同一の構成要素には同一番
号を賦し、説明を省略する。図14において、ＩＧＢＴの
ゲート回路５、ゲート信号発生回路６、ゲート絞り回路
７、ゲート抵抗８、コンパレータ回路10、過電流検出レ
ベルの設定器11、ラッチ回路12、センサ付きＩＧＢＴ2
3、電流センサ24、ゲート絞り回路25は各ＩＧＢＴ毎に
回路を構成するものとする。各構成要素はそれぞれ、直
流入力端子のＰ側のＩＧＢＴ回路、Ｎ側のＩＧＢＴ回路
を識別するためＰ，Ｎの番号を賦した。図14において、
ＩＧＢＴ23ＰとＩＧＢＴ23Ｎを同時にオンする事は直流
短絡を発生するから、ゲート信号発生回路６がＰ側とＮ
側同時にオン信号ＧSIGP，ＧSIGNを出力する事はない。
しかしながら、回路にノイズによる誤動作が発生した
り、何らかの理由でオン信号が同時に出力されたりする
事が有り得る。このような事故の場合には、電流センサ
24Ｐ（または24Ｎ）の出力である電流信号ＩCP（または
10Ｎ）に入力して、過電流検出レベル設定器11Ｐ（また
は11Ｎ）の出力ＩOCP （またはＩOCN ）と比較し、もし
電流信号ＩCP（またはＩCN）の方が大きい場合、過電流
信号ＯＣＰ（またはＯＣＮ）を出力する。ラッチ回路12
Ｐ（または12Ｎ）はこれを保持し、ゲート絞り信号ＧＳ
Ｐ（またはＧＳＮ）を出力し、これをＮ側フォトカプラ
14ＮとＰ側フォトカプラ14Ｐにより絶縁して、ゲート絞
り回路25Ｎと25Ｐに伝える。Ｐ側のゲート絞り回路25Ｐ
はＰ側のゲート絞り信号ＧＳＰだけでなく、Ｎ側のゲー
ト絞り信号ＧＳＮを絶縁した信号とのオアによりゲート
絞り動作を行う。同様に、Ｎ側のゲート絞り回路25Ｎは
Ｎ側のゲート絞り信号ＧＰＮだけでなく、Ｐ側のゲート
絞り信号ＧＳＰを絶縁した信号とのオアによりゲート絞
り動作を行う。ゲート絞り回路25Ｐ，25Ｎにより、ゲー
ト信号のＧP2P ，ＧP2N を下げると、ゲート信号ＧPP，
ＧPNの電位も下がって、２個のＩＧＢＴ23Ｐ，23Ｎのオ
ン抵抗を上昇させコレクタ電流を減少または増加率を下
げる事が可能となる。その後ゲート信号ＧPP，ＧPNを遮
断（実際にはマイナスとする）する事により、ＩＧＢＴ
を破損する事無く安全に停止する事が可能となる。短絡
電流を２個のＩＧＢＴで電圧を分担しながら減流、遮断
する事になるため、信頼性の高い保護が可能となる。過
電流を検出したら、電力変換装置を構成する全ＩＧＢＴ
のゲート信号にゲート絞りを行う事で、結果としてオン
信号を出している素子のみ、ゲート絞りを選択的に行う
事が出来る。FIG. 14 shows a tenth embodiment according to the fourth invention of the present invention.
Shown in. 14, the same components as those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. 14, an IGBT gate circuit 5, a gate signal generation circuit 6, a gate diaphragm circuit 7, a gate resistor 8, a comparator circuit 10, an overcurrent detection level setting device 11, a latch circuit 12, and a sensor-equipped IGBT 2
3, the current sensor 24 and the gate diaphragm circuit 25 form a circuit for each IGBT. The respective components are numbered P and N to identify the P-side IGBT circuit and the N-side IGBT circuit of the DC input terminal. In Figure 14,
Since turning on the IGBT23P and the IGBT23N at the same time causes a DC short circuit, the gate signal generating circuit 6 is connected to the P side and the N side.
The ON signals GSIGP and GSIGN are not output at the same time.
However, a malfunction due to noise may occur in the circuit, or an ON signal may be simultaneously output for some reason. In the event of such an accident, the current sensor
Current signal ICP (or 24P (or 24N) output)
10N) and compares it with the output IOCP (or IOCN) of the overcurrent detection level setter 11P (or 11N). If the current signal ICP (or ICN) is larger, the overcurrent signal OCP (or OCN) ) Is output. Latch circuit 12
P (or 12N) holds this, and gate diaphragm signal GS
P (or GSN) is output and this is the N side photo coupler
14N is insulated by the P side photo coupler 14P and transmitted to the gate diaphragm circuits 25N and 25P. Gate side throttle circuit 25P
Performs not only the gate aperture signal GSP on the P side but also the gate aperture signal GSN on the N side by an OR signal. Similarly, the gate diaphragm circuit 25N on the N side performs the gate diaphragm operation not only by the gate diaphragm signal GPN on the N side but also by a signal obtained by insulating the gate diaphragm signal GSP on the P side. When gate signals GP2P and GP2N are lowered by the gate diaphragm circuits 25P and 25N, the gate signals GPP and
The potential of GPN is also lowered, and the ON resistance of the two IGBTs 23P and 23N can be increased to reduce the collector current or decrease the rate of increase. After that, the gate signals GPP and GPN are cut off (actually set to a negative value), so that the IGBT
It is possible to stop safely without damaging the. Since the short circuit current is reduced and cut off by sharing the voltage with the two IGBTs, highly reliable protection becomes possible. If overcurrent is detected, all the IGBTs that make up the power converter
By performing the gate aperture on the gate signal of, the gate aperture can be selectively performed only on the element that outputs the ON signal as a result.
【００３４】以上の実施例は、図15に示したような３相
インバータ回路以外でもＩＧＢＴ等の電圧駆動形自己消
弧素子を使用した電力変換回路全般に付いて実施可能で
ある。The above-described embodiments can be implemented for all power conversion circuits using voltage-driven self-extinguishing elements such as IGBTs other than the three-phase inverter circuit shown in FIG.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、ＩＧＢＴ等の電圧駆動
形自己消弧素子の過電流検出に電流センサを用い、過電
流検出後にまずゲート絞り動作を行い、これにより事故
電流を限流した後、ゲート信号により電圧駆動形自己消
弧素子の電流を遮断する。このように保護回路を構成す
る事で、素子特性に関わり無く、高速かつ確実にゲート
絞り動作により過電流保護が可能な電圧駆動形自己消弧
素子の過電流保護回路を実現することができる。According to the present invention, a current sensor is used to detect an overcurrent in a voltage-driven self-extinguishing element such as an IGBT, and after the overcurrent is detected, a gate diaphragm operation is first performed to limit the fault current. After that, the current of the voltage-driven self-extinguishing element is cut off by the gate signal. By configuring the protection circuit in this way, it is possible to realize an overcurrent protection circuit for a voltage drive type self-extinguishing element capable of performing high-speed and reliable overcurrent protection by gate diaphragm operation regardless of element characteristics.
【図１】本発明の第１発明による第１実施例の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment according to the first invention of the present invention.
【図２】第１実施例の動作を説明するための波形図FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment.
【図３】本発明の第１発明による第２実施例の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment according to the first invention of the present invention.
【図４】第２実施例の動作説明図FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the second embodiment.
【図５】本発明の第１発明による第３実施例の構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a third embodiment according to the first invention of the present invention.
【図６】第３実施例の動作説明図FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the third embodiment.
【図７】本発明の第１発明による第４実施例の構成図FIG. 7 is a configuration diagram of a fourth embodiment according to the first aspect of the present invention.
【図８】本発明の第１発明による第５実施例の構成図FIG. 8 is a configuration diagram of a fifth embodiment according to the first aspect of the present invention.
【図９】第５実施例の動作説明図FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the fifth embodiment.
【図１０】本発明の第２発明による第６実施例の構成図FIG. 10 is a configuration diagram of a sixth embodiment according to the second invention of the present invention.
【図１１】本発明の第１発明による第７実施例の構成図FIG. 11 is a configuration diagram of a seventh embodiment according to the first aspect of the present invention.
【図１２】本発明の第３発明による第８実施例の構成図FIG. 12 is a configuration diagram of an eighth embodiment according to the third invention of the present invention.
【図１３】本発明の第１発明による第９実施例の構成図FIG. 13 is a configuration diagram of a ninth embodiment according to the first invention of the present invention.
【図１４】本発明の第４発明による第１０実施例の構成
図FIG. 14 is a configuration diagram of a tenth embodiment according to the fourth invention of the present invention.
【図１５】ＩＧＢＴを使用するインバータ回路の一例を
示す図FIG. 15 is a diagram showing an example of an inverter circuit using an IGBT.
【図１６】従来のＩＧＢＴの過電流保護回路の構成図FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional IGBT overcurrent protection circuit.
【図１７】従来のＩＧＢＴの過電流保護回路の他の構成
図FIG. 17 is another configuration diagram of a conventional IGBT overcurrent protection circuit.
１ 平滑コンデンサ ２，２Ｐ，２Ｎ ＩＧＢＴ ３，３Ｐ，３Ｎ 逆並列ダイオード ４ 負荷 ５，５Ｐ，５Ｎ ＩＧＢＴのゲート回路 ６，６Ｐ，６Ｎ ゲート信号発生回路 ７，７Ｐ，７Ｎ，７Ａ，７Ｂ ゲート絞り回路 ８，８Ｐ，８Ｎ ゲート抵抗 ９ 電流センサ 10，10Ｐ，10Ｎ コンパレータ回路 11，11Ｐ，11Ｎ 過電流検出レベルの設定器 12，12Ｐ，12Ｎ ラッチ回路 13 ゲートブロック回路 14，14Ｐ，14Ｎ フォトカプラ 15 オンタイムディレー回路 16 ゲートホールド回路 17 オンタイムディレー回路 18 絶縁器 19 コンパレータ回路 20 過電流検出レベルの設定器 21 ラッチ回路 22 アンド回路 23，23Ｐ，23Ｎ センサ付きＩＧＢＴ 24，24Ｐ，24Ｎ 電流センサ 25，25Ｐ，25Ｎ ゲート絞り回路 51，51Ｐ，51Ｎ ゲート電源 52 フォトカプラ 53 トランジスタ回路 1 smoothing capacitor 2, 2P, 2N IGBT 3, 3P, 3N anti-parallel diode 4 load 5, 5P, 5N IGBT gate circuit 6, 6P, 6N gate signal generation circuit 7, 7P, 7N, 7A, 7B gate diaphragm circuit 8 , 8P, 8N Gate resistance 9 Current sensor 10, 10P, 10N Comparator circuit 11, 11P, 11N Overcurrent detection level setting device 12, 12P, 12N Latch circuit 13 Gate block circuit 14, 14P, 14N Photo coupler 15 On-time delay Circuit 16 Gate hold circuit 17 On-time delay circuit 18 Insulator 19 Comparator circuit 20 Overcurrent detection level setting device 21 Latch circuit 22 AND circuit 23, 23P, 23N IGBT with sensor 24, 24P, 24N Current sensor 25, 25P, 25N Gate diaphragm circuit 51, 51P, 51N Gate power supply 52 Photo coupler 53 Transistor circuit
Claims (11)
とする）を用いた電力変換装置の過電流保護回路におい
て、前記ＩＧＢＴに流れる電流を検出する電流検出手段
と、この電流検出手段の出力が所定値より大きくなった
ときこれを判定するコンパレータと、このコンパレータ
の判定結果により前記ＩＧＢＴのゲート電位を通常のオ
ン時のゲート電位より低下させるゲート回路と、前記コ
ンパレータの判定結果により前記ＩＧＢＴに対するオン
指令を保持し、所定時間経過後に前記ＩＧＢＴのゲート
電位を通常のオフ時のゲート電位に低下させるゲートし
ゃ断回路を設けたことを特徴とする電圧駆動形自己消弧
素子の過電流保護回路。1. A voltage drive type self-extinguishing element (hereinafter referred to as an IGBT).
In the overcurrent protection circuit of the power converter using the above), a current detection means for detecting the current flowing in the IGBT, and a comparator for determining the output of the current detection means when the output becomes larger than a predetermined value, A gate circuit that lowers the gate potential of the IGBT from a normal ON gate potential based on the determination result of the comparator, and an ON command for the IGBT based on the determination result of the comparator, and the gate potential of the IGBT after a predetermined time elapses. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-arc-extinguishing device, which is provided with a gate cutoff circuit for reducing the gate potential to a normal off-state gate potential.
子の過電流保護回路を複数回路備え、いずれかのコンパ
レータにより過電流が検出されたとき、該コンパレータ
の出力を全てのゲート回路に入力し全てのＩＧＢＴのゲ
ート電位を低下させることを特徴とする電圧駆動形自己
消弧素子の過電流保護回路。2. An overcurrent protection circuit for the voltage-driven self-extinguishing element according to claim 1, wherein a plurality of circuits are provided, and when an overcurrent is detected by any of the comparators, the outputs of the comparators are all gate circuits. And a gate drive voltage of all the IGBTs is reduced by inputting to the overcurrent protection circuit of the voltage drive type self-extinguishing element.
子の過電流保護回路において、コンパレータの出力によ
り直ちにＩＧＢＴのゲート電位を所定値に低下させ、一
定時間後に更にゲート電位を低下させるゲート回路とす
ることを特徴とする電圧駆動形自己消弧素子の過電流保
護回路。3. The overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element according to claim 1, wherein the output of the comparator immediately lowers the gate potential of the IGBT to a predetermined value, and further lowers the gate potential after a certain period of time. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element, which is a gate circuit.
子の過電流保護回路において、前記ＩＧＢＴはコレクタ
電流を検出する電流センサを内蔵したＩＧＢＴを使用
し、この電流センサの出力を前記コンパレータへ入力す
る構成とすることを特徴とする電圧駆動形自己消弧素子
の過電流保護回路。4. The overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element according to claim 1, wherein the IGBT uses an IGBT having a built-in current sensor for detecting a collector current, and the output of the current sensor is the above-mentioned. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element, characterized by being configured to input to a comparator.
持続されたＩＧＢＴを用いた電力変換装置の過電流保護
回路において、前記ＩＧＢＴに流れる電流を検出する電
流検出手段と、この電流検出手段の出力が所定値より大
きくなったときこれを判定する第１コンパレータと、前
記直流端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、この電
圧検出手段の出力が所定値より小さくなったときこれを
判定する第２コンパレータと、前記第１，第２のコンパ
レータのアンド条件により、前記ＩＧＢＴのゲート電位
を通常のオン時のゲート電位より低下させるゲート回路
を設けたことを特徴とする電圧駆動形自己消弧素子の過
電流保護回路。5. In an overcurrent protection circuit of a power converter using an IGBT in which a bridge is maintained between direct current terminals having a direct current voltage source, current detecting means for detecting a current flowing through the IGBT, and current detecting means of the current detecting means. A first comparator that determines when the output becomes greater than a predetermined value, a voltage detection means that detects the voltage between the DC terminals, and a determination when the output of the voltage detection means becomes less than a predetermined value. A voltage-driven self-extinguishing circuit, comprising: a second comparator; and a gate circuit that lowers the gate potential of the IGBT below the gate potential when the IGBT is normally turned on by the AND condition of the first and second comparators. Element overcurrent protection circuit.
子の過電流保護回路において、前記第１，第２のコンパ
レータのアンド条件により前記ＩＧＢＴに対するオン指
令を保持し所定時間経過後に前記ＩＧＢＴのゲート電位
を通常のオフ時のゲート電位に低下させるゲートしゃ断
回路を設けたことを特徴とする電圧駆動形自己消弧素子
の過電流保護回路。6. The overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-arc-extinguishing device according to claim 5, wherein an ON command for the IGBT is held by an AND condition of the first and second comparators, and the predetermined time elapses. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element, comprising a gate cutoff circuit for reducing the gate potential of an IGBT to a normal gate potential when turned off.
子の過電流保護回路を複数回路備え、いずれかの回路の
第１，第２コンパレータのアンド条件により過電流が検
出されたとき、該第１，第２のコンパレータのアンド条
件の出力を全てのゲート回路に入力し全てのＩＧＢＴの
ゲート電位を低下させることを特徴とする電圧駆動形自
己消弧素子の過電流保護回路。7. A plurality of overcurrent protection circuits for the voltage-driven self-extinguishing element according to claim 5, wherein a plurality of circuits are provided, and an overcurrent is detected by an AND condition of the first and second comparators of either circuit. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element, characterized in that outputs of AND conditions of the first and second comparators are input to all gate circuits to reduce gate potentials of all IGBTs.
蔵したＩＧＢＴを用いた電力変換装置の過電流保護回路
において、ＩＧＢＴの外部に設けられＩＧＢＴに流れる
電流を検出する電流センサと、この電流センサの出力が
所定値を越えたことを判定する第１コンパレータと、Ｉ
ＧＢＴに内蔵した電流センサの出力が所定値を越えたこ
とを判定する第２コンパレータと、前記第１コンパレー
タと第２コンパレータの出力のアンド条件によりＩＧＢ
Ｔのゲート電位を通常のオン時のゲート電位より低下さ
せるゲート回路を設けたことを特徴とする電圧駆動形自
己消弧素子の過電流保護回路。8. An overcurrent protection circuit for a power converter using an IGBT having a built-in current sensor for detecting a collector current, the current sensor being provided outside the IGBT for detecting a current flowing through the IGBT, and the current sensor A first comparator for determining that the output exceeds a predetermined value, and I
The second comparator for judging that the output of the current sensor incorporated in the GBT exceeds a predetermined value, and the IGB according to the AND condition of the outputs of the first comparator and the second comparator.
An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-arc-extinguishing device, comprising a gate circuit for lowering the gate potential of T below the gate potential during normal turn-on.
子の過電流保護回路において、前記第１，第２のコンパ
レータのアンド条件により前記ＩＧＢＴに対するオン指
令を保持し所定時間経過後に前記ＩＧＢＴのゲート電位
を通常のオフ時のゲート電位に低下させるゲートしゃ断
回路を設けたことを特徴とする電圧駆動形自己消弧素子
の過電流保護回路。9. The overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element according to claim 8, wherein an ON command for the IGBT is held according to an AND condition of the first and second comparators, and the predetermined time elapses after the ON command is held. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element, comprising a gate cutoff circuit for reducing the gate potential of an IGBT to a normal gate potential when turned off.
素子の過電流保護回路を複数回路備え、いずれかの回路
の第１，第２コンパレータのアンド条件により過電流が
検出されたとき、該第１，第２のコンパレータのアンド
条件の出力を全てのゲート回路に入力し全てのＩＧＢＴ
のゲート電位を低下させることを特徴とする電圧駆動形
自己消弧素子の過電流保護回路。10. A plurality of overcurrent protection circuits for the voltage-driven self-extinguishing element according to claim 8, wherein an overcurrent is detected by an AND condition of the first and second comparators of either circuit. , The AND condition outputs of the first and second comparators are input to all the gate circuits,
Overcurrent protection circuit for voltage-driven self-extinguishing element, which is characterized by lowering the gate potential.
２組のＩＧＢＴを用いる電力変換装置の過電流保護回路
において、ＩＧＢＴに流れる電流を検出する電流検出手
段と、この電流検出手段の出力が所定値を越えたことを
判定するコンパレータを正側と負側のＩＧＢＴに対して
それぞれ設け、いずれのコンパレータの判定結果によっ
てもＩＧＢＴのゲート電位を通常のオン時のゲート電圧
より低下させるゲート回路を正側と負側のＩＧＢＴに対
してそれぞれ設けたことを特徴とする電圧駆動形自己消
弧素子の過電流保護回路。11. In an overcurrent protection circuit of a power converter using two sets of IGBTs bridge-connected to positive and negative of a DC voltage, current detection means for detecting a current flowing through the IGBT and an output of the current detection means are predetermined. A comparator for determining that the value has been exceeded is provided for each of the positive-side and negative-side IGBTs, and a positive gate circuit that lowers the gate voltage of the IGBT below the gate voltage during normal ON depending on the determination result of either comparator is used. An overcurrent protection circuit for a voltage-driven self-extinguishing element, which is provided for each of a negative side IGBT and a negative side IGBT.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JPH0715948A true JPH0715948A (en) | 1995-01-17 |
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ID=15556140
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| JP2000134947A (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-12 | Toshiba Corp | Power converter and controller thereof |
| US6518791B2 (en) | 2000-03-21 | 2003-02-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gate driver for driving a switching element, and a power converter in which the gate driver and an output element are integrated in one-chip |
| US7109605B2 (en) | 2002-09-17 | 2006-09-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric load apparatus, method for processing abnormality, and computer readable recording medium recording program for causing computer to execute processing of abnormality in electric load apparatus |
| JP2010068585A (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | Power conversion device |
| JP2017195736A (en) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP15315193A patent/JP3199910B2/en not_active Expired - Lifetime
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