JPH1117508A - パワーモジュール及び電力変換装置 - Google Patents
パワーモジュール及び電力変換装置Info
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- JPH1117508A JPH1117508A JP9163607A JP16360797A JPH1117508A JP H1117508 A JPH1117508 A JP H1117508A JP 9163607 A JP9163607 A JP 9163607A JP 16360797 A JP16360797 A JP 16360797A JP H1117508 A JPH1117508 A JP H1117508A
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- circuit
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- semiconductor switch
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0828—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
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- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＩＰＭから制御装置への故障を連絡するための
信号線の本数を格段に少なくし、稼働率や信頼性の高い
ＩＰＭまたは電力変換装置を提供すること。 【解決手段】１３ａは例えば１ｍｓ間、１０ｋｈｚのパ
ルスを発生するパルス発生回路である。例えば、過電圧
が発生すれば、ＯＶ８が検出し、パルス発生回路１３ａ
が１ｍｓ間に１０発パルスを発生する。そして制御装置
で１ｍｓ間のパルスをカウントすれば１０発カウントで
き、過電圧が発生したことを検出できる。同じようにＩ
ＧＢＴ１ａで過電流が発生すればＯＣ７が検出し、パル
ス発生回路１３ｂは１ｍｓ間に２０発パルスを発生す
る。
信号線の本数を格段に少なくし、稼働率や信頼性の高い
ＩＰＭまたは電力変換装置を提供すること。 【解決手段】１３ａは例えば１ｍｓ間、１０ｋｈｚのパ
ルスを発生するパルス発生回路である。例えば、過電圧
が発生すれば、ＯＶ８が検出し、パルス発生回路１３ａ
が１ｍｓ間に１０発パルスを発生する。そして制御装置
で１ｍｓ間のパルスをカウントすれば１０発カウントで
き、過電圧が発生したことを検出できる。同じようにＩ
ＧＢＴ１ａで過電流が発生すればＯＣ７が検出し、パル
ス発生回路１３ｂは１ｍｓ間に２０発パルスを発生す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーモジュール
及びこれを含む電力変換装置に関する。
及びこれを含む電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴ等の半導体スイッチを具備した
パワーモジュールのうち、半導体スイッチを収納したモ
ジュールの中に、さらに保護回路やゲート回路まで収納
したものは、インテリジェントパワーモジュール（以
下、ＩＰＭ）と呼ばれている。このような構成を採用す
るようになった理由には、半導体スイッチのスイッチン
グスピードが早く半導体スイッチを保護するためには制
御装置から保護動作をしていては間に合わないことや制
御装置に保護回路やゲート回路を設置するより小型、安
価になるメリットもある。
パワーモジュールのうち、半導体スイッチを収納したモ
ジュールの中に、さらに保護回路やゲート回路まで収納
したものは、インテリジェントパワーモジュール（以
下、ＩＰＭ）と呼ばれている。このような構成を採用す
るようになった理由には、半導体スイッチのスイッチン
グスピードが早く半導体スイッチを保護するためには制
御装置から保護動作をしていては間に合わないことや制
御装置に保護回路やゲート回路を設置するより小型、安
価になるメリットもある。
【０００３】一般的なＩＰＭの回路については例えば文
献「インテリジェントパワーＩＣ（ＩＰＩ）／インテリ
ジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）実装設計技術（ミ
マツデータシステム：平成８年３月２８日発行）」のｐ
ー１８３〜ｐー２０２に記述されている。また「特開平
７ー２９７３５８半導体パワーモジュールおよび電力変
換装置」などにも記載されている。これらの文献が述べ
ている一般的な保護回路を示すと図１０のようになる。
１ａはＩＧＢＴ、２はツエナーダイオードＺＤ、３ａは
抵抗でＺＤ２と抵抗３ａで過電圧保護回路（ＯＶ）８を
形成している。１ａ０は電流検出のためのセンスＩＧＢ
Ｔ、３ｂは抵抗、４はトランジスタ、５はダイオードで
ある。センスＩＧＢＴ１ｂと抵抗３ｂ、トランジスタ４
とダイオード５で過電流保護回路（ＯＣ）９を形成して
いる。６はＩＧＢＴの異常温度を検出する過熱保護回路
（ＯＨ）である。７はゲート回路の電圧の異常を検出す
る不足電圧保護回路（ＵＶ）である。１０はＩＰＭであ
り、１２はＩＰＭ１０によって構成される電力変換装置
の制御装置である。
献「インテリジェントパワーＩＣ（ＩＰＩ）／インテリ
ジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）実装設計技術（ミ
マツデータシステム：平成８年３月２８日発行）」のｐ
ー１８３〜ｐー２０２に記述されている。また「特開平
７ー２９７３５８半導体パワーモジュールおよび電力変
換装置」などにも記載されている。これらの文献が述べ
ている一般的な保護回路を示すと図１０のようになる。
１ａはＩＧＢＴ、２はツエナーダイオードＺＤ、３ａは
抵抗でＺＤ２と抵抗３ａで過電圧保護回路（ＯＶ）８を
形成している。１ａ０は電流検出のためのセンスＩＧＢ
Ｔ、３ｂは抵抗、４はトランジスタ、５はダイオードで
ある。センスＩＧＢＴ１ｂと抵抗３ｂ、トランジスタ４
とダイオード５で過電流保護回路（ＯＣ）９を形成して
いる。６はＩＧＢＴの異常温度を検出する過熱保護回路
（ＯＨ）である。７はゲート回路の電圧の異常を検出す
る不足電圧保護回路（ＵＶ）である。１０はＩＰＭであ
り、１２はＩＰＭ１０によって構成される電力変換装置
の制御装置である。
【０００４】図１１は保護回路だけを取り出したもの
で、このような回路構成によって過電圧保護回路（Ｏ
Ｖ）８、過電流保護回路（ＯＣ）９、過熱保護回路（Ｏ
Ｈ）６、ゲート電圧不足電圧保護回路（ＵＶ）８が構成
されている。１２はＯＲ回路でこれらの４つの保護回路
の出力を一つに纏めて制御装置１１に伝達している。図
１０では保護回路の出力すなわち故障信号を個々に送信
している場合を示したものである。
で、このような回路構成によって過電圧保護回路（Ｏ
Ｖ）８、過電流保護回路（ＯＣ）９、過熱保護回路（Ｏ
Ｈ）６、ゲート電圧不足電圧保護回路（ＵＶ）８が構成
されている。１２はＯＲ回路でこれらの４つの保護回路
の出力を一つに纏めて制御装置１１に伝達している。図
１０では保護回路の出力すなわち故障信号を個々に送信
している場合を示したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記パ
ワーモジュール及び電力変換装置には、次のような問題
が存在する。パワーモジュールで動作した保護回路がど
の保護回路であったか、つまり故障の種類が不明な点で
ある。故障の種類が判明することは保守にとって大変重
要なことである。電力変換装置において使用されるパワ
ーモジュールの数は非常に多くなる結果、パワーモジュ
ールから保護回路の数だけ制御装置に信号線をひくと、
膨大な数の信号線を電力変換装置や制御装置の中に収納
されなければならず、また信号線の送受信のバッファー
回路も同じ数だけ必要になる。
ワーモジュール及び電力変換装置には、次のような問題
が存在する。パワーモジュールで動作した保護回路がど
の保護回路であったか、つまり故障の種類が不明な点で
ある。故障の種類が判明することは保守にとって大変重
要なことである。電力変換装置において使用されるパワ
ーモジュールの数は非常に多くなる結果、パワーモジュ
ールから保護回路の数だけ制御装置に信号線をひくと、
膨大な数の信号線を電力変換装置や制御装置の中に収納
されなければならず、また信号線の送受信のバッファー
回路も同じ数だけ必要になる。
【０００６】そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、パ
ワーモジュールの故障の種類を識別し、かつなるべく少
ない信号線で制御装置に送信でき、故障の重要度を区別
して重要度に応じて保護動作ができるパワーモジュール
およびこのパワーモジュールを含む電力制御装置を提供
することを目的とする。
ワーモジュールの故障の種類を識別し、かつなるべく少
ない信号線で制御装置に送信でき、故障の重要度を区別
して重要度に応じて保護動作ができるパワーモジュール
およびこのパワーモジュールを含む電力制御装置を提供
することを目的とする。
【０００７】また、これらのパワーモジュールを用いた
電力変換装置は故障の種類の識別が容易になるので、保
守、修理が容易で稼働率あるいは信頼性の高い電力変換
装置を提供することを目的とする。
電力変換装置は故障の種類の識別が容易になるので、保
守、修理が容易で稼働率あるいは信頼性の高い電力変換
装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、半導体スイッチと該半導体
スイッチを保護する複数の保護回路とを収納するパワー
モジュールにおいて、該複数の保護回路で検出した故障
信号を判別し、その判別信号を出力する判別回路を具備
することを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、半導体スイッチと該半導体
スイッチを保護する複数の保護回路とを収納するパワー
モジュールにおいて、該複数の保護回路で検出した故障
信号を判別し、その判別信号を出力する判別回路を具備
することを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、該判別回路が、該
複数の保護回路の故障信号の区別を周波数の違いによっ
て判別することを特徴とする。請求項３記載の発明は、
該判別回路が、該複数の保護回路の故障信号の区別を電
圧値の違いによって判別することを特徴とする。
複数の保護回路の故障信号の区別を周波数の違いによっ
て判別することを特徴とする。請求項３記載の発明は、
該判別回路が、該複数の保護回路の故障信号の区別を電
圧値の違いによって判別することを特徴とする。
【００１０】請求項４記載の発明は、該判別回路が、該
複数の保護回路の故障信号の区別を信号の時間幅の違い
によって判別することを特徴とする。請求項５記載の発
明は、該判別回路が、該保護回路で検出した故障信号の
重要度に応じて、該重要度毎に判別することを特徴とす
る。
複数の保護回路の故障信号の区別を信号の時間幅の違い
によって判別することを特徴とする。請求項５記載の発
明は、該判別回路が、該保護回路で検出した故障信号の
重要度に応じて、該重要度毎に判別することを特徴とす
る。
【００１１】請求項６記載の発明は、該判別回路が、該
保護回路で検出した故障信号の重要度に応じて、該故障
信号の正負に基づいて該重要度毎に判別することを特徴
とする。
保護回路で検出した故障信号の重要度に応じて、該故障
信号の正負に基づいて該重要度毎に判別することを特徴
とする。
【００１２】請求項７記載の発明は、該パワーモジュー
ル内に、該複数の保護回路の故障信号に基づき、該故障
の種類を認知させる電気的または機械的な表示回路を具
備したことを特徴とする。
ル内に、該複数の保護回路の故障信号に基づき、該故障
の種類を認知させる電気的または機械的な表示回路を具
備したことを特徴とする。
【００１３】請求項８記載の発明は、最初に動作した該
保護回路の故障信号を検出した場合、その他の保護回路
の故障信号をブロックするブロック回路を具備したこと
を特徴とする。
保護回路の故障信号を検出した場合、その他の保護回路
の故障信号をブロックするブロック回路を具備したこと
を特徴とする。
【００１４】請求項９記載の発明は、該パワーモジュー
ル内の判別回路の出力に基づき、該半導体スイッチに制
御信号を供給する制御装置と、を具備することを特徴と
する。以上の各発明によれば、パワーモジュールまたは
電力変換装置の故障の識別が容易になり、その結果、稼
働率、信頼性が向上の実現を図ることができる。
ル内の判別回路の出力に基づき、該半導体スイッチに制
御信号を供給する制御装置と、を具備することを特徴と
する。以上の各発明によれば、パワーモジュールまたは
電力変換装置の故障の識別が容易になり、その結果、稼
働率、信頼性が向上の実現を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て図１を用いて説明する。図１において従来技術の説明
で使用した記号と同一のものは同一の機能を有する。１
３ａは例えば１ｍｓ間、１０ｋｈｚのパルスを発生する
パルス発生回路である。１３ｂは１ｍｓ間、２０ｋｈ
ｚ、１３ｃは３０ｋｈｚ、１３ｄは４０ｋｈｚのパルス
を発生するパルス発生回路である。
て図１を用いて説明する。図１において従来技術の説明
で使用した記号と同一のものは同一の機能を有する。１
３ａは例えば１ｍｓ間、１０ｋｈｚのパルスを発生する
パルス発生回路である。１３ｂは１ｍｓ間、２０ｋｈ
ｚ、１３ｃは３０ｋｈｚ、１３ｄは４０ｋｈｚのパルス
を発生するパルス発生回路である。
【００１６】図１のような手段を用いれば、例えば過電
圧が発生すれば、ＯＶ８が検出し、パルス発生回路１３
ａが１ｍｓ間に１０発パルスを発生する。そして制御装
置で１ｍｓ間のパルスをカウントすれば１０発カウント
でき、過電圧が発生したことを検出できる。同じように
ＩＧＢＴ１ａで過電流が発生すればＯＣ７が検出し、パ
ルス発生回路１３ｂは１ｍｓ間に２０発パルスを発生す
る。制御装置で１ｍｓ間パルスをカウントして２０発カ
ウントするので過電流が発生したことを検出できる。Ｏ
Ｈ８の場合は１ｍｓ間に３０発、ＵＶ９の場合は４０発
検出するので１本の信号線の中を送信されても、それぞ
れどの種類の故障が発生したか区別ができる。
圧が発生すれば、ＯＶ８が検出し、パルス発生回路１３
ａが１ｍｓ間に１０発パルスを発生する。そして制御装
置で１ｍｓ間のパルスをカウントすれば１０発カウント
でき、過電圧が発生したことを検出できる。同じように
ＩＧＢＴ１ａで過電流が発生すればＯＣ７が検出し、パ
ルス発生回路１３ｂは１ｍｓ間に２０発パルスを発生す
る。制御装置で１ｍｓ間パルスをカウントして２０発カ
ウントするので過電流が発生したことを検出できる。Ｏ
Ｈ８の場合は１ｍｓ間に３０発、ＵＶ９の場合は４０発
検出するので１本の信号線の中を送信されても、それぞ
れどの種類の故障が発生したか区別ができる。
【００１７】よって本実施例を用いれば１本の信号線を
用いて制御装置はＩＰＭで発生した故障の区別ができる
効果がある。本発明の第２の実施の形態について図２を
用いて説明する。
用いて制御装置はＩＰＭで発生した故障の区別ができる
効果がある。本発明の第２の実施の形態について図２を
用いて説明する。
【００１８】１４ａは１Ｖの電圧値のパルスを発生する
パルス発生回路である。１４ｂは２Ｖの、１４ｃは３
Ｖ、１４ｄは４Ｖのパルスを発生するパルス発生回路で
ある。例えばＩＧＢＴ１ａで過電圧が発生するとＯＶ８
が過電圧を検出してパルス発生回路１４ａに信号を送
る。それに基づきパルス発生回路１４ａは１Ｖの電圧値
をもつパルスを発生する。制御装置はＩＰＭから１Ｖの
電圧値を持つパルスが送られてきてＩＧＢＴ１ａで過電
圧が発生したことを検出する。同じようにＩＧＢＴ１ａ
で過電流が発生すればＯＣ７が過電流を検出してパルス
発生器１４ｂに送信し、パルス発生器１４ｂは２Ｖの電
圧値のパルスを発生する。よって制御装置は２Ｖのパル
スを受信してＩＰＭで過電流が発生したことを検出でき
る。同じように過熱の場合は３Ｖ、ゲート電圧低下の場
合は４Ｖのパルスを受信して過熱、ゲート電圧低下を区
別できる。
パルス発生回路である。１４ｂは２Ｖの、１４ｃは３
Ｖ、１４ｄは４Ｖのパルスを発生するパルス発生回路で
ある。例えばＩＧＢＴ１ａで過電圧が発生するとＯＶ８
が過電圧を検出してパルス発生回路１４ａに信号を送
る。それに基づきパルス発生回路１４ａは１Ｖの電圧値
をもつパルスを発生する。制御装置はＩＰＭから１Ｖの
電圧値を持つパルスが送られてきてＩＧＢＴ１ａで過電
圧が発生したことを検出する。同じようにＩＧＢＴ１ａ
で過電流が発生すればＯＣ７が過電流を検出してパルス
発生器１４ｂに送信し、パルス発生器１４ｂは２Ｖの電
圧値のパルスを発生する。よって制御装置は２Ｖのパル
スを受信してＩＰＭで過電流が発生したことを検出でき
る。同じように過熱の場合は３Ｖ、ゲート電圧低下の場
合は４Ｖのパルスを受信して過熱、ゲート電圧低下を区
別できる。
【００１９】この実施例でも１本の信号線を通して制御
装置はＩＰＭで発生した故障の種類の区別ができる効果
がある。本発明の第３の実施の形態について図３を用い
て説明する。
装置はＩＰＭで発生した故障の種類の区別ができる効果
がある。本発明の第３の実施の形態について図３を用い
て説明する。
【００２０】１５ａは幅１ｍｓのパルスを発生するパル
ス発生回路、１５ｂは幅２ｍｓ、１５ｃは３ｍｓ、１５
ｄは４ｍｓのパルスを発生するパルス発生回路である。
例えばＩＧＢＴ１ａで過電圧が発生するとＯＶ８が過電
圧を検出してパルス発生回路１５ａが１ｍｓのパルスを
発生する。制御装置１１はＩＰＭ１０から１ｍｓのパル
スが送信されてくるのでＩＰＭ１０に過電圧が発生した
ことを検知できる。同じようにＩＧＢＴ１ａで過電流が
発生するとＯＣ７が動作してパルス発生回路１５ｂが２
ｍｓのパルスを発生する。制御装置１１は２ｍｓのパル
スを受け取ることによりＩＧＢＴ１ａに過電流が発生し
たことを検知する。ＵＶ９やＯＨ８も同じようにそれぞ
れ３ｍｓ、４ｍｓのパルス幅によって故障の違いを識別
できる。
ス発生回路、１５ｂは幅２ｍｓ、１５ｃは３ｍｓ、１５
ｄは４ｍｓのパルスを発生するパルス発生回路である。
例えばＩＧＢＴ１ａで過電圧が発生するとＯＶ８が過電
圧を検出してパルス発生回路１５ａが１ｍｓのパルスを
発生する。制御装置１１はＩＰＭ１０から１ｍｓのパル
スが送信されてくるのでＩＰＭ１０に過電圧が発生した
ことを検知できる。同じようにＩＧＢＴ１ａで過電流が
発生するとＯＣ７が動作してパルス発生回路１５ｂが２
ｍｓのパルスを発生する。制御装置１１は２ｍｓのパル
スを受け取ることによりＩＧＢＴ１ａに過電流が発生し
たことを検知する。ＵＶ９やＯＨ８も同じようにそれぞ
れ３ｍｓ、４ｍｓのパルス幅によって故障の違いを識別
できる。
【００２１】この実施例でも１本の信号線を通して制御
装置１１はＩＰＭ１０に発生した故障の種類を識別でき
る。本発明の第４の実施の形態について図４を用いて説
明する。
装置１１はＩＰＭ１０に発生した故障の種類を識別でき
る。本発明の第４の実施の形態について図４を用いて説
明する。
【００２２】１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはフリッ
プフロップ（ＦＦ）である。１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、
１７ｄは表示用のＬＥＤである。例えばＩＧＢＴ１ａで
過電圧が発生するとＯＶ８が動作して故障信号を出力す
る。この信号によってＦＦ１６ａはセットされＬＥＤ１
７ａが点灯する。ＬＥＤ１７ａが点灯すればＩＧＢＴ１
ａに過電圧が発生したことが一目瞭然で判断できる。同
じようにＯＣ７が動作すればＦＦ１６ｂがセットされＬ
ＥＤ１７ｂが点灯してＩＧＢＴ１ａに過電流が発生した
ことがわかる。ＦＦ１６ｃおよびＬＥＤ１７ｃではＩＧ
ＢＴ１ａが過熱したことが判別でき、ＦＦ１６ｄおとび
ＬＥＤ１７ｄではＩＧＢＴ１ａにゲート電圧が不足電圧
になったことが判断できる。この場合ＦＦ１６やＬＥＤ
１７の電源は強化して電源消滅のため表示が不明になる
こと防止する方策をとることは当然である。
プフロップ（ＦＦ）である。１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、
１７ｄは表示用のＬＥＤである。例えばＩＧＢＴ１ａで
過電圧が発生するとＯＶ８が動作して故障信号を出力す
る。この信号によってＦＦ１６ａはセットされＬＥＤ１
７ａが点灯する。ＬＥＤ１７ａが点灯すればＩＧＢＴ１
ａに過電圧が発生したことが一目瞭然で判断できる。同
じようにＯＣ７が動作すればＦＦ１６ｂがセットされＬ
ＥＤ１７ｂが点灯してＩＧＢＴ１ａに過電流が発生した
ことがわかる。ＦＦ１６ｃおよびＬＥＤ１７ｃではＩＧ
ＢＴ１ａが過熱したことが判別でき、ＦＦ１６ｄおとび
ＬＥＤ１７ｄではＩＧＢＴ１ａにゲート電圧が不足電圧
になったことが判断できる。この場合ＦＦ１６やＬＥＤ
１７の電源は強化して電源消滅のため表示が不明になる
こと防止する方策をとることは当然である。
【００２３】この発明を用いればＩＰＭの故障の種類を
一目瞭然で判断できる。以上の説明では記憶装置の一例
としてフリップフロップを表示装置としてＬＥＤを使用
した電気的保持機構を用いた。
一目瞭然で判断できる。以上の説明では記憶装置の一例
としてフリップフロップを表示装置としてＬＥＤを使用
した電気的保持機構を用いた。
【００２４】本発明の第５の実施の形態について図５を
用いて説明する。次に機械的保持機構を用いた場合の実
施例について図５を用いて説明する。図５において、１
８は電磁石、１９は支え板で、表示器２０が落下して表
示することを防止してるが、電磁石に電気が通電して励
磁されると支え板１９は引き寄せられて表示器２０が表
示をする機構になっている。この場合は電源が無くなっ
ても機械機構なので表示が消滅することはない長所があ
る。
用いて説明する。次に機械的保持機構を用いた場合の実
施例について図５を用いて説明する。図５において、１
８は電磁石、１９は支え板で、表示器２０が落下して表
示することを防止してるが、電磁石に電気が通電して励
磁されると支え板１９は引き寄せられて表示器２０が表
示をする機構になっている。この場合は電源が無くなっ
ても機械機構なので表示が消滅することはない長所があ
る。
【００２５】本発明の第６の実施の形態について図６を
用いて説明する。２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄはＡ
ＮＤ回路、２２はＮＯＴ回で回路ある。例えばＩＧＢＴ
１ａで過電圧が発生するとＯＶ８が動作して過電圧が発
生した場合について説明する。過電圧の故障信号が発生
するとＡＮＤ回路２１ａを通過してＦＦ１６ａがセット
され、さらにＯＲ回路３０をとおして上位の制御保護装
置に伝達される。一方ＯＲ回路３０の出力はＮＯＴ回路
２２をとおしてＡＮＤ回路２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの入
力条件にフィードバックされＯＣ７、ＯＨ８、ＵＶ９の
故障信号をブロックする。ここでは過電圧が最初に発生
した場合について説明したが、過電流や過熱が最初に発
生した場合も同じように作用する。
用いて説明する。２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄはＡ
ＮＤ回路、２２はＮＯＴ回で回路ある。例えばＩＧＢＴ
１ａで過電圧が発生するとＯＶ８が動作して過電圧が発
生した場合について説明する。過電圧の故障信号が発生
するとＡＮＤ回路２１ａを通過してＦＦ１６ａがセット
され、さらにＯＲ回路３０をとおして上位の制御保護装
置に伝達される。一方ＯＲ回路３０の出力はＮＯＴ回路
２２をとおしてＡＮＤ回路２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの入
力条件にフィードバックされＯＣ７、ＯＨ８、ＵＶ９の
故障信号をブロックする。ここでは過電圧が最初に発生
した場合について説明したが、過電流や過熱が最初に発
生した場合も同じように作用する。
【００２６】このように最初に発生した故障信号のみを
有効とすることにより、最初に発生した故障によって引
き起こされる従属した故障を無効することができ、故障
の原因究明に迷いを生じることがなくなり故障の原因究
明、復旧および再発防止対策に有効である。
有効とすることにより、最初に発生した故障によって引
き起こされる従属した故障を無効することができ、故障
の原因究明に迷いを生じることがなくなり故障の原因究
明、復旧および再発防止対策に有効である。
【００２７】以上の説明では制御装置に最初に発生した
故障のみを受け付ける回路を設置した例である。本発明
の第７の実施の形態について図７を用いて説明する。
故障のみを受け付ける回路を設置した例である。本発明
の第７の実施の形態について図７を用いて説明する。
【００２８】３０ａおよび３０ｂはＯＲ回路である。故
障にも重大な故障と軽微な故障があり、その保護動作に
は違いが必要である。
障にも重大な故障と軽微な故障があり、その保護動作に
は違いが必要である。
【００２９】通常変換器では重大な故障の場合、半導体
スイッチを直ちにゲートブロックするが、この保護方法
は変換器にとっても変換器の負荷にとっても、ショック
の大きな保護方法であり、時には変換器や負荷を破壊し
てしまうこともある。よって軽微な故障のときや重大だ
が時間的に余裕のある故障のときには、ゆっくり停止さ
せる保護方法をとるべきであり、重大な故障と同じ保護
方法をとるのは無意味であり危険でもある。
スイッチを直ちにゲートブロックするが、この保護方法
は変換器にとっても変換器の負荷にとっても、ショック
の大きな保護方法であり、時には変換器や負荷を破壊し
てしまうこともある。よって軽微な故障のときや重大だ
が時間的に余裕のある故障のときには、ゆっくり停止さ
せる保護方法をとるべきであり、重大な故障と同じ保護
方法をとるのは無意味であり危険でもある。
【００３０】よって過電流、過電圧、ゲート電源不足電
圧のような重大な故障はＯＲ回路３０ａで集約して直ち
にゲートブロックのような保護方法をとる。一方半導体
スイッチの過熱のように重大だが時間をかけても良い故
障や軽微な故障の場合はＯＲ回路３０ｂで集約して変換
器をゆっくりと通常の運転停止のように停止させる。
圧のような重大な故障はＯＲ回路３０ａで集約して直ち
にゲートブロックのような保護方法をとる。一方半導体
スイッチの過熱のように重大だが時間をかけても良い故
障や軽微な故障の場合はＯＲ回路３０ｂで集約して変換
器をゆっくりと通常の運転停止のように停止させる。
【００３１】このようにすれば変換器や負荷に無用の危
険を及ぼす心配がなくなる。以上の説明ではランクづけ
を２種類に分割した例について説明したが、例えば重故
障、中故障、軽故障など３種類、さらには４種類と保護
方式の必要に応じていくらでもランク付けしても同じよ
うにできる。
険を及ぼす心配がなくなる。以上の説明ではランクづけ
を２種類に分割した例について説明したが、例えば重故
障、中故障、軽故障など３種類、さらには４種類と保護
方式の必要に応じていくらでもランク付けしても同じよ
うにできる。
【００３２】故障のランクづけができることにより、緊
急にゲートブロックする停止して装置を破壊から防止で
きたり、あるいはゆっくりとソフトに変換装置を停止し
て負荷や変換装置にショックを与えたりしないで停止で
きるなど最適の保護停止方式が適用できる効果がある。
急にゲートブロックする停止して装置を破壊から防止で
きたり、あるいはゆっくりとソフトに変換装置を停止し
て負荷や変換装置にショックを与えたりしないで停止で
きるなど最適の保護停止方式が適用できる効果がある。
【００３３】本発明の第８の実施の形態について図８を
用いて説明する。２３ａ、２３ｂは一例として１５Ｖ電
源、２４は３点スイッチである。故障の無いときはスイ
ッチ２４の接点はＥにあり、制御装置には０電圧を送信
して、ＩＰＭの故障なしを連絡し、重故障の場合はスイ
ッチ２４の接点はＰを選択して＋１５Ｖを送信する。こ
のことによって制御装置はＩＰＭの重故障を検知する。
軽故障の時はスイッチ２４の接点はＮを選択し、これに
よって制御装置はＩＰＭの軽故障を検知する。
用いて説明する。２３ａ、２３ｂは一例として１５Ｖ電
源、２４は３点スイッチである。故障の無いときはスイ
ッチ２４の接点はＥにあり、制御装置には０電圧を送信
して、ＩＰＭの故障なしを連絡し、重故障の場合はスイ
ッチ２４の接点はＰを選択して＋１５Ｖを送信する。こ
のことによって制御装置はＩＰＭの重故障を検知する。
軽故障の時はスイッチ２４の接点はＮを選択し、これに
よって制御装置はＩＰＭの軽故障を検知する。
【００３４】このようにＩＰＭから制御装置への信号
を、電圧の正、負によって識別すれば、一本の信号線で
ＩＰＭの重故障、軽故障を識別でき、信号線の本数を減
らすことができる。
を、電圧の正、負によって識別すれば、一本の信号線で
ＩＰＭの重故障、軽故障を識別でき、信号線の本数を減
らすことができる。
【００３５】なおＩＰＭという名称が一般的であるので
使用しているが、第１から第８の実施の形態までに対し
て、ボンデングタイプの半導体チップをプラスチックパ
ッケージに納めた半導体素子だけでなく、圧接タイプの
半導体チップで構成される半導体素子対しても同じ効果
が得られる。
使用しているが、第１から第８の実施の形態までに対し
て、ボンデングタイプの半導体チップをプラスチックパ
ッケージに納めた半導体素子だけでなく、圧接タイプの
半導体チップで構成される半導体素子対しても同じ効果
が得られる。
【００３６】本発明の第９の実施の形態について図９を
用いて説明する。本実施例は、電力変換装置が単相イン
バータを一例として挙げたものである。１０ａ、１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄはＩＰＭである。
用いて説明する。本実施例は、電力変換装置が単相イン
バータを一例として挙げたものである。１０ａ、１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄはＩＰＭである。
【００３７】ＩＰＭ１０ａ．１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに
よって単相インバータが構成されている。１１は単相イ
ンバータの制御装置である。図９から明らかなように各
ＩＰＭから故障を知らせる信号線は一本しかでていな
い。しかし、第１〜第８の実施の形態におけるＩＰＭを
用いているので複数の故障の種類を識別できるし、また
故障の表示も保持されている。
よって単相インバータが構成されている。１１は単相イ
ンバータの制御装置である。図９から明らかなように各
ＩＰＭから故障を知らせる信号線は一本しかでていな
い。しかし、第１〜第８の実施の形態におけるＩＰＭを
用いているので複数の故障の種類を識別できるし、また
故障の表示も保持されている。
【００３８】この結果、少ない信号線で故障の種類を識
別可能になり、また故障表示も保持された状態で一目瞭
然なので修理や保守が容易になり、稼働率の向上信頼性
の工場の効果が得られる。
別可能になり、また故障表示も保持された状態で一目瞭
然なので修理や保守が容易になり、稼働率の向上信頼性
の工場の効果が得られる。
【００３９】本実施例では単相インバータの例について
説明したが、３相インバータでもチョッパ装置でも共振
型変換装置でもＩＰＭを使用した電力変換装置に本発明
を適用できる。
説明したが、３相インバータでもチョッパ装置でも共振
型変換装置でもＩＰＭを使用した電力変換装置に本発明
を適用できる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パワーモジュールから制御装置への故障を連絡するため
の信号線の本数を格段に少なくすることができ、パワー
モジュールを構成要素とする電力変換装置を用いれば、
保守や修理が容易になり、稼働率や信頼性の高い電力変
換装置を提供することができる。
パワーモジュールから制御装置への故障を連絡するため
の信号線の本数を格段に少なくすることができ、パワー
モジュールを構成要素とする電力変換装置を用いれば、
保守や修理が容易になり、稼働率や信頼性の高い電力変
換装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における電力変換装
置の構成図。
置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における電力変換装
置の構成図。
置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における電力変換装
置の構成図。
置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態におけるＩＰＭの構
成図。
成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態におけるＩＰＭの構
成図。
成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態におけるＩＰＭの構
成図。
成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態における電力変換装
置の構成図。
置の構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態における電力変換装
置の構成図。
置の構成図。
【図９】本発明の第９の実施の形態における電力変換装
置の構成図。
置の構成図。
【図１０】従来の電力変換装置の構成図。
【図１１】従来の電力変換装置の構成図。
１ ＩＧＢＴ ２ ツエナーダイオード ３ 抵抗 ４ 過電圧保護回路 ５ トランジスタ ６ ダイオード ７ 過電流保護回路 ８ 加熱保護回路 ９ 不足電圧保護回路 １０ ＩＰＭ １１ 制御装置 １２、３０ ＯＲ回路 １３、１４、１５ パルス発生回路 １６ フリップフロップ １７ ＬＥＤ １８ 電磁石 １９ 支え板 ２０ 表示器 ２１ ＡＮＤ回路 ２２ ＮＯＴ回路 ２３ １５Ｖ電源 ２４ ３点スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 1/00 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５７Ｆ
Claims (9)
- 【請求項１】半導体スイッチと前記半導体スイッチを保
護する複数の保護回路とを収納するパワーモジュールに
おいて、 前記複数の保護回路で検出した故障信号を判別し、その
判別信号を出力する判別回路を具備することを特徴とす
るパワーモジュール。 - 【請求項２】前記判別回路が、前記複数の保護回路の故
障信号の区別を周波数の違いによって判別することを特
徴とする請求項１記載のパワーモジュール。 - 【請求項３】前記判別回路が、前記複数の保護回路の故
障信号の区別を電圧値の違いによって判別することを特
徴とする請求項１記載のパワーモジュール。 - 【請求項４】前記判別回路が、前記複数の保護回路の故
障信号の区別を信号の時間幅の違いによって判別するこ
とを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。 - 【請求項５】前記判別回路が、前記保護回路で検出した
故障信号の重要度に応じて、前記重要度毎に判別するこ
とを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール。 - 【請求項６】前記判別回路が、前記保護回路で検出した
故障信号の重要度に応じて、前記故障信号の正負に基づ
いて前記重要度毎に判別することを特徴とする請求項１
記載のパワーモジュール。 - 【請求項７】半導体スイッチと前記半導体スイッチを保
護する複数の保護回路とを収納するパワーモジュールに
おいて、 前記パワーモジュール内に、前記複数の保護回路の故障
信号に基づき、前記故障の種類を認知させる電気的また
は機械的な表示回路を具備したことを特徴とするパワー
モジュール。 - 【請求項８】半導体スイッチと前記半導体スイッチを保
護する複数の保護回路とを収納するパワーモジュールに
おいて、 最初に動作した前記保護回路の故障信号を検出した場
合、その他の保護回路の故障信号をブロックするブロッ
ク回路を具備したことを特徴とするパワーモジュール。 - 【請求項９】請求項１記載のパワーモジュールと、 前記パワーモジュール内の判別回路の出力に基づき、前
記半導体スイッチに制御信号を供給する制御装置と、 を具備することを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9163607A JPH1117508A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | パワーモジュール及び電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9163607A JPH1117508A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | パワーモジュール及び電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117508A true JPH1117508A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15777152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9163607A Pending JPH1117508A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | パワーモジュール及び電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1117508A (ja) |
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- 1997-06-20 JP JP9163607A patent/JPH1117508A/ja active Pending
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