JPH1155934A - Dc−acインバータの駆動方法及びdc−acインバータの温度保護回路 - Google Patents

Dc−acインバータの駆動方法及びdc−acインバータの温度保護回路

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JPH1155934A
JPH1155934A JP9207668A JP20766897A JPH1155934A JP H1155934 A JPH1155934 A JP H1155934A JP 9207668 A JP9207668 A JP 9207668A JP 20766897 A JP20766897 A JP 20766897A JP H1155934 A JPH1155934 A JP H1155934A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体スイッチング素子を熱による破壊から
未然に防止するDC−ACインバータの温度保護回路を
提供する。 【解決手段】 Hブリッジ回路10は第1〜第4半導体
スイッチング素子SW1〜SW4を備えている。サーミ
スタ22a, 22bは第2及び第4半導体スイッチング
素子SW2, SW4の温度を検出する。温度判定回路2
4は半導体スイッチング素子SW2, SW4が基準電圧
以上になると動作停止指令信号SCをスイッチング制御
回路24に出力する。スイッチング制御回路24は動作
停止指令信号SCに応答して第1〜第4半導体スイッチ
ング素子SW1〜SW4をオフする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DC−ACインバ
ータの駆動方法及びDC−ACインバータの温度保護回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のDC−ACインバータの
電気回路を示す。4個の第1〜第4半導体スイッチ素子
SW1〜SW4を備えたHブリッジ回路10は、入力端
子c,dに印加される直流入力電圧Vsを平滑用の電解
コンデンサC1を介して入力する。そして、第1、第4
半導体スイッチング素子SW1,SW4と、第2, 第3
半導体スイッチング素子SW2, SW3をそれぞれの組
とし、その組毎に交互にオン・オフ制御させることこと
により、前記直流入力電圧Vsは交流変換されて出力端
子a, b間に発生する交流電圧が負荷11に供給され
る。
【0003】第1〜第4半導体スイッチング素子SW1
〜SW4は、スイッチング制御回路12からの駆動信号
IS1〜IS4に応答してオン・オフする。そして、第
1、第4半導体スイッチング素子SW1,SW4の組が
駆動信号IS1, IS4に基づいてオンしている時(第
2、第3半導体スイッチング素子SW2, SW3の組は
オフしている)、プラス入力端子c→第1半導体スイッ
チング素子SW1→出力端子a→負荷11→出力端子b
→第4半導体スイッチング素子SW4→マイナス入力端
子dの経路を電流が流れる。第2、第3半導体スイッチ
ング素子SW2, SW3の組が駆動信号IS2, IS3
に基づいてオンしている時(第1、第4半導体スイッチ
ング素子SW1,SW4の組はオフしている)、プラス
入力端子c→第3半導体スイッチング素子SW3→出力
端子b→負荷11→出力端子a→第2半導体スイッチン
グ素子SW2→マイナス入力端子dの経路を電流が流れ
る。
【0004】又、DC−ACインバータは、第3半導体
スイッチング素子SW3と第4半導体スイッチング素子
SW4との接続点と出力端子bの間にブレーカ13(ブ
レーカ13の変わりにヒューズの場合もある)が接続さ
れている。ブレーカ13は短絡等によって短絡電流が流
れた時に該短絡電流を遮断する。
【0005】しかしながら、ブレーカ13が遮断動作し
たとき、ユーザは面倒な復帰操作をしなければならな
い。又、ブレーカ13に代わってヒューズを用いた場合
においては、ヒューズが溶断したとき新しいヒューズに
交換しなければならという問題がある。
【0006】又、DC−ACインバータは、第2半導体
スイッチング素子SW2と第4半導体スイッチング素子
SW4との接続点と入力端子dの間に電流検出抵抗Rs
が接続されている。電流検出抵抗Rsはその端子間電
圧、即ち負荷電流と相対した電圧値を検出電圧SVsと
して前記スイッチング制御回路12に出力するようにな
っている。スイッチング制御回路12は検出電圧SVs
が予め定めた基準値以上になった時、即ち負荷11に過
電流が流れると第1〜第4半導体スイッチング素子SW
1〜SW4をオフさせるための駆動信号IS1〜IS4
を出力する。そして、第1〜第4半導体スイッチング素
子SW1〜SW4の損傷等を防止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
イッチング制御回路12にて第1〜第4半導体スイッチ
ング素子SW1〜SW4がオフされると、過電流が消失
し直ちに第1〜第4半導体スイッチング素子SW1〜S
W4がスイッチング制御回路12にて再駆動される。こ
のような動作を繰り返すことにより、半導体スイッチン
グ素子SW1〜SW4の発熱は蓄熱される。そして、こ
の蓄熱により半導体スイッチング素子SW1〜SW4自
信の温度が上昇しつづけやがて熱破損するおそれがあっ
た。
【0008】本発明の目的は、上記問題点を解消するた
めになされたものであって、簡単な構成で半導体スイッ
チング素子の熱による破損を未然に防止することができ
るDC−ACインバータの駆動方法及びDC−ACイン
バータの温度保護回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、直流入力電圧をHブリッジ回路に備えられた複数個
の半導体スイッチング素子をスイッチング制御して交流
電圧に変換して負荷に供給するDC−ACインバータの
駆動方法において、複数個の半導体スイッチング素子の
少なくともいずれか1つの温度を検出し、その検出温度
が予め定めた温度に達した時、Hブリッジ回路の変換動
作を停止させるようにした。
【0010】請求項2に記載の発明は、直流入力電圧を
Hブリッジ回路に備えられた複数個の半導体スイッチン
グ素子をスイッチング制御回路にてスイッチング制御回
路にて交流電圧を変換して負荷に供給するDC−ACイ
ンバータの温度保護回路において、前記複数個の半導体
スイッチング素子の少なくともいずれか1つの温度を検
出しその時々の温度検出信号を出力するための温度検出
手段と、温度検出信号を入力し、半導体スイッチング素
子の温度が予め定めた基準温度になった時、前記複数個
の半導体スイッチング素子をオフさせるための動作停止
指令信号を前記スイッチング制御回路に出力する温度判
定回路とを備えたDC−ACインバータの温度保護回
路。直流入力電圧をHブリッジ回路に備えた。
【0011】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
のDC−ACインバータの温度保護回路において、温度
検出手段は、サーミスタであり、そのサーミスタは半導
体スイッチング素子のパッケージ表面に設けた。
【0012】請求項1に記載の発明によれば、半導体ス
イッチング素子が予め定めた温度に到達するとHブリッ
ジ回路の変換動作が停止する。従って、半導体スイッチ
ング素子は、それ以上の発熱はなくなり温度上昇は停止
する。その結果、半導体スイッチング素子は熱による破
壊は未然に防止される。
【0013】請求項2に記載の発明によれば、温度検出
手段が予め定めた基準温度を検出すると、温度判定回路
は複数個の半導体スイッチング素子をオフさせるための
動作停止指令信号を出力する。従って、半導体スイッチ
ング素子は、それ以上の発熱はなくなり温度上昇は停止
する。その結果、半導体スイッチング素子は熱による破
壊は未然に防止される。
【0014】請求項3に記載の発明によれば、サーミス
タを半導体スイッチング素子のパッケージ表面に接着し
たことにより、正確に同スイッチング素子の温度を検出
することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図1及び図2に従って説明する。尚、説明の便宜
上、図3に示したDC−ACインバータと共通の部分に
ついては符号を同じにしてその詳細な説明は省略し、相
違する部分について説明する。
【0016】図1において、DC−ACインバータは、
プラス入力端子cとマイナス入力端子dとの間に直流入
力電圧Vsを入力する。直流入力電圧VsはHブリッジ
回路10に印加される。Hブリッジ回路10は4個の半
導体スイッチング素子SW1〜SW4を備えている。上
アームの第1半導体スイッチング素子は一端をプラス入
力端子cに接続され、他端は下アームの第2半導体スイ
ッチング素子SW2及び電流検出抵抗Rsを介してマイ
ナス入力端子dに接続されている。上アームの第3半導
体スイッチング素子SW3は一端をプラス入力端子cに
接続され、他端は下アームの第4半導体スイッチング素
子SW4及び電流検出抵抗Rsを介してマイナス入力端
子dに接続されている。
【0017】第1半導体スイッチング素子SW1と第2
半導体スイッチング素子SW2の接続点は出力端子aに
接続され、第3半導体スイッチング素子SW3と第4半
導体スイッチング素子SW4の接続点は出力端子bに接
続されている。そして、出力端子a, b間に負荷11が
接続されている。第1、第4半導体スイッチング素子S
W1,SW4と、第2, 第3半導体スイッチング素子S
W2, SW3をそれぞれの組とし、その組毎に交互にオ
ン・オフ制御させることことにより、前記直流入力電圧
Vsは交流変換されて出力端子a, b間に発生する交流
電圧が負荷11に供給される。
【0018】又、第2半導体スイッチング素子SW2と
第4半導体スイッチング素子SW4との接続点と入力端
子dの間に電流検出抵抗Rsが接続されている。電流検
出抵抗Rsはその端子間電圧、即ち負荷電流と相対した
電圧値を検出電圧SVsとしてスイッチング制御回路2
1に出力するようになっている。
【0019】スイッチング制御回路21は、第1半導体
スイッチング素子SW1をオン・オフさせる第1駆動信
号IS1、第2半導体スイッチング素子SW2をオン・
オフさせる第2駆動信号IS2、第3半導体スイッチン
グ素子SW3をオン・オフさせる第3駆動信号SW3及
び第4半導体スイッチング素子SW4をオン・オフさせ
る第4駆動信号を生成し出力する。
【0020】スイッチング制御回路21は、第1、第4
駆動信号IS1, IS4がHレベルの時、第2、第3駆
動信号IS2, IS3がLレベルとなるとともに、第
2、第3駆動信号IS2, IS3がHレベルの時、第
1、第4駆動信号IS1, IS4がLレベルとなるよう
に各駆動信号IS1〜IS4を生成する。第1、第4駆
動信号IS1, IS4がHレベルの時、第1, 第4半導
体スイッチング素子SW1,SW4はオンし、第1、第
4駆動信号IS1, IS4がLレベルの時、第1,第4
半導体スイッチング素子SW1,SW4はオフする。第
2、第3駆動信号IS2, IS3がHレベルの時、第
2, 第3半導体スイッチング素子SW2, SW3はオン
し、第2、第3駆動信号IS2, IS3がLレベルの
時、第2, 第3半導体スイッチング素子SW2, SW3
はオフする。
【0021】スイッチング制御回路21は第1、第4駆
動信号IS1, IS4について第4駆動信号IS4のL
レベルへの立ち下がりを第1駆動信号IS1の立ち下が
りより予め定めた時間早く立ち下がらせるとともに、H
レベルへの立ち上がりを同時に上がるように設定してい
る。従って、下アームの第4半導体スイッチング素子S
W4は、上アームの第1半導体スイッチング素子SW1
より先にオフする。つまり、下アームの第4半導体スイ
ッチング素子SW4のスイッチング損失を上アームの第
1半導体スイッチング素子SW1より大きくして、第4
半導体スイッチング素子SW4の発熱が第1半導体スイ
ッチング素子SW1より積極的に大きくなるようにして
いる。
【0022】又、スイッチング制御回路21は第2、第
3駆動信号IS2, IS3について第2駆動信号IS2
のLレベルへの立ち下がりを第3駆動信号IS3の立ち
下がりより予め定めた時間早く立ち下がらせるととも
に、Hレベルへの立ち上がりを同時に上がるように設定
している。従って、下アームの第2半導体スイッチング
素子SW2は、上アームの第3半導体スイッチング素子
SW3より先にオフする。つまり、下アームの第2半導
体スイッチング素子SW2のスイッチング損失を上アー
ムの第3半導体スイッチング素子SW3より大きくし
て、第2半導体スイッチング素子SW2の発熱が第3半
導体スイッチング素子SW3より積極的に大きくなるよ
うにしている。
【0023】スイッチング制御回路12は検出電圧SV
sに基づいて前記した第1〜第4駆動信号IS1〜IS
4についてデューティ比を設定し出力する。つまり、負
荷電流が増大するとそれに反比例して、デューティ比を
小さくし負荷電流の増大を抑制する。反対に、負荷電流
が低下するとそれに反比例して、デューティ比を上げて
負荷電流の低下を抑制する。
【0024】温度検出手段としてのサーミスタ22a,
22bは、それぞれスイッチング損失の大きい下アーム
の第2及び第4半導体スイッチング素子SW2, SW4
の温度を検出する。サーミスタ22a, 22bは、図2
に示すように、回路基板23上に接続された第2及び第
4半導体スイッチング素子SW2, SW4のパッケージ
表面に接触させて同スイッチング素子SW2, SW4の
その時々の温度を検出し温度検出信号STとして温度判
定回路24に出力する。
【0025】温度判定回路24は、温度検出信号STに
基づいて第2及び第4半導体スイッチング素子SW2,
SW4のいずれか一方が予め定めた基準温度に到達した
とき動作停止指令信号SCを出力する。基準温度は、本
実施形態では、半導体スイッチング素子SW1〜SW4
が熱破損しないために設定されている最大許容温度より
2〜3度低い値に設定されている。
【0026】前記温度判定回路24からの動作停止指令
信号SCは、前記スイッチング制御回路21に出力され
る。スイッチング制御回路21は動作停止指令信号SC
に応答して第1〜第4半導体スイッチング素子SW1〜
SW4をオフさせるための第1〜第4駆動信号IS1〜
IS4を全てLレベルにする。これは、前記検出電圧S
Vsに基づく第1〜第4駆動信号IS1〜IS4のデュ
ーティ制御を無効にして行なわれる。
【0027】次に、上記のように構成したDC−ACイ
ンバータの作用について説明する。今、第2及び第4半
導体スイッチング素子SW2, SW4の温度が基準温度
未満の時、スイッチング制御回路21は検出電圧SVs
に基づいてデューティ比を設定し、第1〜第4駆動信号
IS1〜IS4を出力する。この第1〜第4駆動信号I
S1〜IS4に応答して第1〜第4半導体スイッチング
素子SW1〜SW4はオン・オフし直流入力電圧Vsを
交流電圧に変換して負荷11に供給する。そして、その
時々の負荷電流に応じてデューティが設定され負荷11
に供給される交流電力を制御する。
【0028】過電流状態が継続したりして第2又は第4
半導体スイッチング素子SW2, SW4の温度が上昇し
基準温度に到達すると、サーミスタ22a, 22bから
の温度検出信号STに基づいて温度判定回路24は動作
停止指令信号SCをスイッチング制御回路21に出力す
る。動作停止指令信号SCに応答してスイッチング制御
回路21は、第1〜第4半導体スイッチング素子SW1
〜SW4をオフさせる。第1〜第4半導体スイッチング
素子SW1〜SW4がオフする。このオフに基づいて各
半導体スイッチング素子SW1〜SW4の発熱は停止す
る。やがて、半導体スイッチング素子SW2,SW4の
温度が基準温度未満に下がると、温度判定回路24は動
作停止指令信号SCの出力を停止する。動作停止指令信
号の消失に基づいてスイッチング制御回路21は再び検
出電圧SVsに基づく第1〜第4駆動信号IS1〜IS
4を出力し直流入力電圧Vsを交流変換して負荷11に
交流電圧を供給する。
【0029】このように、本実施形態によれば、第2又
は第4半導体スイッチング素子SW2, SW4の温度が
基準温度以上に上昇した時、第1〜第4半導体スイッチ
ング素子SW1〜SW4を全てオフさせ、それ以上の温
度上昇を停止させるようにした。従って、各半導体スイ
ッチング素子SW1〜SW4は熱による破壊が未然に防
止される。
【0030】又、本実施形態では、サーミスタ22a,
22bを第2及び第4半導体スイッチング素子SW2,
SW4のパッケージの表面に接触させた。従って、直に
半導体スイッチング素子SW2, SW4の温度を検出す
ることから、正確な温度検出ができる。
【0031】更に、本実施形態では、Hブリッジ回路1
0の下アームの第2及び第4半導体スイッチング素子S
W2, SW4をサーミスタ22a, 22bにて温度検出
した。即ち、上アームの第1及び第3半導体スイッチン
グ素子SW1, SW3に比べて下アームの第2及び第4
半導体スイッチング素子SW2, SW4のスイッチング
損失を積極的に大きくして発熱温度が高くなるようにし
た。従って、半導体スイッチング素子SW1〜SW4の
全てにサーミスタを設けないで、確実に半導体スイッチ
ング素子SW1〜SW4の全てについて熱破壊から未然
に防止することができる。
【0032】更に又、半導体スイッチング素子SW2,
SW4が基準温度に上昇していない状態において、周囲
の温度が基準温度以上に上昇している時、該サーミスタ
22a, 22bがこの周囲温度を検出する。従って、周
囲温度が異常に上昇しても未然に各半導体スイッチング
素子SW1〜SW4がオフされるため、以後継続してD
C−ACインバータの交流変換動作を停止させることが
できる。
【0033】尚、本実施の形態は、上記のものに限定さ
れるものではなく、以下のように実施してもよい。 ○上記実施形態ではサーミスタ22a. 22bを下アー
ムの第2及び第4半導体スイッチング素子SW2, SW
4に設けたが、第1〜第4半導体スイッチング素子SW
1〜SW4の全てにサーミスタを設けて実施してもよ
い。また、1つの半導体スイッチング素子にサーミスタ
を設けて実施してもよい。この場合、サーミスタの数を
少なくすることができる。
【0034】○上記実施形態では、第1〜第4半導体ス
イッチング素子SW1〜SW4について特に限定しなか
ったが、駆動IS1〜IS4にてオン・オフ制御される
ものであれば、例えばMOSトランジスタや、バイポー
ラトランジスタ等で具体化してもよい。
【0035】○上実施形態では、DC−ACインバータ
は単相交流のインバータであったが、3相交流のインバ
ータに応用してもよい。上記実施の形態から見出される
請求項に記載の技術的思想以外の技術的思想を効果とと
もに以下に記載する。
【0036】直流入力電圧をHブリッジ回路に備えられ
た複数個の半導体スイッチング素子をスイッチング制御
して交流電圧に変換して負荷に供給するDC−ACイン
バータの駆動方法において、複数個の半導体スイッチン
グ素子の少なくともいずれか1つ半導体スイッチ素子の
オフタイミングを他の半導体スイッチング素子より早め
てスイッチング損失を大きくさせ、そのスイッチング損
失を大きくさせた半導体スイッチング素子の温度を検出
し、その検出温度が予め定めた温度に達した時、前記H
ブリッジ回路の変換動作を停止させるようにしたDC−
ACインバータの駆動方法。
【0037】従って、半導体スイッチング素子の全てに
対してサーミスタを設ける必要がなく、確実に半導体ス
イッチング素子の全てについて熱破壊から未然に防止す
ることができる。
【0038】
【発明の効果】請求項1及び2に記載の発明によれば、
半導体スイッチング素子を熱による破壊から未然に防止
することができる優れた効果を有する。
【0039】請求項3に記載の発明によれば、請求項2
の発明の効果に加えて正確にスイッチング素子の温度を
検出することができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化したDC−ACインバータの電
気回路図。
【図2】サーミスタの取り付けを説明する説明図。
【図3】従来のDC−ACインバータの電気回路図。
【符号の説明】
10…Hブリッジ回路、11…負荷、21…スイッチン
グ制御回路、22a,22b…温度検出手段としてのサ
ーミスタ、24…温度判定回路、SW1〜SW4…第1
〜第4半導体スイッチング素子、ST…温度検出信号、
SC…動作停止指令信号、IS1〜IS4…第1〜第4
駆動信号、Vs…直流入力電圧。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧をHブリッジ回路に備えら
    れた複数個の半導体スイッチング素子をスイッチング制
    御して交流電圧に変換して負荷に供給するDC−ACイ
    ンバータの駆動方法において、 複数個の半導体スイッチング素子の少なくともいずれか
    1つの温度を検出し、その検出温度が予め定めた温度に
    達した時、前記Hブリッジ回路の変換動作を停止させる
    ようにしたDC−ACインバータの駆動方法。
  2. 【請求項2】 直流入力電圧をHブリッジ回路に備えら
    れた複数個の半導体スイッチング素子をスイッチング制
    御回路にてスイッチング制御回路にて交流電圧を変換し
    て負荷に供給するDC−ACインバータの温度保護回路
    において、 前記複数個の半導体スイッチング素子の少なくともいず
    れか1つの温度を検出しその時々の温度検出信号を出力
    するための温度検出手段と、 温度検出信号を入力し、半導体スイッチング素子の温度
    が予め定めた基準温度になった時、前記複数個の半導体
    スイッチング素子をオフさせるための動作停止指令信号
    を前記スイッチング制御回路に出力する温度判定回路と
    を備えたDC−ACインバータの温度保護回路。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のDC−ACインバータ
    の温度保護回路において、温度検出手段は、サーミスタ
    であり、そのサーミスタは半導体スイッチング素子のパ
    ッケージ表面に設けたものである。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100393012B1 (ko) * 2001-10-15 2003-07-31 주식회사 다윈전자 고전력 전자시스템용 온도검출장치
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