电力变换装置以及其状态记录方法制造方法及图纸

本发明专利技术具备：检测半导体元件的状态的多个检测部；传输由多个检测部生成的信号的发送部；接收从发送部传输的信号的接收部；和记录由接收部生成的信号的存储器，记录电力变换装置的运转中的半导体元件的状态。优选地，从发送部向接收部传输的信号通过单一的传输线缆传输。根据本发明专利技术，通过取得多个与半导体元件相关的信号并将其记录，指出电力变换装置以及外围系统的不良要因变得容易，能提高可靠性。另外，若将检测到的信号用单一的传输线缆进行传输，则能减低传输线缆自身的成本以及布线作业的成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置以及其状态记录方法
本专利技术涉及搭载半导体元件的电力变换装置。
技术介绍
在搭载半导体元件的电力变换装置中，有时在半导体元件流过超过额定的大电流或施加超过额定的高电压。在电力变换装置中存在具备从这样的过电流、过电压保护半导体元件的保护功能的方案。过电流多数情况下由于在电路内发生短路状态而引起。作为短路状态的发生要因，能举出构成电路的半导体元件的击穿、驱动电路的误动作、以及布线作业错误等。另一方面，在半导体元件中具备即使发生短路状态也会在某期间将电流限制到一定值以下的性质。将该性质称作短路容量，即使发生短路状态，只要能立即阻断电流，就能未然地防止半导体元件的击穿。这样的未然地防止半导体元件的短路击穿的功能被称作短路保护功能。另一方面，过电压多由半导体元件开关时的浪涌电压引起。浪涌电压的大小与由半导体元件构成的电路的寄生电感的大小以及开关时的电流变化率的大小相关。为了减低浪涌电压而采用极力减低寄生电感的结构、或装入缓冲电路的结构，或者使电流变化平缓的驱动器电路结构是有效的。另外，例如还想定驱动器电路因噪声而误动作，由此开关时的电流变化变得陡峭，产生过电压。在产生过电压时，需要在达到半导体元件击穿的电压前抑制电压的上升。作为将电压限制在一定值以下的功能而能举出钳位电路。为了使用于从过电流、过电压保护半导体元件的保护功能工作，需要检测保护半导体元件的状态并取得信号，判别异常的有无。在专利文献1中公开了如下技术：基于与主端子电流和栅极电压相关的信号来调整流入栅极的电流量，抑制短路时的过电流，保护半导体元件。现有技术文献专利文献专利文献1：JP特开2015-139271
技术实现思路
专利技术要解决的课题本申请的专利技术者对提取搭载半导体元件的电力变换装置、其外围系统的不良要因进行了锐意研讨的结果，得到以下见解。专利文献1由于应对想定的多个短路模式、极力减低误探测概率，因此认为在未然地防止半导体元件的击穿上能得到大的效果。另一方面，在专利文献1中未考虑达到保护功能工作的原因的确定。保护功能的工作有可能由于设为对象的电力变换装置、其外围系统恒常具有的不良要因引起。作为指出这样的不良要因的手段之一，能举出从半导体元件取得的信号的解析。另外，为了对信号进行解析，需要在对象装置具备传输其的传输单元和对其进行记录的记录部。记录的信号虽然其种类越多越有助于解析，但在作为传输单元使用传输线缆的情况下，其根数会成比例地变多，传输线缆自身的成本自不必说，存在将其布线的作业的成本增大的不经济。除此以外，还想定由于对象装置的结构上的制约而布线多个传输线缆本身困难的情况。本专利技术的目的在于，为了指出搭载半导体元件的电力变换装置、其外围系统的不良要因而检测、记录半导体元件的状态。用于解决课题的手段本专利技术具备：检测半导体元件的状态的多个检测部；传输由多个检测部生成的信号的发送部；接收从发送部传输的信号的接收部；和记录由接收部生成的信号的存储器，记录电力变换装置的运转中的半导体元件的状态。优选地，从发送部向接收部传输的信号通过单一的传输线缆传输。专利技术的效果根据本专利技术，通过取得多个与半导体元件相关的信号并将其记录，指出电力变换装置以及外围系统的不良要因变得容易，能提高可靠性。另外，若以单一的传输线缆来传输检测到的信号，还能减低传输线缆自身的成本以及布线作业的成本。附图说明图1表示实施例1所涉及的电力变换装置的基本结构。图2表示实施例1所涉及的电力变换装置的栅极信号的检测部。图3表示实施例1所涉及的电力变换装置的栅极信号的波形。图4表示实施例1所涉及的电力变换装置的过电流信号的检测部。图5表示实施例1所涉及的电力变换装置的过电流信号的波形。图6表示实施例1所涉及的电力变换装置的过电压信号的检测部。图7表示实施例1所涉及的电力变换装置的过电压信号的波形。图8表示实施例1所涉及的电力变换装置的发送部。图9表示实施例1所涉及的电力变换装置的发送部的波形。图10表示实施例1所涉及的电力变换装置的接收部。图11表示实施例2所涉及的电力变换装置的基本结构。图12表示实施例3所涉及的电力变换装置的基本结构。具体实施方式在实施例中公开了，在搭载切换主电流的导通和阻断的半导体元件的电力变换装置中，具备：检测半导体元件的状态的多个检测部；传输由多个检测部生成的信号的发送部；接收从发送部传输的信号的接收部；和记录由接收部生成的信号的存储器，记录该电力变换装置的运转中的半导体元件的状态。另外，在实施例中公开了，在记录搭载切换主电流的导通和阻断的半导体元件的电力变换装置的运转中的该半导体元件的状态的电力变换装置的状态记录方法中，由多个检测部检测半导体元件的状态，由发送部传输由多个检测部生成的信号，由接收部接收从发送部传输的信号，由存储器记录由接收部生成的信号。另外，在实施例中公开了，从发送部向接收部传输的信号由单一的传输线缆传输。另外，在实施例中公开了，从发送部向接收部传输的信号被变换成单一的信号。另外，在实施例中公开了，存储器至少记录栅极信号、过电流信号或过电压信号。另外，在实施例中公开了，栅极信号的检测部取得半导体元件的栅极-发射极间电压并将其与栅极电压阈值进行比较，生成前者高的情况下成为ON、相反的情况下成为OFF的栅极信号。另外，在实施例中公开了，过电流信号的检测部取得对半导体元件的发射极寄生电感施加的电压并通过积分电路算出积分值，将积分值与过电流阈值的换算电压进行比较，来生成前者大的情况下成为ON、相反情况下成为OFF的过电流信号。另外，在实施例中公开了，过电压信号的检测部取得对半导体元件的集电极端子与栅极端子之间施加的电压，将其与检测部所具备的第一齐纳二极管的击穿电压进行比较来生成前者大的情况下成为ON、相反的情况下成为OFF的过电压信号。另外，在实施例中公开了，过电压信号的检测部将对半导体元件的集电极端子与栅极端子之间施加的电压限制在将第一齐纳二极管和第二齐纳二极管的击穿电压加起来的电压以下。另外，在实施例中公开了，发送部取得多个信号并分配到2进制的各比特，通过D-A变换器将2进制的信号变换成10进制的多值信号，并输出。另外，在实施例中公开了，接收部取得以10进制表达的多值信号，通过A-D变换器将10进制的信号变换成2进制的信号，将各比特的1设为ON，将0设为OFF来生成多个信号，并输出。以下参考附图来说明上述以其他本专利技术的特征和效果。另外，附图是专门为了专利技术的理解而用，并不限缩权利范围。实施例1在图1示出本实施例所涉及的电力变换装置的基本结构。本实施例所涉及的电力变换装置由半导体模块1、栅极驱动部2以及控制逻辑部3构成。半导体模块1由半导体元件Q1以及与其逆并联连接的整流元件D1构成。半导体元件Q1对栅极施加给定的电压来进行开关动作。由此能切换流过半导体元件Q1的主电流的导通和阻断。另一方面，整流元件D1以在半导体元件Q1阻断时在与负载之间使主电流回流为目的而设。存在在半导体模块处于运转状态时偶发地作用超过额定的过电压、过电流的情况。关于过电压，由于多是在产生的同时就成为半导体模块的击穿的情况，因此具备将电压限制在一定值以下的保护功能是有效的。另一方面，关于过电流，由于在半导体元件Q1中具备短路容量，因此能在一定期间将电流限制在一定的值以下，在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力变换装置，搭载切换主电流的导通和阻断的半导体元件，所述电力变换装置的特征在于，具备：检测所述半导体元件的状态的多个检测部；传输由所述多个检测部生成的信号的发送部；接收从所述发送部传输的信号的接收部；和记录由所述接收部生成的信号的存储器，记录该电力变换装置的运转中的所述半导体元件的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.29 JP 2016-1905121.一种电力变换装置，搭载切换主电流的导通和阻断的半导体元件，所述电力变换装置的特征在于，具备：检测所述半导体元件的状态的多个检测部；传输由所述多个检测部生成的信号的发送部；接收从所述发送部传输的信号的接收部；和记录由所述接收部生成的信号的存储器，记录该电力变换装置的运转中的所述半导体元件的状态。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，从所述发送部向所述接收部传输的信号通过单一的传输线缆传输。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，将从所述发送部向所述接收部传输的信号变换成单一的信号。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力变换装置，其特征在于，所述存储器至少记录栅极信号、过电流信号或过电压信号。5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，所述多个检测部包括栅极信号的检测部，其取得半导体元件的栅极-发射极间电压并将其与栅极电压阈值比较，生成前者高的情况下成为开启、相反的情况下成为截止的栅极信号。6.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，所述多个检测部包括过电流信号的检测部，其取得对半导体元件的发射极寄生电感施加的电压并通过积分电路算出积分值，将积分值与过电流阈值的换算电压进行比较，生成前者大的情况下成为开启、相反情况下成为截止的过电流信号。7.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，所述多个检测部包括过电压信号的检测部，其取得对半导体元件的集电极端子与栅极端子之间施加的电压，将其与检测部所具备的第一齐纳二极管的击穿电压进行比较，生成前者大的情况下成为开启、相反的情况下成为截止的过电压信号。8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，所述过电压信号的检测部将对半导体元件的集电极端子与栅极端子之间施加的电压限制在将第一齐纳二极管和第二齐纳二极管的击穿电压加起来的电压以下。9.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，所述发送部取得多个信号并分配到2进制的各比特，通过D-A变换器将2进制的信号变换成10进制的多值信号，并进行输出。10.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，所述接收部取得以10进制表达的多值信号，通过A-D变换器将10进制的信号变换成2进制的信号，将各比特的1设为开启，将0设为截止...

【专利技术属性】
技术研发人员：前健太郎，石川胜美，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP