脉冲电压产生装置及电力用半导体开关的保护方法制造方法及图纸

脉冲电压产生装置(200)具备：产生高电压的直流的高电压产生器(10)；电容元件(40)，与高电压产生器(10)并联地配置，能够蓄电至高电压状态；电力用半导体开关(50)，在高电压产生器(10)的输出侧与高电压产生器串联设置，进行来自高电压产生器(10)的输出的切断以及通电；7函数发生器(70)，将应该对试验对象施加的脉冲电压的时间变化输出；电流检测器(80)，检测输出电流；以及过电流保护电路(100)，接受来自电流检测器(80)的电流信号，以与施加周期相比足够短的采样时间间隔进行模拟/数字变换，监视输出电流的值，在判定为异常的情况下，切断从函数发生器(70)向电力用半导体开关(50)的输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲电压产生装置及电力用半导体开关的保护方法
本专利技术涉及脉冲电压产生装置及电力用半导体开关的保护方法。
技术介绍
脉冲电压产生装置例如被应用于具备马达、逆变器以及电缆的逆变器驱动系统。在该逆变器驱动系统中，逆变器通过开关动作将直流电压变换为脉冲电压，并将该脉冲电压经由电缆提供给马达。马达通过该脉冲电压来驱动。但是，在逆变器驱动系统中，由于逆变器、电缆、马达的阻抗不匹配，而产生反射波。由于该反射波叠加于脉冲电压，有可能在电缆与马达之间的部分、特别是电缆与马达的连接部产生高电压噪声。为了将该高电压噪声与雷涌相区别，在此称为逆变器浪涌。因此，作为评价逆变器驱动系统的试验之一，有模拟地产生逆变器浪涌，并作为例如负载施加于上述连接部的试验。特别是，有如下试验：作为模拟的逆变器浪涌而重复产生脉冲电压，并交替地进行将该脉冲电压施加于负载的期间和不产生该脉冲电压的期间。为了实现该试验，利用使用了放电间隙的脉冲电压产生装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5998548号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在最新IEC标准的确证试验中，需要数kV的电压、数kHz的重复脉冲电源。在现有技术中，为了产生重复脉冲，使用了放电球状间隙。在该球状间隙中，不易产生故障，但是存在难以以等时间间隔正确地产生相同波形的问题。因此，为了正确地产生重复脉冲，提出了组装功率半导体开关的方法。例如，有如下例子：在电源与逆变器之间组装功率半导体开关并且并联地设置保护放电电路(专利文献1)。通常，在电源侧设置有过电流继电器等保护电路。另外，在电源装置中，通常在流过异常的电流的情况下，例如进行抑制输出电压等的保护动作。然而，在上述的脉冲电压产生装置的电路中，施加于负载侧的脉冲电压是通过来自电容器的放电而产生的，电源装置侧的状态几乎不影响该脉冲电压。因此，电源侧的保护动作对于流过功率半导体开关的过电流没有效果。因此，本专利技术的目的在于，在脉冲电压产生装置中，避免功率半导体开关产生故障这一状态。用于解决技术问题的手段为了实现上述目的，本专利技术的脉冲电压产生装置，为了对试验对象以规定的施加周期施加重复脉冲电压而从输出端输出脉冲电压，改脉冲电压产生装置的特征在于，具备：提供直流电力的输入用直流电源；高电压产生器，产生比所述输入用直流电源的电压高的电压的直流；电容元件，与所述高电压产生器并联配置。能够蓄电至高电压状态；电力用半导体开关，在所述高电压产生器的输出侧，与所述高电压产生器串联设置，进行将来自所述高电压产生器的输出的切断以及通电；函数发生器，向所述电力用半导体开关输出应该对所述试验对象施加的脉冲电压的时间变化；电流检测器，检测所述输出端的输出电流；以及过电流保护电路，接受来自所述电流检测器的电流信号，以比所述施加周期充分短的采样时间间隔进行模拟/数字变换，监视所述输出电流的值，如果判定为异常，则切断从所述函数发生器向所述电力用半导体开关的输出。另外，本专利技术的电力用半导体开关的保护方法，是对试验对象以规定的施加周期施加重复脉冲电压的电力用半导体开关的保护方法，其特征在于，具有：施加步骤，通过来自函数发生器的输出而将脉冲电压施加于试验对象；电流值读入步骤，所述逻辑运算/判定部读入电流值；判定步骤，所述逻辑运算/判定部判定读入的电流值是否为规定值以上，在判定为不是规定值以上的情况下，重复进行所述电流值读入步骤以下；以及切断步骤，在逻辑运算/判定部判定为读入的电流值为规定值以上的情况下，触发信号切断电路进行动作。专利技术效果根据本专利技术，在脉冲电压产生装置中，能够避免功率半导体开关产生故障这一状态。附图说明图1是表示第一实施方式的脉冲电压产生装置的构成的框图。图2是表示第一实施方式的脉冲电压产生装置中的过电流保护电路的构成的框图。图3是表示第一实施方式的脉冲电压产生装置中的过电流保护电路的输入匹配部的构成的概念电路图。图4是表示第一实施方式的脉冲电压产生装置的电力用半导体开关的保护方法的步骤的流程图。图5是说明第一实施方式的脉冲电压产生装置的电力用半导体开关的保护方法的时序图。图6是说明第一实施方式的脉冲电压产生装置的电力用半导体开关的保护方法中的过电流检测时的各部的时间变化的曲线图。图7是为了说明第一实施方式的脉冲电压产生装置的电力用半导体开关的保护方法中的过电流检测时的各部的在微小时间内的时间变化，而将图6在时间轴方向上放大的曲线图。图8是表示第二实施方式的脉冲电压产生装置中的过电流保护电路的构成的框图。图9是表示第二实施方式的脉冲电压产生装置的电力用半导体开关的保护方法的步骤的流程图。图10是表示第二实施方式的脉冲电压产生装置的电力用半导体开关的保护方法中的检测电流的产生的例子的曲线图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的实施方式的脉冲电压产生装置以及电力用半导体开关的保护方法进行说明。在此，对相互相同或类似的部分标注共通的附图标记，并省略重复说明。[第一实施方式]图1是表示第一实施方式的脉冲电压产生装置的构成的框图。脉冲电压产生装置200具有高电压产生器10、输入用直流电源20、控制用直流电源30、电容元件40、电力用半导体开关50、函数发生器70以及过电流保护电路100。输入用直流电源20是10V左右的直流电源。高电压产生器10以例如3000倍等的103倍的数量级将输入用直流电源20的电压放大，产生最大数kV左右的高电压。高电压产生器10产生的高电压例如能够通过在将来自输入用直流电源20的电压变换为交流之后，用科克罗夫特·沃尔顿方式升压为直流高压的方法等而得到。控制用直流电源30输出针对输入用直流电源20指定直流电压的电压值、上升时间以及下降时间的控制信号。例如对使2秒钟输出规定的电压且之后的2秒钟为零这一情况重复等的、试验中的施加的整体图案进行控制。电容元件40例如是数nF程度的电容。另外，充电电阻元件62是电容元件40的入口侧的电阻元件。输入用直流电源20、高电压产生器10以及电容元件40的低电压侧与地线1连接。电力用半导体开关50概念性地表示为具有通断部51及保护电阻元件52。电力用半导体开关50以数kHz左右的频度重复进行开闭。与电力用半导体开关50并联地设置有用于保护对电力用半导体开关50的反向电压的开关用反向电压保护二极管61。在电力用半导体开关50的负载侧，调整电阻元件63及负载侧电阻元件64串联配置至地线电位。与施加脉冲电压的对象连接的输出端子67从调整电阻元件63与负载侧电阻元件64的连接部被引出。另外，输出端子68为地线电位。与负载侧电阻元件64并联地设置有用于对反向电压保护脉冲电压产生装置200的负载用反向电压保护二极管65。为了向电力用半导体开关50的栅极部(未图示)输出控制信号，设置有函数发生器70。函数发生器70的输出例如是重复规定的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲电压产生装置，为了对试验对象以规定的施加周期施加重复脉冲电压而从输出端输出脉冲电压，其特征在于，具备：/n供给直流电力的输入用直流电源；/n高电压产生器，产生比所述输入用直流电源的电压高的电压的直流；/n电容元件，与所述高电压产生器并联配置，能够蓄电至高电压状态；/n电力用半导体开关，在所述高电压产生器的输出侧与所述高电压产生器串联设置，进行来自所述高电压产生器的输出的切断以及通电；/n函数发生器，将应该对所述试验对象施加的脉冲电压的时间变化向所述电力用半导体开关输出；/n电流检测器，检测所述输出端的输出电流；以及/n过电流保护电路，接受来自所述电流检测器的电流信号，以与所述施加周期相比足够短的采样时间间隔进行模拟/数字变换，监视所述输出电流的值，在判定为异常的情况下，切断从所述函数发生器向所述电力用半导体开关的输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种脉冲电压产生装置，为了对试验对象以规定的施加周期施加重复脉冲电压而从输出端输出脉冲电压，其特征在于，具备：
供给直流电力的输入用直流电源；
高电压产生器，产生比所述输入用直流电源的电压高的电压的直流；
电容元件，与所述高电压产生器并联配置，能够蓄电至高电压状态；
电力用半导体开关，在所述高电压产生器的输出侧与所述高电压产生器串联设置，进行来自所述高电压产生器的输出的切断以及通电；
函数发生器，将应该对所述试验对象施加的脉冲电压的时间变化向所述电力用半导体开关输出；
电流检测器，检测所述输出端的输出电流；以及
过电流保护电路，接受来自所述电流检测器的电流信号，以与所述施加周期相比足够短的采样时间间隔进行模拟/数字变换，监视所述输出电流的值，在判定为异常的情况下，切断从所述函数发生器向所述电力用半导体开关的输出。


2.根据权利要求1所述的脉冲电压产生装置，其特征在于，
所述过电流保护电路具备：
输入匹配部，进行与所述电流检测器侧的阻抗匹配；
高速A/D变换部，将来自所述电流检测器的电流信号以比所述脉冲电压的施加周期短的周期进行模拟/数字变换；
时钟，规定所述高速A/D变换部的采样执行周期；
逻辑运算/判定部，接收来自所述高速A/D变换部的被数字化后的电流信号，判定是否超过了规定值，在判定为超过了规定值的情况下输出该意思；以及
触发信号切断电路，接受来自所述逻辑运算/判定部的超过了规定值这一意思的输出，切断从所述函数发生器向所述电力用半导体开关的输出。


3.根据权利要求2所述的脉冲电压产生装置，其特征在于，
所述过电流保护电路还具有存储装置，

【专利技术属性】
技术研发人员：孙进通，吉满哲夫，筒井宏次，梅津洁，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP