电力转换装置制造方法及图纸

实施方式的电力转换装置具备：电力转换电路，具备分别配置于上支路与下支路的半导体元件，在上支路与下支路之间的交流端处与交流负载电连接；检测直流链路间的电压的电压检测器；检测流经交流端的电流的电流检测器；控制部，根据由电压检测器获得的电压值与由电流检测器获得的电流值，生成指示半导体元件的动作的栅极指令；以及基于栅极指令驱动半导体元件的栅极驱动器，栅极驱动器包含检测半导体元件的栅极电流的栅极电流检测器、及根据栅极电流判定半导体元件的驱动状态的电路，向控制部输出相当于驱动状态的值。出相当于驱动状态的值。出相当于驱动状态的值。

【技术实现步骤摘要】
电力转换装置


[0001]本专利技术的实施方式涉及电力转换装置。

技术介绍

[0002]在电力转换装置中，在搭载设备产生故障以及/或者异常、作为其结果产生了过电流的情况下，存在不仅对搭载设备、对于电源的供给源、控制对象的设备也带来极大的损害的可能性。因而，期望迅速地检测搭载设备的异常，并采取电力转换装置的动作停止、电路开路等的机构。特别是，半导体元件周边的故障率较高，因此期望的是电力转换装置具备用于检测半导体元件的故障、异常的机构。
[0003]以往，提出了如下机构：检测绝缘栅极型半导体元件的栅极电压，判定栅极电压是高(High)电平还是低(Low)电平，并根据与栅极指令信号的逻辑不一致而判定为半导体元件的异常。
[0004]在以往的检测栅极电压而判定半导体元件的驱动状态的方法中，例如在将栅极驱动器与半导体元件相连的电路(栅极布线)发生了断路的情况下，检测出栅极驱动器的输出电压而并非半导体元件的栅极电压，因此不仅无法检测半导体元件的驱动状态，还无法检测有无断路。
[0005]另外，近年来，在半导体元件封装的小型化发展的同时，所要求的电力转换装置的转换容量有增加的趋势，通过搭载将多个半导体元件并联连接而成的元件封装，从而应对电力转换装置的大容量化。一般来说，在将半导体元件与栅极驱动器相连的电路中以串联的方式连接栅极电阻。在各支路(arm)中并联连接有半导体元件的电力转换装置中，为了使半导体元件间的动态特性尽量一致，期望的是对于半导体元件分别连接栅极电阻。在上述电力转换装置中，若采用以往的检测栅极电压而判定半导体元件的驱动状态的方法，则需要按照每个半导体元件设置栅极电压检测电路。

技术实现思路

[0006]实施方式的电力转换装置具备：电力转换电路，具备分别配置于上支路与下支路的半导体元件，在上支路与下支路之间的交流端处与交流负载电连接；检测直流链路间的电压的电压检测器；检测流经交流端的电流的电流检测器；控制部，根据由电压检测器获得的电压值与由电流检测器获得的电流值，生成指示半导体元件的动作的栅极指令；以及基于栅极指令驱动半导体元件的栅极驱动器，栅极驱动器包含检测半导体元件的栅极电流的栅极电流检测器、及根据栅极电流判定半导体元件的驱动状态的电路，该栅极驱动器向控制部输出相当于驱动状态的值。
附图说明
[0007]图1是概略地表示一实施方式的电力转换装置的一构成例的图。
[0008]图2是用于说明图1所示的电力转换装置的栅极驱动器的一构成例的图。
[0009]图3是用于说明一实施方式的电力转换装置的动作的一个例子的图。
[0010]图4是用于说明一实施方式的电力转换装置的动作的其他例的图。
[0011]图5是用于说明一实施方式的电力转换装置的动作的其他例的图。
[0012]图6是概略地表示一实施方式的电力转换装置及其栅极驱动器的其他构成例的图。
具体实施方式
[0013]实施方式的电力转换装置具备：电力转换电路，具备分别配置于上支路与下支路的半导体元件，在上支路与下支路之间的交流端处与交流负载电连接；检测直流链路间的电压的电压检测器；检测流经交流端的电流的电流检测器；控制部，根据由电压检测器获得的电压值与由电流检测器获得的电流值，生成指示半导体元件的动作的栅极指令；以及基于栅极指令驱动半导体元件的栅极驱动器，栅极驱动器包含检测半导体元件的栅极电流的栅极电流检测器、及根据栅极电流判定半导体元件的驱动状态的电路，该栅极驱动器向控制部输出相当于驱动状态的值。
[0014]以下，参照附图详细地说明实施方式的电力转换装置。
[0015]图1是概略地表示一实施方式的电力转换装置的一构成例的图。
[0016]本实施方式的电力转换装置是两级式三相逆变器，具备：电力转换电路、栅极驱动器2、控制部3、电压检测部(电压检测器)4、电流检测部(电流检测器)5a－5c。上述电力转换电路连接于直流电源与交流负载(都未图示)之间(或者连接于直流负载与交流电源之间)，包含多个半导体元件1a－1f。
[0017]电力转换电路具备：与直流电源的正极端子电连接的高电位侧的直流链路；与直流电源的负极端子(接地部)电连接的低电位侧的直流链路；连接于直流链路间的各相支线(leg)；以及各相交流线，电连接于下述位置与交流负载之间，该位置为各相支线的上支路和下支路之间。
[0018]多个半导体元件1a－1f是电压驱动型半导体元件，例如包含MOSFET(metal
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oxide
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semiconductor field
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effect transistor)、IGBT(insulated gate bipolar transistor)等半导体元件。多个半导体元件1a－1f分别配置于电力转换装置的三相支线各个上支路与下支路。即，半导体元件1a配置于U相上支路，半导体元件1d配置于U相下支路。半导体元件1b配置于V相上支路，半导体元件1e配置于V相下支路。半导体元件1c配置于W相上支路，半导体元件1f配置于W相下支路。半导体元件1a－1f的栅极经由栅极布线而与栅极驱动器2电连接。
[0019]电压检测部4检测电力转换装置的直流链路间的电压(直流电源电压)。由电压检测部4检测出的电压值向控制部3供给。
[0020]电流检测部5a－5c检测流经电力转换装置与交流负载之间的各相电流。电流检测部5a检测在电力转换装置与交流负载之间的U相交流线中流过的U相电流。电流检测部5b检测在电力转换装置与交流负载之间的V相交流线中流过的V相电流。电流检测部5c检测在电力转换装置与交流负载之间的W相交流线中流过的W相电流。由电流检测部5a－5c检测出的电流值被向控制部3供给。另外，电力转换装置只要具备至少检测二相的交流电流的电流检测部即可，可以省略电流检测部5a－5c中的某一个。
[0021]控制部3接收直流电源的电压值与从电力转换装置输出的交流电流值，例如生成与从上级控制装置(未图示)要求的输出相应的栅极指令，并向栅极驱动器2输出。
[0022]控制部3可包含如下运算电路，其至少具备一个处理器和记录有由处理器执行的程序的存储器，并构成为通过软件或者软件与硬件的组合实现各种功能。
[0023]栅极驱动器2使用从控制部3供给的栅极指令来生成栅极信号，并向栅极布线输出。栅极驱动器2具备与半导体元件1a－1f的每一个对应的驱动器电路(图2所示)。
[0024]图2是用于说明图1所示的电力转换装置的栅极驱动器的一构成例的图。
[0025]图2中示出了栅极驱动器2所含的一个驱动器电路的一构成例。另外，这里通过驱动器电路驱动的半导体元件1可以是半导体元件1a－1f中的任意半导体元件。
[0026]驱动器电路具备栅极电阻11、分流电阻(栅极电流检测器)12、栅极驱动器电路13、差动放大电路14、比较器15a、15b、置位复位触发器(RS－FF)电路16、NOR栅极电路(或非逻辑栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力转换装置，具备：电力转换电路，具备半导体元件，在上支路与下支路之间的交流端处与交流负载电连接，所述半导体元件在直流链路间分别配置于所述上支路与所述下支路；电压检测器，检测所述直流链路间的电压；电流检测器，检测流经所述交流端的电流；控制部，根据由所述电压检测器获得的电压值与由所述电流检测器获得的电流值，生成对所述半导体元件的动作进行指示的栅极指令；以及栅极驱动器，基于所述栅极指令，驱动所述半导体元件，所述栅极驱动器包含：对所述半导体元件的栅极电流进行检测的栅极电流检测器和根据所述栅极电流来判定所述半导体元件的驱动状态的电路，所述栅极驱动器向所述控制部输出相当于所述驱动状态的值。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，所述控制部将所述栅极指令与相当于所述驱动状态的值进行比较，来检测所述半导体元件的异常。3.根据权利要求1所述的电力转换装置，所述栅极驱动器具备：所述栅极电流检测器；接通电流检测电路，在将从所述栅极驱动器向所述半导体元件流入所述栅极电流的方向设为正时，通过与正的阈值的比较，检测所述半导体元件的接通...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木隆志，中西启太，
申请(专利权)人：东芝基础设施系统株式会社，
类型：发明
国别省市：