本发明专利技术提供一种短路故障检测装置和电力变换装置，该短路故障检测装置包括在电力变换装置中，该电力变换装置经由包括第一半导体开关元件的第一臂和包括第二半导体开关元件的第二臂向负载供给电力。短路故障检测装置具有罗哥夫斯基线圈和检测电路，该检测电路基于从罗哥夫斯基线圈得到的检测信号，检测第一臂、第二臂以及负载中的任一者的短路故障。在第一电流路和第二电流路双方插入有罗哥夫斯基线圈，第一电流路供流过第一臂且流过负载的第一电流通过，第二电流路供流过第二臂且流过负载的第二电流通过。的第二电流通过。的第二电流通过。
【技术实现步骤摘要】
短路故障检测装置和电力变换装置
[0001]本公开涉及一种短路故障检测装置和电力变换装置。
技术介绍
[0002]在驱动马达等负载的电力变换装置中，有时电力变换装置中所包括的半导体开关元件中会流通过大的电流。当这种过大的电流长时间地流通时，半导体开关元件有可能会损坏。因此，电力变换装置具有短路故障检测装置，该短路故障检测装置用于探测流过半导体开关元件的过大电流并使电力变换装置停止。
[0003]在这种短路故障检测装置中，为了检测流过半导体开关元件的电流而利用分流电阻、CT(Current Transformer；变流器)、或罗哥夫斯基线圈等。在这些部件中，罗哥夫斯基线圈不具有芯。因此，具有以下优点：能够使短路故障检测装置小型化，另外，能够测定大电流。
[0004]专利文献1所公开的技术涉及一种经由多个臂向负载供给电力的电力变换装置。电力变换装置具备分别包括了半导体开关元件的多个臂、多个罗哥夫斯基线圈以及多个检测电路。一个检测电路和一个罗哥夫斯基线圈与一个臂对应。检测电路基于对应的罗哥夫斯基线圈的输出电压，来检测对应的臂等的短路故障。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2019
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216540号公报
技术实现思路
[0008]专利技术要解决的问题
[0009]在上述的专利文献1所公开的技术中，分别对多个臂中的每一个臂设置了罗哥夫斯基线圈和检测电路，因此存在增加成本且导致电力变换装置的大型化的问题。另外，存在具备SiC等的高速的半导体开关元件的电力变换装置。在这种电力变换装置中，负载短路故障时的短路电流的时间梯度di/dt的数量级为μs程度。与此相对地，臂短路故障时的短路电流的时间梯度di/dt的数量级为ns程度。在这两种情况下，最适合负载短路和臂短路故障的探测的罗哥夫斯基线圈的匝数大不相同。因此，需要兼顾负载短路故障和臂短路故障各自的探测的设计，这会存在导致罗哥夫斯基线圈的大型化、以及检测电路的大型化和复杂化的问题。
[0010]本公开是鉴于以上所说明的问题而完成的，目的在于提供一种避免电力变换装置的大型化和复杂化并检测电力变换装置中的短路故障的技术方案。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]一个方式中的短路故障检测装置是包括在电力变换装置中的短路故障检测装置，所述电力变换装置经由包括第一半导体开关元件的第一臂和包括第二半导体开关元件的第二臂向负载供给电力，所述短路故障检测装置具有：罗哥夫斯基线圈；以及检测电路，其
基于从所述罗哥夫斯基线圈得到的检测信号，检测所述第一臂、所述第二臂以及所述负载中的任一者的短路故障，其中，在第一电流路和第二电流路双方插入有所述罗哥夫斯基线圈，所述第一电流路供流过所述第一臂且流过所述负载的第一电流通过，所述第二电流路供流过所述第二臂且流过所述负载的第二电流通过。
[0013]其他方式中的电力变换装置是向负载供给电力的电力变换装置，其具有：第一臂，其包括第一半导体开关元件；第二臂，其包括第二半导体开关元件；第一电流路，其供流过所述第一臂且流过所述负载的第一电流通过；第二电流路，其供流过所述第二臂且流过所述负载的第二电流通过；以及短路故障检测装置，其中，所述短路故障检测装置具备：罗哥夫斯基线圈，其被插入到所述第一电流路和所述第二电流路双方；检测电路，其基于从所述罗哥夫斯基线圈得到的检测信号，检测所述第一臂、所述第二臂以及所述负载中的任一者的短路故障。
[0014]专利技术的效果
[0015]根据以上的方式，针对两个臂设置一个罗哥夫斯基线圈和一个检测电路，因此能够避免电力变换装置的大型化和复杂化并检测电力变换装置中的短路故障。
附图说明
[0016]图1是具备作为一个实施方式的短路故障检测装置的电力变换装置的电路图。
[0017]图2是示出电力变换装置的动作例的电路图。
[0018]图3是示出在进行开关动作时未产生短路故障的情况(通常的开通)下的电力变换装置的动作的波形图。
[0019]图4是示出通常开通时的电力变换装置的动作的电路图。
[0020]图5是示出产生了臂短路故障时的电力变换装置的动作的波形图。
[0021]图6是示出产生了臂短路故障时的电力变换装置的动作的电路图。
[0022]图7是示出产生了负载短路故障时的电力变换装置的动作的波形图。
[0023]图8是示出产生了负载短路故障时的电力变换装置的动作的电路图。
[0024]图9是具备第一变形例中的短路故障检测装置的电力变换装置的电路图。
[0025]图10是第六变形例中的电力变换装置的侧视图。
[0026]图11是第六变形例中的罗哥夫斯基布线基板的俯视图。
[0027]图12是第七变形例中的电力变换装置的侧视图。
[0028]图13是第七变形例中的罗哥夫斯基布线基板的俯视图。
[0029]图14是第八变形例中的电力变换装置的俯视图。
[0030]图15是第八变形例中的电力变换装置的侧视图。
[0031]图16是第九变形例中的电力变换装置的侧视图。
具体实施方式
[0032]下面，一边参照附图一边说明实施方式。
[0033]图1是具备作为一个实施方式的短路故障检测装置50的电力变换装置100的电路图。电力变换装置100是相当于逆变器的一个相的装置，具有上臂110(第一臂)、下臂120(第二臂)、以及AC输出端子102。在此，上臂110与下臂120彼此串联连接，且配置在连接于电源
(未图示)的正极的高电位电源线101P与连接于同一电源的负极的低电位电源线101N之间。AC输出端子102对应于将两个臂共同连接的点(公共连接点)。在AC输出端子102连接有马达的绕阻等负载Z。
[0034]电力变换装置100也可以具有多个相的上臂110和下臂120。在该情况下，也可以将1个相的上臂110与下臂120彼此串联连接而得到的多个对并联连接且配置于高电位电源线101P与低电位电源线101N之间。由此构成逆变器。
[0035]上臂110具有半导体开关元件Q1(第一半导体开关)、以及与其反向并联连接的二极管D1。同样地，下臂120具有半导体开关元件Q2(第二半导体开关)、以及与其反向并联连接的二极管D2。半导体开关元件Q1和Q2分别是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；金属氧化物半导体场效应晶体管)等晶体管。晶体管的例子包括以碳化硅、氮化镓、氧化镓以及金刚石中的至少一者为主材料的宽带隙半导体元件。
[0036]另外，电力变换装置100具有第一栅极驱动电路(上臂用)10和第二栅极驱动电路(下臂用)20。第一栅极驱动电路10基于从控制部(未图示)供给的上臂控制信号，来控制上臂110的半导体开关元件Q1的接通/断开。第二栅极驱动电路20基于从同一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种短路故障检测装置，包括在电力变换装置中，所述电力变换装置经由包括第一半导体开关元件的第一臂和包括第二半导体开关元件的第二臂向负载供给电力，所述短路故障检测装置的特征在于，具有：罗哥夫斯基线圈；以及检测电路，其基于从所述罗哥夫斯基线圈得到的检测信号，检测所述第一臂、所述第二臂以及所述负载中的任一者的短路故障，其中，在第一电流路和第二电流路双方插入有所述罗哥夫斯基线圈，所述第一电流路供流过所述第一臂且流过所述负载的第一电流通过，所述第二电流路供流过所述第二臂且流过所述负载的第二电流通过。2.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第一臂与所述第二臂彼此串联连接，所述第一臂和所述第二臂配置于高电位电源线与低电位电源线之间，所述负载连接于所述第一臂与所述第二臂的公共连接点，所述第一电流路是所述第一臂与所述公共连接点之间的电流路，所述第二电流路是所述第二臂与所述公共连接点之间的电流路。3.根据权利要求2所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第一臂收容在具有与所述公共连接点连接的端子的第一半导体模块中，所述第二臂收容在具有与所述公共连接点连接的端子的第二半导体模块中，所述第一半导体模块的所述端子和所述第二半导体模块的所述端子被所述罗哥夫斯基线圈包围。4.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第一臂与所述第二臂彼此串联连接，所述第一臂和所述第二臂配置于高电位电源线与低电位电源线之间，所述负载连接于所述第一臂与所述第二臂的公共连接点，所述第一电流路是所述第一臂与所述高电位电源线之间的电流路，所述第二电流路是所述第二臂与所述低电位电源线之间的电流路。5.根据权利要求4所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第一臂收容在具有与所述高电位电源线连接的端子的第一半导体模块中，所述第二臂收容在具有与所述低电位电源线连接的端子的第二半导体模块中，所述第一半导体模块的所述端子和所述第二半导体模块的所述端子被所述罗哥夫斯基线圈包围。6.根据权利要求4所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第一臂和所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：松原邦夫，木口龙雅，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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