半导体功率转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体功率转换装置的热损坏保护装置，其通过使半导体功率转换装置内所使用的元件的温度上升均匀，从而防止半导体功率转换装置的元件由于发热而损坏。在半导体功率转换装置中，针对该半导体功率转换装置所使用的各个元件，通过计算各元件的相对于允许温度的温度裕度，以使得所述温度裕度较低的元件的导通率下降的方式控制半导体功率转换装置，使半导体功率转换装置内所使用的元件的温度上升均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体功率转换装置，其使用多个半导体元件来驱动电动机，为了防止半导体元件热损坏而采用调制控制方法。
技术介绍
在驱动电动机的情况下，作为功率转换装置大多使用搭载有半导体元件的PWM(Pulse Width Modulation)逆变器。在利用PWM逆变器驱动电动机的情况下，在例如极低频率下的动作或电动机堵转状态等时，产生下述问题，即，电流集中流过上述逆变器内的多个半导体元件中的特定元件，使半导体元件热损坏。针对上述问题，在专利文献1中公开了一种方法，其着眼于半导体元件瞬间损耗的大小存在差异这一情况，通过分配各半导体元件的接通率，使损耗最大的半导体元件的损耗由其它元件负担，从而抑制发热，防止元件的热损坏。另外，在专利文献2中公开了一种方法，即，在电动车辆的控制装置中，具有温度检测部，该温度检测部对逆变器的各晶体管的温度进行实际检测。并且，为了使温度最高的晶体管的温度降低，以变得比施加在逆变器上的PWM波形的载波的中央值小的方式对调制波的中心值进行变更，或者对相位进行变更。专利文献1：日本特开2003-189668号公报专利文献2：日本特开2009-171768号公报
技术实现思路
但是，在上述专利文献1所示的技术中，仅简单地使损耗最高的元件的损耗由其它元件负担，有时使元件允许温度较高的元件的损耗由元件允许温度较低的元件负担。例如产生下述课题，即，在对功<br>率转换装置进行控制以使得电动机以低频率运转的情况下，由于功率转换装置内的一部分元件的输出电流变大，所以仅该元件的温度与其它元件相比变高，因此，相对于元件允许温度来说，实施的并不一定是最佳的温度控制，没有充分解除热损坏的风险。另外，在上述专利文献2所示的技术中，与专利文献1的情况相同地，仅简单地使损耗最高的元件的损耗由其它元件负担，有可能使元件允许温度较高的元件的损耗由元件允许温度较低的元件负担。由此，存在下述课题，即，相对于元件允许温度来说，实施的并不一定是最佳的温度控制，没有充分解除热损坏的风险。本专利技术就是鉴于上述课题而提出的，其提供一种半导体功率转换装置，其针对该半导体功率转换装置所使用的各个元件，通过计算各元件的相对于允许温度的温度裕度，以使所述温度裕度较低的元件的导通率下降的方式对半导体功率转换装置进行温度控制，使半导体功率转换装置内所使用的元件的温度上升均匀，从而防止半导体功率转换装置内的元件由于发热而损坏。本专利技术的特征在于，具有：功率转换部，其具有半导体开关元件和半导体元件，该半导体开关元件根据指令进行接通或断开动作，该半导体元件与所述半导体开关元件逆并联地连接，限制使得电流沿规定方向流动，该功率转换部通过所述半导体开关元件的接通、断开动作而对来自外部的输入电压进行PWM控制，并向外部输出电流；以及温度控制部，其具有元件允许温度存储单元、元件温度检测单元、温度裕度运算单元以及电压指令单元，其中，该元件允许温度存储单元对用于使所述各元件正常动作的温度允许值即允许温度进行存储，该元件温度检测单元对所述各元件的温度进行检测，该温度裕度运算单元对所述元件允许温度存储单元所存储的各元件的允许温度和由所述元件温度检测单元检测出的各元件的温度之间的差值进行运算，该电压指令单元对所述半导体开关元件发出指令，使得所述各元件中，由所述温度裕度运算单元运算出的所述差值与其它元件相比较低的元件的导通率下降。专利技术的效果如上所述，根据本专利技术所涉及的半导体功率转换装置，针对所述半导体开关元件及所述半导体元件各自设定允许温度，在针对各个元件计算出所述温度裕度的基础上，生成应向所述门信号输出的电压指令信号，以使得所述温度裕度较低的元件的导通率下降。即，针对该半导体功率转换装置所使用的各个元件，通过计算各元件的相对于允许温度的温度裕度，以使得所述温度裕度较低的元件的导通率下降的方式控制半导体功率转换装置，使半导体功率转换装置内所使用的元件的温度上升均匀，从而可以防止半导体功率转换装置内的元件由于发热而损坏。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置的结构的图。图2是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，U相电流最大的情况下的U相半导体开关元件及U相半导体元件的元件温度与各自的元件允许温度之间的关系的一个例子的图。图3是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，进行电压指令的调制前的半导体开关元件及半导体元件的温度裕度的图。图4是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，进行电压指令的调制前的电压指令的图。图5是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，进行电压指令的调制前的电流的图。图6是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，在进行了电压指令的调制的情况下的某个元件的温度和元件允许温度之间的关系的图。图7是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，在进行了电压指令的调制的情况下的半导体开关元件及半导体元件的温度裕度的图。图8是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，进行了电压指令的调制的情况下的电压指令的图。图9是表示在本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置中，进行了电压指令的调制的情况下的电流的图。图10是表示本专利技术的实施方式2中的半导体功率转换装置的结构的图。图11是表示本专利技术的实施方式3中的半导体功率转换装置的结构的一个例子的图。具体实施方式下面，基于附图，详细说明本专利技术所涉及的半导体功率转换装置的实施方式。此外，本专利技术并不受本实施方式所限定。实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1中的半导体功率转换装置的结构的图。在图1中，标号1是半导体功率转换装置，标号10是半导体功率转换装置的P侧母线和N侧母线之间所连接的直流电源装置，标号2是通过来自半导体功率转换装置1的三相电压输出而驱动的电动机。此外，直流电源装置10也可以是将交流电源进行整流及平滑后的电源。另外，电动机2可以是感应电动机、永磁体型电动机等任意一种，电动机的种类可以是任意的。另外，标号5a至5f分别是U相、V相、W相的P侧及N侧的半导体开关元件，通过根据来自门信号生成器8a的门信号而对接通或断开进行切换，从而切换其输出电压的接通或断开。另外，标号6a至6f分别与半导体开关元件5a至5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体功率转换装置，其具有：功率转换部，其具有半导体开关元件和半导体元件，该半导体开关元件根据指令进行接通或断开动作，该半导体元件与所述半导体开关元件逆并联地连接，限制使得电流沿规定方向流动，该功率转换部通过所述半导体开关元件的接通、断开动作而对来自外部的输入电压进行PWM控制，并向外部输出电流；以及温度控制部，其具有元件允许温度存储单元、元件温度检测单元、温度裕度运算单元以及电压指令单元，其中，该元件允许温度存储单元对用于使所述各元件正常动作的温度允许值即允许温度进行存储，该元件温度检测单元对所述各元件的温度进行检测，该温度裕度运算单元对所述元件允许温度存储单元所存储的各元件的允许温度和由所述元件温度检测单元检测出的各元件的温度之间的差值进行运算，该电压指令单元对所述半导体开关元件发出指令，使得所述各元件中，由所述温度裕度运算单元运算出的所述差值与其它元件相比较低的元件的导通率下降。

【技术特征摘要】
2011.08.18 JP 2011-1787511.一种半导体功率转换装置，其具有：
功率转换部，其具有半导体开关元件和半导体元件，该半导体
开关元件根据指令进行接通或断开动作，该半导体元件与所述半导体
开关元件逆并联地连接，限制使得电流沿规定方向流动，该功率转换
部通过所述半导体开关元件的接通、断开动作而对来自外部的输入电
压进行PWM控制，并向外部输出电流；以及
温度控制部，其具有元件允许温度存储单元、元件温度检测单
元、温度裕度运算单元以及电压指令单元，其中，该元件允许温度存
储单元对用于使所述各元件正常动作的温度允许值即允许温度进行
存储，该元件温度检测单元对所述各元件的温度进行检测，该温度裕
度运算单元对所述元件允许温度存储单元所存储的各元件的允许温
度和由所述元件温度检测单元检测出的各元件的温度之间的差值进
行运算，该电压指令单元对所述半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村隼一，今中晶，原川雅哉，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：