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JPH09233838A - 保護回路 - Google Patents

保護回路

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JPH09233838A
JPH09233838A JP9012341A JP1234197A JPH09233838A JP H09233838 A JPH09233838 A JP H09233838A JP 9012341 A JP9012341 A JP 9012341A JP 1234197 A JP1234197 A JP 1234197A JP H09233838 A JPH09233838 A JP H09233838A
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current
bus
power device
power
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JP9012341A
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Inventor
Vijay Mangtani
ビジャイ・マンタニ
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Infineon Technologies Americas Corp
Original Assignee
International Rectifier Corp USA
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡や過電流の障害に対して電力デバイスを
保護するための、より簡単な構成を有し、より少ない部
品を用いる保護回路を提供する。 【解決手段】 過電流障害のみならず、二相の,相〜ア
ース間の、及び、ショートスルーの短絡障害に対して、
例えば電力変換／逆変換回路のような電力回路における
ＩＧＢＴ及び他の非ラッチ半導体デバイスを保護するた
めの障害保護回路であり、その回路は、このような電力
回路の高い側におけるデバイスのための局部的な保護を
もたらし、障害が検出される場合にその障害を低い側に
伝え、適当な制御回路がその障害をラッチするように作
動させられる。その結果、電力回路全体のみならず、高
い側のデバイスを保護するための分離された感知信号又
はフィードバック信号の必要を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力半導体デバイ
スに、特に、例えば電力変換／逆変換回路のような電力
回路を、過電流の障害に対してのみならず、二相,相〜
アース間の、および、シュートスルー(shoot through)
の短絡障害に対して保護する方法及び回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar m
ode transistor:絶縁ゲートバイポーラモードトランジ
スタ)インバータは、様々な変換に際して一般的に適用
されている。１つの適用例では、これらのインバータ
が、直流バス電圧を単相又は三相交流電圧出力へ変換す
るために有用である。ＩＧＢＴは、過負荷のコンデンサ
又は障害の許容度について制限されている。従って、敏
速に動作する検出器および保護回路が、例えば短絡のよ
うないかなる障害をも検出し、障害がある場合には、デ
バイスの破壊を防ぐのに十分に敏速に電力デバイスに対
してゲート駆動を閉鎖する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】過剰な電流についての
障害は、短絡障害および過電流障害として大きく分類づ
けられ得る。短絡障害は、電流が通じる電力デバイス
が、通常、電力変換回路に接続された負荷器(load)を含
まない経路を経由して、過剰量の電流を搬送させられる
場合に生じる。大きな電流によって、デバイスにかかる
電圧が高い値へ上昇する。その値は、デバイス固有の特
性にのみならず、直流バスの電圧,インピーダンスおよ
びその障害経路にある他のデバイスに依存している。デ
バイスにかかる高電圧は、次第にデバイス内の過度の電
力損失を引き起こし、それによって、デバイスが過熱
し、破壊する。そこで、その破壊を防止するために短絡
障害の発生時に、電力回路を迅速に閉鎖することが必要
である。
【０００４】前述した短絡障害の分類は３つの下位区分
に細分され得る。 a) 二相短絡: このタイプの障害は、インバータの２
つ(又はそれ以上)の出力がショートする場合に生じる。 b) 相〜アース間の短絡: このタイプの障害は、イン
バータの１つ(又はそれ以上)の出力がアースに対してシ
ョートする場合に生じる。 c) シュートスルー(shoot through)短絡: もし、イ
ンバータ回路の同じ区間にある２つのデバイス(例え
ば、直列にあるデバイス)が同時にオン状態に入れられ
れば、あるいは、同じ区間の導電する又はショートした
デバイスへ電流を伝えるべく、デバイスがオン状態に入
れられれば、過剰な電流が正のバスから同じ区間のデバ
イスを経由して負のバスへ流れる。事実上、このタイプ
の障害は、二相障害に類似しており、二相障害として検
出され処理され得る。
【０００５】過電流障害は、インバータにおける１つ又
はそれ以上のデバイスが、短絡電流よりも小さいが、デ
バイスの連続電流搬送容量よりも大きな電流を搬送する
場合に生じる。このタイプの障害電流は、通常、インバ
ータの２つ(又はそれ以上)の出力の間で、それらの間に
接続される負荷器を通って流れる。電流の大きさが短絡
電流より小さいので、デバイスにかかる電圧は、おおよ
そデバイス固有の特性に依存する。従って、それに関連
した損失は、短絡状態の間にあった損失よりも小さい。
これらのタイプの障害は、短絡電流と比較して割合に長
い時間許容され得る。この分類の障害に関して、電力デ
バイスによって安全に許容され得る一時的な過負荷の間
にデバイスが閉鎖されないように、逆限時特性(inverse
timecharacteristics)を備えた過電流の保護を有する
ことが好ましい。
【０００６】以下の２つの一般的な解決法を用いて、短
絡および過電流の障害を検出することが知られている。
第１の解決法は、不飽和検出(desaturation detectio
n)手段を含んでいる。短絡の間に、デバイスにかかる電
圧は、デバイス固有の特性のみならず、インバータの直
流バスの電圧,インピーダンスおよび短絡経路における
他のデバイスの存在によって決定される高い値に上昇す
る。その結果、デバイスがオン状態に入れられている場
合にデバイスにかかる高電圧は、短絡障害として判断さ
れ得る。続いて、その電圧は、電力デバイスと制御回路
との間を通過する制御信号によって、電力デバイスの閉
鎖を開始するために、制御回路にフィードバックされ得
る。それら作用する電圧間の電位差が数百ボルトに達す
るので、これらの信号をインターフェースすることはさ
さいなことではない。そこで、信号は、通常、オプトカ
ップラー(optocoupler)のような、ある形式の電流アイ
ソレータ(current isolator)経由で、上記制御回路
へ、また、制御回路から供給される。公知のように、典
型的なインバータでは、幾つかのデバイスが直流バスの
高い側に接続され、他のデバイスがその低い側に接続さ
れている。高い側の各デバイスは、上記制御回路へ、ま
た、制御回路から信号を供給するために、少なくとも１
つのオプトカップラーを使用しなければならない。
【０００７】更に、先行技術の不飽和検出の機構は、そ
れ自体で検出し、過電流に対する保護をもたらすことは
できない。その結果、過電流に対する保護が、典型的に
は、例えば、分流器,ホール効果電流変圧器,高周波直流
検出素子、若しくはその同様のものを使用することによ
り、ある形式の電流感知(current sensing)手段を用い
て付加される。
【０００８】短絡を検出するための２つの公知の解決法
のうちの第２のものは、電流感知手段を有している。こ
の解決法に従って、直流電流は、電流分流器,ホール効
果センサ等のような、ある形式の電流感知手段を用い
て、正の直流バス,負の直流バス若しくは両方の直流バ
スにおいて感知される。時には、電流変圧器(ＣＴ)が、
Ｐ−Ｅ(相〜アース)の障害を差動感知(differential s
ensing)するために出力に設けられる。
【０００９】電流感知手段としては、多くの機構が知ら
れている。これらの機構のうちの１つは、負の直流バス
および正の直流バスの両方に電流センサを備える。この
ことは、正および負のバスにおける別々の電流センサ、
そして、各センサについての別々の検出回路を備えるこ
とを必要とする。高い側の直流バスとともに作動する感
知および検出回路は、あらゆる状態を制御回路へ伝える
ために、ある形式の電流アイソレーション(current is
olation)を使用しなければならない。これらの回路は、
(a)オプトカップラーを備えた正のバスにおける分流
器、(b)正のバスにおけるホール効果の電流センサ、(c)
正のバスにおける高周波直流変圧器(highfrequency Ｄ
Ｃ ＣＴ)として配列され得る。負のバスへの障害の分
離又は非分離出力のうちの、正のバスを経由した障害の
分離出力が制御回路に供給され、いかなる障害の場合に
も、その制御回路が、電力処理デバイスのゲートに対す
る駆動信号を検出し、カットオフする。
【００１０】また別の公知の電流感知の機構は、付加的
な感知手段用に接続されるたった１つの電流センサを用
いるものである。すなわち、単一の電流センサが付加的
な様式で２つの主系(primary)として作用する正および
負の直流バスとともに使用される。負直流バスのみなら
ず正のバスからの電流がともに同じセンサを通過させら
れる。通常の、過負荷および二相短絡状態の間に、上記
センサの出力は、正および負のバスの電流の合計に比例
しており、各々は、主系におけるそれぞれの切替わりの
数により概算される。相〜アース間の障害の間には、上
記センサの出力は、正直流バス又は負直流バスの各主系
の切替わりの回数により概算される障害電流に比例して
いる。上記センサの分離出力は制御回路に供給され、い
かなる障害が検出される場合にも、その制御回路は、ゲ
ート駆動信号を検出し、カットオフする。
【００１１】更に別の先行技術の機構は、１つの比例電
流センサおよび１つの差分電流センサ(differential c
urrent sensor)を使用するものである。(分離又は非分
離の)比例電流のセンサが、正のバスの電流又は負のバ
スの電流のどちらか一方をモニターするために用いられ
る。出力センサが、二相短絡、及び／又は、過電流の障
害を検出すべく用いられる。分離された差分電流のセン
サは、正および負のバスにおける、又は、インバータの
出力における差分電流を測定するために用いられる。こ
の差分電流のセンサの出力が、相〜アース間の障害を検
出するために用いられる。前述した先行技術の機構のす
べてが、回路を制御するために障害の状態を反映する信
号を結合するために、例えばオプトカップラーのような
ある形式のアイソレーションを用いるものである。
【００１２】本発明の目的の１つは、様々な短絡や過電
流の障害に対して電力デバイスを保護するための、より
簡単な構成を有し、より少ない部品を用いる方法及び回
路を提供することである。本発明の他の目的は、検出
し、電力デバイスを制御するために必要とされる電流ア
イソレータの数を削減する、電流回路保護のための方法
および回路を提供することである。
【００１３】本発明のまた他の目的は、高い側の電力デ
バイスのための局部的な保護をもたらす回路および方法
を実現することであり、この場合には、高い側の電力デ
バイスの障害に対する保護について他の方法により必要
とされるような、高い側から低い側への分離された感知
信号又はフィードバック信号を用いることを回避するた
めに、高い側の障害は、それらが低い側の電力デバイス
において検出されるときにラッチされる。本発明の更に
他の目的は、抵抗感知素子が用いられる場合に、電流セ
ンサをただ１つ使用することにより、経済的であり、且
つ、効率を向上させる半導体電力デバイスの保護のため
の方法および回路を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、先行技術の機
構が障害の発生を感知し、閉鎖を引き起こすために、そ
の障害を反映する信号を制御回路へフィードバックする
という認識から生ずる。もし、以下の２つの状態が判断
されれば、より効率的な回路が得られる。 １．(上記正のバスからアースまでの相〜アース間の障
害を除く)前述した障害のすべてが、上記負のバスにお
いて感知され得る。 ２．もし、高い側のデバイスが局部的な保護回路によっ
てオフ状態に入れられれば、上記正のバスからアースま
での相〜アース間の障害の発生は、それが検出され得る
場合に、(障害電流におけるインダクタンスにより)低い
側の電流デバイスに並列に接続されるダイオードを通じ
て負のバスへ伝えられる。
【００１５】前述した目的および認識が、上記負のバス
における電流センサ、高い側のトランジスタのための不
飽和検出および局部閉鎖の機構のみ用いる本発明に至っ
た。高い側と制御回路との間の信号の供給若しくは結合
は必要とされない。従って、上記負のデバイスを通じ
て、過電流障害,二相短絡障害、若しくは、相〜アース
間の障害のいずれかがある場合には、低い側の電流セン
サが障害電流を感知し、それと同様のものを制御回路に
伝える。この制御回路は、上記電力デバイスに対するゲ
ート信号を止める制御信号を生じる。二相短絡障害の間
には、高い側の不飽和検出手段の閉鎖処理が、低い側の
電流感知手段の閉鎖の反応速度よりも僅かに遅い速度で
反応するように為される。その結果、まず低い側の電流
感知手段の閉鎖が実行されフォールト・ピン(ＦＡＵＬ
Ｔ pin)をアクティブにし、障害をラッチし、それによ
って、すべてのゲート入力信号を停止する。このことに
より、回路が障害の状態をラッチし、全デバイスに対す
る入力信号をカットオフすることができる。
【００１６】上記正のバスを通じて、相〜アース間の短
絡障害がある場合には、高い側のデバイスの不飽和検出
の閉鎖が、高電圧を出す特定のＩＧＢＴデバイスについ
ての駆動信号をカットオフし、１周期ずつ、高い側のデ
バイスの間違いを防止している。それから、障害経路に
おけるインピーダンスにより、電流が低い側のダイオー
ドに整流する。その電流は、負のバスからアースの方向
に流れる。もし、障害経路におけるインダクタンスが十
分に小さければ、低い側のトランジスタがオン状態にな
る前に、電流はゼロになる。電流は低い側のダイオード
から低い側のトランジスタへ整流し、アースから負のバ
スに流れる。その後、前述したように、用いた感知方法
に依存して、上記負のバスから(低い側のダイオードに
対する)アースへ流れる電流、又は、アースから負のバ
スへ流れる電流のどちらか一方を感知することにより、
電流感知の回路はアクティブになる。
【００１７】いかなる場合にも、本発明の方法は、保護
回路の効率的な動作のために、高い側のデバイスから制
御回路へ結合されるべき分離された障害の信号およびフ
ィードバック信号をいずれも必要としない。それにもか
かわらず、もし何等かの理由のために、かかるアイソレ
ーション回路を含むことが好ましければ、オプトカップ
ラー又は他の分離機構が容易に付加され得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照して詳細に説明する。図１は、公知のイン
バータ回路１０を示しており、正の直流バス１２および
負の直流バス１４を伴って作動する。両バス１２,１４
間の電位差は高く、時には６００ボルトＤＣであるかそ
れより高い。インバータ１０には三相交流ライン電力を
供給されており、第１相が、ダイオード２２のアノード
(陽極)およびダイオード２８のカソード(陰極)間の入力
端子１６に加えられ、第２相が、ダイオード２４のアノ
ードおよびダイオード３０のカソード間の入力端子１８
に供給され、そして、第３相が、ダイオード２６のアノ
ードおよびダイオード３２のカソード間の入力端子２０
に加えられる。ダイオード２２,２４および２６のアノ
ードが、正の直流バス１２へ共通に接続される一方、低
い側のダイオード２８,３０および３２のアノードは負
の直流バス１４に接続される。上記バス１２,１４間に
は電圧積分(平滑化)コンデンサ３４が備えられている。
【００１９】よく知られた様式では、上記入力端子１
６,１８および２０に加えられる電力の正相が、正の直
流電圧を生じて、上記ダイオード２２,２４および２６
により整流される一方、負相は、上記バス１４における
負の直流電圧をもたらして、上記ダイオード２８,３０
および３２によって整流される。上記バス１２および１
４間の直流電圧の電位は、例えば三相から出力端子Ｕ,
ＶおよびＷにおける高周波のパルスエネルギー(ＡＣ)電
圧の出力を生じるＩＧＢＴ３６〜４６のような電力デバ
イス用の入力直流電圧源として用いられる。これらの出
力は、高周波において、そして、またよく知られた様式
で、例えば電力デバイスの第１の対３６，４２のよう
な、各出力端子Ｕ，ＶおよびＷに関連した２つのデバイ
スが互いに相容れずにオン状態にされるように、上記電
圧デバイスの第１〜第３の対３６〜４６のオンとオフの
状態を切り替えることにより得られる。図示されてはい
ないが、上記デバイス３６〜４６は、それぞれ、それら
のゲート電極３６a,３８a,４０a,４２a,４４aおよび４
６aへ制御信号を与えることによって制御されることが
広く知られている。図１の回路１０はまた、公知のフリ
ー・ホイリング・ダイオード(free wheeling diode)
３６b〜４６bを示しており、それらダイオード３６b〜
４６bは、それぞれ、上記電力デバイス３６〜４６に関
連している。
【００２０】図１の上記インバータ回路１０は、出力端
子Ｕ,Ｖ間に延びるライン５０により図式的に示される
ように、出力端子Ｕ,ＶおよびＷのいずれかの間に短絡
があらわれる場合に破壊する可能性を有している。上記
インバータ回路１０の通常の動作では、両電力デバイス
３６b,４４bが、部分的に重なる周期でオン状態に入れ
られるので、上記短絡５０は、電流経路ライン５２によ
って示されるように、上記正の直流バス１２からＩＧＢ
Ｔ３６,４４を経由して上記負の直流バス１４へ流れる
二相短絡電流をもたらす。
【００２１】図２では、相〜アース間の短絡障害の電流
経路が示されている。このタイプの障害は、ライン５４
によって指示されるアースに対してショートしている出
力端子Ｕから、若しくは、ライン５６によって指示され
るアースに対してショートしている出力Ｗからもたらさ
れる可能性がある。短絡電流の経路ライン５８が、上記
デバイス４２がオン状態に入れられている場合に流れる
相〜アース間の短絡電流を表している一方、ライン６０
は、上記デバイス４０が切り替えられる場合に正の直流
バス１２からアースに流れる相〜アース間の短絡電流を
示している。
【００２２】例えばデバイス３６および４２のような、
インバータ回路１０のいずれか１つの区間における両デ
バイスが同時にオン状態に入れられる場合には、シュー
トスルー(shoot through)障害が生じる。上記短絡電流
経路がライン６２によって示されている(図３参照)。
【００２３】前述した短絡及びシュートスルーの過電流
状態についての第１の先行技術の保護回路が図４に示さ
れている。ゲート駆動不飽和検出器(gate drive desa
turation detector)６４を含む保護回路とともに電力
デバイス３６〜４６を示す。上記ゲート駆動不飽和検出
器は、各電力デバイスのゲートを駆動するための出力６
６と、電力デバイスのコネクタ接合部およびエミッタ接
合部にかかる電圧を感知するための入力６８,７０を有
している。短絡がある場合には、コレクタ−エミッタ間
の電圧が上昇する。この電圧上昇が、局部的な保護回路
６４により検出される。保護回路６４は特定のＩＧＢＴ
を閉鎖し、フィードバック・アイソレータ(feedback i
solator)７２経由で制御回路の不飽和フィードバック受
信部(desat saturation feedback section)７６へフ
ィードバックを送る。
【００２４】制御回路の閉鎖ロジック７８が、上記不飽
和フィードバック検出器７６からライン７４を経由した
システムの閉鎖信号を受信して、全トランジスタに供給
されているゲート駆動Ｔ１〜Ｔ６をカットオフする。検
出されたこれらの電圧は、フィードバック・アイソレー
タ７２を通過して、制御回路７４へ供給される。この制
御回路７４では、ベースエミッタ飽和フィードバック部
７６が、検出された電圧の大きさを決定し、閉鎖ロジッ
ク７８が、上記電力デバイスのゲートを制御するために
Ｔ１〜Ｔ６を制御する。例として、制御信号Ｔ１が、ラ
イン８０をわたり、信号のアイソレータ８２を経由して
ゲート駆動回路６４へ供給されるように図示されてい
る。これらの信号は、上記電力デバイスをオフ状態に入
れるために用いられ得る。例えば、電力デバイス３６
は、例えば、上記ゲート駆動６６をアクティブでないよ
うにする信号によりオフ状態に切り替えられる。
【００２５】容易に分かるように、回路ブロック６４,
７２および８２は、上記電力デバイス３６〜４６の各々
について繰り返される。図４の保護回路はまた、電流セ
ンサ８４を有しており、この電流センサ８４は、過電
流、すなわち負荷器によって招かれるべき最大電流を超
える電流の状態を感知するために、負の直流バス１４に
配置されている。この状態がライン８５をわたり上記制
御回路７４へ伝えられ、上記回路６４,８２を前述した
ように反応させる。
【００２６】図５の第２の先行技術の保護回路は、正の
直流バス１２,負の直流バス１４における電流をそれぞ
れ感知する電流センサ８６,８８と、電流センサ８６用
の信号アイソレータ９０と、電流センサ８８用の任意の
アイソレーション回路９１とを有している。通常通り、
制御回路９２が、制御信号を(適当なアイソレーション
素子経由で)電力デバイス３６〜４６へ供給するゲート
駆動部を有している。
【００２７】保護を為すための第３の先行技術にかかる
解決法が、正のバス１２および負のバス１４において流
れる電流の合計を表している出力１０２をもたらす単一
の電流センサ１００の形で図６に示されている。そのセ
ンサの出力は、アイソレーション回路１０４経由で、制
御回路１０６に供給される。通常通り、複数の制御信号
１０８が、適当なアイソレータ経由で、電力デバイス３
６〜４６へ供給される。
【００２８】図６に対して、図７に示された第４の先行
技術の保護回路は、上記バス１２および１４に流れる正
味の電流を別々に感知する電流センサ１１０を用いる。
このセンサの出力は、アイソレーション回路１１２経由
で、制御回路１１４へ供給される。また別の電流センサ
１１６が、負の直流バス１４における電流に比例する出
力１１８を上記制御回路１１４に提供するために、負の
バス１４と直列に接続されている。他の点では、上記制
御回路１１４が、前述した制御回路と同様に作動する。
【００２９】あらゆる先行技術の保護回路の機構が、少
なくとも高い側に関し、検出素子と制御回路との間で、
障害の状態についての情報および応答する制御信号につ
いての情報を伝えるために、それらの間に幾らかのアイ
ソレータの形態を用いている。対照的に、図８に示す本
発明は、高い側の電力デバイス３６,３８および４０の
各々について、ゲート駆動不飽和保護回路１２０,１２
２および１２４を設けるものである。この結果、アイソ
レーション回路を使用する必要性はなくなった。低い側
の電力デバイス４２,４４および４６は、それぞれ、ゲ
ート駆動回路１２６,１２８および１３０のみ有してい
る。尚、以下の説明においては、前述した先行技術にお
ける場合と同じものには、同一の符号を付し、それ以上
の説明は省略する。
【００３０】本発明の制御回路１３２が、従来の様式
で、それぞれ、ゲート駆動回路１２６,１２８および１
３０についてのゲート駆動出力Ｔ２,Ｔ４およびＴ６を
備えている。上記保護回路は、高い側のゲート駆動不飽
和保護回路１２０,１２２および１２４と、上記制御回
路１３２との間に、障害のフィードバック経路を要しな
い。それにもかかわらず、所望であれば、破線で示され
るように、高い側のゲート駆動不飽和保護回路から、ア
イソレーション回路経由で、上記制御回路１３２の閉鎖
ロジックへの搬送手段が付加され得る。電流センサ１３
４が、上記負の直流バス１４に流れる電流を感知し、上
記制御回路１３２への出力１３６をもたらしている。本
発明の保護回路は効率的であり、従来の保護回路と比較
して必要とされる構成要素がより少ない。それは、高い
側のゲート駆動回路用のアイソレーション回路を要しな
い(しかし、有することはできる)。
【００３１】前述したように、様々な障害の状態にある
間の、図８の回路の動作は以下の通りである。過電流の
障害、二相短絡障害、若しくは相〜アース間の障害のい
ずれかがある場合には、上記電流センサ１３４が、障害
電流を感知し、それに関連した制御回路１３２は、全デ
バイスへのゲート信号を停止するであろう。二相短絡障
害の間には、不飽和検出回路１２０,１２２及び１２４
は、電流センサ１３４がまず動作可能となることを保証
するのに十分な長さの遅延後に、高い側の電力デバイス
３６,３８および４０を閉鎖するように設計されてお
り、フォールト・ピン(ＦＡＵＬＴ pin)をアクティブ
にさせ、ラッチ(latch)によりあらゆる入力信号を停止
させる。このことによって、回路が障害の状態をラッチ
して、あらゆるデバイスに対する入力信号をカットオフ
することが可能になる。(高い側が最初に反応した場合
には、障害がラッチされることはないので、上記障害は
各連続的なサイクルにあらわれ続けることになる。）
【００３２】正のバスを経由する相〜アース間の短絡が
あれば、不飽和検出デバイス１２０，１２２および１２
４が、高い側の特定の電力デバイス(ＩＧＢＴ)を１周期
ずつカットオフして、デバイスの障害を防止することに
なる。その後、電流は、障害経路におけるインダクタン
スによって、低い側のダイオードへ整流する。電流は、
負のバス１４からアースへ流れる。例えば、上記電力デ
バイス３６が、高い不飽和電圧をかけられた場合には、
過電流が、保護回路の同じ区間にある低い側のダイオー
ド４２bへ整流する。もし、障害経路におけるインダク
タンスが十分に低ければ、低い側のトランジスタ(例え
ばトランジスタ４２)がオン状態になる前に、電流がゼ
ロになる。電流は、アースから負のバス１４へ流れて、
例えばダイオード４２bのような低い側のダイオードか
ら、ダイオード４２のような低い側の電力デバイスへ整
流する。前述したように、電流感知回路１３４は、用い
た感知方法に従って、低い側のダイオードを経由して、
負のバスからアースへ流れる電流、若しくは、アースか
ら負のバス１４へ流れる電流を感知することによってア
クティブになる。
【００３３】図９は、入力信号として相電力を受信する
回路を使用する場合についての本発明の実施態様の詳細
図である。６００ボルトＤＣ電圧を負荷された１対の直
列式のコンデンサ１５２および１５４の中間点へ、短絡
１５０で出力端子Ｕを短絡することにより、相〜アース
間の短絡が得られる。上記電力デバイス１５６は、図８
の素子１２０に対応するゲート駆動不飽和保護回路を有
しており、高い側の電力デバイス３６に結合されてい
る。この電力デバイス１５６としては、パートＩＲ２１
２５としてインターナショナル・レクティファー(Ｉnte
rnational Ｒectifier)社により市販される業務用の回
路を用いることができる。上記電力デバイス１５６は、
外部コンデンサとともに、前述した高い側の遅延をもた
らす。
【００３４】例えば、インターナショナル・レクティフ
ァー社のパート２１１７のようなゲート駆動回路１５８
が、低い側の電力デバイス４２についてのゲート駆動を
供給する。参照符号１６０は、図８の電流センサ１３４
からなる。この電流センサ１３４は、負の直流バス１４
における電流を感知するように設計されている。
【００３５】尚、本発明は、以上の例示された実施態様
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であ
ることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、過電流障害のみなら
ず、二相の,相〜アース間の、及び、ショートスルーの
短絡障害に対して、例えば電力変換／逆変換回路のよう
な電力回路における電力デバイスを保護するための障害
保護回路が、上記電力回路の高い側におけるデバイスの
ための局部的な保護をもたらし、障害が検出される場合
にその障害の存在を低い側に知らせ、適当な制御回路が
その障害をラッチするように作動させられるので、上記
電力回路全体のみならず、高い側のデバイスを保護する
ための分離された感知信号又はフィードバック信号の必
要を回避することができる。また、本発明によれば、電
力デバイスを制御するための保護回路が簡単化され、必
要とされる部品数が削減されるので、経済的に且つ効率
的に、電力デバイスを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術のインバータ回路における二相短絡
障害を示すブロック図である。
【図２】 上記インバータ回路における相〜アース間の
短絡障害を示すブロック図である。
【図３】 上記インバータ回路におけるシュートスルー
(shoot through)障害を示すブロック図である。
【図４】 先行技術に係る第１の保護回路のブロック図
である。
【図５】 先行技術に係る第２の保護回路のブロック図
である。
【図６】 先行技術に係る第３の保護回路のブロック図
である。
【図７】 先行技術に係る第４の保護回路のブロック図
である。
【図８】 本発明の実施の形態に係る高電力デバイス用
の保護回路のブロック図である。
【図９】 本発明の実施の形態に係る保護回路のブロッ
ク図である。
【符号の説明】
１２…高い側の直流バス １４…低い側の直流バス ３６,３８,４０,４２,４４,４６…電力デバイス １２０,１２２,１２４…ゲート駆動不飽和保護回路 １２６,１２８,１３０…ゲート駆動回路 １３２…制御回路 １３４…電流センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/5387 9181−5Ｈ Ｈ０２Ｍ 7/5387 Ｚ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力ラインの交流入力を受信し、直流バ
    スにおける入力直流電圧をもたらすべく該交流入力を整
    流するための整流回路と、 上記直流バスの高い側と低い側との間に接続され、第１
    および第２の電力デバイスを含む少なくとも１対の直列
    式の電力デバイスと、 上記入力直流電圧から交流出力電圧をもたらすべく、互
    いに相容れない条件で、上記電力デバイスを作動させる
    ための制御手段と、 磁気センサを用いる場合には、上記低い側に接続される
    電流感知素子に直列に接続されないゲート駆動不飽和検
    出回路と、 上記低い側の直流バスに流れる電流を感知するための、
    上記直流バスの低い側に接続される電流感知回路素子
    と、 上記低い側の直流バスに流れ、ゲート駆動デバイスを経
    由して上記低い側の電力デバイスをオフ状態に入れるよ
    うに影響する過電流、及び／又は、短絡電流を感知する
    ための、上記電流感知回路素子に結合された制御回路と
    を備えており、 上記第１の電力デバイスが上記制御回路からの制御信号
    に応じて不能になるまで、上記ゲート駆動不飽和検出回
    路が、過電流の状態に対して、上記高い側の第１の電力
    デバイスを１周期ずつ保護するのに有用であることを特
    徴とする高電力開閉装置用の保護回路。
  2. 【請求項２】 三相電力ライン入力を上記回路に結合す
    るための手段と、上記入力直流電圧をもたらすべく上記
    電力ラインの入力の全相を整流するための付加的な整流
    素子と、電力デバイスの第２および第３の対とを有して
    いることを特徴とする請求項１記載の保護回路。
  3. 【請求項３】 上記電力デバイスの第２の対が、高い側
    の電力デバイスおよび低い側の電力デバイスを有してお
    り、該高い側の電力デバイスが、それと関連したゲート
    駆動不飽和検出器を有する一方、低い側の電力デバイス
    が、それと関連したゲート駆動回路を有することを特徴
    とする請求項２記載の保護回路。
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