專利名稱：電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路。該保護(hù)電路檢測(cè)電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的異常，中斷對(duì)上述開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的供電，從而保護(hù)電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖3(a)、(b)表示用于逆變器等電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的常規(guī)保護(hù)電路的主要部分。圖3(a)的保護(hù)電路被稱為串聯(lián)連接冗余電路。在電力轉(zhuǎn)換設(shè)備異常時(shí)，保護(hù)電路將中斷對(duì)構(gòu)成該電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的諸如IGBT的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電。該中斷通過(guò)由互相串聯(lián)連接的繼電器或者晶體管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)21、22進(jìn)行的。圖3(b)的保護(hù)電路被稱為并聯(lián)連接冗余電路。保護(hù)電路通過(guò)并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)21、22，分別中斷對(duì)電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的上臂開(kāi)關(guān)元件、下臂開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電。在圖3(a)、(b)中，附圖標(biāo)記10代表用于根據(jù)在電力轉(zhuǎn)換設(shè)備異常時(shí)發(fā)出的中斷信號(hào)控制開(kāi)關(guān)21、22的控制電路板，標(biāo)記20A、20B代表用于供給或者中斷對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電的驅(qū)動(dòng)電路板，標(biāo)記11代表用于接收上述中斷信號(hào)的信號(hào)輸入端子，標(biāo)記12代表信號(hào)絕緣用的光耦合器，而標(biāo)記13代表CPU。圖3(a)、(b)的保護(hù)電路在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件產(chǎn)生如短路故障等異常時(shí)對(duì)電力轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行如下保護(hù)。將在信號(hào)輸入端子11接收的中斷信號(hào)經(jīng)由光耦合器12供給至開(kāi)關(guān) 21、22，使這些開(kāi)關(guān)21、22同時(shí)斷開(kāi)，以中斷對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電。其結(jié)果是，所有開(kāi)關(guān)元件被斷開(kāi)，從而中斷電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的輸出。從而保護(hù)電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。為了確保由安全標(biāo)準(zhǔn)所需要的冗余性，假定多個(gè)開(kāi)關(guān)即圖3(a)、(b)中的各開(kāi)關(guān) 21、22串聯(lián)或者并聯(lián)連接，并且始終以相同狀態(tài)操作，這意味著所有的開(kāi)關(guān)為接通狀態(tài)或者所有的開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)。安全標(biāo)準(zhǔn)還需要可以盡可能地檢測(cè)損害冗余性的每個(gè)開(kāi)關(guān)的故障。因此，CPU 13 讀取來(lái)自圖3(a)中的開(kāi)關(guān)21、22的串聯(lián)連接電路的輸出、以及來(lái)自圖3(b)中的開(kāi)關(guān)21、22 的并聯(lián)連接電路的輸出，從而監(jiān)視相關(guān)點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)和開(kāi)關(guān)的任何故障。圖3(a)、(b)的保護(hù)電路具有被稱作電源中斷系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，在異常時(shí)中斷對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電。已知另一類型的保護(hù)電路被稱作信號(hào)中斷系統(tǒng)，其中使用具有三態(tài)輸出的緩沖IC代替上述開(kāi)關(guān)，電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的全部柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)、在三相電力轉(zhuǎn)換設(shè)備情形中的6個(gè)信號(hào)被斷開(kāi)。下面，說(shuō)明電源中斷系統(tǒng)及信號(hào)中斷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)。此處，假定電源中斷系統(tǒng)如圖3(a)、(b)所示，具有2個(gè)開(kāi)關(guān)21、22。[電源中斷系統(tǒng)]
(1)串聯(lián)連接冗余電路(圖3(a))·優(yōu)點(diǎn)保護(hù)電路不會(huì)不利地受到開(kāi)關(guān)21、22的狀態(tài)變化和特性偏差的影響?！と秉c(diǎn)在任何短路故障時(shí)無(wú)法或極難標(biāo)識(shí)出哪個(gè)開(kāi)關(guān)短路。(2)并聯(lián)連接冗余電路(圖3 (b))·優(yōu)點(diǎn)由于CPU接收了來(lái)自各開(kāi)關(guān)21、22的輸出信號(hào)，因此在任何短路故障時(shí)， 相當(dāng)容易檢測(cè)哪個(gè)開(kāi)關(guān)短路。·缺點(diǎn)由于各開(kāi)關(guān)21、22的狀態(tài)變化和特性的偏差，會(huì)過(guò)渡地發(fā)生意外的操作。 另外，為了檢測(cè)各開(kāi)關(guān)21、22的短路故障，需要將來(lái)自開(kāi)關(guān)21、22的輸出信號(hào)傳送至CPU 13 的信號(hào)線。在如圖3(b)所示CPU 13與開(kāi)關(guān)21、22放置在單獨(dú)的電路板10、20B的情況下， 連接器端子數(shù)增加，從而導(dǎo)致電路面積的增加和成本上升。[信號(hào)中斷系統(tǒng)](1)串聯(lián)連接冗余電路·優(yōu)點(diǎn)保護(hù)電路極少受到各緩沖IC的狀態(tài)變化或特性偏差的影響?！と秉c(diǎn)由于除了端子輸入有6個(gè)柵極信號(hào)，因此必需用于故障監(jiān)視的大量對(duì)象。 此外，在一個(gè)緩沖IC被固定于啟用狀況的故障中，無(wú)法或極難檢測(cè)出故障。(2)串聯(lián)連接冗余電路·優(yōu)點(diǎn)各緩沖IC的故障檢測(cè)相當(dāng)容易?！と秉c(diǎn)由于各緩沖IC的狀態(tài)變化或特性的偏差，會(huì)過(guò)渡地發(fā)生意外的操作。此外，與串聯(lián)連接冗余電路同樣，要監(jiān)視大量對(duì)象，從而使得故障檢測(cè)電路復(fù)雜。專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了信號(hào)中斷系統(tǒng)的半導(dǎo)體元件的異常檢測(cè)及保護(hù)電路。圖4是該專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的異常檢測(cè)及保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)圖。在圖4中，標(biāo)記30代表電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的上臂或者下臂的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，標(biāo)記41代表短路檢測(cè)裝置，標(biāo)記42代表過(guò)電流檢測(cè)裝置，標(biāo)記43代表不足電壓檢測(cè)裝置，標(biāo)記44代表過(guò)熱檢測(cè)裝置，標(biāo)記51 54代表與各檢測(cè)裝置41 44對(duì)應(yīng)而設(shè)的異常儲(chǔ)存電路，標(biāo)記60代表異常通知電路，標(biāo)記 70代表一般控制系統(tǒng)，標(biāo)記80代表用于對(duì)開(kāi)關(guān)元件30生成柵極信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，標(biāo)記90 代表操作停止裝置。圖4的電路通過(guò)檢測(cè)裝置41 44檢測(cè)開(kāi)關(guān)元件30中的各種異常并將其儲(chǔ)存在異常儲(chǔ)存電路51 54。在異常是需要緊急保護(hù)的類型時(shí)，基于來(lái)自異常儲(chǔ)存電路51 54 的輸出對(duì)操作停止裝置90進(jìn)行操作，且將用于開(kāi)關(guān)元件30的柵極信號(hào)強(qiáng)制接地，從而停止開(kāi)關(guān)元件30的操作。在異常不是需要緊急處理的類型時(shí)，將來(lái)自異常儲(chǔ)存電路51 54的輸出經(jīng)由異常通知電路60發(fā)送至一般控制系統(tǒng)70，一般控制系統(tǒng)70進(jìn)行的處理包括與異常的種類和其他臂的開(kāi)關(guān)元件的狀況相應(yīng)地，變更發(fā)送至驅(qū)動(dòng)電路80的開(kāi)關(guān)指令的邏輯。專利文獻(xiàn)1 日本未審查專利申請(qǐng)No.H9-238476(具體是段落

、 圖1)如上所述的信號(hào)中斷系統(tǒng)的保護(hù)電路需要大量的監(jiān)視對(duì)象，因而故障檢測(cè)電路易于變得復(fù)雜。電源中斷系統(tǒng)的保護(hù)電路難以分別檢測(cè)各開(kāi)關(guān)的短路故障。特別是在并聯(lián)連接冗余電路中，為了檢測(cè)各短路故障，需要與開(kāi)關(guān)數(shù)量相同的信號(hào)線和連接器端子，這導(dǎo)致電路復(fù)雜、電路面積增加、成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，通過(guò)采用電源中斷系統(tǒng)解決信號(hào)中斷系統(tǒng)的缺點(diǎn)，允許分別檢測(cè)電源中斷用的各開(kāi)關(guān)的短路故障，并減少故障檢測(cè)的信號(hào)線和連接器端子的數(shù)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)技術(shù)方案1的本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，根據(jù)基于電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的異常而產(chǎn)生的中斷信號(hào)，中斷對(duì)構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的供電，該保護(hù)電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，設(shè)置在向驅(qū)動(dòng)電路供電的線路中的開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路中，并根據(jù)中斷信號(hào)斷開(kāi)；中斷信號(hào)啟用/禁用裝置，用于啟用或禁用該中斷信號(hào)；控制裝置，用于控制中斷信號(hào)啟用/禁用裝置并遞送用于單獨(dú)斷開(kāi)每個(gè)開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；以及監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視在開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路的輸出側(cè)檢測(cè)到的供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的電壓，該監(jiān)視裝置具有如下功能如果響應(yīng)于控制信號(hào)從該控制裝置向該中斷信號(hào)啟用/禁用裝置的遞送，而將供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的電壓檢測(cè)為正常值，則判斷為根據(jù)該控制信號(hào)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)。技術(shù)方案2的本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，根據(jù)基于電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的異常而產(chǎn)生的中斷信號(hào)，中斷對(duì)構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路的供電，該保護(hù)電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，設(shè)置在向驅(qū)動(dòng)電路供電的線路中的開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路中，并根據(jù)中斷信號(hào)斷開(kāi)；中斷信號(hào)啟用/禁用裝置，用于啟用或禁用這些開(kāi)關(guān)中的一個(gè)開(kāi)關(guān)的中斷信號(hào)；控制裝置，用于控制中斷信號(hào)啟用/禁用裝置并遞送用于將這些開(kāi)關(guān)中的一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的控制信號(hào)；電阻器，連接至接地與開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路中的串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)之間的連接點(diǎn)；電阻器和電容器的并聯(lián)連接電路，連接至接地與開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路的輸出側(cè)；以及監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視在開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路的輸出側(cè)檢測(cè)到的供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的電壓，該監(jiān)視裝置具有如下兩個(gè)功能如果響應(yīng)于處于接通狀態(tài)的中斷信號(hào)而將供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的電壓檢測(cè)為正常值，且中斷信號(hào)啟用/禁用裝置被控制裝置禁用，則判斷為該開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)，以及當(dāng)檢測(cè)到中斷信號(hào)從接通狀態(tài)斷開(kāi)時(shí)，如果供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的電壓以比開(kāi)關(guān)的正常狀況下的衰減率快的衰減率下降，則判斷為該一個(gè)開(kāi)關(guān)以外的開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)。技術(shù)方案3的本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路是如技術(shù)方案1或2所述的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，單個(gè)CPU兼具監(jiān)視裝置的功能和控制裝置的功能。技術(shù)方案4的本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路是如技術(shù)方案1 3中任一項(xiàng)所述的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，中斷信號(hào)啟用/禁用裝置由具有三態(tài)輸出的緩沖IC構(gòu)成。本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，允許通過(guò)中斷信號(hào)分別檢測(cè)用于中斷驅(qū)動(dòng)電路供電的各開(kāi)關(guān)的短路故障，并減少故障檢測(cè)用的信號(hào)線和連接器端子的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化、成本的降低。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。
圖3示出常規(guī)保護(hù)電路的基本部件的結(jié)構(gòu)。圖4示出專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的異常檢測(cè)及保護(hù)電路。標(biāo)記說(shuō)明10AU0C 控制電路板11 信號(hào)輸入端子121、122:光耦合器13 =CPU14、15 具有三態(tài)輸出的緩沖IC20A、20C 驅(qū)動(dòng)電路板21、22:開(kāi)關(guān)R1、R2:電阻器C 電容器
具體實(shí)施例方式下面，參照

根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的保護(hù)電路的基本部件的結(jié)構(gòu)。第一實(shí)施方式的保護(hù)電路如上述圖3(a)那樣，構(gòu)成為電源中斷系統(tǒng)的串聯(lián)連接冗余電路，在電力轉(zhuǎn)換設(shè)備異常時(shí)中斷對(duì)諸如IGBT的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電。在圖1中，標(biāo)記IOA代表用于通過(guò)中斷信號(hào)控制開(kāi)關(guān)21、22的控制電路板，標(biāo)記 20A與圖3(a) —樣代表用于供給或者中斷對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電的驅(qū)動(dòng)電路板。標(biāo)記11代表在電力轉(zhuǎn)換設(shè)備異常時(shí)接收上述中斷信號(hào)的信號(hào)輸入端子，標(biāo)記 121、122代表與開(kāi)關(guān)21、22對(duì)應(yīng)而設(shè)的信號(hào)絕緣用的光耦合器。標(biāo)記13代表CPU，輸入有來(lái)自光耦合器121、122的輸出信號(hào)和來(lái)自開(kāi)關(guān)21、22的串聯(lián)連接電路的輸出信號(hào)。對(duì)于上述中斷信號(hào)，定義與開(kāi)關(guān)21、22斷開(kāi)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的中斷信號(hào)的斷開(kāi)狀態(tài) (供電中斷狀態(tài))，并定義與開(kāi)關(guān)21、22接通狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的接通狀態(tài)(供電狀態(tài))。標(biāo)記14、15代表具有三態(tài)輸出的緩沖IC，作為中斷信號(hào)啟用/禁用裝置，分別設(shè)在從光耦合器121的輸出側(cè)與開(kāi)關(guān)21之間、以及從光耦合器122的輸出側(cè)與開(kāi)關(guān)22之間。各緩沖IC的啟用端子接收來(lái)自CPU 13的控制信號(hào)即啟用信號(hào)。緩沖IC的啟用/禁用(接通/斷開(kāi))可以根據(jù)由CPU 13遞送的控制信號(hào)控制。在第一實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路的操作中，CPU 13以一定周期向具有三態(tài)輸出的各緩沖IC 14、15的啟用端子遞送控制信號(hào)，該控制信號(hào)根據(jù)處理程序的操作， 強(qiáng)制將緩沖IC 14、15分別禁用。另外，CPU 13每次遞送該控制信號(hào)時(shí)，均由CPU 13從驅(qū)動(dòng)電路板20A內(nèi)的開(kāi)關(guān)22的輸出側(cè)讀取供應(yīng)給柵極驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓電平。在開(kāi)關(guān)21、22沒(méi)有故障，其操作正常的情況下，當(dāng)一個(gè)開(kāi)關(guān)，例如開(kāi)關(guān)21由CPU 13 控制經(jīng)由具有三態(tài)輸出的緩沖IC接收到信號(hào)而斷開(kāi)時(shí)，盡管與開(kāi)關(guān)21串聯(lián)連接的另一個(gè)開(kāi)關(guān)22接通，柵極驅(qū)動(dòng)電路供電中斷，CPU 13所讀取的電源電壓電平變成OV電平。但是， 如果開(kāi)關(guān)21處于短路故障情況，則即使來(lái)自CPU 13的控制信號(hào)經(jīng)由緩沖IC 14將開(kāi)關(guān)21 強(qiáng)制斷開(kāi)，也無(wú)法進(jìn)行斷開(kāi)操作，而開(kāi)關(guān)21維持接通狀態(tài)。此時(shí)，由于串聯(lián)連接的另一個(gè)開(kāi)關(guān)22處于接通狀態(tài)，因此CPU 13讀取的電源電壓電平變成為例如5V或15V的電平。
在CPU 13將用于使開(kāi)關(guān)21斷開(kāi)的控制信號(hào)發(fā)給緩沖IC 14時(shí)，若從驅(qū)動(dòng)電路板 20A取出的電源電壓電平是正常值，則可以推定開(kāi)關(guān)21處于短路故障情況。同樣，在CPU 13 將用于使開(kāi)關(guān)22斷開(kāi)的控制信號(hào)發(fā)給緩沖IC 15時(shí)，若從驅(qū)動(dòng)電路板20A取出的電源電壓電平是正常值，則可以推定開(kāi)關(guān)22處于短路故障情況。在該實(shí)施方式中，盡管用于從驅(qū)動(dòng)電路板20A取出至CPU 13的柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電電壓的信號(hào)線只有1條，但可以分別檢測(cè)開(kāi)關(guān)21、22的短路故障。因此，本發(fā)明的保護(hù)電路在信號(hào)線的數(shù)量或連接器端子的數(shù)量較少的情況下即可運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)電路的簡(jiǎn)化和成本的降低。接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式。圖2表示該第二實(shí)施方式的基本部件的結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施方式的保護(hù)電路也與第一實(shí)施方式一樣，具有電源中斷系統(tǒng)的串聯(lián)連接冗余電路的結(jié)構(gòu)，其在電力轉(zhuǎn)換設(shè)備異常時(shí)中斷對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的供電。在圖2的控制電路板IOC中，在一個(gè)光耦合器121與開(kāi)關(guān)21之間僅連接一個(gè)具有三態(tài)輸出的緩沖IC14，而另一個(gè)光耦合器122直接連接至開(kāi)關(guān)22。CPU 13接收來(lái)自光耦合器121、122的輸出信號(hào)和來(lái)自開(kāi)關(guān)21、22的串聯(lián)電路的輸出信號(hào)。CPU 13向具有三態(tài)輸出的緩沖IC 14的啟用端子遞送控制信號(hào)，即啟用信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路板20C包括設(shè)在開(kāi)關(guān)21、22之間的具有電阻值R的電阻器R1，其一端接地。驅(qū)動(dòng)電路板20C還包括設(shè)在開(kāi)關(guān)22的輸出側(cè)與柵極驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)之間的、一對(duì)并聯(lián)連接的電阻器R2和電容器C。電阻器R2具有與電阻器Rl —樣的電阻值R，電阻器R2 的一端接地。電容器C具有電容值C，電容器C的一端接地。接下來(lái)，說(shuō)明第二實(shí)施方式的操作。首先，說(shuō)明檢測(cè)開(kāi)關(guān)21的短路故障的操作。CPU13在從信號(hào)輸入端子11接收到的中斷信號(hào)為斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，利用處理程序的操作輸出控制信號(hào)，使具有三態(tài)輸出的緩沖IC 14變?yōu)榻脿顟B(tài)。在中斷信號(hào)從斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)后，CPU 13從開(kāi)關(guān)22的輸出側(cè)讀取柵極驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓電平。如果開(kāi)關(guān)21未處于短路故障狀況，則開(kāi)關(guān)21處于斷開(kāi)狀態(tài)。由于柵極驅(qū)動(dòng)電路電源的供電被中斷，因此CPU 13所讀取的電源電壓電平為OV電平。如果開(kāi)關(guān)21處于短路故障狀況，則由于另一個(gè)開(kāi)關(guān)22變?yōu)榻油顟B(tài)，因此CPU 13讀取的電源電壓電平，例如由于開(kāi)關(guān)21、22都處于接通狀態(tài)，為5V或15V的電平。因此，在中斷信號(hào)從斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)之后，當(dāng)從驅(qū)動(dòng)電路板20C取出的電源電壓電平是正常電平時(shí)，可以推定開(kāi)關(guān)21處于短路故障狀態(tài)。接下來(lái)，說(shuō)明對(duì)另一個(gè)開(kāi)關(guān)22的短路故障的檢測(cè)。對(duì)于該檢測(cè)，CPU 13監(jiān)視在發(fā)給信號(hào)輸入端子11的中斷信號(hào)從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)之后供應(yīng)給柵極驅(qū)動(dòng)電路的電壓的衰減率。如果開(kāi)關(guān)22未處于短路故障狀況，即處于正常狀況，則響應(yīng)于中斷信號(hào)的轉(zhuǎn)變， 開(kāi)關(guān)21、22都斷開(kāi)。由于電阻器R2與電容器C的并聯(lián)電路連接至柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸入側(cè)， 即開(kāi)關(guān)22的輸出側(cè)，因此柵極驅(qū)動(dòng)電路用的電源電壓，即電容器C的電壓在時(shí)間常數(shù)R C 隨著電容器C的放電下降。如果開(kāi)關(guān)22處于短路故障狀況，則開(kāi)關(guān)22保持接通狀態(tài)，而開(kāi)關(guān)21斷開(kāi)。因此， 驅(qū)動(dòng)電路板20C變成具有這樣的電路結(jié)構(gòu)電阻器Rl、R2及電容器C的并聯(lián)電路連接至柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸入側(cè)，即開(kāi)關(guān)21的輸出側(cè)。其結(jié)果是，柵極驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓，即電容器C的電壓在時(shí)間常數(shù)R C/2隨著電容器C的放電下降。因此，電源電壓下降得比開(kāi)關(guān)22的正常狀態(tài)快。所以，根據(jù)由CPU 13讀取的電源電壓的衰減率比正常狀態(tài)快，可以推定開(kāi)關(guān)22的短路故障狀態(tài)。在上述的各實(shí)施方式中，CPU具有如下兩個(gè)功能作為用于控制具有三態(tài)輸出的緩沖IC 14、15的控制裝置的功能；以及作為用于基于由CPU 13從驅(qū)動(dòng)電路板20A或者20C 讀取的電源電壓來(lái)監(jiān)視開(kāi)關(guān)21、22的短路故障狀態(tài)的監(jiān)視裝置的功能。但這些功能也可由分開(kāi)設(shè)置的控制電路和監(jiān)視電路進(jìn)行。本發(fā)明的保護(hù)電路不僅可應(yīng)用于逆變器，而且可應(yīng)用于各種各樣的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，而對(duì)電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的結(jié)構(gòu)或開(kāi)關(guān)元件的種類等沒(méi)有任何限制。
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路根據(jù)基于電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的異常而產(chǎn)生的中斷信號(hào)，中斷向構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路供電，所述保護(hù)電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，設(shè)置在向驅(qū)動(dòng)電路供電的線路中的開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路中，并根據(jù)中斷信號(hào)斷開(kāi)；中斷信號(hào)啟用/禁用裝置，用于啟用或禁用所述中斷信號(hào)；控制裝置，用于控制所述中斷信號(hào)啟用/禁用裝置并遞送用于單獨(dú)斷開(kāi)每個(gè)開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；以及監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視在所述開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路的輸出側(cè)檢測(cè)到的供應(yīng)給所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓，所述監(jiān)視裝置具有如下功能如果響應(yīng)于控制信號(hào)從所述控制裝置向所述中斷信號(hào)啟用/禁用裝置的遞送，而將供應(yīng)給所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓檢測(cè)為正常值，則判斷為根據(jù)所述控制信號(hào)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)。
2.一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路根據(jù)基于電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的異常而產(chǎn)生的中斷信號(hào)，中斷向構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路供電，所述保護(hù)電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)，設(shè)置在向驅(qū)動(dòng)電路供電的線路中的開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路中，并根據(jù)中斷信號(hào)斷開(kāi)；中斷信號(hào)啟用/禁用裝置，用于啟用或禁用所述開(kāi)關(guān)中的一個(gè)開(kāi)關(guān)的所述中斷信號(hào)； 控制裝置，用于控制所述中斷信號(hào)啟用/禁用裝置并遞送用于將所述開(kāi)關(guān)中的一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的控制信號(hào)；電阻器，連接至接地與所述開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路中的串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)之間的連接點(diǎn)； 電阻器和電容器的并聯(lián)連接電路，連接至接地與開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路的輸出側(cè)；以及監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視在所述開(kāi)關(guān)的串聯(lián)連接電路的所述輸出側(cè)檢測(cè)到的供應(yīng)給所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓，所述監(jiān)視裝置具有如下兩個(gè)功能如果響應(yīng)于處于接通狀態(tài)的中斷信號(hào)而將供應(yīng)給所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓檢測(cè)為正常值， 且所述中斷信號(hào)啟用/禁用裝置被所述控制裝置禁用，則判斷為所述開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)，以及當(dāng)檢測(cè)到所述中斷信號(hào)從接通狀態(tài)斷開(kāi)時(shí)，如果供應(yīng)給所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓以比所述開(kāi)關(guān)的正常情況下的衰減率快的衰減率下降，則判斷為所述一個(gè)開(kāi)關(guān)以外的開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，其特征在于， 單個(gè)CPU兼具所述監(jiān)視裝置的功能和所述控制裝置的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，其特征在于， 所述中斷信號(hào)啟用/禁用裝置由具有三態(tài)輸出的緩沖IC構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路，可分別檢測(cè)電源中斷用的各開(kāi)關(guān)的短路故障狀態(tài)，從而減少故障檢測(cè)用的信號(hào)線和連接器端子的數(shù)量。電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的保護(hù)電路根據(jù)在電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的異常時(shí)產(chǎn)生的中斷信號(hào)，中斷構(gòu)成電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件用的驅(qū)動(dòng)電路的電源。保護(hù)電路包括設(shè)于驅(qū)動(dòng)電路的電源供給用線，根據(jù)中斷信號(hào)而斷開(kāi)的串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)(21)、(22)；設(shè)于中斷信號(hào)的路徑具有三態(tài)輸出的緩沖IC(14)、(15)；控制緩沖IC(14)、(15)并使各開(kāi)關(guān)(21)、(22)分別斷開(kāi)的控制裝置(CPU13)；以及在開(kāi)關(guān)(21)、(22)的串聯(lián)電路的輸出側(cè)監(jiān)視供應(yīng)給驅(qū)動(dòng)電路的電壓的監(jiān)視裝置(CPU13)。監(jiān)視裝置具有的功能是，如果驅(qū)動(dòng)電路供應(yīng)電壓是正常值，則判斷由任一緩沖IC(14)、(15)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)處于短路故障狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H7/10GK102386612SQ20111026624
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者水野修 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社