JPH04190675A - 電力用半導体保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＧＴＯ等を用いたＶＶＶＦインバータ等の素
子の保護方式に関する。

〔従来の技術〕

第２１回　鉄道におけるサイバネティクス利用国内シン
ポジウム論文集 （１）高周波４象限チヨツパ （２）直流３０００Ｖ電気機関車用６７０　ＫＶＡ補機
インバータの開発 に挙げられている主回路素子の制御方法はいずれもゲー
トパルス作成（発生）回路の後段にゲートアンプを設け
、これにより素子の点弧に必要な電力に増幅し素子のゲ
ートにゲートパルスとして与える方式となっている。

この種の方式では、これらゲートアンプ以降でての不具
合、あるいは、誤動作により不完全ゲートパルスが発生
した場合にはなんの保護もなく、場合によっては、点弧
電力不足による素子の破壊を招く必要性がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では、素子の保護はその素子に流れる電流や、
素子の電圧分担を監視する等の制御の結果により、いわ
ゆる、主回路側での検出結果によりなされていた。

また、素子のゲート回路はゲートドライブ回路と呼ばれ
るゲート能動回路に接続されて用いられる。が、従来は
このゲートドライブ回路の出力が、直接、素子のゲート
に接続されており、ゲートパルスのチエツクを行う機能
がなかったため、ゲートドライブ回路以降で不完全ゲー
トパルスが発生しても、その検出がなされないため、不
完全ゲートパルスについては必ずしも充分な素子の保護
がなされておらず、場合によっては、素子の破壊を招く
という問題があった。

本発明の目的は、不完全ゲートパルスによる素子の破壊
を防ぐことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は素子に与えるゲー
トパルスを常時監視する手段を設け、これにより、ゲー
トパルスの素子への印加時間及びその電圧あるいは電流
を監視し、印加電圧（電流）が所定の値を越えたら強制
的に、ゲートパルスを所定時間幅、所定電圧に変換し素
子に印加する機能を設ける事により、素子ｔこ常に正規
のゲートパルスを与えることにより、不完全ゲートパル
スによる素子の破壊を防ぐようにしたものである。

〔作用〕

ゲートパルス監視部は素子のゲートに与えられるゲート
パルスを、直接、監視し、その電圧（電流）が素子の最
小点弧電圧（電流）以上であることを検出する。

検出結果は、ゲートパルス発生部に与えられる。

ゲートパルス発生部では、この信号に基づき、素子に最
小限必要な時間幅と素子の点弧に充分な電圧（電流）を
もったゲートパルスを発生する。

このゲートパルスと先に述べたゲートパルスとを重ねあ
わせる事により、常に素子に必要な時間と電圧をもった
ゲートパルスを与える事ができ、これにより、素子の不
完全ゲートパルスによる、素子の破壊を未然に防ぐこと
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図において、制御回路１より、ゲート制御信号がゲ
ートドライブ回路に与えられ、ゲートドライブ回路２で
素子７に対応するゲートパルスを発生しこれを素子のゲ
ートに与える事により、素子のオン、オフ制御を行ない
素子の負荷へ与える電力を制御する構成となっている。

ここで、素子のゲート信号を比較器５に取り込む、比較
器にはゲート信号と比較基準電圧４が与えられており、
この基準電圧は素子の最小点弧電圧に設定されている。

従って、この比較器はゲート信号が素子の最小点弧電圧
以上であるか否かをチエツクすることになる。

もし、ゲート信号が最小点弧電圧以上であれば、比較器
に接続されているゲートパルス発生部６にトリガ信号を
与える。

ゲートパルス発生部では、トリガ信号が与えられると、
所定時間幅、所定電圧のゲートパルスを発生し、これを
、先のゲートパルスと共に素子に印加する。

ゲートパルス発生部には、自身の出力が、再び、入力さ
れることになるため、これにより、再び、ゲートパルス
を発生しないようにするため、ここの機能は、単安定マ
ルチ（ワンショット）の機能を備えている。

第２図は第１図の実施例の具体的回路例を示したもので
ある。

制御対象素子として、ＧＴＯを例に挙げている。

ＧＴＯのゲートパルスは比較器８及び−比較器９に与え
られる。

比較器８はＧＴＯの点弧用パルスのチエノーり用であり
、比較器のもう一方の入力には、ＧＴＯの最小点弧電圧
に相当する基準電圧が与えられている。

いま、ＧＴＯにゲートパルスが与えられると、比較器８
により、このゲートパルス電圧を比較し、その電圧がＧ
ＴＯの最小点弧電圧より、大きければ比較器の出力が反
転する。

比較器の出力には、ワンショットマルチバイブレータ１
０が接続されており、比較器の出力によリ、所定時間幅
のパルスを発生する。

このパルス幅は、ＧＴＯの点弧に必要な最小の時間に設
定されている。

このパルスを次段のドライブ回路でＧＴＯの点弧に必要
な電圧まで、増幅し、これをＧＴＯのゲートに与えるこ
とにより、ＧＴＯをオンさせる。

この回路で発生される、ゲートパルスはＧＴＯのオンに
必要な最小時間のパルス幅であるので、これにより長い
時間幅のゲートパルスがゲートドライブより与えられた
ときには、正規のゲートパルスが埋もれることになり、
通常の制御には何等影響を与えない。

ＧＴＯのゲートドライブに要求される性能は、一般に、
ゲートパルスの立上り時に定常状態よりも大きな電圧（
電流）が要求されるため、ドライブ回路のトランジスタ
１４のコレクタ側にコンデンサを設け、ここにＧＴＯが
非点弧時に電源より充電を行なっておき、点弧時に、こ
の電荷を放電することにより、その目的を達成するよう
にして、電源部の容量を低減している。

トランジスタのコレクダ側に接続されている、抵抗器１
６はそのための、コンデンサへの充電電流抑制用である
。

ＧＴＯの消弧時にも、全く同様にして消弧パルスを発生
する必要がある。

このための回路が比較器９．ワンショットマルチバイブ
レータ１１．トランジスタ１３．コンデンサ１５等であ
る。

動作は点弧時と同様であるが、消弧パルスは電圧の極性
が点弧時と逆極性になるため、比較用基準電圧の極性を
点弧用とは効にしである点が異なる。

第３図に、本実施例の動作を示すタイムチャートを示す
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、不完全ゲートパルスを無くすことがで
きるので、これによる素子の破壊を防ぐ効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図の回路図、第３図は第２図の動作概要を示すタイムチ
ャートである。 １・・・制御回路、２・・・ゲートドライブ、３・・・
フォトカプラ、４・・・基準電圧、５・・・比較器、６
・・・ゲートパルス発生部、７・・・素子、８・・・比
較器、９・・・比較器、１０・・・ワンショットマルチ
バイブレータ、１１・・・ワンショットマルチバイブレ
ータ、１２゜１３・・・＋ランジスタ、１４．１５・・
・コンデンサ、１６・・・抵抗器。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ゲートに点弧あるいは消弧パルス信号を与えること
   により、素子の負荷への電力を制御する電力用半導体に
   おいて、前記素子に与えるゲート信号のパルス幅とその
   電圧を監視する機能を設けたことを特徴とする電力用半
   導体の保護装置。 ２、請求項１において、前記監視機能により、その信号
   が前記素子によって規定される素子の点弧に必要な最小
   の電圧が発生したときには、そのゲートパルスを所定の
   時間幅、所定の電圧に変換し前記素子に与える機能を設
   けた電力用半導体の保護装置。