JPH07221619A - 並列接続された電力用半導体モジュールの負荷をバランスする方法及び装置 - Google Patents

並列接続された電力用半導体モジュールの負荷をバランスする方法及び装置

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JPH07221619A
JPH07221619A JP7005969A JP596995A JPH07221619A JP H07221619 A JPH07221619 A JP H07221619A JP 7005969 A JP7005969 A JP 7005969A JP 596995 A JP596995 A JP 596995A JP H07221619 A JPH07221619 A JP H07221619A
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switch
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ゲルシュター クリスチャン
Patrick Hofer
ホファー パトリック
Ronald Dr Rohner
ローナー ロナルド
Reto Schoeb
シェープ レト
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列接続された電力用半導体モジュールの負
荷をバランスするための方法及び装置であって、付加的
な接続チョークなしに且つパラメータの差及び温度を考
慮して均一な負荷分布を得る新規な方法及び装置を提供
する。 【構成】 並列接続された電力用半導体モジュールの負
荷分布をバランスするための方法及び装置において、モ
ジュールのスイッチのターンオン及びターンオフ時間
は、スイッチング中に全てのモジュールに均一な電流負
荷が得られるようにセットされる。ゲート電圧のレベル
も、スイッチが導通するときに均一な電流分布が得られ
るようにセットされる。或いは、温度Tsがスイッチに
おいて測定されて、最大許容温度Tmaxと比較され、
温度Tsが最大温度Tmaxを越える場合に、ゲート電
圧のレベルが減少される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーエレクトロニク
スの分野に係る。本発明は、請求項1の前文に記載の並
列接続された電力用半導体モジュールの負荷をバランス
する方法から続くものである。更に、本発明は、この方
法を実施する装置にも係る。
【0002】
【従来の技術】このような方法は、例えば、ヨーロッパ
特許出願EP0511344に既に開示されている。
【0003】この特許出願によれば、複数のコンバータ
が並列に接続される。これらコンバータの岐路間に均一
な負荷(この場合は電流分布)を得るために、コンバー
タの岐路の出力が接続チョークによって一緒に接続され
る。1つのコンバータ岐路の電流があまりに高い場合に
は、当該コンバータ岐路のスイッチが閉ループ制御シス
テムによって早めに開放され、従って、コンバータ岐路
間に等化経路が形成されて、接続チョークにより電流が
全てのコンバータ岐路に等しく分布される。スイッチを
閉じる際にも同様の手順を用いることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この解
決策の欠点は、接続チョークにより負荷回路のインダク
タンスが増加し、従って、構成体の動的な性能が低下す
ることである。特に、接続チョークの体積がクロック周
波数の低下と共に増加し、これにより、特に低い周波数
において接続チョークが非常に大きなものとなる。
【0005】別の解決策が、1984年のIEEEコン
ファレンス・パブリケーション第234号「ゲートター
ンオフサイリスタの高精度ターンオフタイミング制御(V
eryprecise turn-off timing control of gate turn-of
f thyristors)」と題するSソーン及びHイリナツ氏の
講演、又はAスタンバーガによりElektronik
er第3号/1985年に掲載された「高精度同期ター
ンオフの直列又は並列接続された高電力GTO(Series-
or parallel-connected high-power GTOs withprecisel
y synchronized turn-off) 」と題する対応論文に提案
されている。この解決策において、GTOは、全てのG
TOのターンオフ遅延がターンオフ・オン状態電流に係
わりなく同じ時点で終了するように駆動される。それ
故、全てのGTOは、厳密に同じ時点でターンオフされ
る。
【0006】しかしながら、この解決策の場合に、正確
に等しいターンオフ時間は、負荷の均一な分布も電流の
均一な分布も何ら指示するものではないという問題が残
される。逆に、外部回路素子のパラメータ差(走行時間
差、供給及び駆動電圧の差)も、半導体自体のパラメー
タ差(飽和電圧、スイッチング時間、スイッチング遅延
等)も考慮されていない。しかしながら、並列接続され
たモジュールにおいて異なる電流負荷を本来生じさせる
のは正にこれらの差である。しかし、電流負荷のこのよ
うな差は、コンバータ回路の不必要なデレーティングを
生じる。というのは、さもなくば、不当に高い電流負荷
のために個々のモジュール又はスイッチが破壊してしま
うからである。更に、使用寿命に及ぼすスイッチの温度
の影響も考慮されていない。
【0007】そこで、本発明の1つの目的は、並列接続
された電力用半導体モジュールの負荷をバランスする方
法及び装置であって、付加的な接続チョークをもたずに
且つ特にパラメータ差及び温度を考慮して均一な負荷分
布を達成する新規な方法及び装置を提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項1の
特徴部分に記載の形式の方法によって達成される。
【0009】それ故、本発明の要旨は、各スイッチモジ
ュールのターンオン及びターンオフ時間を、所望の負荷
値と実際の負荷値との比較に基づいて、均一に分布した
負荷が得られるように調整することである。更に、導通
状態において、ゲート信号のレベルは、モジュールにお
ける負荷の均一分布もこの点において達成されるように
セットされる。
【0010】第1の実施例は、スイッチの温度Tsを実
際の負荷値として使用する。外部で指定された最大温度
値Tmaxは、所望値として働く。実際の温度値Tsが
最大値Tmaxより大きい場合には、ゲート電圧のレベ
ルが減少される。これは、モジュールの負荷ができるだ
け均一に分布されそしていずれのモジュールの温度も許
容最大温度を越えないような結果を得る。
【0011】第2の実施例は、モジュールに流れて測定
される実際の電流を実際の負荷値として使用する。所望
の電流値は、所望値として使用される。この方法の目的
は、全電流を全てのモジュールにバランスした仕方で分
布させることである。
【0012】電流バランス方法の特定の好ましい実施例
は、モジュールに流れる電流の所望の値と実際の値との
差がターンオン及びターンオフ時間中にスイッチング動
作に対して各々形成され、2つの対応するスイッチング
時間の間の時間中にその後のスイッチング動作に対しタ
ーンオン及びターンオフ時間が各々計算され、そしてこ
のように決定されたターンオン及びターンオフ時間をも
つゲート信号がスイッチに付与される。同時に、所望の
電流値と実際の電流値との差が再び測定される。このよ
うに、数回のスイッチング動作の後に、変化に適応して
調整される均一な電流分布がモジュールに達成される。
【0013】この方法によれば、モジュールは、所望の
電流値と実際の電流値との差が負の場合には遅れてオン
に切り換えられ及び/又は早めにオフに切り換えられ、
又はその差が正の場合には早めにオンに切り換えられそ
して遅れてオフに切り換えられる。
【0014】しかしながら、電流は、過渡状態中に即ち
ターンオン又はターンオフ中に等化されるだけでなく、
定常状態のもとでも即ちスイッチが電流を搬送している
間にも等化される。この定常状態の等化は、ゲート信号
のレベルをリセットすることにより得られる。
【0015】全電流の平均値又は外部で指定された電流
を所望の電流値として使用することができる。
【0016】温度測定を用いて上記方法を実施する装置
は、各モジュールごとに、温度測定ユニット及び閉ルー
プ制御ユニットを備えている。閉ループ制御ユニットに
おいては、最大温度値と実測値との差が温度比較器によ
り形成される。この差に基づいて、ゲート電圧のレベル
が閉ループ等化制御器において決定され、そして上記ゲ
ート電圧は、ゲート信号コンバータにおいて、閉ループ
等化制御器で固定されたレベルに基づいて変更される。
【0017】電流バランス方法を実施する装置は、各モ
ジュールごとにモジュールの電流を測定する電流測定ユ
ニットが設けられたものである。更に、各モジュールご
とに所望の電流値と実際の値との比較を行う閉ループ制
御ユニットが設けられる。更に、各々の場合にモジュー
ルの各スイッチごとに閉ループ制御ユニットには1つの
閉ループ等化制御器と1つのゲート信号コンバータとが
設けられる。閉ループ等化制御器においては、ターンオ
ン及びターンオフ時間とゲート信号のレベルが上記差か
ら計算され、そしてゲート信号は、その計算されたター
ンオン及びターンオフ時間と信号レベルとに基づいて、
ゲート信号コンバータにおいて各々変更される。最後
に、上記ゲート信号はモジュールのスイッチに送られ
る。
【0018】各モジュールに対する所望の電流値は、平
均値をとるか、又は所望の電流がセットされた高レベル
モジュールの実際の電流をセットすることにより形成す
ることができる。
【0019】従属請求項から更に別の実施例が構成され
る。
【0020】本発明による構成の効果は、特に、均一な
負荷分布のための閉ループ制御システムが付加的な接続
チョークを必要とせず、且つ外部回路素子又は半導体の
パラメータの差及び温度に応答することである。
【0021】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を詳細に説明する。多数の図面にわたり同じ又は対応す
る部分を同じ参照番号で示した図面を参照すれば、図1
は電流測定を行う本発明による閉ループ制御システムが
使用される回路を示している。これはコンバータの1つ
の位相に関連している。コンバータは、複数の並列接続
された電力用半導体即ちスイッチモジュール1を備えて
いる。このスイッチモジュール1は、電力用半導体スイ
ッチ2を備え、これらスイッチは、例えば、図示された
ブリッジ回路の岐路を形成する。この場合に、モジュー
ル1のスイッチ間に負荷接続部8が存在する。各モジュ
ール1は、全電流itotに対し電流i1...nに寄
与する。モジュール1のスイッチ2は、ゲート信号パル
スUGEによって繰り返しオン及びオフに切り換えられ
る。それ故、モジュール1のスイッチ2は、導通状態又
はターンオフ状態のいずれかにある。スイッチ2は、特
に、IGBTである。
【0022】各モジュール1には異なる電流i1...
nが流れる。というのは、スイッチ2には飽和電圧、ス
イッチング時間又はスイッチング遅延のようなパラメー
タの差があり、或いは周囲に回路素子がある(走行時間
差等)からである。特に、ターンオン及びターンオフの
過渡過程中(図6)及び定常の導通状態中(図8)の両
方において言えることである。
【0023】電流i1...nの差は、かなり大きいも
のであるために、回路全体を実質的に過剰な大きさにし
なければならず且つその容量以下で動作しなければなら
ない(デレーティング)ことになる。特に、スイッチが
それらの動作範囲(安全動作領域、SOA)から逸脱し
ないよう常時確保されない場合には、1つ以上のスイッ
チ2が、ある状態にもとでは、破壊されることがある。
【0024】本発明によるシステムは、全電流itot
がモジュール1に対して均一に分布されそしていずれの
スイッチ2もそのSOAから逸脱しないよう確保するこ
とにより、これに対処するようにここに試みる。
【0025】これは、ここでは、ターンオン及びターン
オフ中に均一に分布した電流負荷が達成されるようにゲ
ート信号UGEのターンオン及びターンオフ時間ton
及びtoffが各スイッチ2ごとにセットされるという
点で、本発明により達成される。更に、モジュール1が
導通している間に、電流負荷がこの場合も等しい大きさ
となるようにゲート電圧UGEのレベルが導通するスイ
ッチに対してセットされる。
【0026】それ故、所望の電流値iso111...
nと、測定された実際の電流値i1...nとの差が各
ターンオン及びターンオフ時間ton及びtoffに対
して発生される。この差から、2つの対応するスイッチ
ング時間の間の時間中に次のスイッチング動作に対しタ
ーンオン及びターンオフ時間ton及びtoffが決定
される。最後に、既に決定されたスイッチング時間を有
するゲート信号UGEがモジュール1のスイッチ2に付
与される。同時に、所望の電流値と実際の電流値との差
が再び発生され、等々となる。その結果、全てのモジュ
ール1に対する電流i1...nの均一な分布が時間と
共に得られる。
【0027】次のスイッチング動作中にモジュール1の
スイッチ2が早めにオン又はオフに切り換わるべきか遅
れてオン又はオフに切り換わるべきかは、所望の電流値
と実際の電流値との差の符号に基づいて決定できる。特
に、モジュール1は、差が負の場合、即ち実際の電流が
所望の電流より大きい場合には遅れてオンに切り換わ
る。逆に、モジュール1は、差が正の場合、即ち実際の
電流が所望の電流より小さい場合には早めにオンに切り
換わる。更に、ターンオン時間も変更される。差が負の
場合には、モジュールが早めにオフに切り換えられ、正
の場合には、遅れてオフに切り換えられる。
【0028】それ故、モジュール1に対する電流の分布
は、スイッチング時間のこの系統的な変更により過渡ス
イッチング動作中に等化することができる。しかしなが
ら、図8に示すように、スイッチング中だけではなく、
定常の導通状態においても、モジュールには異なる電流
が流れる。IGBT又は関連素子に流れる電流は、ゲー
ト電圧UGEのレベルを増加又は減少することにより変
更することができる。このように、定常状態においても
均一な電流分布を得ることができる。これは、特に、所
望の電流値iso111...nと実測電流値i
1...nとの差を連続的に発生することによって得ら
れる。この差が負の場合には、ゲート信号のレベルが減
少され、それが正の場合には、ゲート信号のレベルが増
加される。
【0029】このように、スイッチ2の定常導通状態に
おいてもモジュール1に対する均一な電流分布が得られ
る(図9参照)。
【0030】各モジュール1に対する所望の電流値は、
例えば、並列接続されたモジュールの全電流itotを
測定しそしてモジュール1の数で除算することにより計
算することができる。測定された実際の電流i1...
nの和を同様に発生することができ、そしてそこから平
均値を計算することができる。
【0031】各モジュール1ごとに個別の所望値iso
111...nがセットされる場合には、閉ループ制御
システムが過剰決定となり、システムは、ある状態のも
とで不安定になることがある。それ故、所望値発生の更
に別の変更は、第1モジュールに所望値iso111を
セットしそして第1モジュールの実際の電流i1を他の
モジュールの場合の所望値iso112...nとして
使用することである。このように、モジュール1に対す
る電流の均一分布も達成される。
【0032】上記方法を実施するために考えられる装置
がモジュール1に対し図1ないし5に示されている。図
示された場合において、モジュール1は、2つのスイッ
チ2を備え、これらは直列に接続され、その共通の接続
点によりブリッジ回路の負荷接続部8を形成する。図1
に示すように、他の並列接続されたモジュールも、図2
に示すモジュールと並列であると考えねばならない。ス
イッチ2はゲート信号UGEによって閉じたり開いたり
される。ゲート信号UGEはパルス型であり、ゲート信
号源(図示せず)によって供給される。
【0033】所望の電流バランスを得るように外部でセ
ットされたゲート信号Ustを変更する閉ループ制御ユ
ニット3が各モジュール1ごとに設けられる。この目的
のために、電流測定ユニット4によりスイッチ2の負荷
接続部8において電流i1...nが測定され、閉ルー
プ制御ユニット3へ送られる。この実際の電流i
1...nは、ここで、所望の電流iso111...
nと比較される。上記のように、所望の電流iso11
1...nは、種々の方法で発生することができる。比
較は差の発生器5において行われる。下流の閉ループ等
化制御器6において、必要とされるターンオン及びター
ンオフ時間ton及びtoff又はゲート信号UGEの
レベルが、所望値と実際の値との差に基づいて計算され
る。
【0034】ゲート信号コンバータ7においては、ゲー
ト信号源によりセットされた信号Ustのエッジが、こ
れらの値に基づきそして計算されたターンオン及びター
ンオフ時間ton及びtoffに従い遅延回路15によ
って変更される。更に、ゲート信号UGEのレベルが、
スイッチの導通中に発生された差に基づいて計算されそ
して増幅器16により連続的にリセットされる。
【0035】所望の電流値を発生するために、下流に除
算器11を伴う全電流測定ユニット9(図1)又は平均
値発生器10(図4)のいずれかを設けることができ
る。
【0036】図5に示す更に別の変型は、第1モジュー
ルに対して外部で所望値iso111)をセットしそし
て第1モジュールの実際の値i1を他のモジュール(図
5)に対する所望値iso112...nとして使用す
ることである。
【0037】最後に、図10ないし13及び図14ない
し15は、実験的な構成で得られた測定結果を示してい
る。3つのモジュール1に対し、電流が、ターンオン中
(図10、11)、ターンオフ中(図12、13)及び
導通中に、本発明による閉ループ制御を行う場合と行わ
ない場合について測定された。電流i1...3は、閉
ループ制御を行う実験(図11、13、15)では、本
発明による閉ループ制御を行わない実験(図10、1
2、14)よりも非常に良好にバランスされたことが明
らかであろう。
【0038】上記の閉ループ制御に、熱負荷の閉ループ
制御を付加的に重畳することができる。これは特に効果
的である。というのは、スイッチの有効接合温度から破
壊の危険性を直接推定できるからである。従って、もし
必要であれば、スイッチに対し許容値よりも高い電流を
搬送するよう許すことができ、接合温度があまり高くな
らなければ、スイッチにダメージを及ぼすことはない。
【0039】図16は、複合閉ループ電流及び温度制御
システムのような考えられる実施例を示している。実際
の温度値Tsがスイッチ2において直接測定され、そし
て温度比較器12において設定最大値Tmaxと比較さ
れる。この比較に基づいて、所望の電流値iso11
1...nが、第2の差の発生器15において変更され
る。この回路では、第2の差の発生器15は、第1の発
生器5の上流にあり、温度比較器12の所望値入力14
と出力に接続される。温度Tsが最大許容値Tmaxよ
り高い場合には、所望電流値iso11が減少される。
例えば、見出された温度差に比例する量が推定される。
このように、スイッチは、不当に高い接合温度を生じて
結果的にスイッチの破壊を招くことのある電流負荷から
効果的に防止される。
【0040】この高レベル閉ループ温度制御システム
は、もちろん、他の形式の所望の電流値測定へと対応的
に拡張することができる。
【0041】最後に、図17は、温度測定を用いて上記
の方法を実施する装置の実施例を示している。この場合
も、各モジュール1に対し閉ループ制御ユニット3が設
けられる。所望の電流値入力14に代わって、最大温度
値入力18が設けられる。モジュール1のスイッチ2の
温度値Tsは、温度測定ユニット17において測定され
る。上記温度Tsは、次いで、温度比較器12(例え
ば、差の発生器)において最大値Tmaxと比較され
る。比較結果は、閉ループ等化制御器6へ送られ、実際
の温度値Tsと最大値Tmaxとの差が負の場合には、
ゲート電圧UGEのレベルの減少が計算される。更に、
各スイッチ2に対し、ゲート信号コンバータ7が設けら
れ、ゲート信号入力13に存在するゲート信号Ust
が、閉ループ等化制御器6において計算された値に基づ
いて変更される。
【0042】かくて、本発明は、並列接続された電力用
半導体モジュールの負荷をバランスするための効果的な
閉ループ制御方法を提供する。この方法は、特に、結果
として過負荷になるモジュールはなく且つモジュールを
それらの意図された電力範囲においてデレーティングせ
ずに使用できるという効果を達成する。又、この閉ルー
プ制御システムは、モジュール又はそれらのスイッチが
電流負荷及び温度負荷の両方に関して安全動作範囲(安
全動作領域SOA)から逸脱しないよう確保する。
【0043】上記技術に鑑み、本発明の多数の変更及び
変型がなされ得ることが明らかであろう。それ故、特許
請求の範囲内で、本発明は、上記とは異なる仕方で実施
できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による電流バランス装置
及びそれに関連したスイッチ構成体を示す基本的な回路
図である。
【図2】2つのスイッチより成るモジュールのための本
発明による閉ループ制御ユニットのブロック回路図であ
る。
【図3】本発明によるゲート信号コンバータのブロック
回路図である。
【図4】図1の変型を示すブロック回路図である。
【図5】図1の更に別の変型を示すブロック回路図であ
る。
【図6】ターンオン及びターンオフ時間に対し閉ループ
制御システムによる電流の変更を示す図である。
【図7】ターンオン及びターンオフ時間に対し閉ループ
制御システムによる電流の変更を示す図である。
【図8】ゲート信号のレベルに対し閉ループ制御システ
ムによる電流の変更を示す図である。
【図9】ゲート信号のレベルに対し閉ループ制御システ
ムによる電流の変更を示す図である。
【図10】ターンオンの場合に本発明による閉ループ制
御を行わないときの電流分布の測定結果を示す図であ
る。
【図11】ターンオンの場合に本発明による閉ループ制
御を行うときの電流分布の測定結果を示す図である。
【図12】ターンオフの場合に本発明による閉ループ制
御を行わないときの電流分布の測定結果を示す図であ
る。
【図13】ターンオフの場合に本発明による閉ループ制
御を行うときの電流分布の測定結果を示す図である。
【図14】定常の導通状態において本発明による閉ルー
プ制御を行わないときの電流分布の測定結果を示す図で
ある。
【図15】定常の導通状態において本発明による閉ルー
プ制御を行うときの電流分布の測定結果を示す図であ
る。
【図16】閉ループ温度制御を重畳した図1の更に別の
変型を示す図である。
【図17】温度測定に基づいて負荷のバランスを行う装
置のブロック回路図である。
【符号の説明】
1 スイッチモジュール 2 電力用半導体スイッチ 3 閉ループ制御ユニット 4 電流測定ユニット 5 比較器/差の発生器 6 閉ループ等化制御器 7 ゲート信号コンバータ 8 負荷接続 9 全電流測定ユニット 10 平均値発生器 11 除算器 12 温度比較器 13 ゲート信号入力 14 所望値入力 15 遅延回路 16 増幅器 17 温度測定ユニット 18 最大温度値の入力 UGE スイッチのゲート信号 ton ターンオン時間 toff ターンオフ時間 i1...n モジュール1...nの電流 iso111...n モジュール1...nの所望電
流 itot 全電流 n モジュールの数 ±Uzk 中間回路接続 Ust 外部ゲート信号 Ts 温度 Tmax 最大温度値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ローナー スイス ツェーハー8965 ベリコン ウン タードルフシュトラーセ 23 (72)発明者 レト シェープ スイス ツェーハー8604 ヘーグナウ ア ッカーシュトラーセ 75エー

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2つの並列接続されたスイッ
    チモジュール(1) の負荷分布をバランスする方法であっ
    て、 a)上記スイッチモジュール(1) は、少なくとも1つの
    電力用半導体スイッチ(2) を備え、該半導体スイッチ
    は、パルス型のゲート信号(UGE) により所望のスイッチ
    ング時間(ton,toff)にオン及びオフに切り換えることが
    でき、上記ゲート信号はゲート接続部に接続でき、従っ
    て、電流導通状態又は電流阻止状態のいずれかにあり、 b)各モジュール(1) の実際の負荷値を測定し、そして
    所望の負荷値と実際の負荷値との差を発生するような方
    法において、 c)所望の負荷値と実際の負荷値(i1...n)との間の差に
    基づいて各々のスイッチ(2) に対し上記ゲート信号(UG
    E) のターンオン及びターンオフ時間(ton,toff)を設定
    して、上記スイッチモジュール(1) のターンオン又はタ
    ーンオフ中に上記スイッチの本質的に均一に分布した負
    荷を得るようにし、そして d)上記スイッチモジュール(1) の負荷が導通状態にお
    いて等しい大きさになるように各スイッチモジュール
    (1) に対しゲート信号(UGE) のレベルを設定することを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 a)各モジュール(1) のスイッチ(2) の
    温度(Ts)を実際の負荷値として測定し、 b)最大温度値(Tmax)を各モジュール(1) の所望の負荷
    値として設定し、 c)上記最大温度(Tmax)とスイッチの温度(Ts)との差を
    発生する請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 上記最大温度(Tmax)とスイッチの温度(T
    s)との差が負である場合に上記ゲート信号(UGE) のレベ
    ルを減少する請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 a)各モジュール(1) の実際の電流(i
    1...n)を実際の負荷値として測定し、 b)所望の電流値(iso111...n)を各モジュールに対する
    所望の負荷値として設定し、 c)上記モジュール(1) の所望の電流値(iso111...n)と
    実際の電流(i1...n)との差を発生する請求項1に記載の
    方法。
  5. 【請求項5】 各々のスイッチモジュール(1) に対し、 a)所望の電流値(iso111...n)と実際の電流(i1...n)と
    の差を各ターンオン又はターンオフ時間(ton,toff)に対
    して発生し、 b)上記ゲート信号(UGE) のターンオン及びターンオフ
    時間(ton,toff)を2つの対応するスイッチング時間の上
    記時間差から決定し、そして c)上記ゲート信号(UGE) と、上記決定されたターンオ
    ン及びターンオフ時間(ton,toff)を次のスイッチング時
    間に上記スイッチモジュール(1) に付与する請求項4に
    記載の方法。
  6. 【請求項6】 a)上記モジュール(1) は、上記差が負
    である場合に遅れてオンに切り換えられ及び/又は早め
    にオフに切り換えられ、 b)上記モジュール(1) は、上記差が正である場合に早
    めにオンに切り換えられ及び/又は遅れてオフに切り換
    えられる請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 a)上記差が負である場合に上記ゲート
    信号(UGE) のレベルを減少し、そして b)上記差が正である場合に上記ゲート信号(UGE) のレ
    ベルを増加する請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 全電流(itot)を測定し、そしてその測定
    された全電流(itot)のn番目の部分を、並列接続された
    スイッチモジュール(1) の数に対応する所望値(iso11
    1...n)、nとして計算する請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 所望の電流値(iso111)を第1のモジュー
    ルに対して設定し、そして第1のモジュールの実際の電
    流値(i1)をその他のモジュールの所望の電流値(iso11
    2...n)として使用する請求項7に記載の方法。
  10. 【請求項10】 a)上記スイッチ(2) の温度(Ts)を測
    定し、 b)各々の場合に、最大温度値(Tmax)とその測定された
    温度(Ts)との差を発生し、そして c)温度(Ts)が最大温度値(Tmax)を越える場合に上記所
    望の電流値(iso111...n)を上記差の大きさの関数として
    減少する請求項4ないし9のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項11】 a)各モジュール(1) の出力に温度測
    定ユニット(17)が設けられ、 b)ゲート信号源により供給されるゲート信号入力(13)
    と、最大温度値(Tmax)に対する入力(18)とを有する閉ル
    ープ制御ユニット(3) が各モジュール(1) に対して設け
    られ、 c)各閉ループ制御ユニット(3) は、各々の温度測定ユ
    ニット(17)で測定された温度(Ts)と最大温度値(Tmax)と
    の差を発生する温度比較器(12)を備え、 d)最大温度値(Tmax)と温度(Ts)との差に基づいてゲー
    ト信号(UGE) のレベルを固定する閉ループ等化制御器
    (6) が各モジュール(1) に対して各閉ループ制御ユニッ
    ト(3) に設けられ、そして e)上記ゲート信号入力(13)に存在する信号(Ust) を、
    上記閉ループ等化制御器(6) で固定されたゲート信号レ
    ベル(UGE) に基づいて変更するゲート信号コンバータ
    (7) が各スイッチ(2) に対し各閉ループ制御ユニット
    (3) に設けられることを特徴とする請求項2に記載の方
    法を実施する装置。
  12. 【請求項12】 a)電流測定ユニット(4) が各モジュ
    ール(1) の出力に設けられ、 b)ゲート信号源により供給されるゲート信号入力(13)
    と、所望の電流値(iso111...n)に対する入力(14)とを有
    する閉ループ制御ユニット(3) が各モジュール(1) に対
    して設けられ、 c)各閉ループ制御ユニット(3) は、所望の電流値(iso
    111...n)と、各電流測定ユニット(4) で測定された実際
    の電流値(i1...n)との差を発生する差の発生器(5) を備
    え、 d)上記差に基づいてターンオン及びターンオフ時間(t
    on,toff)とゲート信号(UGE) のレベルを固定する閉ルー
    プ等化制御器(6) が各モジュール(1) に対して各閉ルー
    プ制御ユニット(3) に設けられ、そして e)上記ゲート信号入力(13)に存在する信号(Ust) を、
    上記閉ループ等化制御器(6) で固定されたターンオン及
    びターンオフ時間(ton,toff)とゲート信号レベル(UGE)
    に基づいて変更するゲート信号コンバータ(7) が各スイ
    ッチ(2) に対し各閉ループ制御ユニット(3) に設けられ
    た請求項11に記載の方法を実施する装置。
  13. 【請求項13】 上記モジュール(1) により与えられる
    電流(i1...n)の和を測定し、上記全電流(itot)をモジュ
    ール(1) の数で除算し、そしてそれを上記閉ループ制御
    ユニット(3) の所望電流値入力(14)に通す更に別の電流
    測定ユニット(9) が上記モジュール(1) の並列接続の出
    力(8) に存在する請求項12に記載の装置。
  14. 【請求項14】 上記モジュール(1) の電流測定ユニッ
    ト(4) で測定された電流(i1...n)の平均値を発生しそし
    てこの値を所望の電流値(iso111...n)として上記閉ルー
    プ制御ユニット(3) の所望の電流値入力(14)へ通す平均
    値発生器(10)が設けられた請求項12に記載の装置。
  15. 【請求項15】 所望の電流値(iso111)が第1のモジュ
    ールに対し外部でセットされ、そして他のモジュール
    (1) の閉ループ制御ユニット(3) の所望の電流値入力(1
    4)が上記第1モジュールの電流測定ユニット(4) に接続
    される請求項12に記載の装置。
  16. 【請求項16】 a)最大温度値(Tmax)と、上記スイッ
    チ(2) で測定された温度(Ts)との差を測定する温度比較
    器(12)が設けられ、 b)上記温度(Ts)が最大値(Tmax)を越える場合に上記所
    望の電流値(iso111...n)からの温度差の量の対応する量
    を推定する更に別の差の発生器(15)が上記差の発生器
    (5) の上流に接続される請求項12ないし15のいずれ
    かに記載の装置。
JP7005969A 1994-01-22 1995-01-18 並列接続された電力用半導体モジュールの負荷をバランスする方法及び装置 Abandoned JPH07221619A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001089090A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor device
JP2009135626A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Mitsubishi Electric Corp 並列駆動装置
JP2015027177A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP2015035863A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社日立製作所 電力変換装置
CN107896051A (zh) * 2016-10-03 2018-04-10 本田技研工业株式会社 转换装置、设备及控制方法
US10305392B2 (en) 2016-10-03 2019-05-28 Honda Motor Co., Ltd. Conversion apparatus, equipment, and control method
US11349395B2 (en) 2016-10-03 2022-05-31 Honda Motor Co., Ltd. Conversion apparatus, device, and control method

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3469373B2 (ja) * 1995-10-31 2003-11-25 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュールおよび複合パワーモジュール
DE19628131C2 (de) * 1996-07-12 2003-07-17 Semikron Elektronik Gmbh Gatespannungsbegrenzung für eine Schaltungsanordnung
EP1266454B1 (de) 2000-03-15 2003-10-22 CT-Concept Technologie AG Verfahren zum betrieb einer parallelanordnung von leistungshalbleiterschaltern
DE10045148B4 (de) * 2000-09-13 2005-10-13 Hella Kgaa Hueck & Co. Verfahren zur Anstuerung von zwei oder mehr parallelgeschalteten Transistoren zur Bestromung einer Last im Linearbetrieb
ES2304997T3 (es) 2000-12-27 2008-11-01 Ct-Concept Technologie Ag Procedimiento de simetrizacion dinamica de interruptores de semiconductor de potencia conectados en serie y en paralelo.
DE102004049162B4 (de) * 2004-10-08 2014-01-30 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Symmetrieren von transienten Strömen in Schaltervorrichtungen und System aus einer Schaltervorrichtung und einer Vorrichtung zum Symmetrieren von transienten Strömen in Schaltervorrichtung
FR2936646B1 (fr) * 2008-10-01 2011-07-22 Jean Jacques Carrillo Disjoncteur electronique en tranche et installation le comportant.
DE102009041019A1 (de) * 2009-09-10 2011-06-22 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Ansteuerverfahren für hart parallel geschaltete abschaltbare Leistungshalbleiterschalter
DE202011001610U1 (de) 2011-01-18 2014-05-06 Robert Bosch Gmbh Wechselrichteranordnung
DE102011006788A1 (de) * 2011-04-05 2012-10-11 Siemens Ag Österreich Schaltungsanordnung für eine Schutzeinrichtung für elektrische Anlagen
AT512886B1 (de) 2012-04-26 2014-03-15 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Verzögerungszeit eines Halbleiterventils
DE102013113012A1 (de) * 2013-11-25 2015-05-28 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Schaltnetzteil und Verfahren zum Regeln einer Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils
DE102014224172A1 (de) * 2014-11-26 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern parallel geschalteter Leistungshalbleiterschalter
US9912279B2 (en) 2015-07-27 2018-03-06 Hamilton Sundstrand Corporation Circuit with current sharing alternately switched parallel transistors
EP4333303A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Temperature-based variable current control for power modules
US12362742B1 (en) 2024-03-13 2025-07-15 GM Global Technology Operations LLC Variable slew rate gate driver for hybrid switch power module
US12562727B2 (en) * 2024-03-20 2026-02-24 GM Global Technology Operations LLC Variable slew-rate current source gate drivers for hybrid power modules
US20250323583A1 (en) * 2024-04-12 2025-10-16 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling a multi-phase inverter of an electric machine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3714174A1 (de) * 1987-04-24 1988-11-10 Licentia Gmbh Symmetrierung der abzuschaltenden stroeme parallelgeschalteter, gategesteuerter halbleiter
EP0409384B1 (en) * 1989-07-20 1995-11-15 General Electric Company Method and apparatus for achieving current balance in parallel connected switching devices
US4965710A (en) * 1989-11-16 1990-10-23 International Rectifier Corporation Insulated gate bipolar transistor power module
ATE137365T1 (de) * 1990-11-19 1996-05-15 Inventio Ag Verfahren und vorrichtung zum parallelschalten von umrichtern
DE4122653C2 (de) * 1991-07-09 1996-04-11 Daimler Benz Ag Steuerbare Halbleiterschalteinrichtung mit integrierter Strombegrenzung und Übertemperaturabschaltung

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001089090A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor device
US6583976B1 (en) * 2000-05-18 2003-06-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor device
JP3696833B2 (ja) * 2000-05-18 2005-09-21 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP2009135626A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Mitsubishi Electric Corp 並列駆動装置
JP2015027177A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP2015035863A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社日立製作所 電力変換装置
CN107896051A (zh) * 2016-10-03 2018-04-10 本田技研工业株式会社 转换装置、设备及控制方法
US9997990B2 (en) 2016-10-03 2018-06-12 Honda Motor Co., Ltd. Conversion apparatus, equipment, and control method
US10305392B2 (en) 2016-10-03 2019-05-28 Honda Motor Co., Ltd. Conversion apparatus, equipment, and control method
CN107896051B (zh) * 2016-10-03 2020-05-19 本田技研工业株式会社 电压转换装置、电气设备及控制方法
US11349395B2 (en) 2016-10-03 2022-05-31 Honda Motor Co., Ltd. Conversion apparatus, device, and control method

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DE59410054D1 (de) 2002-03-28
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EP0664613A2 (de) 1995-07-26

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