专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用电源装置的电力变换装置，特别是空气压缩机、冷藏库等的压缩机和风扇电动机、洗衣机等的电动机及液压控制电动机等使用的应用于变流器系统的电力变换装置。
背景技术：
现有的变流器系统中，向电动机的绕组输入电流的电源装置(IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)和门驱动IC等)用光电耦合器与进行PWM(Pulse widthmodulation)控制的控制部分(MCU等)进行连接。因而，即使电动机的绕组出现故障，在接地短路的情况下，也能将其高压侧元件的异常状态从高压侧驱动IC通过光电耦合器通知给控制部分。根据该通知，控制部分停止电源装置的开通指令，因此能够保护电源装置。
图2是示出现有的使用光电耦合器的电力变换装置的结构的电路图。
该电力变换装置构造成如图2所示，具有控制部分(MCU)M101、光电耦合器PC101～PC106、电压源V101～V106、时钟脉冲变流器CI101～CI106、IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor(以下记作IGBT))101～106、电阻R101～112。IGBT101～103上连接有负载电动机L101。
但是，如图3所示的方式中，必须要有6个光电耦合器，光电耦合器PC101～PC106的传送时间出现延迟，控制部分发出指令的时间与指令的实际执行时间相差很多，作为控制电源必须要有4个电源V102～V105等，从系统的成本和性能方面来说不是最好的方式。因此，电力变换装置中，微型计算机直接驱动(具有光电耦合器特性)和单电源成为主流。
图3是示出现有的使用微型计算机直接驱动和单电源的自举电路方式的电力变换装置的结构的电路图。
该电力变换装置如图3所示的结构，具有控制部分(MCU)M101、时钟脉冲变流器CI101～CI109、电压源V101和V106、IGBT101～106、晶体管TR101～TR103、二极管D101～D103、电容器C101～C103、电阻R113～R115。
该电力变换装置中，现有技术下，电源装置(IGBT101～103)的高压侧驱动用的IC具有光电耦合器承受的耐压。但是，从允许功率的方面考虑，应将控制部分M101的控制指令由脉冲前沿传送到高压侧电路，将其在高压侧电路内再次变换成正常脉冲。
如上所述，由按照脉冲前沿的电平移动进行从高压侧(high side)IC内的低压侧电路块(low side block)向高压侧电路的信号传送。具体地说，利用耐压值高的n沟道MOSFET(TR101～TR103)进行短时间的通电来完成。即，由电平移动用的n沟道MOSFET(TR101～TR103)(源极接地)接通，电流流向连接在其漏极上的电阻R113～R115，利用高压侧电路块检测其电阻R113～R115的两端上发生的电压变化，进行信号传送。
一般地，在100V系列的工业系统中使用的变流器系统包括用于换流器控制倍压整流的DC系列的浪涌电压，作为电源装置的耐压值要求是600V。上述的电平移动MOSFET(TR101～TR103)的耐压值同样也必须是600V。
但是，在从高压侧电路块向低压侧电路块进行信号传送的过程中必须要有耐压值高的p沟道MOSFET，而按实际能使用的600V的p沟道MOSFET的价格来看是不可行的。
因而，高压侧输出部分在接地短路的情况下有大电流流过，由于本身有检测大电流的过流保护，即使断开IGBT的门电压，也不能将其异常状态传送到低电压侧电路块。因而，控制部分M101不知道高压侧的接地短路而继续开通指令。该情况下，由于过大的能量附加到高压侧的IGBT上，因此存在短时间内就被损坏掉的问题。
现有的系统中存在与低电压侧的电源装置(IGBT)的电压源短路情况能够保护，而与高电压侧的电源装置的接地短路的情况不能够保护的问题。再者，与低电压侧的电源装置的电压源短路能够保护，是因为由于与控制部分具有相同的参考电压，因此出现异常时将其信息从低电压侧驱动IC传送到控制部分，就能够停止向高损耗电路一侧的电源装置传送开通指令。
但是，在检测出高压侧一侧的电源装置的大电流的情况下，由于所谓切断高压侧的办法中，即使是瞬时的大电流，变流器系统也会停止，因此就存在系统不成立的问题，就不能采用该办法。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力变换装置，针对上述问题，该电力变换装置不会使变流器系统停止而能够防止电源装置被损坏。
为达到上述目的，与本发明有关的第一电力变换装置具有检测电源装置的短路状态的检测电路；上述检测电路检测出短路状态之后，将上述电源装置在规定期间做成停止动作状态，经过上述规定期间以后成为可动作状态的控制电路；检测从上述检测电路检测出短路状态开始的时间，设定上述规定期间的期间产生电路。
为达到上述目的，与本发明有关的第二电力变换装置具有控制电源装置成为停止动作状态或可动作状态的控制电路；检测上述电源装置的短路状态，将对应于其检测结果设定上述电源装置为停止动作状态或可动作状态的信号输出到上述控制电路的检测电路；上述检测电路检测出短路状态之后，设定上述电源装置成为停止动作状态的规定期间的期间产生电路。
图1是示出本发明的实施方式的电力变换装置的结构的电路图。
图2是示出现有的使用光电耦合器的电力变换装置的结构的电路图。
图3是示出现有的使用微型计算机直接驱动和单电源的自举电路方式的电力变换装置的结构的电路图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
图1是示出本发明的实施方式的电力变换装置的结构的电路图。
该电力变换装置的结构如图1所示，具有IGBT11、脉冲前沿发生电路12、自举电路13、门控制电路14、短路检测电路15、输入禁止电路16。
上述脉冲前沿发生电路12由脉冲前沿电路12A、比较器CP1、二极管D1和D2、MOS晶体管TR1和TR2、电阻R1～R4、电压源V1构成，接收输入信号IN，输出脉冲前沿。
上述自举电路13由自举用的电容器C1、比较器CP2和CP3、电阻R5～R10、二极管D3、D4和D5构成。该自举电路13将产生的高电压输出到门控制电路14。
上述门控制电路14由“同”电路(EXNOR)14A、滤波电路14B、“或非”电路(NOR)14C构成。该门控制电路14将控制操作的门电压输出给IGBT11的门。
上述短路检测电路15由比较器CP4、滤波电路15A、闭锁电路RH1、通电复位电路15B、电阻R11～R14构成。该短路检测电路15用比较器CP4检测IGBT11的检测(センス)用的发射极电压。该发射极电压比规定电压高时，比较器CP4的输出就通过滤波电路15A输入到闭锁电路RH1的C端。闭锁电路RH1将用于断开IGBT11的信号输出到“或非”电路(NOR)14C的输入端。
上述输入禁止电路16由“与非”电路(NAND)16A、串联的6个闭锁电路RH2～RH7构成。该输入禁止电路16在短路检测电路15检测出IGBT11短路状态的情况下，设定断开IGBT11的规定期间。即，设定禁止向IGBT11的门输入动作电压的输入禁止期间。再者，输入禁止电路16在电压上升后等时候，设定用于排除杂波和外部干扰的失效时间。
如此构成的电力变换装置按下述方式进行动作。
电压上升后，由输入禁止电路16进行用于排除杂波和外部干扰的失效时间的设定。经过该失效时间，由脉冲前沿发生电路12和自举电路13产生高电压，该高电压在达到比规定电压高的时候，向门控制电路14输出信号电压。由接收到信号电压的门控制电路14将控制IGBT11动作的门电压向IGBT11的门输出。
上述的IGBT11动作时，通过短路检测电路15检测IGBT11的读出用的发射极上的电流。根据该短路检测电路15的检测，在检测出IGBT11为短路状态时，即由比较器CP14确认出发射极的电压比规定电压高时，通过滤波电路15A向闭锁电路RH1输出信号电压。
上述闭锁电路RH1接收上述信号电压，向门控制电路14的NOR电路14C输出用于断开IGBT11的信号。由此，由门控制电路14断开(OFF)IGBT11。
在输出用于断开上述IGBT11的信号的同时，闭锁电路RH1将用于启动输入禁止期间的信号输出到输入禁止电路16的“与非”电路(NAND)16A的输入端。据此，启动将来自换流器控制电路的输入脉冲作成原振的闭锁电路RH2～RH7构成的计数器。然后，到能够保护IGBT11的时间为止，将输入脉冲分频，将该分频得到的时间作为输入禁止期间来进行保护IGBT11。
之后，输入禁止电路16的分频计数器的最后时段(闭锁电路RH7)变为有效，也就将由闭锁电路RH1和闭锁电路RH2～RH7构成的分频计数器进行复位，停止向门控制电路14输出用于断开IGBT11的信号电压，清除输入禁止期间。
例如，PWM频率为3KHz的情况下，在输入禁止电路16按6分频得到21ms。因为IGBT11在15ms的输入禁止期间能够得到保护。因此，若使用输入禁止电路16，就在输入禁止期间结束，即在21ms之后解除保护，这以后，就再次接收来自微型计算机等控制电路的PWM信号。据此，系统变为正常状态，恢复到正常的换流器控制状态。
另一方面，在高压侧持续接地短路的情况下，再次，由于检测短路状态有大电流流过，通过短路检测电路15来动作断开(OFF)断开闭锁，IGBT11在一定的期间关断(OFF)。如此反复进行，根据从IGBT11输出的电动机控制电流出现异常的结果，位置检测不良等来停止系统。但是，IGBT11不被损坏而能够被完全保护。
如上所述的本实施方式中，由于检测出IGBT为短路状态时，使IGBT仅在规定期间停止，之后就返回到可动作状态，因此，能够防止IGBT被损坏，同时能使变流器系统正常工作。发明的有益效果根据如上所述的本发明，能够提供一种电力变换装置，其不停止换流器系统而能够防止电源装置被损坏。
权利要求
1.一种电力变换装置，其特征在于具有检测电源装置的短路状态的检测电路；上述检测电路检测出短路状态之后，控制上述电源装置在规定期间为停止动作状态，经过上述规定期间以后控制上述电源装置成为可动作状态的控制电路；检测从上述检测电路检测出短路状态开始起的时间，设定上述规定期间的期间产生电路。
2.一种电力变换装置，其特征在于具有控制电源装置成为停止动作状态或可动作状态的控制电路；检测上述电源装置的短路状态，对应于其检测结果将上述电源装置设定为停止动作状态或可动作状态之一的信号输出到上述控制电路的检测电路；上述检测电路检测出短路状态之后，将上述电源装置设定为停止动作状态的规定期间的期间产生电路。
3.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于上述检测电路在检测出电源装置的短路状态时，将上述电源装置在上述规定期间设定为停止动作状态，从上述期间产生电路接收到传送上述规定期间结束的信号之后，将上述电源装置设定为可动作状态。
4.如权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于上述期间产生电路计测从上述检测电路检测出短路状态开始起的时间，设定上述电源装置为停止动作状态的规定期间。
5.如权利要求1～4的任一项所述的电力变换装置，其特征在于上述电源装置具有检测电压用的输出端，上述检测电路在该输出端的电压比规定电压高的情况下，就检测出上述电源装置为短路状态。
6.如权利要求1～4的任一项所述的电力变换装置，其特征在于上述电源装置为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。
全文摘要
本发明提供一种不停止换流器系统而能够防止电源装置被损坏的电力变换装置。该电力变换装置具有:检测电源装置IGBT的短路状态的短路检测电路;短路检测电路检测出短路状态之后,将电源装置在规定期间做成动作停止状态,经过规定期间以后成为可动作状态的门控制电路;计测从短路检测电路检测出短路状态时开始的时间,以此设定上述规定期间的期间产生电路。
文档编号H02H7/122GK1384574SQ0212453
公开日2002年12月11日 申请日期2002年4月29日 优先权日2001年5月7日
发明者中村憲仁 申请人:株式会社东芝