[發(fā)明專利]電力變換器保護(hù)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00104159.2
• 申請日: 2000-03-15
• 公開（公告）號: CN1271983A
• 公開（公告）日: 2000-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成田博;佐川哲
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 趙國華

本發(fā)明涉及一種用IGBT或功率晶體管等模塊式半導(dǎo)體元件將直流變換為交流或進(jìn)行其逆變換的電力變換器的保護(hù)裝置。

近年來，電動(dòng)車控制裝置大多采用用到GTO、IGBT、功率晶體管等半導(dǎo)體開關(guān)元件的逆變器或變換器等電力變換器。這當(dāng)中，采用用到IGBT或功率晶體管等模塊式半導(dǎo)體開關(guān)元件的電力變換器(例如逆變器)的電動(dòng)車，往往因該逆變器相短路等電源短路事故所產(chǎn)生的過大電流，造成模塊內(nèi)的焊錫連接部剝離，半導(dǎo)體開關(guān)元件形成開路故障。造成這種開路故障的相短路電流均達(dá)到幾萬至十幾萬安培，焊錫連接部開路時(shí)，外圍器件隨弧光放電而損壞，甚至形成火災(zāi)等事故波及損害問題。

以往，作為一種解決措施，例如日本專利公報(bào)特開平3-78432號所記載的那樣，可在逆變器各相支路中接入高速熔斷器。該高速熔斷器，記載的是防止電源短路等造成元件損壞而引起模塊元件外壁破裂的器件，利用高速熔斷器連接使配線電感增加或此用途的減振設(shè)置。

上述現(xiàn)有技術(shù)可考慮到存在以下問題，需要某種通電容量的大容量高速熔斷器，該熔斷器成本相對較高，而且，熔斷器本身的內(nèi)部電感、其裝配所用的配線電感增加，造成半導(dǎo)體開關(guān)元件減振加強(qiáng)、由此損耗增加，故而電力變換器成本升高、變換效率差。

本發(fā)明目的在于，鑒于上述問題，對用到模塊式半導(dǎo)體元件的電力變換器，利用簡單構(gòu)成實(shí)現(xiàn)一種針對電源短路事故等引起上述模塊式半導(dǎo)體元件開路損壞造成的事故波及損害的保護(hù)裝置，防止電力變換器整體成本上升、變換效率下降。

本發(fā)明目的是這樣達(dá)成的，即對于一種在直流電源兩端作為1相的上下分支連接有串聯(lián)連接的模塊式半導(dǎo)體元件、該元件的串聯(lián)連接點(diǎn)具有交流輸出端子的電力變換器，設(shè)置一保護(hù)裝置，其中，所述串聯(lián)連接的模塊式半導(dǎo)體元件的兩端，并聯(lián)連接著超過規(guī)定電壓便擊穿或穿通而處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件和熔斷器的串聯(lián)體。

而且，上述發(fā)明目的是這樣達(dá)成的，即對于一種在直流電源兩端作為1相的上下分支連接有串聯(lián)連接的模塊式半導(dǎo)體元件、該元件的串聯(lián)連接點(diǎn)具有交流輸出端子的電力變換器，設(shè)置一保護(hù)裝置，其中，所述串聯(lián)連接的模塊式半導(dǎo)體元件的兩端，并聯(lián)連接著因該模塊式半導(dǎo)體元件過大電流便形成開路故障時(shí)的異常電壓而受到觸發(fā)控制的晶閘管元件和熔斷器的串聯(lián)體。

附圖簡要說明

圖1是示意本發(fā)明一實(shí)施例模塊式半導(dǎo)體元件電力變換器的保護(hù)裝置的構(gòu)成圖。

圖2是示意本發(fā)明另一實(shí)施例模塊式半導(dǎo)體元件電力變換器的保護(hù)裝置的構(gòu)成圖。

圖3是示意本發(fā)明另一實(shí)施例模塊式半導(dǎo)體元件電力變換器的保護(hù)裝置的構(gòu)成圖。

圖4是示意本發(fā)明另一實(shí)施例模塊式半導(dǎo)體元件電力變換器的保護(hù)裝置的構(gòu)成圖。

圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例用到模塊式半導(dǎo)體元件的電力變換器的保護(hù)裝置應(yīng)用于2電平逆變式電動(dòng)車的例子。

1是由未圖示直流電源所連接的架線向電動(dòng)車供電的導(dǎo)電弓架，2為斷流器，3為下一級濾波電路的充電電阻(或限流電阻)，4為高速斷路器。5是上述濾波電路的電抗器，與后面提及的各相分別設(shè)置的電容器構(gòu)成LC濾波器。6、7、8相應(yīng)于靠未圖示PWM控制電路對模塊式半導(dǎo)體元件進(jìn)行開關(guān)，由直流變換為2電平電位的3相交流或進(jìn)行其逆變換的2電平3相逆變器以構(gòu)成電力變換器的U相、V相、W相的各變換器，其具體電路在U相變換器6示出。

61、62是構(gòu)成2電平逆變器上下分支的模塊式半導(dǎo)體元件IGBT，63為按每一相分別配置的濾波電容器。該電容器63通常充電具有架線電壓，成為U相變換器6的電源電壓。該濾波電容器電壓同樣對于V相、W相分別為各自的電源電壓。64、65是連接上述IGBT、濾波電容器構(gòu)成變換器時(shí)產(chǎn)生的配線電感等。

這里，66、67是與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)部分，66是在規(guī)定電壓下?lián)舸┗虼┩ǘ幱趯?dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件，67為熔斷器。上述兩者串聯(lián)連接，該串聯(lián)體與串聯(lián)連接的IGBT61、62的兩端并聯(lián)連接。

而68是串聯(lián)連接的IGBT61、62的連接點(diǎn)所連接的U相交流輸出端子，和其他V相、W相交流輸出端子78、88一起與作為逆變器負(fù)載的3相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(圖中省略)連接。

如上所述構(gòu)成的逆變式電動(dòng)車中，由于例如噪聲誤動(dòng)作、元件損壞等原因，U相變換器6的上下分支IGBT61、62均處于導(dǎo)通狀態(tài)的話，便形成上述濾波電容器63短路這種電源短路事故。