[發明專利]逆變器驅動裝置以及半導體模塊

有效

• 申請號: 201710068841.X
• 申請日: 2017-02-08
• 公開（公告）號: CN107181420B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 山田忠則
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 金玉蘭;王穎

本發明提供一種可以抑制設置于逆變器的輸出級而控制輸出到負載的電流的半導體開關元件在正常工作時的損耗，并且可以在異常狀態下防止所述半導體開關元件的過電壓破壞的逆變器驅動裝置。其具備：主驅動電路，其向半導體開關元件(例如IGBT)施加驅動電壓而對該半導體開關元件進行導通關斷驅動；鉗位用二極管，其在該主驅動電路的工作停止時對施加于所述半導體開關元件的反電動勢進行電壓鉗位；分壓電阻，其對與通過該鉗位用二極管而流出的電流成比例的電壓進行電阻分壓而供于檢測。進而具備輔助驅動電路，其根據通過分壓電阻得到的檢測電壓生成控制電壓，并將該控制電壓施加到所述半導體開關元件，從而使所述半導體開關元件導通。

技術領域

本發明涉及一種設置于逆變器的輸出級而對控制輸出到負載的電流的半導體開關元件進行導通關斷驅動的逆變器驅動裝置、以及一體地具備所述逆變器驅動裝置和所述半導體開關元件的半導體模塊。

背景技術

驅動單相電機或者三相電機等的逆變器10，在其輸出級具備控制輸出到負載的電流的半導體開關元件SW，并且具備對該半導體開關元件SW進行導通關斷驅動的逆變器驅動裝置1。圖3是表示驅動作為負載的三相電機M的逆變器10的概略構成的圖，作為半導體開關元件SW具備分別與U相、V相、W相圖騰柱式連接而被互補地導通驅動的上臂IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)2u、2v、2w以及下臂IGBT 3u、3v、3w。另外，在上臂IGBT 2u、2v、2w以及下臂IGBT3u、3v、3w的各個發射極和集電極之間分別反并聯連接有回流二極管4u、4v、4w、5u、5v、5w。

也就是說，上臂IGBT 2u、2v、2w和下臂IGBT 3u、3v、3w之間的圖騰柱式連接是指，將上臂IGBT 2u、2v、2w的各個發射極分別連接在下臂IGBT 3u、3v、3w的各個集電極的電路結構。這些圖騰柱式連接的上臂IGBT 2u、2v、2w和下臂IGBT 3u、3v、3w之間的串聯電路分別形成半橋電路。

另外，逆變器驅動裝置1，具備：上臂驅動電路(HVIC)6u、6v、6w，其分別對上臂IGBT2u、2v、2w進行導通關斷驅動；下臂驅動電路(LVIC)7，其分別對下臂IGBT 3u、3v、3w進行導通關斷驅動。上臂驅動電路6u、6v、6w以及下臂驅動電路7，通過輸入從例如由PWM控制用微計算機組成的控制裝置CONT個別地提供的控制信號，具體地說是U相、V相以及W相的各個PWM信號，而分別以預定的相位差對上臂IGBT 2u、2v、2w以及下臂IGBT 3u、3v、3w進行導通關斷驅動。

另外，在由圖騰柱式連接的上臂IGBT 2u、2v、2w以及下臂IGBT 3u、3v、3w構成的半導體開關元件SW的供電電路，插裝有電流檢測電阻RS。電流檢測電阻RS，作為電流信息檢測與流動在逆變器10中的電流成比例的電壓，所檢測出的電流信息分別輸入到控制裝置CONT以及下臂驅動電路7。

從該電流信息可以檢測出例如逆變器10的輸出布線中的絕緣不良和/或者錯誤布線引起的相間短路等故障。特別是，下臂驅動電路7具備過電流保護功能，其在檢測到過大電流時，即刻直接關斷下臂IGBT 3u、3v、3w，切斷流動到該下臂IGBT 3u、3v、3w的電流。另外，控制裝置CONT具備過電流保護功能，其在檢測到過大電流時，輸出針對上臂驅動電路6u、6v、6w的控制電流信息，并由此分別關斷控制上臂IGBT 2u、2v、2w。

在這里，對逆變器驅動裝置1中的上臂驅動電路6u、6v、6w以及下臂驅動電路7進行簡單的說明。圖4是僅抽取表示逆變器10中的單相、在這里是U相的逆變器驅動裝置1的概略結構圖。另外，V相以及W相的逆變器驅動裝置1也具有同樣的結構。