(57)【要約】【課題】本発明は、電力変換装置の保護装置に係り、ノイズ発生時において通常動作を確保しつつ、スイッチング素子の短絡時における発熱を抑えることにある。【解決手段】上下アームを構成するスイッチング素子を有する電力変換装置を保護する保護装置は、スイッチング素子に流れる過電流を検出する過電流検出回路と、過電流検出手段により検出される過電流に基づいて、該スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出手段と、過電流検出手段により過電流が検出された場合に、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を通常値よりも低下させると共に、その後、短絡検出手段によりスイッチング素子の短絡が検出されたときは、該ゲート電圧を更に低下させ、一方、短絡検出手段によりスイッチング素子の短絡が検出されなかったときは、該ゲート電圧を通常値まで上昇させる駆動回路と、を備える。【選択図】図５
2015012755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下アームを構成するスイッチング素子を有する電力変換装置を保護する保護装置であって、
前記スイッチング素子に流れる過電流を検出する過電流検出回路と、
前記過電流検出手段により検出される前記過電流に基づいて、前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出手段と、
前記過電流検出手段により前記過電流が検出された場合に、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を通常値よりも低下させると共に、その後、前記短絡検出手段により前記スイッチング素子の短絡が検出されたときは、該スイッチング素子に印加するゲート電圧を更に低下させ、一方、前記短絡検出手段により前記スイッチング素子の短絡が検出されなかったときは、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を前記通常値まで上昇させる駆動回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
【請求項２】
前記短絡検出手段は、前記過電流検出手段により検出される前記過電流が所定時間以上継続する場合に、該スイッチング素子に短絡が生じていると判定すると共に、
前記駆動回路は、前記過電流検出手段により前記過電流が検出された場合に、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を通常値よりも低下させると共に、その後、前記短絡検出手段により前記過電流が前記所定時間以上継続することにより前記スイッチング素子に短絡が生じていると判定されたときは、該スイッチング素子に印加するゲート電圧を更に低下させ、一方、前記短絡検出手段により前記過電流が前記所定時間以上継続しなかったことにより前記スイッチング素子に短絡が生じていないと判定されたときは、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を前記通常値まで上昇させることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置の保護装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記過電流検出手段により前記過電流が検出された場合に、まず、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を前記通常値よりも低い所定値へ低下させることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置の保護装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を前記所定値へ低下させた後、前記短絡検出手段により前記スイッチング素子の短絡が検出されたときは、該スイッチング素子に印加するゲート電圧をゼロへ低下させることを特徴とする請求項３記載の電力変換装置の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下アームを構成するスイッチング素子を有する電力変換装置を保護する保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下アームを構成するスイッチング素子を有する電力変換装置を保護する保護装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この保護装置は、電力変換装置を、上下アームのスイッチング素子の短絡により生じる過電流から保護するためのものである。この保護装置は、各スイッチング素子に流れる過電流を検出し、過電流が検出された際にスイッチング素子のスイッチング動作を停止させる。スイッチング動作が停止されれば、スイッチング素子が過電流から保護される。従って、上記した保護装置によれば、電力変換装置を、上下アームのスイッチング素子が短絡した際に生じる過電流から保護することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０１１６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スイッチング素子の過電流は、そのスイッチング素子が短絡した際に生ずると共に、また、そのスイッチング素子が短絡していなくてもノイズ等に起因して生ずることがある。この点、スイッチング素子の短絡とノイズとを区別することなく過電流検出時に常にスイッチング動作が停止されると、その過電流がノイズに起因して生じていたときは、スイッチング動作の停止によって電力変換装置の通常動作が過度に制限されることとなる。
【０００５】
一方、スイッチング素子の過電流は、スイッチング素子の短絡時には長時間に亘って継続して生ずる一方、ノイズ時には短時間しか生じない。この点、過電流検出後、その過電流に基づいてスイッチング素子の短絡とノイズとを区別するための処理を行ったうえで、スイッチング素子の短絡が生じたと判定した場合に始めて電力変換装置の保護動作を行うことが考えられる。しかしながら、かかる構成において、過電流検出からスイッチング素子の短絡検出までの期間に電力変換装置の保護動作を全く行わないものとすると、スイッチング素子の短絡に起因して過電流が生じていたときにその短絡によりそのスイッチング素子が発熱して熱暴走や破損が生じ易くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ノイズ発生時において通常動作を確保しつつ、スイッチング素子の短絡時における発熱を抑えることが可能な電力変換装置の保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、上下アームを構成するスイッチング素子を有する電力変換装置を保護する保護装置であって、前記スイッチング素子に流れる過電流を検出する過電流検出回路と、前記過電流検出手段により検出される前記過電流に基づいて、前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出手段と、前記過電流検出手段により前記過電流が検出された場合に、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を通常値よりも低下させると共に、その後、前記短絡検出手段により前記スイッチング素子の短絡が検出されたときは、該スイッチング素子に印加するゲート電圧を更に低下させ、一方、前記短絡検出手段により前記スイッチング素子の短絡が検出されなかったときは、該スイッチング素子にオン指令時に印加するゲート電圧を前記通常値まで上昇させる駆動回路と、を備える電力変換装置の保護装置により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノイズ発生時において通常動作を確保しつつ、スイッチング素子の短絡時における発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である電力変換装置及びその電力変換装置を保護する保護装置を含むシステムの構成図である。
【図２】本実施例の保護装置が有する保護用駆動回路の構成図である。
【図３】本実施例の電力変換装置が備えるスイッチング素子の特性を表した図である。
【図４】本実施例の電力変換装置において駆動回路及び保護用駆動回路が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図５】本実施例の保護装置における一例の動作タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明に係る電力変換装置の保護装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例である電力変換装置１０及びその電力変換装置１０を保護する保護装置１２を含むシステムの構成図を示す。本実施例の電力変換装置１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されて、電気負荷である駆動源としての三相モータ１４とバッテリなどの直流電源１６との間で電圧変換を行う装置である。また、保護装置１２は、電力変換装置１０の短絡により生じる過電流からの保護を実現するための装置である。
【００１２】
三相モータ１４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続された三相交流のモータジェネレータである。三相モータ１４は、電力供給により車軸を回転させる駆動力を発生する電動機としての機能を有すると共に、車軸及び／又はエンジンからの駆動力により発電する発電機としての機能を有する。また、直流電源１６は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能なバッテリを有し、所定電圧（例えば６５０ボルト）を出力することが可能である。
【００１３】
電力変換装置１０は、三相モータ１４と直流電源１６との間に介在する三相インバータであって、直流電源１６から供給された直流電力を交流電力に変換して三相モータ１４へ出力すると共に、三相モータ１４から供給された交流電力を直流電力に変換して直流電源１６へ出力する装置である。尚、直流電源１６は、バッテリの電力変換装置１０側に、一対のスイッチング素子のオン／オフによるリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用してバッテリ電圧を昇圧した昇圧電圧を直流電源１６の出力電圧として出力する昇圧コンバータを設けたものであってもよい。
【００１４】
電力変換装置１０は、三相モータ１４に対応した上下アーム２０，２２，２４と、平滑コンデンサ２６と、を有している。Ｕ相の上下アーム２０とＶ相の上下アーム２２とＷ相の上下アーム２４と平滑コンデンサ２６とは、直流電源１６の正極と負極との間に並列に接続されている。各相の上下アーム２０，２２，２４は、上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａと、下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂと、からなる。平滑コンデンサ２６は、直流電源１６の出力電圧を平滑化して上下アーム２０，２２，２４へ供給するための素子である。
【００１５】
各相の上下アーム２０，２２，２４の上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａと下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂとは、直流電源１６の正極と負極との間に直列に接続されている。各相の上下アーム２０，２２，２４の上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａと下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂとの間の中間点は、三相モータ１４の当該相のコイルの他端に接続されている。
【００１６】
各相の上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａ及び下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂはそれぞれ、半導体からなり、スイッチング動作するスイッチング素子Ｑと、ダイオードＤと、を有する。電力変換装置１０は、三相モータ１４に対応してそれぞれ６つのスイッチング素子Ｑ及びダイオードＤを有している。スイッチング素子ＱとダイオードＤとは、並列接続されている。
【００１７】
各スイッチング素子Ｑは、パワートランジスタである例えばＩＧＢＴなどである。ダイオードＤは、スイッチング素子Ｑでの電流の流れとは逆向きの電流の流れ、すなわち、スイッチング素子ＱであるＩＢＧＴのエミッタ側からコレクタ側への電流の流通を許容する逆並列ダイオードである。尚、スイッチング素子Ｑは、ＩＧＢＴ以外のＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子であってもよい。
【００１８】
電力変換装置１０は、また、駆動回路３０を有している。駆動回路３０は、上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａ及び下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂの各スイッチング素子Ｑのゲートに接続されている。駆動回路３０は、各スイッチング素子Ｑをスイッチング駆動するための回路であって、各スイッチング素子Ｑのゲートに印加するゲート電圧を適切なタイミングで出力する。
【００１９】
電力変換装置１０は、駆動回路３０にて、上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａのスイッチング素子Ｑと下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂのスイッチング素子Ｑとを交互にオン／オフさせつつ三相の上下アーム２０，２２，２４の位相を１２０°ずつずらすことにより、直流電源１６側の直流電圧と三相モータ１４側の交流電圧との間で電力変換を行う。
【００２０】
また、保護装置１２は、電流検出部３２と、過電流検出回路３４と、保護用駆動回路３６と、を有している。尚、説明の便宜上、図１には、Ｕ相の下アーム素子２０ａのスイッチング素子Ｑに対する保護装置１２のみを示している。かかる保護装置１２は、各相の上下アーム２０，２２，２４のスイッチング素子Ｑに対してそれぞれ設けられる。
【００２１】
電流検出部３２は、スイッチング素子Ｑのエミッタ電極Ｅに流れる電流を検出する部位である。電流検出部３２は、スイッチング素子Ｑのセンス電極ＳＥに一端が接続されるセンス抵抗４０を有している。センス抵抗４０の他端は接地されている。スイッチング素子Ｑのセンス電極ＳＥに流れるエミッタセンス電流はセンス電極ＳＥに流れる電流に比例し、その比は１／１０００程度である。センス抵抗４０の一端には、スイッチング素子Ｑのエミッタ電極に流れる電流すなわちスイッチング素子Ｑのコレクタ電極側からエミッタ電極側に流れる電流に応じた電圧が現れる。
【００２２】
電流検出部３２には、過電流検出回路３４が接続されている。電流検出部３２の出力電圧は、過電流検出回路３４に供給される。過電流検出回路３４は、電流検出部３２からの電圧に基づいてスイッチング素子Ｑに流れる電流を検出し、そのスイッチング素子Ｑに過電流が流れているか否かを判別する。具体的には、その過電流有無の判別を、電流検出部３２からの電圧が所定の閾値を上回るか否かに基づいて行う。尚、この所定の閾値は、スイッチング素子Ｑに過電流が流れるときに生ずる最低の電圧に設定されている。
【００２３】
過電流検出回路３４には、駆動回路３０及び保護用駆動回路３６が接続されている。過電流検出回路３４は、駆動回路３０及び保護用駆動回路３６に対して、スイッチング素子Ｑに過電流が流れていると判別する場合には過電流の発生を示す信号（過電流検出信号）を供給する一方、スイッチング素子Ｑに過電流が流れていないと判別する場合には過電流検出信号の供給を行わない。
【００２４】
駆動回路３０は、過電流検出回路３４からの過電流検出信号が受信されない過電流非検出時にスイッチング素子Ｑをスイッチング駆動するための回路である。駆動回路３０は、過電流検出回路３４からの過電流検出信号が受信された場合に、スイッチング素子Ｑに過電流が流れていると判定し、出力電圧をゼロとすることでそのスイッチング素子Ｑのスイッチング駆動を停止させる。
【００２５】
保護用駆動回路３６は、駆動回路３０に並列に設けられており、上アーム素子２０ａ，２２ａ，２４ａ及び下アーム素子２０ｂ，２２ｂ，２４ｂの各スイッチング素子Ｑのゲートに接続されている。保護用駆動回路３６は、過電流検出回路３４からの過電流検出信号が受信された過電流検出時にそのスイッチング素子Ｑをスイッチング駆動するための回路である。保護用駆動回路３６は、過電流検出時において、過電流非検出時に使用する駆動回路３０に代えて、過電流保護の対象であるスイッチング素子Ｑのゲートに印加するゲート電圧を適切なタイミングで出力する。
【００２６】
次に、図２〜図５を参照して、本実施例の電力変換装置１０の保護装置１２の動作について説明する。図２は、本実施例の保護装置１２が有する保護用駆動回路３６の構成図を示す。図３は、本実施例の電力変換装置１０が備えるスイッチング素子Ｑの特性を表した図を示す。図４は、本実施例の電力変換装置１０において駆動回路３０及び保護用駆動回路３６が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図５は、本実施例の保護装置１０における一例の動作タイムチャートを示す。
【００２７】
本実施例において、保護用駆動回路３６は、半導体レギュレータ４０と、タイマー４２と、を有している。半導体レギュレータ４０及びタイマー４２には、過電流検出回路３４が接続されている。半導体レギュレータ４０及びタイマー４２にはそれぞれ、過電流検出回路３４から過電流検出信号が供給され得る。また、タイマー４２は、半導体レギュレータ４０及び駆動回路３０に接続している。半導体レギュレータ４０及び駆動回路３０にはそれぞれ、タイマー４２からの出力信号が供給され得る。
【００２８】
駆動回路３０は、半導体からなるスイッチング素子を有し、過電流非検出時においてそのスイッチング素子をオン／オフすることにより上下アーム２０，２２，２４のスイッチング素子Ｑに対してゲート電圧を印加することが可能である。駆動回路３０からスイッチング素子Ｑに対してオン指令時に印加される所定のゲート電圧は、予め定められた第１のゲート電圧Ｖ１であって、例えば１５ボルトに設定されている。
【００２９】
保護用駆動回路３６は、半導体からなるスイッチング素子を有し、過電流検出時においてそのスイッチング素子をオン／オフすることにより上下アーム２０，２２，２４のスイッチング素子Ｑに対してゲート電圧を印加することが可能である。保護用駆動回路３６からスイッチング素子Ｑに対してオン指令時に印加される所定のゲート電圧は、駆動回路３０からスイッチング素子Ｑに対してオン指令時に印加される所定のゲート電圧よりも低い、予め定められた第２のゲート電圧Ｖ２であって、例えば１２ボルトに設定されている。
【００３０】
保護用駆動回路３６のタイマー４２は、過電流検出回路３４から過電流検出信号が入力される状態が継続する時間（過電流継続時間）Ｔを計数するカウンターであって、その過電流継続時間Ｔが所定時間Ｔ０に至った場合にスイッチング素子Ｑに短絡に起因した過電流が流れたとしてカウントアップ信号を出力する。尚、所定時間Ｔ０は、スイッチング素子Ｑの短絡が生じたことを確定するのに必要な時間であって、スイッチング素子Ｑにノイズに起因した過電流が流れてもその過電流が継続することのない最小時間（例えば、２００ｎｓ）に設定されている。
【００３１】
保護用駆動回路３６の半導体レギュレータ４０は、スイッチング素子のオン／オフにより定電圧を出力する回路である。半導体レギュレータ４０は、過電流検出回路３４から過電流検出信号が供給された場合に上記の第２のゲート電圧Ｖ２を出力する。また、半導体レギュレータ４０は、過電流検出回路３４から過電流検出信号が供給された後、タイマー４２からカウントアップ信号が供給されていないときは上記の第２のゲート電圧Ｖ２の出力を維持する一方、タイマー４２からカウントアップ信号が供給されたときは出力電圧をゼロとすることでそのスイッチング素子Ｑのスイッチング駆動を停止させる。また、駆動回路３０は、過電流検出回路３４から過電流検出信号が供給された後、タイマー４２からカウントアップ信号が供給されていないときはそのスイッチング素子Ｑのスイッチング駆動を停止させる一方、タイマー４２からカウントアップ信号が供給されたときは上記の第１のゲート電圧Ｖ１を出力する。
【００３２】
このように、本実施例においては、スイッチング素子Ｑに過電流が生じていない場合（ステップ１００での否定判定時）は、駆動回路３０からそのスイッチング素子Ｑのゲートに比較的高い第１のゲート電圧Ｖ１が印加される（ステップ１０２）。一方、スイッチング素子Ｑに過電流が生じた場合（ステップ１００での肯定判定時）は、その過電流検出直後から保護用駆動回路３６からそのスイッチング素子Ｑのゲートに比較的低い第２のゲート電圧Ｖ２が印加される（ステップ１０４）。
【００３３】
従って、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑに過電流が生じた場合は、そのスイッチング素子Ｑのゲートにオン指令時に印加するゲート電圧を、過電流が生じていない場合のものに比べて低く抑えることができると共に、その通常よりも低いゲート電圧の印加をその過電流検出後直ちに開始することができる。
【００３４】
また、本実施例においては、スイッチング素子Ｑへの第２のゲート電圧Ｖ２の印加が開始された後、過電流継続時間Ｔが所定時間Ｔ０に至る前にそのスイッチング素子Ｑの過電流が解消されたとき（ステップ１０６での否定判定後のステップ１００での否定判定時）は、そのスイッチング素子Ｑの過電流がノイズに起因して生じていたと判定されて、その第２のゲート電圧Ｖ２の印加が停止されると共に、スイッチング素子Ｑのゲートに印加されるゲート電圧が駆動回路３０からの第１のゲート電圧Ｖ１に切り替わる。
【００３５】
従って、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑの過電流が所定時間Ｔ０に満たない短時間で終了したときは、そのスイッチング素子Ｑの過電流がノイズに起因して生じていたと判定して、その判定後直ちに、スイッチング素子Ｑのゲートにオン指令時に印加するゲート電圧を通常の比較的高いゲート電圧に戻すことができる（図５において一点鎖線で示す。）。
【００３６】
一方、スイッチング素子Ｑのゲートへの第２のゲート電圧Ｖ２の印加が開始された後、過電流継続時間Ｔが所定時間Ｔ０に至ったとき（ステップ１０６での肯定判定時）は、スイッチング素子Ｑの過電流が短絡に起因して生じていると判定されて（ステップ１０８）、スイッチング素子Ｑのゲートに印加されるゲート電圧が駆動回路３０からの第１のゲート電圧Ｖ１に切り替わることなくゼロへ低下されることで（ステップ１１０）、そのスイッチング素子Ｑのスイッチング駆動が停止される。
【００３７】
従って、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑの過電流が所定時間Ｔ０以上継続したときは、そのスイッチング素子Ｑの過電流が短絡に起因して生じていると判定して、その判定後直ちに、スイッチング素子Ｑのゲートに印加するゲート電圧をゼロへ低下させることができる（図５において実線で示す。）。
【００３８】
本実施例において、上下アーム２０，２２，２４の各スイッチング素子Ｑは、コレクタ−エミッタ間電圧とコレクタ電流との間に図３に示す如き特性を有する。この特性は、コレクタ−エミッタ間電圧が比較的低いときはそのコレクタ−エミッタ間電圧に比例してコレクタ電流が増加する線形領域Ａと、コレクタ−エミッタ間電圧が比較的高いときはそのコレクタ−エミッタ間電圧の大きさに関係なくコレクタ電流が略一定である飽和領域Ｂと、を有する。また、線形領域Ａでは、ゲート電圧の大きさが異なってもコレクタ−エミッタ間電圧に対するコレクタ電流が略同じである一方、飽和領域Ｂでは、ゲート電圧が高いほどコレクタ−エミッタ間電圧に対するコレクタ電流が大きくなる。
【００３９】
スイッチング素子Ｑのスイッチング駆動は、通常、線形領域Ａ内において行われる。すなわち、スイッチング駆動の通常使用時は、線形領域Ａに対応する比較的低いコレクタ−エミッタ間電圧が利用される。この点、スイッチング素子Ｑにノイズ発生に起因した過電流が流れた場合、コレクタ−エミッタ間電圧は通常使用域内にあって小さいままであるので、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧が通常の第１のゲート電圧Ｖ１よりも低い第２のゲート電圧Ｖ２へ低下されても、スイッチング素子Ｑに比較的高い第１のゲート電圧Ｖ１が印加される通常動作時と略同じコレクタ電流が流れる。
【００４０】
従って、本実施例においては、ノイズ発生時、スイッチング素子Ｑに通常よりも低いゲート電圧が印加されても、比較的高いゲート電圧が印加される場合と比べてコレクタ電流の変動はほとんど生じないので、スイッチング素子Ｑの主機能はほとんど影響を受けない。このため、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑにノイズ発生に起因した過電流が流れた場合、そのスイッチング素子Ｑのスイッチング動作が停止されることはなく、そのスイッチング素子Ｑの通常動作を確保することができる。
【００４１】
尚、ノイズ発生に起因したスイッチング素子Ｑの過電流が解消されると、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧が第２のゲート電圧Ｖ２から通常の第１のゲート電圧Ｖ１に戻される。このため、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑにノイズ発生に起因した過電流が流れた後にその過電流が解消された後も、そのスイッチング素子Ｑの通常動作を確保することができる。
【００４２】
一方、スイッチング素子Ｑに短絡に起因した過電流が流れた場合、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧が一旦第２のゲート電圧Ｖ２へ低下され、その後、過電流が比較的長時間に亘って継続することによりそのスイッチング素子Ｑの短絡が確定された後にそのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧がゼロへ低下される。すなわち、スイッチング素子Ｑに短絡に起因した過電流が流れた場合、その短絡の確定前に、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧が一時的に通常よりも低下されると共に、その状態でその短絡の有無が判定される。
【００４３】
この点、スイッチング素子Ｑに短絡に起因した過電流が流れた場合、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧が過電流検出時に直ちにゼロへ低下されるものではなく、また、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧が過電流検出から短絡検出までの期間中、通常の第１のゲート電圧Ｖ１に維持されるものではない。
【００４４】
短絡が生じた場合、スイッチング素子Ｑのスイッチング駆動は、飽和領域Ｂ内において行われる。すなわち、スイッチング駆動の短絡時は、飽和領域Ｂに対応する比較的高いコレクタ−エミッタ間電圧が利用される。この点、スイッチング素子Ｑに短絡発生に起因した過電流が流れた場合、コレクタ−エミッタ間電圧は通常使用域よりも高いので、そのスイッチング素子Ｑにオン指令時に印加されるゲート電圧が一旦通常の第１のゲート電圧Ｖ１よりも低い第２のゲート電圧Ｖ２へ低下されることで、スイッチング素子Ｑに比較的高い第１のゲート電圧Ｖ１が印加される通常動作時のものよりも小さいコレクタ電流が流れる。
【００４５】
従って、本実施例においては、スイッチング素子Ｑの短絡発生時、過電流検出から短絡検出までの期間中、オン指令時にスイッチング素子Ｑに通常よりも低いゲート電圧が印加されることで、比較的高いゲート電圧が印加される場合と比べてコレクタ電流は小さく抑制される。コレクタ電流が小さくなれば、（コレクタ電流）×（コレクタ−エミッタ間電圧）で表されるスイッチング素子Ｑの発熱が低減され、スイッチング素子Ｑの温度上昇が小さく、その到達温度が低く抑えられることとなる。
【００４６】
このため、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑに短絡発生に起因した過電流が流れた場合、その過電流検出後直ちにスイッチング素子Ｑにオン指令時に印加するゲート電圧を通常よりも下げることで、そのオン指令中のスイッチング素子Ｑの発熱を抑えることができる。この点、スイッチング素子Ｑの熱暴走や破損の発生を防止することが可能である。
【００４７】
このように、本実施例の電力変換装置１０の保護装置１２によれば、ノイズ発生時においてスイッチング素子Ｑの通常動作を確保しつつ、スイッチング素子Ｑの短絡時においてそのスイッチング素子Ｑの発熱を抑えることができる。これにより、スイッチング素子Ｑを可能な限り通常動作させつつ過電流から保護することが可能である。
【００４８】
尚、スイッチング素子Ｑの過電流の継続によってそのスイッチング素子Ｑの短絡が確定されると、そのスイッチング素子Ｑに印加されるゲート電圧がゼロへ低下される。このため、本実施例によれば、スイッチング素子Ｑに短絡発生に起因した過電流が流れた後にその短絡が確定された後は、そのスイッチング素子Ｑのスイッチング動作が停止されるので、そのスイッチング素子Ｑが短絡から保護される。
【００４９】
尚、上記の実施例においては、保護用駆動回路３６においてタイマー４２がカウントアップ信号を出力することが特許請求の範囲に記載した「短絡検出手段」に、駆動回路３０及び保護用駆動回路３６が特許請求の範囲に記載した「駆動回路」に、第１のゲート電圧Ｖ１が特許請求の範囲に記載した「通常値」に、第２のゲート電圧Ｖ２が特許請求の範囲に記載した「所定値」に、それぞれ相当している。
【００５０】
ところで、上記の実施例においては、電流検出部３２がスイッチング素子Ｑのセンス電極に接続されるセンス抵抗４０を用いてそのスイッチング素子Ｑに流れる電流を検出することとしているが、他の手法（例えば、スイッチング素子Ｑのエミッタ電極に接続される抵抗）を用いてスイッチング素子Ｑに流れる電流を検出することとしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  電力変換装置
１２  保護装置
１４  三相モータ
１６  直流電源
２０，２２，２４  上下アーム
３０  駆動回路
３２  電流検出部
３４  過電流検出回路
３６  保護用駆動回路
４０  半導体レギュレータ
４２  タイマー
Ｑ  スイッチング素子
Ｖ１  第１のゲート電圧
Ｖ２  第２のゲート電圧
Ｔ０  所定時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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