(57)【要約】【課題】半導体スイッチング素子における電圧低下を測定する改善された装置、方法、システムを提供する。【解決手段】装置は、第１の保護素子、第１のインピーダンス素子および電圧源を有する第１の回路パスを有しており、但し、第１の回路パスは、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間に接続されており、第１の出力端子と第２の出力端子との間に形成された、第２の保護素子および第２のインピーダンス素子を有する第２の回路パスを有しており、但し、第２の保護素子は第１の保護素子と同一であり、第２のインピーダンス素子は第１のインピーダンス素子と同一であり、第２の回路パスの電流が第１の回路パスの電流と等しいように、第２の回路パスの電流を制御するための制御回路を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下の正確な測定のための装置であって、前記装置は、
第１の保護素子、第１のインピーダンス素子および電圧源（Ｖｓ）を有する第１の回路パスを有しており、但し、前記第１の回路パスは、前記半導体スイッチング素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されており、
第１の出力端子（２１１）と第２の出力端子（２１２）との間に形成された、第２の保護素子および第２のインピーダンス素子を有する第２の回路パスを有しており、但し、前記第２の保護素子は前記第１の保護素子と同一であり、前記第２のインピーダンス素子は前記第１のインピーダンス素子と同一であり、
前記第２の回路パスの電流が前記第１の回路パスの電流と等しいように、前記第２の回路パスの電流を制御するための制御回路を有しており、
前記半導体スイッチング素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧降下（Ｖｃｅ）は、前記電圧源（Ｖｓ）により供給される電圧と、前記第１の出力端子（２１１）と前記第２の出力端子（２１２）との間の電圧降下（Ｖｍ）との差に等しい、
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記第１の回路パスの電流を測定する第１の測定ユニット（２１０）と、
前記第２の回路パスの電流を測定する第２の測定ユニット（２２０）と、
前記第１の測定ユニットにより測定される電流と前記第２の測定ユニットにより測定される電流との差に応じて、前記第２の回路パスの電流を制御する制御器（２４０）と、
を有している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記制御回路は、さらに、前記第１の測定ユニット（２１０）により測定される電流と前記第２の測定ユニット（２２０）により測定される電流との差を計算する減算回路（２３０）を有している、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記第１の測定ユニット（２１０）は、前記第１のインピーダンス素子における電圧に基づいて前記第１の回路パスの電流を測定し、
前記第２の測定ユニット（２２０）は、前記第２のインピーダンス素子における電圧に基づいて前記第２の回路パスの電流を測定する、
請求項２または３記載の装置。
【請求項５】
前記第１の保護素子および前記第２の保護素子は、同一のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）である、請求項１から４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記第１のインピーダンス素子および前記第２のインピーダンス素子は、同一の抵抗器（Ｒ１、Ｒ２）どうしである、請求項１から５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記第１の保護素子、前記第２の保護素子、前記第１のインピーダンス素子および前記第２のインピーダンス素子は、同一の環境影響にさらされるように設けられている、請求項１から６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有する可変速駆動装置と、
請求項１から７のいずれか１項記載の装置（２０１、３０１）と、
を有する海中装置であって、
前記第１の端子は前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のコレクタであり、前記第２の端子は前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタである、
ことを特徴とする、海中装置。
【請求項９】
前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタ電流を測定する電流測定ユニットと、
前記装置の前記第１の出力端子と前記第２の出力端子（２１２）との間の電圧降下（Ｖｍ）に基づいて、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ電圧を測定する電圧測定ユニットと、
をさらに有している、請求項８記載の海中装置。
【請求項１０】
請求項９記載の海中装置を監視するシステムであって、
前記海中装置と通信する通信ユニットと、
メモリユニットと、
処理ユニットと、
を有しており、
前記処理ユニットは、前記海中装置からコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ電圧の対応する測定値を受信し、前記受信した測定値と前記メモリに保存されたコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ電圧の所定値との比較に基づいて、前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタの劣化状態を判別する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下の正確な測定の方法であって、
第１の保護素子、第１のインピーダンス素子および電圧源を有する第１の回路パスを設けるステップを有しており、但し、前記第１の回路パスは、前記半導体スイッチング素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されており、
第１の出力端子と第２の出力端子との間に形成される、第２の保護素子および第２のインピーダンス素子を有する第２の回路パスを設けるステップと、但し、前記第２の保護素子は、前記第１の保護素子と同一であり、前記第２のインピーダンス素子は、前記第１のインピーダンス素子と同一であり、
前記第２の回路パスの電流が前記第１の回路パスの電流と等しいように、前記第２の電流パスの電流を制御するステップと、
を含み、
前記半導体スイッチング素子の前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧降下は、前記電圧源により供給される電圧と、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間の電圧降下との差に等しい、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体スイッチング素子における電圧降下の測定の分野に関し、特に、このような電圧降下の正確な測定のための装置に関する。本発明は、さらに、上述の装置を有する海中装置、海中装置を監視するシステム、および、半導体スイッチング素子における電圧降下の正確な測定の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば石油やガスの生産に関連した海中での使用のための可変速駆動装置（ＡＳＤ）などの多くの電気駆動システムは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの半導体スイッチング素子を用いる。たとえば、ＩＧＢＴはＤＣ−ＡＣコンバータに用いられる。一旦装置が海床に配置されると、ＩＧＢＴや他のコンポーネントにアクセスできない海中での使用の場合、たとえば劣化効果に起因するＩＧＢＴの状態変化に関する情報にアクセスでき、これにより、予想寿命が推定でき、適切な手段をとることができることが望ましい。
【０００３】
ＩＧＢＴのオン状態の電圧は、通電時の、ＩＧＢＴがいわゆる飽和モードにあるときの（これはＩＧＢＴがスイッチとして動作していることを意味する）、ＩＧＢＴにおける、コレクタからエミッタまでの電圧（Ｖｃｅ）である。これはＩＧＢＴにとって通常動作である。この電圧はいくつかの要因に依存している。動的な（装置の物理的構成によって決まらない）主たる要因は、ＩＧＢＴを流れる電流である。電流の増大は電圧の上昇を意味する。飽和したＩＧＢＴについての典型的な値は、たとえば０．５Ｖ〜２．５Ｖである。電圧を決定する別の要因は、ＩＧＢＴの劣化である。ＩＧＢＴが劣化すると、オン状態電圧Ｖｃｅは上昇する。劣化に起因する電圧差は典型的には寿命にわたって数百ミリボルトである。
【０００４】
ＩＧＢＴが飽和しているか否かを判別可能なように、ある種の電圧測定／推定回路を設けることが通例である。ＩＧＢＴのオフ状態（ＩＧＢＴは全く通電していない）のＶｃｅは、非常に高い場合があり、測定回路をこの電圧から保護する必要がある。これは、多くの場合、測定回路を保護するダイオードを入れることにより行われる。ダイオードとＩＧＢＴとを通じて電流を送り、オン状態のコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）が、ダイオードにおける総電圧降下とＶｃｅを測定することによって推定できる。ダイオードの電圧が推定され、その後低下し、Ｖｃｅが残る。
【０００５】
このための実際の回路１００が図１に示されている。図示のように、電流源は電圧源Ｖｓおよび直列抵抗器Ｒ１と代わっている。これには２つの理由があり、その１つは、ＩＧＢＴがオフのとき、電流源からの電流は、測定回路以外どこにも行かないことである。測定回路は、本来高インピーダンス回路であり、したがって、電流源は高電圧を形成し、これは、測定回路を損傷しうる。もう１つの理由は、電圧源がより入手しやすいことである。電圧源Ｖｓを用いた場合、電圧Ｖｍの測定は代わりに抵抗器Ｒ１において行われ、したがって、電圧Ｖｃｅは式Ｖｓ−Ｖｍ−Ｖ（Ｄ１）−Ｖｃｅ＝０で計算できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような回路１００を用いることにより、ダイオードＤ１における電圧低下は測定されず、したがって不確実である。ダイオードＤ１における電圧低下は、ダイオードＤ１を流れる電流および環境温度の両方に関して非線形である。したがって、回路１００に基づくＶｃｅの測定は、ＩＧＢＴの劣化の判別に関して十分な正確性を提供しない場合がある。
【０００７】
したがって、半導体スイッチング素子の劣化の判別に対して十分な正確性を提供する、半導体スイッチング素子における電圧低下を測定する改善された方法についての要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の要求は、独立請求項に記載の発明によって満たされる。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下の正確な測定のための装置が提供される。該装置は、（ａ）第１の保護素子、第１のインピーダンス素子および電圧源を有する第１の回路パスを有しており、但し、第１の回路パスは、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間に接続されており、（ｂ）第１の出力端子と第２の出力端子との間に形成された、第２の保護素子および第２のインピーダンス素子を有する第２の回路パスを有しており、但し、第２の保護素子は第１の保護素子と同一であり、第２のインピーダンス素子は第１のインピーダンス素子と同一であり、（ｃ）第２の回路パスの電流が第１の回路パスの電流と等しいように、第２の回路パスの電流を制御するための制御回路を有しており、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下は、電圧源により供給される電圧と、第１の出力端子と第２の出力端子との間の電圧降下との差に等しい。
【００１０】
本発明のこの態様は、第１の回路パスが半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間に設けられており、第１の回路パスの第１の保護素子および第１のインピーダンス素子とそれぞれ同一の第２の保護素子および第２のインピーダンス素子を有する第２の回路パスが第１の出力端子と第２の出力端子との間に設けられている、という着想に基づいている。第２の回路パスの電流を第１の回路パスの電流と等しいように制御する制御回路が設けられている。これにより、第１の出力端子と第２の出力端子との間の電圧は、第１の回路パスの第１の保護素子および第１のインピーダンス素子における電圧降下の和に等しい。換言すれば、第１の保護素子における電圧は、測定結果に含まれており、したがって、推定する必要が無い。
【００１１】
第１の保護素子、第１のインピーダンス素子および電圧源は、直列に接続可能である。特に、第１の保護素子の一方の端子は、半導体スイッチング素子の第１の端子に接続可能であり、第１の保護素子の他方の端子は、第１のインピーダンス素子の一方の端子に接続可能である。第１のインピーダンス素子の他方の端子は、電圧源の一方の端子に接続可能であり、電圧源の他方の端子は半導体スイッチング素子の第２の端子に接続可能である。
【００１２】
第１の保護素子は、半導体スイッチング素子が導通しているときには第１の回路パスに電流を流し、半導体スイッチング素子が導通していないときには第１の回路内に電流を流さないように設けられている。
【００１３】
第２の保護素子および第２のインピーダンス素子は、第１の出力端子と第２の出力端子との間に直列に接続可能である。
【００１４】
第１のインピーダンス素子および第２のインピーダンス素子は、これらが実質的に同一の物理的特性、特に電気特性を有する２つの別個の物理的素子であるという意味で同一である。同様に、第１の保護素子および第２の保護素子は、これらが実質的に同一の物理的特性、特に電気特性を有する２つの別個の物理的素子であるという意味で同一である。
【００１５】
したがって、第２の回路パスを流れる電流が第１の回路パスを流れる電流と実質的に等しく制御されるので、第１の出力端子と第２の出力端子との間の電圧が、第１の保護素子および第１のインピーダンス素子における電圧降下の和と実質的に同一であることが予想される。
【００１６】
結果的に、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下は、第１の出力端子と第２の出力端子との間の電圧降下と、電圧源による供給される電圧との差に実質的に等しい。
【００１７】
これにより、第１の態様における装置は、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧の正確な測定値を得る簡単な方法を提供する。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、制御回路は、（ａ）第１の回路パスの電流を測定する第１の測定ユニットと、（ｂ）第２の回路パスの電流を測定する第２の測定ユニットと、（ｃ）第１の測定ユニットにより測定される電流と第２の測定ユニットにより測定される電流との差に応じて、第２の回路パスの電流を制御する制御器とを有している。
【００１９】
換言すれば、制御回路は、第２の回路パスの電流が第１の回路パスの電流に対する測定された差に基づいて制御される、閉ループ制御器を構成する。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、制御回路は、さらに、第１の測定ユニットにより測定される電流と第２の測定ユニットにより測定される電流との差を計算する減算回路を有している。
【００２１】
減算ユニットは、デジタル的に表現された測定値を減算可能なデジタル減算ユニットであってよく、または、減算ユニットは、第１の回路パスの電流から第２の回路パスの電流を減算して、制御回路に対するエラー信号を生成するよう設計されたアナログ回路であってよい。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、第１の測定ユニットは、第１のインピーダンス素子における電圧に基づいて第１の回路パスの電流を測定し、第２の測定ユニットは、第２のインピーダンス素子における電圧に基づいて第２の回路パスの電流を測定する。
【００２３】
換言すれば、第１および第２の回路パスの各電流は、各インピーダンス素子における電圧を測定するために接続された、簡単だが正確な電圧測定ユニットによって測定される。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、第１の保護素子および第２の保護素子は、同一のダイオードである。
【００２５】
ダイオードは、これらが、まずは、好ましくは同じ製造バッチからの、同じタイプのダイオードであるという意味で同一である。さらに、ダイオードの電気特性、たとえば、電流−電圧特性および温度依存性が、所定の公差内で同一である。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、第１のインピーダンス素子および第２のインピーダンス素子は、同一の抵抗器どうしである。
【００２７】
抵抗器は、これらが、まずは、好ましくは同じ製造バッチからの、同じ公称抵抗値を有する同じタイプの抵抗器であるという意味で同一である。さらに、抵抗器の電気特性、たとえば温度依存性は、所定の公差内で同一であると仮定される。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、第１の保護素子、第２の保護素子、第１のインピーダンス素子および第２のインピーダンス素子は、同一の環境影響にさらされるように設けられている。
【００２９】
換言すれば、保護素子およびインピーダンス素子は、これらが実質的に同じ温度、湿度、圧力および他の関連する物理パラメタを経験するように、互いに十分近くに配置されている。
【００３０】
したがって、第１および第２の保護素子ならびに第１および第２のインピーダンス素子は、それぞれ実質的に同一に、実質的に同じ電流および実質的に同じ環境影響にさらされるため、各素子は、同一ではないにせよ、非常に類似して動作することが予想される。
【００３１】
したがって、第１および第２の出力端子において測定された電圧は、半導体スイッチング素子における電圧に関する非常に正確な値を提供する。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、（ａ）絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有する可変速駆動装置と、（ｂ）第１の態様または任意の上記実施形態における装置と、を有する海中装置が提供され、第１の端子は絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタであり、第２の端子は前記絶縁ゲートバイポーラトランジスタのエミッタである。
【００３３】
本発明のこの態様は、上述の第１の態様と同一の着想に基本的に基づいており、ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧の非常に正確な測定が可能な海中装置を提供し、これにより、ＩＧＢＴの劣化状態の有用な分析が可能となる。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、海底装置は、（ａ）絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタ電流を測定する電流測定ユニットと、（ｂ）装置の第１の出力端子と第２の出力端子との間の電圧降下に基づいて、絶縁ゲートバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ電圧を測定する電圧測定ユニットと、をさらに有している。
【００３５】
コレクタ−エミッタ電圧は、コレクタ電流に依存しており、コレクタ−エミッタ電圧およびコレクタ電流の対応する値を比較することにより、本実施形態における海中装置のＩＧＢＴが劣化によって影響されたか否かを判別できる。
【００３６】
したがって、海中装置の残存寿命についての推定を簡単かつ低コストに得ることができる。
【００３７】
本発明の第３の実施形態によれば、第２の態様にかかる上記実施形態の海中装置を監視するシステムが提供され、該システムは、（ａ）海中装置と通信する通信ユニットと、（ｂ）メモリユニットと、（ｃ）処理ユニットと、を有しており、処理ユニットは、海中装置からコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ電圧の対応する測定値を受信し、受信した測定値とメモリに保存されたコレクタ電流およびコレクタ−エミッタ電圧の所定値との比較に基づいて、絶縁ゲートバイポーラトランジスタの劣化状態を判別する。
【００３８】
本発明のこの態様のシステムは、コレクタ電流およびコレクタ−エミッタ電圧の対応する値を、特に、このような値をメモリユニットに保存された所定の値と比較することにより、処理可能である。
【００３９】
これにより、システムは、劣化に起因する海中装置の故障前に関連する手段を取ることができるように、システムのオペレータに劣化に関する関連情報を提供しうる。
【００４０】
本発明の第４の実施形態によれば、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下の正確な測定の方法が提供され、該方法は、（ａ）第１の保護素子、第１のインピーダンス素子および電圧源を有する第１の回路パスを設けるステップを有しており、但し、第１の回路パスは、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間に接続されており、（ｂ）第１の出力端子と第２の出力端子との間に形成される、第２の保護素子および第２のインピーダンス素子を有する第２の回路パスを設けるステップと、但し、第２の保護素子は、第１の保護素子と同一であり、第２のインピーダンス素子は、第１のインピーダンス素子と同一であり、（ｃ）第２の回路パスの電流が第１の回路パスの電流と等しいように、第２の電流パスの電流を制御するステップと、を含み、半導体スイッチング素子の第１の端子と第２の端子との間の電圧降下は、電圧源により供給される電圧と、第１の出力端子と第２の出力端子との間の電圧降下との差に等しい。
【００４１】
第４の態様は、上述の発明の第１の態様と同じ着想に基本的に基づいている。
【００４２】
本発明の実施形態について、異なる対象に関連して記載した。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載し、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して記載した。しかし、当業者は、上記のおよび以下の記載から、特に示さない限り、発明の１つのタイプに属する特徴の任意の組み合わせの他に、異なる発明のタイプに関連する特徴の任意の組み合わせ、特に、方法タイプの請求項の特徴と装置タイプの請求項の特徴との組み合わせが本願の開示の一部であることを理解するであろう。
【００４３】
本発明の上述のおよび他の態様は、以下に記載した実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明は、実施形態の例を参照して以下により詳細に説明される。しかし、本発明は、記載した例示的実施形態に限定されないことを明記しておく。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来技術におけるＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧降下を推定する回路を示す。
【図２】本発明の実施形態にかかるＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧降下の正確な測定のための装置の基本回路図を示す。
【図３】図２に示す装置を実現した詳細な回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図中の記載は、概略的なものである。異なる図面中、同様のまたは同一の要素は、同じ参照番号、または、最初の桁のみ異なる参照番号が付されている。
【００４６】
図１は、従来技術におけるＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧降下を推定する回路１００を示す。回路１００は、上記においてすでに説明しており、ここではさらに説明しない。
【００４７】
図２は、本発明の実施形態にかかるＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間の電圧降下の正確な測定のための装置２０１の基本回路図を示す。図示のように、ＩＧＢＴのゲート端子は、海中可変速駆動装置の駆動回路２０５に接続されている。ＩＧＢＴは、スイッチとして動作するよう結合されており、２００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの間のスイッチング周波数で駆動され、公称周波数は６００Ｈｚである。ＩＧＢＴが導通していないとき、コレクタ−エミッタ電圧は約１ｋＶである。装置２０１の基本回路は、５０Ｖ程度の低さの電圧で良好に動作する。実際には、電圧は、ほとんどの半導体の限界である２．５ｋＶを超える可能性は低い。ＩＧＢＴが導通しているとき、コレクタ−エミッタ間の電圧は、コレクタ電流およびＩＧＢＴに依存して、たとえば０．５Ｖ〜２．５Ｖである。
【００４８】
図１に示される従来技術の回路１００と同様に、第１のダイオードＤ１、第１の抵抗器Ｒ１および電圧源Ｖｓは、ＩＧＢＴのコレクタとエミッタとの間に直接に接続されている。電圧源Ｖｓの電圧レベルは、ＩＧＢＴにおいて予想される電圧降下および抵抗器Ｒ１における電圧降下よりも大きいように選択されるべきである。すなわち、抵抗器Ｒ１および電圧源Ｖｓの値は、一致するべきである。より詳細には、Ｄ１のカソードはＩＧＢＴのコレクタに接続され、Ｖｓの低電位側はＩＧＢＴのエミッタに接続され、Ｒ１はＤ１のアノードとＶｓの高電位側との間に接続される。第１のダイオードＤ１、第１の抵抗器Ｒ１および電圧源Ｖｓは本発明の用語における第１の回路パスを構成する。所望であれば、たとえば、実施を考慮して、第１の回路パスのＤ１、Ｒ１およびＶｓの順序を変えてもよい。たとえば、ＶｓおよびＲ１を入れ替えて、ＶｓをＲ１とＤ１との間に配置してもよい。
【００４９】
装置２０１は、さらに、第１の出力端子２１１と第２の出力端子２１２との間の第２のダイオードＤ２と直列に結合された第２の抵抗器Ｒ２を有している。第２の抵抗器Ｒ２および第２のダイオードＤ２は、本発明の用語における第２の回路パスを構成する。同様に、第１の回路パスに関連して上述したように、Ｄ２およびＲ２の順は所望のように入れ替え可能である。
【００５０】
第２の抵抗器Ｒ２は、第１の抵抗器Ｒ１と、Ｒ１とＲ２が同じ抵抗を有し、好ましくは同じ製造バッチからからの、同じタイプであるという意味で同一である。同様に、第２のダイオードＤ２は、第１のダイオードＤ１と、Ｄ１とＤ２が同じ電流−電圧特性を有し、好ましくは同じ製造バッチからの、同じタイプであるという意味で同一である。さらに、Ｒ１とＲ２およびＤ１とＤ２は、同じ温度特性を有している。これらのコンポーネントは、動作時に実質的に同一の環境影響、特に、同一の温度を経験するように、互いに非常に近くに配置される。したがって、第１の回路パスＤ１、Ｒ１、Ｖｓに流れる電流が、第２の回路パスＤ２、Ｒ２に流れる電流と同じである場合、Ｄ１およびＲ１における総電圧降下は、Ｒ２、Ｄ２における総電圧降下、すなわち、第１の出力端子２１１と第２の出力端子２１２との間の出力電圧Ｖｍと同一となる。
【００５１】
第１の測定ユニット２１０は、第１の抵抗器Ｒ１における電圧降下を測定するために設けられている。同様に、第２の測定ユニット２２０は、第２の抵抗器Ｒ２における電圧降下を測定するために設けられている。減算ユニット２３０は第１および第２の測定ユニット２１０、２２０に接続され、第１の測定ユニット２１０により測定される電圧と第２の測定ユニット２２０により測定される電圧との差またはエラー電圧Ｖｅｒｒｏｒを生成する。電圧制御器２４０は、減算ユニット２３０からのエラー電圧Ｖｅｒｒｏｒに応じて、第１の出力端子２１１と第２の出力端子２１２との間の電圧Ｖｍを制御するために設けられている。より詳細には、エラー電圧が正であるとき、電圧制御器は出力端子２１１、２１２の間の電圧を増大させる。同様に、エラー電圧が負であるとき、電圧制御器は出力端子２１１、２１２の間の電圧を低下させる。
【００５２】
換言すれば、第１の測定ユニット２１０、第２の測定ユニット２２０、減算ユニット２３０および電圧制御器２４０は、第２の抵抗器Ｒ２における電圧が第１の抵抗器Ｒ１における電圧に追従することを確実にする閉ループ電圧制御器を構成する。抵抗器Ｒ１、Ｒ２は同一であり、抵抗器Ｒ１、Ｒ２を通る電流も同一である。さらに、ダイオードＲ１、Ｒ２も同一であり、すなわち、同じ電流−電圧特性および温度特性を有するので、Ｄ１およびＲ１における総電圧降下は、Ｒ２およびＤ２における電圧降下に等しく、すなわち、第１および第２の出力端子２１１、２１２の間の出力電圧Ｖｍに等しい。すなわち、ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧ＶｃｅはＶｃｅ＝Ｖｓ−Ｖｍで与えられる。
【００５３】
第１のダイオードＤ１における実際の電圧が考慮されるため（従来技術におけるように推定される代わりに）、装置２０１は、導通状態のＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの高精度の測定を提供可能である。これにより、ＩＧＢＴのコレクタ電流をさらに考慮することにより、ＩＧＢＴの劣化をコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを対応する所定の値と比較することによって監視できる。これらの所定の値は、たとえば、監視システムのメモリ（図示せず）に保存されるか、または、テーブルとしてシステムオペレータに提供される。
【００５４】
図３は、図２に示す装置を実現した詳細な回路図３０１を示す。Ｖｃｅと示される端子がＩＧＢＴのコレクタに接続される。図２と比較して、第２の抵抗器はＲ１０と示されており（図２のＲ２の代わりに）、第１の測定ユニット２１０、第２の測定ユニット２２０、減算ユニット２３０および電圧制御器２４０は、標準的なアナログコンポーネント、すなわち、抵抗器、キャパシタおよびオペアンプによって全て実現される。回路３０１は、高速の正確な測定出力Ｖｏｕｔを供給する。より詳細には、１０ｍＶ内の決定時間は約２７μｓである。したがって、回路３０１は、ＩＧＢＴが２０ｋＨｚ程度の高さの周波数でスイッチングされるとき、ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧の非常に正確な測定を提供しうる。スイッチング周波数が２００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの海中可変速駆動装置における典型的な使用において、回路３０１は優れた性能を提供する。より高い周波数については、より速いオペアンプを用いることができるが、これらは通常、より不正確である。
【００５５】
「含む」、「有する」、「備える」の語は、他の要素またはステップを除外するものではなく、「１つの」の記載が無い限り複数は除外されない。異なる実施形態と関連づけて記載された要素は、組み合わせ可能である。請求項中の参照符号は、請求項の発明の範囲の限定と見なされるべきではない。
【符号の説明】
【００５６】
２０１  装置、  ２０５  駆動回路、  ２１０、２２０  測定ユニット、  ２１１、２１２  出力端子、  ２３０  減算ユニット、  Ｄ１、Ｄ２  第１および第２のダイオード、  Ｒ１、Ｒ２  第１および第２の抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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