(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーグリッド（１２）のためのｎ個のパワー端子（８ａ〜８ｃ）を備えているパワー半導体（４）のための絶縁デバイス（６）において、
各パワー端子（８ａ〜８ｃ）に夫々接続されるｎ個のモジュール端子（１４ａ〜１４ｃ）と、
−  前記パワーグリッド（１２）に接続されるｎ個のグリッド端子（１６ａ〜１６ｃ）と、
−  各モジュール端子（１４ａ〜１４ｃ）を各グリッド端子（１６ａ〜１６ｃ）に接続し、夫々過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）を含んでいるｎ個の接続ライン（１８ａ〜１８ｃ）と、
−  前記過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）に接続されているトリップコントローラ（２２ａ〜２２ｃ）と
を備えており、前記トリップコントローラ（２２ａ〜２２ｃ）は、
−  前記過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）のうちで最初に破損する過電流ヒューズを検知するための検知器（２４ａ〜２４ｃ、２８）と、
−  最初の破損が検出される際に前記最初に破損する過電流ヒューズとは別の過電流ヒューズをトリップさせるためのトリップユニット（２６ａ〜２６ｃ、３０ａ〜３０ｃ、３２ａ〜３２ｃ）と
を含んでいることを特徴とする絶縁デバイス（６）。
【請求項２】
検知器（２４ａ〜２４ｃ、２８）及び／又はトリップユニット（２６ａ〜２６ｃ、３０ａ〜３０ｃ、３２ａ〜３２ｃ）が、過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）全てにそれぞれ割り当てられていることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁デバイス（６）。
【請求項３】
過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）がヒュージブルリンクであることを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の絶縁デバイス（６）。
【請求項４】
トリップユニット（２６ａ〜２６ｃ、３０ａ〜３０ｃ、３２ａ〜３２ｃ）がトリッピングライン（３０ａ〜３０ｃ）を有し、前記トリッピングラインが過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）に接続されていて、電圧電源（１２）に接続可能であり、高いインピーダンスと低いインピーダンスを有することができ、トリップさせるために低いインピーダンスでスイッチングさせられることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁デバイス（６）。
【請求項５】
トリッピングライン（３０ａ〜３０ｃ）が、トリップさせるために活動化させることが可能なサイリスタ（３２ａ〜３２ｃ）と、このサイリスタに割り当てられているトリガーユニット（２６ａ〜２６ｃ）とを含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の絶縁デバイス（６）。
【請求項６】
パワー半導体（４）と、請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁デバイス（６）とを備えていることを特徴とする、パワーモジュール（２）。
【請求項７】
パワーモジュール（２）のグリッド端子（１６ａ〜１６ｃ）で並列接続されている、請求項６に記載のパワーモジュール（２）を少なくとも２つ備えていることを特徴とする、システム装置（５０）。
【請求項８】
過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）のうちの少なくとも１つが、トリップ基準が満たされたときにトリップさせられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁デバイス（６）を動作させるための方法。
【請求項９】
トリップ基準が、過電流ヒューズ（２０ａ〜２０ｃ）のうちの少なくとも１つの過電流ヒューズの破損であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体のための絶縁デバイス、及びその動作方法、及びパワーモジュール、及びシステム装置に関するものである。
【０００２】
高電圧あるいは大電流がスイッチングされる電気システム装置は、今日では、いわゆるパワーモジュールを装備している。システム装置は、例えば風力発電装置である。パワーモジュールは、例えばＩＧＢＴを用いたハーフブリッジ回路の形態である、１つあるいは複数のパワー半導体を含んでいる。一例として、パワーモジュールからシステムアースへの短絡あるいは地絡が、たった１つのパワーモジュールの破損あるいは故障の結果として引き起こされる可能性がある。対応するパワーモジュールの故障時に、今日、システム装置のスイッチを切り、次に破損したパワーモジュールを取り除き、交換又は修理することは周知である。故障していないパワーモジュールが挿入された後、システム装置は再び動作状態にされる。従って、パワーモジュールのこのような故障は、システム装置の動作の、突然のあるいは予期しない停止あるいは障害を引き起こすので、かなりのコストを要する。
【背景技術】
【０００３】
多くのシステム装置は、全システム電力を増大させるために、通常並列配置される複数のパワーモジュールを有する。１つのパワーモジュールが、例えば大規模に並列配置されている場合に故障すると、システム電力は、実際にはわずかに低下するのみである。しかし、並列配置あるいはバックアップのパワーモジュールが故障していない可能性があるにもかかわらず、装置の動作は、例えば１つの欠陥のあるモジュールで短絡が起きた場合、続行させることができない。装置全体は、１つの欠陥のあるパワーモジュールのために停止させなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、上述した欠点を解決するために、改善されたデバイスと方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このデバイスに関して、課題は、パワー半導体あるいは関連するパワーモジュールのためのバラストとして役立ち、パワー半導体あるいはパワーモジュールと一緒に動作され得る絶縁デバイスによって達成される。このようなパワー半導体は、ｎ個のパワー端子を有し、この端子によって、パワー半導体はパワーグリッドに接続されることができる。パワー半導体がハーフブリッジ回路である場合、例えばこの回路は３つの端子、すなわちＤＣ電圧中間回路のための“＋”端子及び“−”端子と、ＡＣグリッド相のためのＡＣ端子とを有する。
【０００６】
従って、絶縁デバイスは、パワー半導体のパワー端子に接続されることのできる、対応するｎ個のモジュール端子と、パワーグリッドに接続されることのできる、対応するｎ個のグリッド端子とを有する。さらに、絶縁デバイスは、ｎ個の接続ラインを有し、各ラインは、各グリッド端子を各モジュール端子に接続する。各接続ラインは、過電流ヒューズを含んでいる。
【０００７】
絶縁デバイスは、少なくとも２つ、しかし通常は全ての過電流ヒューズに接続されているトリップコントローラを含んでいる。トリップコントローラは、過電流ヒューズのうちの少なくとも最初のものの破損を検知するための検知器と、過電流ヒューズのうちの少なくとも２番目のものをトリップさせるためのトリップユニットとを含んでいる。
【０００８】
言い換えれば、従って、絶縁デバイスは、ｎ個の極様式によりパワーグリッドとパワー半導体との間に接続されることができる。この場合、各極は、過電流ヒューズによって保護されている。すなわち、破損のないヒューズによって、対応する極が直通接続され、トリップしたあるいは破損したヒューズによって、パワー半導体の各パワー端子がパワーグリッドの対応する極から絶縁される。検知器は、過電流ヒューズが破損しないかを監視する。トリップユニットは、目標とする過電流ヒューズのトリッピングのために機能する。
【０００９】
本発明に従う絶縁デバイスは、検知器がパワー半導体の故障を表すヒューズの破損を認識するという利点をもたらす。そして、トリップコントローラは、トリップユニットを用いて、少なくとも関連するヒューズをトリップさせることができ、トリップユニットは、欠陥のあるあるいは接続されているパワーグリッドで問題をもたらすパワー半導体の他のあるいは残りのパワー端子を、パワーグリッドから絶縁する。ヒューズのトリップ後、パワーグリッドは、その後、例えば短絡あるいは地絡によりパワー半導体によってもはや負荷をかけられず動作し続けることができる。従って、絶縁デバイスの助けによって、パワー半導体が故障したとしても、通常パワーグリッドの少なくとも制限された動作が維持されることは可能である。
【００１０】
従って、本発明は、システム装置における動作の停止を回避し、コストを節約し、故障によって影響を受けないようにシステム装置の動作が続くことを確実にすることを可能にする。これは、風力発電装置のような発電装置の場合には特に注目すべき利点である。
【００１１】
本発明の１つの好適な構成において、検知器及び／又はトリップユニットは、全ての過電流ヒューズのそれぞれに割り当てられる。従って、絶縁デバイスは、パワー半導体のいくつかのあるいは全てのパワー端子をパワーグリッドから絶縁するために、最初の場合に、完全な診断可能性を有し、２番目の場合に、完全な可制御性をも有する。従って、必要に応じてパワー半導体全体が、パワーグリッドから完全に、すなわちｎ個の端子全てによって絶縁させることができる。
【００１２】
本発明のさらなる好適実施例において、過電流ヒューズはヒュージブルリンクである。原則として、絶縁デバイスは、自動遮断器で構成されることもできる。しかし、これは、例えば何台も並列配置されているパワーモジュールを備えている風力発電装置のような、特に大規模に並列配置されているシステム装置の場合にはかなりのコストがかかる。それに反して、ヒュージブルリンクはコスト効果があり、このために、絶縁デバイス全体にコスト効果が生じる。
【００１３】
自動遮断器の場合には、ヒューズのトリッピングメカニズムを始動させるトリップユニットが考えられるだろう。しかし、さらなる好適実施例において、特にヒュージブルリンクを用い、トリップユニットは過電流ヒューズをトリップさせるために、電力経路あるいはヒューズ経路のヒューズに供給する過電流を、目標を定めて過電流ヒューズに印加するように構成される。従って、トリップユニットを用いることにより、ヒューズは、ヒューズの実際の電力経路上に、このヒューズのトリッピングを引き起こす過電流を意図的に供給される。このような過電流も、容易にかつコスト効率が良くトリップユニットによって生成されることができるので、絶縁デバイスのコストを低減する。トリップユニットの大きさの設定において、トリップデバイスによって生成されることが可能な最小因数ｉ２ｔが、破損されるヒューズの最大許容因数ｉ２ｔより大きいことが重要である。
【００１４】
過電流を供給する目的のために、１つの有益な構成では、トリップユニットは、電流経路、すなわち直接過電流ヒューズに接続されているトリッピングラインを有する。トリッピングラインは、静止状態で高いインピーダンスで、かつトリッピングのために低いインピーダンスにスイッチングさせることができ、トリッピングラインは過電流ヒューズを電圧電源に接続している。言い換えると、このような絶縁デバイスの場合、必要に応じて閉じられる、電圧電源へのスイッチング接続が生成され、必要に応じて閉じられ、適切なトリッピング電流を過電流ヒューズを通して電圧電源から送る。この場合、電圧電源は、代表的なものを意味し、もちろん電流電源であってもよい。
【００１５】
特に好適実施例では、電圧電源は、パワー半導体に割り当てられているパワーグリッドである。従って、パワーグリッド自体は、過電流ヒューズをトリップするために用いられ、さらなる過剰な電圧電源を供給する。通常、パワー半導体が接続されるどのパワーグリッドも、対応するヒューズをトリップさせる、すなわち認容できないほど大きなトリッピング電流を生成することができる。
【００１６】
さらなる好適実施例では、言及しているトリッピングラインは、絶縁デバイスのモジュール端子から、このモジュール端子に割り当てられていないグリッド端子へ接続している。従って、割り当てられていないグリッド端子は、この場合モジュール端子に関連している接続ラインの経路に並列接続していない端子である。言い換えると、対応するトリッピングラインによって、交差接続がパワー半導体あるいはパワーグリッドの異なる極間に生成され、必要に応じて十分に大きなトリッピング電流をトリッピングラインに生成するのに十分な電圧を通常有する。
【００１７】
さらなる有益な実施例では、トリッピングラインの可スイッチング性は、トリッピングラインが、トリッピングのために活動化させることのできるサイリスタと、このサイリスタに割り当てられているトリガーユニットとを含んでいるという事実によって達成される。特にヒュージブルリンクと連係して、サイリスタは、静止状態において両電流方向を遮断するため、電流生成に特に良く適合しており、サイリスタの電流特性に関して、ヒュージブルリンクのうちの１つと良く適合し、この場合チップ面をほとんど使わず、通常特に強固である。従って、サイリスタの機能は、ヒューズをトリップさせるのを確実にする。
【００１８】
さらなる有益な実施例では、絶縁デバイスは、目標とする過電流ヒューズのうちの少なくとも１つのトリッピングのための信号入力を有する。従って、パワー半導体は、信号入力に印加される外部への信号によって、目標を定めて、単極、あるいは多極、あるいは全極方式で、パワーグリッドから絶縁されることができる。これは、例えば、パワー半導体が、制御できない方式で故障し処理中に短絡等を引き起こす前に、推定稼働寿命に達し、大事を取ってシステム装置が動作する間非活性化される、すなわちシステム装置から絶縁される意図であれば望ましいことである。このような信号入力は、例えば、システム装置を監視あるいは制御する上位のコントローラ、あるいはコントロールセンタに接続されることができる。
【００１９】
さらなる有益な実施例では、絶縁デバイスは、例えば故障フィードバックのための、過電流ヒューズのうちの少なくとも１つのトリップと相関関係のある信号出力をも有する。結果として、少なくとも１つ、でなければ全てのヒューズの故障に関する情報を供給する信号が利用でき、例えば上位のコントローラでさらに処理されることができる。従って、例えば、パワーモジュールの故障は検知さもなければ場所を特定させることができる。従って、対応するパワーモジュールは、例えば保守のために特定されることができる。この場合、診断のフィードバック及び関与の可能性は、トリップする瞬間の計測値取得、故障メッセージの位置表示等によってさらに補足されることができる。
【００２０】
本発明の課題は、パワー半導体と、このパワー半導体に割り当てられている、上述した絶縁デバイスとを備えているパワーモジュールによっても達成される。さらに、パワーグリッドに対する接続装置は、絶縁デバイスのパワー端子によって構成され、この絶縁デバイスにパワー半導体は内蔵される。
【００２１】
本発明の課題は、直前に上述したように、絶縁デバイスの、パワーモジュールのグリッド端子で並列配置されている少なくとも２つのパワーモジュールを含んでいるシステム装置によっても達成される。本発明に従うこのようなシステム装置は、通常、用途に応じて異なって接続される、多数の並列配置されたパワーモジュールをも備えている。この場合、各パワーモジュールは、目標とするヒューズのトリッピングと個々のパワーモジュールのシステム装置からの絶縁とのために、上述したように絶縁デバイスを有する。
【００２２】
従って、組み合わせることも可能な２つの指針が、本発明に従うシステム装置の構成のために存在する。
【００２３】
パワーモジュールの十分なバックアップのいずれかが供給されることのできる、すなわち全体としてのパワーモジュールは、定格システム電力を超えた電力を有する。従って、１つあるいは数個のパワーモジュールが破損した後でさえも、システム装置は、定格電力を十分に使って動作を継続することができる。
【００２４】
２番目の可能性は、バックアップのパワーモジュールを供給せずに、破損したパワーモジュール数の電力損失に対応する範囲まで、故障の際にシステム電力を低減することである。
【００２５】
従って、このタイプのシステム装置は、故障の場合事後保守によって運転させるために、突然停止させてはいけなく、むしろ予防保守を実行することができる、すなわち破損したパワーモジュールあるいは絶縁デバイスによってシステムから絶縁されているパワーモジュールは、装置の停止が許容できるあるいは望ましい後の時点で交換されることができる。
【００２６】
方法に関しては、課題は、上述したように絶縁デバイスを動作させるための方法によって達成され、過電流ヒューズのうちの少なくとも１つが、トリップ基準が満たされるときにトリップされる。特に、もちろん、何度も上述したように、過電流ヒューズ全てが、トリップ基準の場合にトリップされることも可能である。
【００２７】
トリップ基準は、同様に述べているように、例えばパワーモジュールの推定寿命が過ぎたときに、例えば信号入力に目標を定めて印加される信号である。さもなければ上述したように、方法の好適実施例において、絶縁デバイスの検知器によって監視されるヒューズのうちの少なくとも１つの破損である。
【００２８】
本発明に従う方法は、本発明に従う絶縁デバイスと共に、絶縁デバイスの利点についても含めてすでに説明されている。
【００２９】
本発明をさらに説明するために、各実施例において、基本的な概略図を用いて実施例について述べる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】パワーグリッドにおいて絶縁デバイスとパワー半導体とを備えているパワーモジュールを示す図である。
【図２】図１に従うＫ個のパワーモジュールを備えているシステム装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、パワーモジュール２を示している。このパワーモジュール２は、２つのＩＧＢＴＩ１及びＩ２と、ダイオードＤ１及びＤ２とを有する、パワー半導体としてのハーフブリッジ回路４を含んでいる。パワーモジュール２は、絶縁デバイス６をも含んでおり、この絶縁デバイス６は、ハーフブリッジ回路４を取り囲んでいるので、ハーフブリッジ回路４を含まない。ハーフブリッジ回路４は、パワー端子８ａ〜８ｃを有し、このパワー端子８ａ〜８ｃは、パワーグリッド１２の３つの極１０ａ〜１０ｃに対して接続するために機能する。極１０ａは、（図示していない）ＤＣ中間回路の“＋”極であり、極１０ｃは、（図示していない）ＤＣ中間回路の“−”極であり、極１０ｂは、（図示していない）ＡＣグリッドのＡＣ相である。
【００３２】
本発明に従う図１では、本発明に従う絶縁デバイス６が、パワーグリッド１２又はパワーグリッド１２の極１０ａ〜１０ｃと、ハーフブリッジ回路４のパワー端子８ａ〜８ｃとの間に接続されている。
【００３３】
このために、絶縁デバイス６は、一方で、パワー端子８ａ〜８ｃのために３つのモジュール端子１４ａ〜１４ｃを有し、他方で、極１０ａ〜１０ｃのために３つのグリッド端子１６ａ〜１６ｃを有する。各モジュール端子１４ａ〜１４ｃは、各接続ライン１８ａ〜１８ｃを介して各グリッド端子１６ａ〜１６ｃに接続されている。この接続ライン１８ａ〜１８ｃは、それぞれ順に、ヒュージブルリンクの形態をしたヒューズ２０ａ〜２０ｃを備えている。
【００３４】
絶縁デバイス６は、トリップモジュール２２ａ〜２２ｃの形態をしている３分割されたトリップコントローラをさらに含んでおり、このトリップモジュール２２ａ〜２２ｃは、それぞれ、検知器２４ａ〜２４ｃとトリガーユニット２６ａ〜２６ｃとに２分割されている。
【００３５】
この場合、計測ライン２８を介して、検知器２４ａはヒューズ２０ｃに、検知器２４ｃはヒューズ２０ａに、検知器２４ｂはヒューズ２０ａ及び２０ｃの両方に、接続されている。計測ラインを介して、各検知器２４ａ〜２４ｃは、対応するヒューズ２０ａ及び２０ｃの各電圧降下を監視している。（図示していない）代替実施例では、ヒューズ２０ｂも、計測ライン２８を介して検知器２４ａ〜２４ｃによって監視されている。
【００３６】
各トリガーユニット２６ａ〜２６ｃは、各サイリスタ３２ａ〜３２ｃに接続されており、各サイリスタ３２ａ〜３２ｃは、各トリッピングライン３０ａ〜３０ｃに含まれている。図１で示されているように、トリッピングライン３０ａ〜３０ｃは、それぞれ、各トリッピングラインの直通接続上にヒューズ２０ａ〜２０ｃがそれぞれ極１０ａ〜１０ｃの間を通っている電流路に配置されるように、ハーフブリッジ回路４をブリッジする。
【００３７】
各検知器２４ａ〜２４ｃは、さらに、トリッピング入力３４と故障出力３６とに接続されている入力と出力とを備えている。
【００３８】
図１は、キャパシタ３８を示している。このキャパシタ３８は、ハーフブリッジ回路４に関する、ヒューズ２０ａ〜２０ｃの寄生インダクタンスを補正する。言い換えると、キャパシタ３８は、いわゆる緩衝用キャパシタであり、ＩＧＢＴＩ１とＩ２のスイッチングの間の過電圧を抑制するために機能する。
【００３９】
ハーフブリッジ回路４のような半導体パワーモジュールでは、破損のほとんどの場合において絶縁破壊は半導体の異なる層間で生じる、つまり、短絡は、パワー端子８ａ〜８ｃと（図示していない）システムアースとの間で起こる。これは、パワーグリッド１２の極１０ａ〜１０ｃにおいて大変大きい短絡電流を引き起こす可能性がある。このタイプの故障状態の場合には、ヒューズ２０ａ〜２０ｃのうちの少なくとも１つが切れる。
【００４０】
下記に説明するところでは、ヒューズ２０ａは、ハーフブリッジ回路４における故障の結果として切れる。しかし、ヒューズのうちの他の１つが最初に切れることも考えられる。
【００４１】
トリップモジュール２２ｃが、計測ライン２８を介して検知器２４ｃでヒューズ２０ａにおける電圧降下を検知し、トリガーユニット２６ａ、すなわちサイリスタ３２ｃを活動化させる。トリッピングライン３０ｃを介して、過電流Ｉが、極１０ａからヒューズ２０ｃを通って極１０ｃへ流れ、ヒューズ２０ｃの破損を引き起こす。このような場合には、ヒューズ２０ｂが、ハーフブリッジ回路４の故障によって事前に同様にトリップされているべきである。しかし、これが起こらなかった場合には、検知器２４ｂがヒューズ２０ａ及び２０ｃが切れるのを検知し、トリガーユニット２６ｂを介してサイリスタ３２ｂを活動化させ、このために、過電流Ｉが、極１０ａから極１０ｂへトリッピングライン３０ｂを介して流れ、ヒューズ２０ｂが破損する。これは、例えば、ＡＣ電圧の最初の周期が過ぎたとき、極１０がＤＣ電圧の影響を受け、極１０ｂがＡＣ電圧の影響を受ける場合にも適用される。
【００４２】
現在３つのヒューズ２０ａ〜２０ｃ全てが破損している状態であるため、ハーフブリッジ回路４は、パワーグリッド１２から完全に絶縁され、パワーグリッド１２は、故障のない方式で動作させ続けることが可能である。
【００４３】
図１は、点線を用いて絶縁デバイス６の代替実施例を示しており、絶縁デバイス６は、トリッピングライン３０ｂに加えて、さらにサイリスタ３２ｂ’を備えているトリッピングライン３０ｂ’を含み、サイリスタ３２ｂ’は、同様にトリガーユニット２６ｂを介して駆動される。ヒューズ２０ｂが切れるのを制御するために、パワーグリッド１２の極１０ａと１０ｃとの間のトリッピング経路もまたトリッピングライン３０ｂ及び３０ｂ’を介して生じる。
【００４４】
計測ライン２８を介する破損したヒューズ２０ａ〜２０ｃの各検知は、各検知器２４ａ〜２４ｃによって故障出力３６において故障信号の形態で出力される。故障出力３６から、信号は、例えば（図示していない）上位のコントローラあるいはコントロールセンタに転送されさらに処理されるので、このコントローラあるいはコントロールセンタは、破損したパワーモジュール２について情報を供給されることが可能である。その上、トリッピング入力３４においてこのようなコントローラによって送り込まれる信号によって、全てのトリップモジュール２２ａ〜２２ｃもまた、事前にヒューズ２０ａ〜２０ｃが破損することなく活動化させることができ、目標を定めて３つのヒューズ２０ａ〜２０ｃ全てを破損することができる。
【００４５】
各トリップモジュール２２ａ〜２２ｃは、通常、計測ライン２８のための端子とサイリスタ３２ａ〜３２ｃとのための端子の間、あるいはトリッピング入力３４のための端子と故障出力３６との間に存在する潜在的な絶縁を有する。
【００４６】
サイリスタ３２ａ〜３２ｃは、ヒューズ２０ａ〜２０ｃの確実なトリッピングに要する時間のためだけにトリガーされる。さもなければ、サイリスタは、常に、パワーモジュール２が内蔵されている（図示されていない）システム装置に接続されているため、破損したハーフブリッジ回路４に存在する可能性のある漏れ経路が閉路になり、次に漏れ電流を引き起こし、システム装置全体の干渉耐性を損なうかもしれない。
【００４７】
ヒューズ２０ｂが最初に切れる場合には、これは、図１に従うこのヒューズ２０ｂが監視されないため、最初は感知されない。しかし、このような故障の場合には、ハーフブリッジ回路４の故障もまた“＋”極あるいは“−”極に関して短絡を引き起こすため、ヒューズ２０ａ及び２０ｃのうちの１つもまた、常に切れる。次に、ヒューズ２０ａ及び２０ｃのうちの１つの破損は検知され、上述したようなさらなる処理が採用される。
【００４８】
図１のハーフブリッジ回路４は、単なる例として解釈されるべきである。この回路４は、任意の所望するパワー半導体回路に置き換えることも可能であるので、それに応じて絶縁デバイス６の配置は適合されなくてはいけない。
【００４９】
図２は、システム装置５０を示しており、このシステム装置５０は、Ｍ１〜ＭＫで示されているＫ個のパワーモジュール２を備えている。全モジュールＭ１〜ＭＫは、極１０ａ〜１０ｃで並列接続されている。トリッピング入力３４と故障出力３６とは、各モジュールＭ１〜ＭＫの入力Ａ１〜ＡＫ及び出力Ｅ１〜ＥＫとしてそれぞれ対応し、上位のコントローラに対して個別に接続されている。従って、個々の各モジュールＭ１〜ＭＫは、個別にトリップさせる、あるいはパワーグリッド１２から絶縁させることができ、又はモジュール内の故障は、診断ができるので場所も突き止めることができる。
【００５０】
図２の実施例は、どのようにモジュールＭ２のハーフブリッジ回路４がグリッドから完全に絶縁されているかを示している。ヒューズ２０ａ〜２０ｃは切れているので、明確化するためにもう図示されていない。モジュールＭ２が絶縁された後、再びサイリスタ３２ａ〜３２ｃのスイッチは切られるので、電気的に開路となる。同様に、図２ではサイリスタ３２ａ〜３２ｃの図示がなく明確化されている。
【００５１】
従って、図２は、どのようにパワーグリッド１２から接続されている全電源ラインがモジュールＭ２の開放端で終わっているかを明らかにしている。従って、システム装置５０の状態が変わらない（Ｋ−１）個のパワーモジュール２は、通常通り動作し続ける。
【００５２】
図１では点線で示されている、追加されたサイリスタ３２ｂ’とトリッピングライン３０ｂ’とを用いた解決手段は、図２ではモジュールＭＫの中だけに示されている。このようなシステムの相互接続に対しては、サイリスタ３２ｂ’を閉じて導通させると、“−”極に対する他の（Ｋ−１）個の全パワーモジュール２の“ＡＣ”相の全接続を引き出し、この結果、システム装置５０全体に負荷がかけられることは明らかである。他のパワーモジュール２のターンオンしているＩＧＢＴＩ２に対しては、ここでは、短絡した電流路がヒューズ２０ｂ及びモジュールＭ又はサイリスタ３２ｂ’を介して生じるため、各ヒューズ２０ｂが切れるだろう。従って、パワーモジュールＭＫでは、“ＡＣ”相と“−”極間の電圧を監視し、“ＡＣ”相と“−”極間の電圧が定められたしきい値未満になるときだけサイリスタ３２ｂ’のトリガーを引く機能がトリップモジュール２２ｂに内蔵される。結果として、通常動作から逸脱する状態は、“ＡＣ”相に生じず、パワーモジュールＭ１〜ＭＫ−１には負荷がかからない。
【符号の説明】
【００５３】
２  パワーモジュール
４  ハーフブリッジ回路（パワー半導体）
６  絶縁デバイス
８ａ〜８ｃ  パワー端子
１０ａ〜１０ｃ  極
１２  パワーグリッド
１４ａ〜１４ｃ  モジュール端子
１６ａ〜１６ｃ  グリッド端子
１８ａ〜１８ｃ  接続ライン
２０ａ〜２０ｃ  ヒューズ
２２ａ〜２２ｃ  トリップモジュール（トリップコントローラ）
２４ａ〜２４ｃ  検知器
２６ａ〜２６ｃ  トリガーユニット
２８  計測ライン
３０ａ〜３０ｃ、３０ｂ’  トリッピングライン
３２ａ〜３２ｃ、３２ｂ’  サイリスタ
３４  トリッピング入力
３６  故障出力
３８  キャパシタ
５０  システム装置
Ｉ１、Ｉ２  ＩＧＢＴ
Ｄ１、Ｄ２  ダイオード
Ｉ  過電流
Ｋ  個数
Ｍ１〜ＭＫ  モジュール
＋、−  極
ＡＣ  相
Ａ１〜ＡＫ  入力
Ｅ１〜ＥＫ  出力
【図１】
0005674278.tif 000002
【図２】
0005674278.tif 000003