[发明专利]功率转换装置

说明书

本发明得到一种功率转换装置，在防止半导体开关元件达到损坏温度而被损坏的同时实现继续驱动。功率转换装置构成为包括：温度传感器(7)，其对半导体开关元件(311、312、313、314、315、316)的温度进行检测；及温度上升率判定部(911)，其将基于温度传感器(7)检测出的温度检测值所运算出的温度上升率与预定的第一阈值进行比较，并判定温度上升率超过了第一阈值的情况，构成为在由温度上升率判定部(911)判定出温度上升率超过了第一阈值时，执行抑制功率转换部(3)的输出的保护动作。

技术领域

本申请涉及功率转换装置。

背景技术

作为转换功率输出方式的功率转换装置，一般有将交流功率转换为直流功率的AC/DC转换器(Alternate Current/Direc Current CONVERTER)、从直流功率转换为交流功率的逆变器(Inverter)、使输入电压和输入电流的电平变化的DC/DC转换器等。这些功率转换装置大多是具备半导体开关元件的结构。

半导体开关元件具有电流仅在一个方向上流过的二极管、适于处理大电流的晶闸管、作为能在高开关频率下动作的功率半导体开关元件的功率晶体管。半导体开关元件中，特别是功率晶体管被用于汽车、冰箱、空调等广泛领域。在功率晶体管中，存在IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、MOS-FET(Metal-Oxide―Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，这些功率晶体管根据各种用途被区分使用。

近年来，碳化硅(SiC:Silicon Carbide)和氮化镓(GaN:Gallium Nitride)作为半导体开关元件的材料受到关注与使用传统硅(Si:Silicon)的半导体开关元件相比，由这些材料形成的半导体开关元件在导通状态下的半导体开关元件的电阻值更低，能够降低功率损耗。另外，电子饱和速度较高，导通和关断状态的切换很快，能够降低功率损耗。

与硅相比，使用碳化硅或氮化镓的半导体开关元件能在更高温的环境下驱动。然而，确定半导体开关元件的动作极限温度，如果超过该动作极限温度仍继续驱动，则半导体开关元件有可能损坏。

半导体开关元件的温度在半导体开关元件中的功率损耗增加的驱动、即在功率转换装置输出大功率的情况、提高开关频率进行驱动的情况等中上升。

另外，半导体开关元件的温度也依赖于配置有功率转换装置的环境。功率转换装置具备冷却半导体开关元件等发热体的冷却器，但冷却器的冷却介质的温度根据配置有功率转换装置的环境而变高。因此，半导体开关元件的温度进一步上升。特别地，由于使冷却介质流入冷却器的装置的故障等，如果冷却介质的流入停止，则无法从冷却器排出热量，半导体开关元件等的温度有时会急剧连续上升。

在这种情况下，通过停止功率转换装置，能够使半导体开关元件的温度和冷却介质的温度冷却。然而，例如，搭载于汽车的电动助力转向装置中所使用的功率转换装置控制对汽车的转向进行辅助的电动机，在汽车的驾驶过程中无法使功率转换装置停止，即使半导体开关元件处于高温状态，也需要继续驱动功率转换装置，而不使半导体开关元件损坏。

如上所述，根据功率转换装置的驱动条件、配置环境等，有可能上升到半导体开关元件损坏的温度(以下称为动作极限温度)。因此，为了防止半导体开关元件达到动作极限温度，并持续驱动功率转换装置，需要在适当的驱动条件、配置环境下驱动功率转换装置。特别地，需要在构成功率转换装置的半导体开关元件的配置环境中，通过在短时间内识别流过冷却器的冷却介质的流入停止的情况或冷却介质消失的情况即异常状态，并变更功率转换装置的驱动条件来进行控制，从而避免半导体开关元件达到损坏温度。