JP2012196065A - Inverter device - Google Patents
Inverter device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012196065A JP2012196065A JP2011058685A JP2011058685A JP2012196065A JP 2012196065 A JP2012196065 A JP 2012196065A JP 2011058685 A JP2011058685 A JP 2011058685A JP 2011058685 A JP2011058685 A JP 2011058685A JP 2012196065 A JP2012196065 A JP 2012196065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- bootstrap capacitor
- drive circuit
- current
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、インバータ回路の直列接続された第１及び第２のスイッチング素子のうち、下アームの第２のスイッチング素子をオンオフ駆動してブートストラップコンデンサを初期充電するインバータ装置に関し、特にブートストラップコンデンサの初期充電中の過電流保護動作を確実に実行しようとするインバータ装置に係るものである。 The present invention relates to an inverter device for initially charging a bootstrap capacitor by driving on and off a second switching element of a lower arm among first and second switching elements connected in series in an inverter circuit, and more particularly to a bootstrap capacitor. The present invention relates to an inverter device that attempts to reliably perform an overcurrent protection operation during initial charging.
従来のこの種のインバータ装置は、相補的にオンオフ駆動される上アームの第１のスイッチング素子と下アームの第２のスイッチング素子とを直列に接続して有するインバータ回路と、第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、第２のスイッチング素子がオン動作中に、外部の直流電源によって充電される電力を電源電圧として第１の駆動回路に供給するブートストラップコンデンサと、このブートストラップコンデンサと上記直流電源との間に設けられ、ブートストラップコンデンサへの充電電流を制限する電流制限抵抗と、を備え、第２の駆動回路から出力されるオンオフ信号により、第２のスイッチング素子を駆動してブートストラップコンデンサの初期充電を行うようになっていた（例えば、特許文献１参照）。 A conventional inverter device of this type includes an inverter circuit having a first switching element of an upper arm and a second switching element of a lower arm that are complementarily turned on and off, and a first switching element. The first drive circuit for driving the second switching circuit, the second drive circuit for driving the second switching element, and the power charged by the external DC power supply during the ON operation of the second switching element as the power supply voltage A bootstrap capacitor to be supplied to one drive circuit, and a current limiting resistor provided between the bootstrap capacitor and the DC power supply for limiting a charging current to the bootstrap capacitor, and a second drive circuit The second switching element is driven by the on / off signal output from the terminal to perform initial charging of the bootstrap capacitor. Had become earthenware pots (e.g., see Patent Document 1).
しかし、このような従来のインバータ装置においては、ブートストラップコンデンサの初期充電時に第２のスイッチング素子を駆動する信号のオンオフデューティは５０％に設定されているものの、オン時間については何ら設定されていなかった。したがって、このオン時間が、第２のスイッチング素子がオン動作中に第２のスイッチング素子とグランド（接地）との間に設けられたシャント抵抗を流れる電流を検出し、これを制御手段で処理して過電流であることを判定してから第２のスイッチング素子をオフ駆動させるまでに要する時間よりも短いときには、過電流保護動作を実施することができない。したがって、インバータ回路に過電流が流れ続け、発煙発火等の異常をきたすおそれがあった。 However, in such a conventional inverter device, the on / off duty of the signal for driving the second switching element during the initial charging of the bootstrap capacitor is set to 50%, but the on time is not set at all. It was. Therefore, this on-time detects the current flowing through the shunt resistor provided between the second switching element and the ground (ground) while the second switching element is on, and this is processed by the control means. Therefore, when the time required to turn off the second switching element after it is determined that the current is overcurrent is shorter, the overcurrent protection operation cannot be performed. Therefore, overcurrent continues to flow through the inverter circuit, and there is a risk of causing abnormalities such as smoke and fire.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ブートストラップコンデンサの初期充電中の過電流保護動作を確実に実行しようとするインバータ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an inverter device that addresses such problems and that reliably performs an overcurrent protection operation during initial charging of a bootstrap capacitor.
上記目的を達成するために、本発明によるインバータ装置は、相補的にオンオフ駆動される上アームの第１のスイッチング素子と下アームの第２のスイッチング素子とを直列に接続して有するインバータ回路と、前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、前記第２のスイッチング素子がオン動作中に外部の直流電源から充電される電力を電源電圧として前記第１の駆動回路に供給するブートストラップコンデンサと、前記ブートストラップコンデンサと前記直流電源との間に設けられ、前記ブートストラップコンデンサへの充電電流を制限する電流制限抵抗と、を備え、前記第２の駆動回路から出力されるオンオフ信号により、前記第２のスイッチング素子を駆動して前記ブートストラップコンデンサの初期充電を行うインバータ装置であって、前記オンオフ信号のオン時間を、少なくとも、前記第２のスイッチング素子がオン動作してから、これを流れる電流の電流情報に基づいて過電流であることが判定され、前記第２のスイッチング素子がオフ駆動されるまでに要する時間に略等しくしたものである。 In order to achieve the above object, an inverter device according to the present invention comprises an inverter circuit having a first switching element of an upper arm and a second switching element of a lower arm, which are complementarily turned on and off, connected in series. A first drive circuit for driving the first switching element; a second drive circuit for driving the second switching element; and charging from an external DC power source while the second switching element is on. A bootstrap capacitor that supplies the power to the first drive circuit as a power supply voltage, and a current limiting resistor that is provided between the bootstrap capacitor and the DC power supply and limits a charging current to the bootstrap capacitor And driving the second switching element by an on / off signal output from the second drive circuit. An inverter device for initially charging the bootstrap capacitor, wherein the ON time of the ON / OFF signal is exceeded based on current information of a current flowing through at least the second switching element after the ON operation. It is determined that the current is current, and is approximately equal to the time required for the second switching element to be turned off.
このような構成により、ブートストラップコンデンサへの初期充電時には、第２の駆動回路から出力するオンオフ信号によりインバータ回路の下アームの第２のスイッチング素子を駆動し、外部の直流電源から電流制限抵抗を介してブートストラップコンデンサに充電電流を供給する。その際、上記オンオフ信号のオン時間を、少なくとも、第２のスイッチング素子がオン動作してから、これを流れる電流の電流情報に基づいて過電流であることが判定され、第２のスイッチング素子がオフ駆動されるまでに要する時間に略等しく設定しておく。 With this configuration, when the bootstrap capacitor is initially charged, the second switching element of the lower arm of the inverter circuit is driven by an on / off signal output from the second drive circuit, and a current limiting resistor is supplied from an external DC power supply. A charging current to the bootstrap capacitor. At this time, the ON time of the ON / OFF signal is determined to be an overcurrent based on current information of a current flowing through at least the second switching element after the ON operation of the second switching element. It is set to be approximately equal to the time required to drive off.
さらに、前記オンオフ信号のオン時間は、前記ブートストラップコンデンサの充電中に発生する前記直流電源の電圧変動が許容値内に制限し得る時間内に設定するとよい。 Furthermore, the ON time of the ON / OFF signal may be set within a time during which voltage fluctuation of the DC power supply generated during charging of the bootstrap capacitor can be limited within an allowable value.
また、前記電流制限抵抗に対して並列に、前記ブートストラップコンデンサの初期充電が完了すると前記電流制限抵抗の両端を短絡させる第３のスイッチング素子をさらに備えてもよい。 In addition, a third switching element that short-circuits both ends of the current limiting resistor when the initial charging of the bootstrap capacitor is completed may be further provided in parallel with the current limiting resistor.
請求項１に係る発明によれば、例えばインバータ回路の上アームの第１のスイッチング素子が短絡故障している場合に、下アームの第２のスイッチング素子のオン時間として、過電流保護機能を発揮させるのに最低必要な時間を確保することができる。したがって、ブートストラップコンデンサの初期充電中の過電流保護動作を確実に実行することができ、インバータ回路の発煙発火等の異常発生を回避することができる。 According to the first aspect of the present invention, for example, when the first switching element of the upper arm of the inverter circuit is short-circuited, the overcurrent protection function is exhibited as the on-time of the second switching element of the lower arm. It is possible to secure the minimum necessary time to make it happen. Therefore, the overcurrent protection operation during the initial charging of the bootstrap capacitor can be surely executed, and the occurrence of an abnormality such as smoke firing in the inverter circuit can be avoided.
また、請求項２に係る発明によれば、ブートストラップコンデンサの充電中に、外部の直流電源が電圧変動するのを抑制することができる。したがって、この直流電源の電圧変動により、周辺回路が異常動作をするのを防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to suppress voltage fluctuation of the external DC power supply during charging of the bootstrap capacitor. Therefore, it is possible to prevent the peripheral circuit from operating abnormally due to the voltage fluctuation of the DC power supply.
そして、請求項３に係る発明によれば、電流制限抵抗をより大きくしてブートストラップコンデンサの初期充電時に発生する突入電流をより低減することができる。さらに、初期充電が完了して通常運転に移行した後は、外部の直流電源から電流制限抵抗を介さず、直接充電することができ、第１の駆動回路の電源電圧変動が抑制され、装置の安定動作を維持することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to further reduce the inrush current generated during the initial charging of the bootstrap capacitor by increasing the current limiting resistance. Furthermore, after the initial charging is completed and the operation is shifted to the normal operation, it can be directly charged from the external DC power source without using the current limiting resistor, the power supply voltage fluctuation of the first drive circuit is suppressed, and the device Stable operation can be maintained.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるインバータ装置の第１の実施形態の概略構成を示す回路図である。このインバータ装置１は、インバータ回路の直列接続された第１及び第２のスイッチング素子のうち、下アームの第２のスイッチング素子をオンオフ駆動してブートストラップコンデンサを初期充電するもので、インバータ回路２と、第１の駆動回路３と、第２の駆動回路４と、ブートストラップコンデンサ５と、電流制限抵抗６と、制御手段７と、を備えて構成されている。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an inverter device according to the present invention. The inverter device 1 is an apparatus for initially charging a bootstrap capacitor by driving on and off a second switching element of a lower arm among first and second switching elements connected in series in an inverter circuit. And a first drive circuit 3, a second drive circuit 4, a bootstrap capacitor 5, a current limiting resistor 6, and a control means 7.
上記インバータ回路２は、直流電圧から交流電圧を生成して電動機、例えばコンプレッサを駆動するものであり、相補的にオンオフ駆動される上アームの第１のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）８と下アームの第２のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）９とを直列に接続して有している。なお、図１は、ｎ相のインバータ回路２の１例としてハーフブリッジの場合を示している。 The inverter circuit 2 generates an AC voltage from a DC voltage and drives an electric motor, for example, a compressor. The first switching element (IGBT) 8 of the upper arm which is complementarily driven on and off and the first switching element of the lower arm. 2 switching elements (IGBT) 9 are connected in series. FIG. 1 shows the case of a half bridge as an example of the n-phase inverter circuit 2.
上記インバータ回路２の第１のスイッチング素子８に接続して、第１の駆動回路３が設けられている。この第１の駆動回路３は、第１のスイッチング素子８をパルス幅変調（以下「ＰＷＭ」という）信号によりオンオフ駆動するもので、外部の直流電源である第１の直流電源１０により後述のブートストラップコンデンサ５に充電された電力を電源電圧として使用するようになっている。 A first drive circuit 3 is provided in connection with the first switching element 8 of the inverter circuit 2. The first driving circuit 3 drives the first switching element 8 on and off by a pulse width modulation (hereinafter referred to as “PWM”) signal. The first driving circuit 3 is booted to be described later by a first DC power supply 10 which is an external DC power supply. The power charged in the strap capacitor 5 is used as a power supply voltage.
上記インバータ回路２の第２のスイッチング素子９に接続して、第２の駆動回路４が設けられている。この第２の駆動回路４は、第２のスイッチング素子９をＰＷＭ信号によりオンオフ駆動するもので、第１の直流電源１０を電源として使用するようになっている。そして、ブートストラップコンデンサ５の初期充電時には、図２に示すようにオン時間ｔ、周期Ｔのオンオフ信号を一定時間だけ出力して第２のスイッチング素子９をオフオフ駆動させるように動作する。 A second drive circuit 4 is provided in connection with the second switching element 9 of the inverter circuit 2. The second drive circuit 4 drives the second switching element 9 on and off with a PWM signal, and uses the first DC power supply 10 as a power supply. Then, when the bootstrap capacitor 5 is initially charged, as shown in FIG. 2, an on / off signal with an on time t and a period T is output for a predetermined time to operate the second switching element 9 to be off / off driven.
この場合、ブートストラップコンデンサ５の初期充電時に第２の駆動回路４から出力されるオンオフ信号のオン時間ｔは、少なくとも、第２のスイッチング素子９がオン動作してから、第２のスイッチング素子９とグランド（接地）との間に設けられたシャント抵抗１１を流れる電流の電流情報に基づいて後述の制御手段７内で処理して過電流であることを判定し、第２のスイッチング素子９をオフ駆動させるまでに要する時間に略等しくなるように設定される。 In this case, the on-time t of the on / off signal output from the second drive circuit 4 during the initial charging of the bootstrap capacitor 5 is at least after the second switching element 9 is turned on. On the basis of the current information of the current flowing through the shunt resistor 11 provided between the first switching element 9 and the ground (grounding), it is determined in the control means 7 described later that it is an overcurrent, and the second switching element 9 is It is set to be approximately equal to the time required to drive off.
より詳細には、上記オン時間ｔは、シャント抵抗１１による検出電流の制御手段７までの伝播時間、制御手段７内での処理時間、及び第２の駆動回路４における遅延時間の総和に、各時間のばらつきを考慮し所望の余裕時間を加算して設定される。 More specifically, the on-time t is a sum of a propagation time of the detected current to the control means 7 by the shunt resistor 11, a processing time in the control means 7, and a delay time in the second drive circuit 4. It is set by adding a desired margin in consideration of time variation.
好ましくは、上記オン時間ｔは、上記総遅延時間以上であって、ブートストラップコンデンサ５の充電中に発生する上記第１の直流電源１０の電圧変動が許容値内に制限し得る時間内に設定するとよい。 Preferably, the on-time t is equal to or longer than the total delay time, and is set within a time during which voltage fluctuation of the first DC power supply 10 generated during charging of the bootstrap capacitor 5 can be limited within an allowable value. Good.
なお、本実施形態においては、本発明のインバータ装置１の最悪駆動条件として、設計値の許容ばらつき範囲内で上記第１の直流電源１０に並列に接続される平滑コンデンサ１２の静電容量を最小にし、後述の電流制限抵抗６を最小にし、ブートストラップコンデンサ５の静電容量を最大にして実験を行い、オン時間をｔ＝５μｓｅｃ、周期をＴ＝１００μｓｅｃに設定した。また、同条件の下でブートストラップコンデンサ５を十分に充電し得る時間、即ちブートストラップコンデンサ５の充電電圧が第１の直流電源１０の電圧と略等しくなるまでの初期充電時間を１４ｍｓｅｃに設定した。 In the present embodiment, as the worst drive condition of the inverter device 1 of the present invention, the capacitance of the smoothing capacitor 12 connected in parallel to the first DC power source 10 is minimized within the allowable variation range of the design value. The experiment was conducted by minimizing the current limiting resistor 6 described later and maximizing the capacitance of the bootstrap capacitor 5, and the on-time was set to t = 5 μsec and the cycle was set to T = 100 μsec. In addition, the time during which the bootstrap capacitor 5 can be sufficiently charged under the same conditions, that is, the initial charging time until the charging voltage of the bootstrap capacitor 5 becomes substantially equal to the voltage of the first DC power supply 10 is set to 14 msec. .
上記第１のスイッチング素子８と第２のスイッチング素子９との接続部ａに一端部を接続し、他端部を上記第１の駆動回路３の電源端子部ｂに接続して、ブートストラップコンデンサ５が設けられている。このブートストラップコンデンサ５は、第２のスイッチング素子９がオン動作中に、第１の直流電源１０から充電される電力を電源電圧として第１の駆動回路３に供給するもので、耐震性の大きい小型のセラッミクコンデンサである。 One end is connected to the connection part a between the first switching element 8 and the second switching element 9, and the other end part is connected to the power supply terminal part b of the first drive circuit 3. 5 is provided. The bootstrap capacitor 5 supplies power charged from the first DC power supply 10 to the first drive circuit 3 as a power supply voltage while the second switching element 9 is on, and has high earthquake resistance. It is a small ceramic capacitor.
上記ブートストラップコンデンサ５と第１の直流電源１０との間には、電流制限抵抗６が設けられている。この電流制限抵抗６は、ブートストラップコンデンサ５への充電電流を制限するもので、一端部をブートストラップコンデンサ５の上記他端部（第１の駆動回路３の電源端子部ｂ）に接続し、他端部を第１の直流電源１０の出力側に設けられたダイオード１３のカソードに接続している。 A current limiting resistor 6 is provided between the bootstrap capacitor 5 and the first DC power supply 10. The current limiting resistor 6 limits the charging current to the bootstrap capacitor 5, and one end is connected to the other end of the bootstrap capacitor 5 (the power terminal b of the first drive circuit 3). The other end is connected to the cathode of a diode 13 provided on the output side of the first DC power supply 10.
上記第１の駆動回路３及び第２の駆動回路４に接続して、制御手段７が設けられている。この制御手段７は、第１及び第２の駆動回路３，４に制御信号を出力して、第１及び第２のスイッチング素子８，９を相補的にオンオフ駆動させるものであり、マイクロコンピュータである。そして、インバータ回路２の下アームの複数のスイッチング素子に接続されたシャント抵抗を流れる電流の電流情報をフィードバックしてこれを処理し、インバータ回路２を構成する複数のスイッチング素子の各駆動回路から出力するＰＷＭ信号のデューティー比を制御して電動機の適切な駆動状態を維持できるようになっている。 Control means 7 is provided in connection with the first drive circuit 3 and the second drive circuit 4. The control means 7 outputs control signals to the first and second drive circuits 3 and 4 to drive the first and second switching elements 8 and 9 in a complementary manner, and is a microcomputer. is there. Then, the current information of the current flowing through the shunt resistor connected to the plurality of switching elements of the lower arm of the inverter circuit 2 is fed back and processed, and output from each drive circuit of the plurality of switching elements constituting the inverter circuit 2 An appropriate driving state of the electric motor can be maintained by controlling the duty ratio of the PWM signal.
なお、図１において符号１４は、外部に設けた第２の直流電源であり、インバータ回路２の電源となるものである。 In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a second DC power source provided outside, and serves as a power source for the inverter circuit 2.
次に、このように構成されたインバータ装置１の動作について説明する。
先ず、図示省略の運転スイッチが投入されると、制御手段７から制御信号が第２の駆動回路４に出力され、第２の駆動回路４から第２のスイッチング素子９に対して図２に示すようなオン時間がｔ＝５μｓｅｃ、周期がＴ＝１００μｓｅｃのＰＷＭ信号が出力されて第２のスイッチング素子９がオンオフ駆動される。このとき、ブートストラップコンデンサ５は未充電状態にあるため、ブートストラップコンデンサ５の充電電力を電源電圧とする第１の駆動回路３は駆動しておらず、第１のスイッチング素子８もオフしたままである。
Next, the operation of the inverter device 1 configured as described above will be described.
First, when an operation switch (not shown) is turned on, a control signal is output from the control means 7 to the second drive circuit 4, and the second drive circuit 4 shows the second switching element 9 as shown in FIG. A PWM signal having such an on-time t = 5 μsec and a period T = 100 μsec is output, and the second switching element 9 is driven on / off. At this time, since the bootstrap capacitor 5 is in an uncharged state, the first drive circuit 3 that uses the charging power of the bootstrap capacitor 5 as a power supply voltage is not driven, and the first switching element 8 remains off. It is.
第２のスイッチング素子９がオン駆動している５μｓｅｃの間、図１に破線の矢印で示す経路を経て充電電流が流れ、ブートストラップコンデンサ５が電流制限抵抗６を通して漸次充電される。以後、第２のスイッチング素子９がオン時間ｔ＝５μｓｅｃ、周期Ｔ＝１００μｓｅｃで繰り返しオンオフ駆動され、ブートストラップコンデンサ５の充電が予め設定された初期充電時間としての１４ｍｓｅｃの間、断続的に続く。これにより、ブートストラップコンデンサ５の充電電圧は漸増し、最終的に第１の直流電源１０の電圧に略等しくなって初期充電が終了する。 During 5 μsec during which the second switching element 9 is on-driven, a charging current flows through a path indicated by a dashed arrow in FIG. 1 and the bootstrap capacitor 5 is gradually charged through the current limiting resistor 6. Thereafter, the second switching element 9 is repeatedly turned on / off at an on time t = 5 μsec and a period T = 100 μsec, and the bootstrap capacitor 5 is charged intermittently for 14 msec as a preset initial charging time. As a result, the charging voltage of the bootstrap capacitor 5 gradually increases and finally becomes substantially equal to the voltage of the first DC power supply 10 to complete the initial charging.
この場合、ブートストラップコンデンサ５への充電電流が電流制限抵抗６により制限されると共に、充電時間が第２のスイッチング素子９のオン時間ｔにより制限されるため、ブートストラップコンデンサ５の初期充電時に大きな突入電流が流れて第１の直流電源１０の許容出力電力を超えてしまい、第１の直流電源１０の出力電圧が低下して制御手段７の動作が停止するという異常動作の発生を回避することができる。 In this case, the charging current to the bootstrap capacitor 5 is limited by the current limiting resistor 6 and the charging time is limited by the on-time t of the second switching element 9. To avoid the occurrence of an abnormal operation in which an inrush current flows and exceeds the allowable output power of the first DC power supply 10 and the output voltage of the first DC power supply 10 decreases and the operation of the control means 7 stops. Can do.
ここで、本発明のインバータ装置１においては、初期充電時における第２のスイッチング素子９のオン時間ｔを、第２のスイッチング素子９がオン動作してから、シャント抵抗１１を流れる電流の電流情報に基づいて過電流であることが判定され、第２のスイッチング素子９がオフ駆動されるまでに要する時間に略等しい５μｓｅｃに設定しているため、例えば第１のスイッチング素子８が短絡故障して過電流が流れた場合に、それを検出して過電流保護動作を確実に実行することができる。したがって、過電流が流れ続けることによる装置の発煙発火の問題の発生を回避することができる。また、過電流が長時間流れ続けることによる第１の直流電源１０の電圧変動も抑制することができる。 Here, in the inverter device 1 of the present invention, the on-time t of the second switching element 9 at the time of initial charging is the current information of the current flowing through the shunt resistor 11 after the second switching element 9 is turned on. Is set to 5 μsec, which is substantially equal to the time required for the second switching element 9 to be turned off, so that, for example, the first switching element 8 has a short circuit failure. When an overcurrent flows, it can be detected and the overcurrent protection operation can be executed reliably. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of the problem of smoke and ignition of the device due to the overcurrent continuously flowing. Moreover, the voltage fluctuation of the 1st DC power supply 10 by overcurrent continuing flowing for a long time can also be suppressed.
図３は本発明によるインバータ装置１の第２の実施形態の要部を示す回路図である。ここでは、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
この第２の実施形態は、ダイオード１３のアノードに接続して設けた電流制限抵抗６に対して並列にＭＯＳＦＥＴから成る第３のスイッチング素子１５を設け、該第３のスイッチング素子１５をオンオフ駆動する第３の駆動回路１６を備えたものである。なお、同図において、ダイオード１３とブートストラップコンデンサ５との間に設けた抵抗１７は、電流制限抵抗６と協働してブートストラップコンデンサ５の充電電流を制限するものであるが、省略してもよい。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a main part of a second embodiment of the inverter device 1 according to the present invention. Here, a different part from 1st Embodiment is demonstrated.
In the second embodiment, a third switching element 15 made of a MOSFET is provided in parallel with a current limiting resistor 6 provided connected to the anode of a diode 13, and the third switching element 15 is driven on and off. A third drive circuit 16 is provided. In the figure, a resistor 17 provided between the diode 13 and the bootstrap capacitor 5 is used to limit the charging current of the bootstrap capacitor 5 in cooperation with the current limiting resistor 6, but is omitted. Also good.
このような構成により、第２の実施形態においては、ブートストラップコンデンサ５への初期充電時には、図４に示すように第３の駆動回路１６から第３のスイッチング素子１５のオフ信号を出力し、第３のスイッチング素子１５をオフ駆動させると共に、第２の駆動回路４により第２のスイッチング素子９をオンオフ駆動する。これにより、ブートストラップコンデンサ５には、第１の直流電源１０から電流制限抵抗６を介して充電電流が供給され、ブートストラップコンデンサ５が充電される。 With such a configuration, in the second embodiment, when the bootstrap capacitor 5 is initially charged, an off signal of the third switching element 15 is output from the third drive circuit 16 as shown in FIG. The third switching element 15 is driven off and the second driving circuit 4 drives the second switching element 9 on and off. As a result, the bootstrap capacitor 5 is supplied with a charging current from the first DC power supply 10 via the current limiting resistor 6, and the bootstrap capacitor 5 is charged.
また、充電開始から一定の初期充電時間が経過し、ブートストラップコンデンサ５が十分に充電されと、第３の駆動回路１６からオン信号が第３のスイッチング素子１５に出力され、第３のスイッチング素子１５がオン駆動されて電流制限抵抗６の両端が短絡される。また、第２の駆動回路４のオフ信号により第２のスイッチング素子９がオフ駆動される。以降、第３の駆動回路１６により第３のスイッチング素子１５がオン駆動された状態で第１及び第２のスイッチング素子８，９がそれぞれ所定のＰＷＭ信号により駆動されて、装置が通常運転を行う。したがって、装置の通常運転時には、ブートストラップコンデンサ５は、充電電流が電流制限抵抗６を経ずに第１の直流電源１０から第３のスイッチング素子１５を介して充電されることになる。 Further, when a predetermined initial charging time has elapsed from the start of charging and the bootstrap capacitor 5 is sufficiently charged, an ON signal is output from the third drive circuit 16 to the third switching element 15, and the third switching element 15 is turned on and both ends of the current limiting resistor 6 are short-circuited. Further, the second switching element 9 is turned off by the off signal of the second drive circuit 4. Thereafter, the first and second switching elements 8 and 9 are each driven by a predetermined PWM signal in a state where the third switching element 15 is turned on by the third drive circuit 16, and the apparatus performs normal operation. . Therefore, during normal operation of the apparatus, the bootstrap capacitor 5 is charged via the third switching element 15 from the first DC power supply 10 without charging current passing through the current limiting resistor 6.
この場合、第３のスイッチング素子１５の内部抵抗は、電流制限抵抗６に比べて極めて小さく略短絡状態と等価であるため、電動機の運転によりブートストラップコンデンサ５の充電電力が放電して充電量が低下しても、第１の直流電源１０から直ちに充電が行われる。したがって、通常運転時における第１の駆動回路３の電源電圧変動が抑制され、装置の安定動作が維持される。 In this case, since the internal resistance of the third switching element 15 is extremely small compared to the current limiting resistor 6 and is equivalent to a substantially short-circuited state, the charging power of the bootstrap capacitor 5 is discharged by the operation of the motor, and the charge amount is increased. Even if the voltage drops, the first DC power supply 10 is immediately charged. Therefore, fluctuations in the power supply voltage of the first drive circuit 3 during normal operation are suppressed, and stable operation of the device is maintained.
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、第２のスイッチング素子９をＰＷＭ駆動して初期充電する場合について説明したが、図５に示すように、ブートストラップコンデンサ５の充電が完了するまで、第２のスイッチング素子９を常時オン駆動させてもよい。この場合、電流制限抵抗６としては、充電時に大きな突入電流が発生しないように、より大きな抵抗値のものを使用するとよい。 In the first and second embodiments, the case where the second switching element 9 is PWM-driven and initially charged has been described. However, as shown in FIG. 5, the bootstrap capacitor 5 is completely charged. Up to this point, the second switching element 9 may be always turned on. In this case, as the current limiting resistor 6, a resistor having a larger resistance value may be used so that a large inrush current does not occur during charging.
図６は本発明によるインバータ装置１の第３の実施形態の概略構成を示す回路図である。ここでは、第２の実施形態と異なる部分について説明する。
この第３の実施形態は、上記第２の実施形態の電流制限抵抗６を取除いたものであり、ダイオード１３のアノードに直列にＭＯＳＦＥＴから成る第３のスイッチング素子１５を接続した構成を成している。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the third embodiment of the inverter device 1 according to the present invention. Here, a different part from 2nd Embodiment is demonstrated.
In the third embodiment, the current limiting resistor 6 of the second embodiment is removed, and a third switching element 15 made of a MOSFET is connected in series to the anode of the diode 13. ing.
このような構成により、第３の実施形態は、初期充電時に第２のスイッチング素子９をオン駆動すると共に、第３の駆動回路１６により上記第３のスイッチング素子１５を一定のパルス幅及び周期でＰＷＭ駆動してブートストラップコンデンサ５への充電を行う。そして、ブートストラップコンデンサ５への充電が完了すると、常時オン駆動させる。 With such a configuration, in the third embodiment, the second switching element 9 is turned on at the time of initial charging, and the third switching circuit 15 is driven by the third drive circuit 16 with a constant pulse width and cycle. The bootstrap capacitor 5 is charged by PWM driving. When the bootstrap capacitor 5 is completely charged, the bootstrap capacitor 5 is always turned on.
これにより、初期充電時に大きな突入電流が流れるのを防止すると共に、第２のスイッチング素子９を過電流が流れた際に、装置を確実に停止させて過電流保護機能を発揮させることができる。また、第３のスイッチング素子１５としては、大電力のＩＧＢＴよりも省電力で応答速度の速いＭＯＳＦＥＴを使用することができ、省電力及びレスポンス等の制御性の向上を図ることができる。 Accordingly, it is possible to prevent a large inrush current from flowing during the initial charging, and to reliably stop the device when the overcurrent flows through the second switching element 9 to exhibit the overcurrent protection function. Further, as the third switching element 15, it is possible to use a MOSFET that saves power and has a faster response speed than a high-power IGBT, and it is possible to improve controllability such as power saving and response.
１…インバータ装置
２…インバータ回路
３…第１の駆動回路
４…第２の駆動回路
５…ブートストラップコンデンサ
６…電流制限抵抗（抵抗）
８…第１のスイッチング素子
９…第２のスイッチング素子
１０…第１の直流電源（外部の直流電源）
１５…第３のスイッチング素子
１６…第３の駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter apparatus 2 ... Inverter circuit 3 ... 1st drive circuit 4 ... 2nd drive circuit 5 ... Bootstrap capacitor 6 ... Current limiting resistance (resistance)
8 ... 1st switching element 9 ... 2nd switching element 10 ... 1st DC power supply (external DC power supply)
15 ... 3rd switching element 16 ... 3rd drive circuit
Claims (3)
前記第１のスイッチング素子を駆動する第１の駆動回路と、
前記第２のスイッチング素子を駆動する第２の駆動回路と、
前記第２のスイッチング素子がオン動作中に外部の直流電源から充電される電力を電源電圧として前記第１の駆動回路に供給するブートストラップコンデンサと、
前記ブートストラップコンデンサと前記直流電源との間に設けられ、前記ブートストラップコンデンサへの充電電流を制限する電流制限抵抗と、
を備え、前記第２の駆動回路から出力されるオンオフ信号により、前記第２のスイッチング素子を駆動して前記ブートストラップコンデンサの初期充電を行うインバータ装置であって、
前記オンオフ信号のオン時間は、少なくとも、前記第２のスイッチング素子がオン動作してから、これを流れる電流の電流情報に基づいて過電流であることが判定され、前記第２のスイッチング素子がオフ駆動されるまでに要する時間に略等しいことを特徴とするインバータ装置。 An inverter circuit having a first switching element of the upper arm and a second switching element of the lower arm, which are complementarily turned on and off, connected in series;
A first drive circuit for driving the first switching element;
A second drive circuit for driving the second switching element;
A bootstrap capacitor that supplies power charged from an external DC power supply to the first drive circuit as a power supply voltage while the second switching element is on;
A current limiting resistor that is provided between the bootstrap capacitor and the DC power supply and limits a charging current to the bootstrap capacitor;
An inverter device that drives the second switching element by an on / off signal output from the second drive circuit to perform initial charging of the bootstrap capacitor,
The ON time of the ON / OFF signal is determined to be an overcurrent based on current information of a current flowing through at least the second switching element after the ON operation, and the second switching element is turned OFF. An inverter device characterized by being approximately equal to a time required for driving.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011058685A JP5750799B2 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Inverter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011058685A JP5750799B2 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Inverter device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012196065A true JP2012196065A (en) | 2012-10-11 |
| JP5750799B2 JP5750799B2 (en) | 2015-07-22 |
Family
ID=47087477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011058685A Active JP5750799B2 (en) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | Inverter device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5750799B2 (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014107162A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Panasonic Corp | Discharge lamp-lighting device, and headlamp using the same |
| JP2015050862A (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-16 | ダイキン工業株式会社 | Power converter |
| WO2015098942A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | ダイキン工業株式会社 | Motor driving device |
| JP2015144543A (en) * | 2013-12-27 | 2015-08-06 | ダイキン工業株式会社 | Motor drive device |
| CN105850031A (en) * | 2013-12-27 | 2016-08-10 | 大金工业株式会社 | Motor driving device |
| JP6141546B1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-06-07 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
| WO2017126103A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 三菱電機株式会社 | Control circuit |
| WO2018142867A1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 株式会社デンソー | Switch control device |
| WO2018154677A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
| CN109039130A (en) * | 2017-06-12 | 2018-12-18 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device |
| WO2022168222A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device and air conditioner |
| WO2022264831A1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-12-22 | 日本電産株式会社 | Driving device, motor, electric bicycle, and vacuum cleaner |
| JP2023015040A (en) * | 2018-04-02 | 2023-01-31 | ローム株式会社 | Switch drive device |
| CN117155126A (en) * | 2023-03-14 | 2023-12-01 | 荣耀终端有限公司 | Terminal device and control method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09219976A (en) * | 1996-02-15 | 1997-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Drive method for power conversion device |
| JPH1056782A (en) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Yaskawa Electric Corp | Driving method for inverter apparatus |
| JP2000023484A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Controller for washing machine |
| JP2001275366A (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Daikin Ind Ltd | Method of charging bootstrap capacitor |
| JP2003061363A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Daikin Ind Ltd | Boot capacitor charging method and load driving device |
| JP2003244966A (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | Drive circuit |
-
2011
- 2011-03-17 JP JP2011058685A patent/JP5750799B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09219976A (en) * | 1996-02-15 | 1997-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | Drive method for power conversion device |
| JPH1056782A (en) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Yaskawa Electric Corp | Driving method for inverter apparatus |
| JP2000023484A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Controller for washing machine |
| JP2001275366A (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Daikin Ind Ltd | Method of charging bootstrap capacitor |
| JP2003061363A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Daikin Ind Ltd | Boot capacitor charging method and load driving device |
| JP2003244966A (en) * | 2002-02-18 | 2003-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | Drive circuit |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014107162A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Panasonic Corp | Discharge lamp-lighting device, and headlamp using the same |
| JP2015050862A (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-16 | ダイキン工業株式会社 | Power converter |
| WO2015098942A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | ダイキン工業株式会社 | Motor driving device |
| JP2015144543A (en) * | 2013-12-27 | 2015-08-06 | ダイキン工業株式会社 | Motor drive device |
| CN105850031A (en) * | 2013-12-27 | 2016-08-10 | 大金工业株式会社 | Motor driving device |
| CN105850031B (en) * | 2013-12-27 | 2019-01-18 | 大金工业株式会社 | Motor driver |
| CN108575108A (en) * | 2016-01-22 | 2018-09-25 | 三菱电机株式会社 | Control circuit |
| JPWO2017126103A1 (en) * | 2016-01-22 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | Control circuit |
| WO2017126103A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 三菱電機株式会社 | Control circuit |
| CN108575108B (en) * | 2016-01-22 | 2020-06-16 | 三菱电机株式会社 | Control circuit |
| CN109155581B (en) * | 2016-04-22 | 2019-12-27 | 三菱电机株式会社 | Power conversion device |
| CN109155581A (en) * | 2016-04-22 | 2019-01-04 | 三菱电机株式会社 | Power-converting device |
| WO2017183208A1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
| JP6141546B1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-06-07 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
| WO2018142867A1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 株式会社デンソー | Switch control device |
| JP2018125959A (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 株式会社デンソー | Switch controller |
| WO2018154677A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
| JP2019004535A (en) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
| CN109039130A (en) * | 2017-06-12 | 2018-12-18 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device |
| JP2023015040A (en) * | 2018-04-02 | 2023-01-31 | ローム株式会社 | Switch drive device |
| JP7371200B2 (en) | 2018-04-02 | 2023-10-30 | ローム株式会社 | switch drive device |
| WO2022168222A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device and air conditioner |
| JP7341361B2 (en) | 2021-02-04 | 2023-09-08 | 三菱電機株式会社 | Power converter and air conditioner |
| WO2022264831A1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-12-22 | 日本電産株式会社 | Driving device, motor, electric bicycle, and vacuum cleaner |
| CN117155126A (en) * | 2023-03-14 | 2023-12-01 | 荣耀终端有限公司 | Terminal device and control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5750799B2 (en) | 2015-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5750799B2 (en) | Inverter device | |
| US20150084554A1 (en) | Electric power tool | |
| US9868358B2 (en) | Power conversion system suppressing reduction in conversion efficiency | |
| JP2005323413A (en) | Overcurrent detection circuit and power supply comprising it | |
| JP6469894B2 (en) | Power converter | |
| JP6171724B2 (en) | LED power supply device and LED lighting device | |
| JP6194047B2 (en) | Gate driver | |
| JP5373692B2 (en) | Power supply | |
| JP6332629B2 (en) | LED power supply and LED lighting device | |
| JP5481041B2 (en) | Failure judgment device | |
| JP5631161B2 (en) | Control circuit | |
| JP5122199B2 (en) | Control device for buck-boost converter | |
| JP5944196B2 (en) | Motor drive control device | |
| JP5115064B2 (en) | Robot controller | |
| JPWO2018079127A1 (en) | Inductive load current control device | |
| JP7052517B2 (en) | Load drive | |
| KR100593898B1 (en) | Circuit protection device of LCD backlight inverter | |
| JP2020048342A (en) | Switching element gate drive circuit | |
| JP2015043642A (en) | Power conditioner | |
| JP2014069253A (en) | Power tool | |
| JP4778870B2 (en) | Power supply device having negative power supply circuit | |
| JP2017103961A (en) | Voltage conversion circuit | |
| JP6242004B2 (en) | Switching power supply | |
| JP2012205394A (en) | Power factor improvement circuit | |
| JP2021100351A (en) | Motor driving device and method for controlling motor driving device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140311 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150120 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150319 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150407 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150501 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5750799 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |