CN105471309A - 逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

涉及逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆。逆变器控制装置具备：PWM信号生成装置，接收来自外部的输出指令值、直流线路之间的电压值、交流线路的电流值，生成并输出实现输出指令值的PWM信号，并基于所述电压值和电流值，输出切换开关门极电阻值的第一切换信号；驱动电路，接收PWM信号，向开关输出门极驱动信号；当所述电压值大于等于第一电压阈值且所述电流值小于第一电流阈值时，以及当所述电压值大于等于第一电压阈值且所述电流值大于等于第二电流阈值时，输出增大门极电阻的第一切换信号，当所述电压值大于等于第二电压阈值且所述电流值大于等于第一电流阈值且小于第二电流阈值时，将用于增大门极电阻的第一切换信号输出至逆变器。

Description

逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆
本申请以申请日为2014年9月30日的日本专利申请第2014-201867号为基础，享受该申请的优先权。本申请通过参考该申请，包括该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆。
背景技术
逆变器例如具备：直流线路，其与直流电源连接；一对开关元件，其串联于直流线路的高电位侧和低电位侧之间。一对开关元件的串联连接点与负载连接。
与切换逆变器的开关元件的时机同步，有时向直流线路瞬间施加较大的电压(浪涌电压)。浪涌电压的大小取决于开关元件的开关速度等各种条件。
以往，例如，采用了通过门极充电电荷量来控制电流的功率半导体开关元件(IGBT、MOSFET等)的逆变器而言，提出了通过只在小电流区域中切换门极充电电流来改变开关速度的方法，或者根据负载的大小来切换开关元件的门极电阻而延长开关元件寿命的方法。
此外，开关元件的开关速度越快，则开关时流经开关元件的电流变化量越大，从而浪涌电压增大。由此，还提出了根据直流电源的电压来控制门极充电电流的方法。
另一方面，例如，在逆变器的再生运转中，为了保护直流电源而设置在直流线路上的切断装置被切断，或者由于某种故障导致直流电源被打开时，可知设置在逆变器的直流电源输入输出部的平滑电容器的电压在短时间内急剧上升。此时，当用于检测过电压的控制单元的应答时间不够时，单独设置超过规定电压时用于切断PWM信号的单元。
然而，能够调节开关速度的逆变器而言，有必要将检测过电压时的阈值设定为小于等于从电容器、半导体元件的最大额定电压减去最大开关速度的最大浪涌电压的值，因此，在正常运转动作时施加到开关元件的最大电压与阈值之差(过电压检测裕度)减小，从而有可能导致过电压检测时的误动作。此外，为了确保过电压检测裕度，有必要使最大开关速度保持较低来保持较低的浪涌电压，其结果，有可能逆变器的开关损耗增大。
发明内容
本发明的实施方式鉴于上述实际情况而做出的，其目的在于，提供一种可靠性高的逆变器控制装置、电力转换装置以及电动车辆。
根据实施方式，提供一种逆变器控制装置，其特征在于，具备：PWM信号生成装置，其接收来自外部的输出指令值、连接直流负载和逆变器的直流线路之间的电压值、连接所述逆变器和交流负载的交流线路的电流值，以生成并输出实现所述输出指令值所需的所述逆变器的多个开关的PWM信号，并且基于所述直流线路之间的电压值和所述交流线路的电流值，输出用于切换所述开关的门极电阻值的第一切换信号；驱动电路，接收所述PWM信号，并向所述开关输出门极驱动信号；当所述直流线路之间的电压值大于等于第一电压阈值且所述交流线路的电流值小于第一电流阈值时，以及当所述直流线路之间的电压值大于等于第一电压阈值并且所述交流线路的电流值大于等于比所述第一电流阈值大的第二电流阈值时，所述PWM信号生成装置输出用于增大所述门极电阻的所述第一切换信号；当所述直流线路之间的电压值大于等于比所述第一电压阈值大的第二电压阈值并且所述交流线路的电流值大于等于所述第一电流阈值且小于所述第二电流阈值时，将用于增大所述门极电阻的所述第一切换信号输出至所述逆变器。
附图说明
图1是用于说明本实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆的一个结构例的图。
图2是用于说明在开关闭合(导通)时流经开关的电流与浪涌电压的关系的一个示例的图。
图3是用于说明在开关打开(绝缘)时流经开关的电流与浪涌电压的关系的一个示例的图。
图4是示出在本实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆中的相电流和施加到开关的电压与开关速度的关系的一个示例的图。
图5是用于说明本实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆的动作的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆。
图1是用于说明本实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆的一个结构例的图。
本实施方式的电动车辆具备直流电源BT、电力变换装置、电机M、通过车轴传递电机M动力的车轮WL、WL。电力变换装置具备逆变器INV和逆变器控制装置。
直流电源(直流负载)BT例如包括锂离子电池、镍氢电池等蓄电池。从直流电源BT输出的直流电力被供应至逆变器INV，并且，通过逆变器INV将所连接的负载、例如电机M发电的电能充入直流电源BT。
逆变器INV是用于将从直流电源BT供应的直流电力变换为三相交流电力的三相逆变器。逆变器INV具备多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz和平滑电容器C。根据来自后述驱动电路40的门极驱动信号，逆变器INV开闭多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz，从而向电机M供给三相交流电流。
逆变器INV具备多个开关电路，该开关电路具备一对开关，该开关串联在直流线路LINK(H)、LINK(L)之间，该直流线路LINK(H)、LINK(L)连接在直流电源BT和负载之间，用于供给来自直流电源BT的电流。U相的开关电路包括开关Su、Sx，V相的开关电路包括开关Sv、Sy，W相的开关电路包括开关Sw、Sz。各相的开关电路相互并联。在各相中，一对开关串联，且一对开关的串联连接点连接在电机M上。例如，在U相中，一对开关Su、Sx串联，且一对开关Su、Sx的串联连接点连接在电机M上。开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz是例如IGBT(绝缘栅双极晶体管：InsulatedGateBipolarTransistor)、FET(场效应晶体管：Field-EffectTransistor)、GTO(可关断晶闸管：gateturn-offthyristor)、晶体管等能够电开闭控制的开关。
平滑电容器C连接在高电位侧的直流线路LINK(H)与低电位侧的直流线路LINK(L)之间，并且在直流电源BT与逆变器INV之间，与多个开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz以及直流电源BT并联。平滑电容器C抑制由于逆变器INV的运转而导致的直流线路LINK(H)、LINK(L)的电压变动。
逆变器INV和直流电源BT通过切断单元CN连接或打开。切断单元CN分别设置在直流线路LINK(H)、LINK(L)上。切断单元CN是例如根据来自上位控制装置的控制信号进行直流线路LINK(H)、LINK(L)开闭动作的单元，例如是电磁接触器。逆变器INV和交流负载之间连接有交流线路，逆变器INV和交流负载通过交流线路可相互供给交流电流。
电机(交流负载)M基于从逆变器INV供给的电流而产生转矩。电机M的输出轴连接着负载装置，从而传递所产生的转矩。此外，电机M将负载装置的动能变换为电力，并进行再生运转。基于电机M的再生运转而产生的电力由逆变器INV变换为直流电力，并对直流电源BT充电。在本实施方式中，电机M的输出轴上连接着车轴，产生的转矩通过车轴传递至车轮WL。此外，电机M将通过车轴传递的车轮WL的动能变换为电力，并进行再生运转。
逆变器控制装置具备开关速度可变电路10、PWM信号生成装置20、开关速度切换电路30、驱动电路40、差动放大电路50、电源60、电阻器R1、R2、R3、第一比较器COM1、第二比较器COM2。
开关速度可变电路10连接在开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz各自门极的前段。再有，在图1中，只在开关Su、Sx的门极的前段记载了开关速度可变电路10，对于开关Sv、Sy、Sw、Sz的门极的前段，省略了开关速度可变电路10的记载。开关速度可变电路10例如包括多个电阻器，基于开关速度切换电路30输出的开关速度切换信号(第二切换信号)，切换连接于开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的门极上的电阻器，从而使门极电阻的大小变化。从驱动电路40输出的门极驱动信号，通过开关速度可变电路10的电阻器，施加到开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的门极上。
PWM信号生成装置20例如具备CPU(中央处理器：centralprocessingunit)等运算装置和存储器。基于从外部输入的输出指令、直流电源BT的电源电压(直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压)、通过交流线路供给至电机M的各相电流(相电流)、预先存储在存储器的载波，PWM信号生成装置20运算PWM信号而输出，以获得所需的输出值。分别对开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz生成PWM信号。
PWM信号生成装置20判断为直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压超过了规定电压阈值(后述的第四电压阈值Vovth)时，例如输出打开开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz而使逆变器INV的动作停止的信号。
此外，PWM信号生成装置20对于各相的开关电路，输出开关速度切换信号(第一切换信号)。根据直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压值和向电机M输出的电流值(相电流)，PWM信号生成装置20改变开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的开闭速度。
图2是用于说明在开关闭合(导通)时流经开关的电流与浪涌电压的关系的一个示例的图。
在这里，用实线表示开关的门极电阻小(低)时的特性的示例，用虚线表示开关的门极电阻大(高)时的特性的示例。当开关的门极电阻小时，切换开关时流经开关的电流变化量增大的同时开关速度加快。当开关的门极电阻大时，切换开关时流经开关的电流变化量小的同时开关速度减慢。
当开关闭合时，在流经开关的电流小的区域中，浪涌电压增大。此外，当开关的门极电阻小时，与开关的门极电阻大时进行比较，浪涌电压增大。
根据上述特性，优选，在开关闭合(连通)时，在流经开关的电流小的区域中，增加开关的门极电阻，即减慢开关速度。
图3是用于说明在开关打开(绝缘)时流经开关的电流与浪涌电压的关系的一个示例的图。在这里，用实线表示开关的门极电阻小时的特性的示例，用虚线表示开关的门极电阻大时的特性的示例。
当开关打开时，在流经开关的电流小的区域中，浪涌电压减小。此外，当开关的门极电阻小时，与开关的门极电阻大时进行比较，浪涌电压增高。
根据上述特性，优选，在开关打开(绝缘)时，在流经开关的电流大的区域中，增加开关的门极电阻，即减慢开关速度。
图4是示出本实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆中的相电流和直流线路之间的电压与开关速度的关系的一个示例的图。
如上述图2以及图3所示，为了避免发生过大的浪涌电压，优选，在流经开关的电流小的区域中，减慢开关速度，此外，优选，在流经开关的电流大的区域中，减慢开关速度。
此外，优选从开关的最大额定电压减去最大浪涌电压的值与直流电源的正常使用范围的最大值之差大于等于规定值(过电压检测裕度)。但是，当开关速度迅速且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大时，浪涌电压会增大，因此，认为难以设定过电压检测裕度。因此，优选，当直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大时，减慢开关速度。
鉴于上述，优选在浪涌电压增大的条件下，通过降低半导体元件的开关速度，从而确保过电压检测裕度，在浪涌电压小的条件下，加快半导体元件的开关速度，从而减少开关损耗。
考虑这些，优选，当流经开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的电流小于规定阈值(第一电流阈值I1)时，以及大于等于规定阈值(第二电流阈值I2)时，设定较低的电压阈值，该电压阈值是降低开关速度时的直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压。
因此，在本实施方式中，当流经开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的电流小于规定阈值(第一电流阈值I1)时，以及大于等于规定阈值(第二电流阈值I2)时，且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于第一电压阈值(例如275V)时，降低开关速度，当流经开关的电流大于等于第一电流阈值I1且小于第二电流阈值I2时，且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于第二电压阈值(例如325V)时，降低开关速度。
即，在本实施方式中，例如，从逆变器INV输出至电机M的电流(流经开关的电流)小于第一电流阈值I1A且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压小于275V时、从逆变器INV输出至电机M的电流大于等于第二电流阈值I2[A]且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压小于275V时、以及从逆变器INV输出至电机M的电流大于等于第一电流阈值I1A且小于第二电流阈值I2A而且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压小于325V时，PWM信号生成装置20输出将开关速度为“高速”(门极电阻为“小”)的第一切换信号。
例如，从逆变器INV输出至电机M的电流小于第一电流阈值I1A且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于275V时、从逆变器INV输出至电机M的电流大于等于第二电流阈值I2A且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于275V时、以及从逆变器INV输出至电机M的电流大于等于第一电流阈值I1A且小于第二电流阈值I2A而且直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于325V时，PWM信号生成装置20输出将开关速度为“低速”(门极电阻为“大”)的第一切换信号。
此时，PWM信号生成装置20也可以独立切换U相、V相、W相各相的开关电路的开关速度，也可以同时切换全部相的开关电路的开关速度。
由于根据直流线路的电压值和交流线路的电流值来切换开关速度，从而能够抑制开关损耗，同时确保过电压检测时的开关速度为低速，从而能够抑制浪涌电压。
开关速度切换电路30接收来自PWM信号生成装置20的第一切换信号和来自第一比较器COM1的信号。例如，从第一比较器COM1接收的信号为第二电平(例如低(L)电平)时，开关速度切换电路30输出与所接收的第一切换信号相同值的第二切换信号。例如，从第一比较器COM1接收的信号为第一电平(例如高(H)电平)时，开关速度切换电路30输入对于U相、V相、W相的全部相将开关速度为“低速”的第二切换信号。
例如，当第一比较器COM1的输出信号和第一切换信号中的至少一个为第一电平时，开关速度切换电路30将第二切换信号输出至逆变器INV，以使门极电阻值增大，当第一比较器COM1的输出信号和第一切换信号两者为第二电平时，开关速度切换电路30将第二切换信号输出至逆变器INV，以使门极电阻值变小。
驱动电路40接收PWM信号生成装置20分别对开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的PWM信号、来自第二比较器COM2的信号、来自各种传感器的信号。来自各种传感器的信号是通知逆变器INV异常的信号，逆变器INV异常有逆变器INV的输出电流大于等于规定值的状态(过电流)或者开关的驱动电压降低或者开关元件的加热等。
当从各种传感器未通知逆变器INV异常时，以及来自第二比较器COM2的信号为第二电平(例如低(L)电平)时，驱动电路40使用从PWM信号生成装置20所接收的PWM信号来生成门极驱动信号，并输出至开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz各自的开关速度可变电路10。再有，一般为了防止逆变器INV各相的上下段开关电气短路，优选，生成门极驱动信号，以设定关闭上下段开关双方的死区时间期间。
当从各种传感器通知逆变器INV异常时，以及例如来自第二比较器COM2的信号为第一电平(例如高(H)电平)时，驱动电路40输出打开开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz以使逆变器INV的动作停止的门极驱动信号。
差动放大电路50用于放大低电位侧的直流线路LINK(L)的电压与高电位侧的直流线路LINK(H)的电压之差。在本实施方式中，差动放大电路50的放大率为0.01。差动放大电路50的输出被输入至第一比较器COM1、COM2的非反相(+)输入端子。
电源60与第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3相互串联，从电源60的高电位侧依次以第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3的顺序串联。
第二比较器COM2的非反相(+)输入端子被输入差动放大电路50的输出值，反相(-)输入端子被输入电阻器R2与电阻器R3之间的电位。在这里，被输入至第二比较器COM2的反相输入端子的值为相当于电压阈值(第四电压阈值)Vovth的值，该电压阈值(第四电压阈值)Vovth用于PWM信号生成装置20判断直流线路LINK(L)和直流线路LINK(H)之间的电压为过电压。
当来自差动放大电路50的输出值大于等于相当于第四电压阈值Vovth的值时，第二比较器COM2输出高(H)电平信号，当来自差动放大电路50的输出值小于相当于第四电压阈值Vovth的值时，第二比较器COM2输出低(L)电平信号。
第一比较器COM1的非反相(+)输入端子被输入差动放大电路50的输出值，反相(-)输入端子被输入电阻器R1与电阻器R2之间的电位。在这里，被输入至第一比较器COM2的反相输入端子的值为小于第四电压阈值Vovth的第三电压阈值Vlsth的等效值。
在本实施方式中，第四电压阈值Vovth为PWM信号生成装置20用于检测逆变器INV的过电压的阈值，第三电压阈值Vlsth例如被设定为与图4所示的第二电压阈值(例如325V)相同的值(或者，与第一电压阈值相同的值)。根据差动放大电路50的放大率、第三电压阈值、第四电压阈值等的设定来设置电源60、第一电阻器R1、第二电阻器R2以及第三电阻器R3。
当来自差动放大电路50的输出值大于等于第三电压阈值Vlsth的等效值时，第一比较器COM1输出第一电平(例如，高(H)电平)信号，当来自差动放大电路50的输出值小于第三电压阈值Vlsth的等效值时，第一比较器COM1输出第二电平(例如低(L)电平)信号。
图5是用于说明本实施方式的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆的动作的图。
在这里，示出了在逆变器INV的再生运转中打开切断单元CN而直流电源BT被打开时直流线路LINK(H)、LINK(L)之间电压的时间变化的一个示例。
在逆变器INV的再生运转中，由于上位控制装置的故障等原因切断单元CN被打开时，平滑电容器C的电压急剧变高，直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压急剧上升。
此时，当直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于第四电压阈值Vovth时检测为过电压，PWM信号生成装置20生成并输出PWM信号，以打开开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz来停止逆变器INV动作。
然而，PWM信号生成装置20从判断直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于第四电压阈值Vovth至停止逆变器INV为止，需要规定时间△Tdly。因此，第四电压阈值Vovth应考虑在PWM信号生成装置20判断为过电压而停止逆变器INV为止的时间△Tdly中直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压上升部分△Vdly。即，第四电压阈值Vovth为从开关的最大额定电压减去最大浪涌电压值和电压上升部分△Vdly的值。
进一步，为了避免逆变器INV在正常运转中误检测为过电压，有必要在直流电源BT的正常运转电压范围的最大值和第四电压阈值Vovth之间设置过电压检测裕度。
在这里，当开关Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz的开关速度为高速时，浪涌电压增大，所以第四电压阈值Vovth不得不设定为较低，从而在直流电源BT的正常运转电压范围的最大值和第四电压阈值Vovth之间很难设置过电压检测裕度。
因此，在本实施方式中，当直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压例如大于等于第三电压阈值Vlsth(低于用于检测过电压的第四电压阈值Vovth)以上时，开关速度切换电路30将开关速度强制切换到低速，使过电压检测时的开关速度为低速。
再有，基于用于比较差动放大电路50的输出和第三电压阈值Vlsth的等效值的第一比较器COM1的输出值，开关速度切换电路30切换开关的门极电阻值，因此，PWM信号生成装置20的CPU能够比根据相电流判断为大于等于第三电压阈值Vlsth的电压后输出第一切换信号更加迅速地将开关速度切换到低速。即，在PWM信号生成装置20中，进行用于生成PWM信号的运算和用于生成第一切换信号的运算，因此，产生过电压时的运算量增加，有可能处理时间被延长。此时，开关速度切换电路30根据直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压和阈值的比较结果来直接切换第二切换信号，因此，能够比PWM信号生成装置20更加迅速地进行信号的切换。
因此，例如，在逆变器INV的再生运转中打开切断单元CN而直流电源BT被打开时，即使直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压急剧上升的情况，也不必采取大的过电压检测裕度，可将检测过电压时的开关速度确保为低速，从而抑制浪涌电压。
如上所述，由于PWM信号生成装置20根据相电流切换开关电路的开关速度，从而施加到直流线路LINK(H)、LINK(L)的浪涌电压增大的条件下，使开关速度变为低速，在浪涌电压减小的条件下，使开关速度变为高速，从而能够避免向开关施加过大的电压，同时能够抑制逆变器INV的开关损耗增大。
进一步，在本实施方式中，通过PWM信号生成装置20和开关速度切换电路30切换开关速度，因此，当直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压上升急剧时，也能够避免开关被施加过大的电压。
此外，在本实施方式中，即使直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于用于检测过电压的第四电压阈值Vovth，在该时机的开关速度为低速，因此，能够在直流电源BT的正常运转电压范围的最大值和第四电压阈值Vovth之间设置过电压检测裕度。其结果，根据本实施方式，能够避免过电压的误检测。
此外，在本实施方式中，只有在直流线路LINK(H)、LINK(L)之间的电压大于等于第三电压阈值Vlsth时，开关速度切换电路30将开关速度强制切换为低速，因此，能够抑制逆变器的开关损耗增大。
即，根据本实施方式，能够提供可靠性高的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为示例而提出的，并非旨在限定本发明的保护范围。这些新实施方式能够以其他各种方式实施，在不偏离发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的保护范围或主旨内，并且，包含在权利要求书所记载的发明和其等同的保护范围内。例如，直流负载和交流负载并不限定于上述实施方式。
在上述实施方式中，第三电压阈值Vlsth为与第二电压阈值相同的值，但是，开关速度切换电路30用于切换门极电阻值的第三电压阈值Vlsth并不限定于与第二电压阈值相同的值。开关速度切换电路30切换门极电阻值时的第三电压阈值Vlsth只要小于第四电压阈值Vovth的值即可，例如，也可以设定为相当于第一电压阈值或者其他值的值。但是，开关速度切换电路30切换门极电阻值时的第三电压阈值Vlsth应该设定为，在检测过电压时，开关速度确保为低速。
此外，在上述实施方式中，PWM信号生成装置20输出的第一切换信号通过开关速度切换电路30输入至开关速度可变电路10中，但是，也可以从PWM信号生成装置20向开关速度可变电路10输入第一切换信号，而省略开关速度切换电路30。即，开关速度切换电路30也可以被输入第一切换信号和第二切换信号中的至少一个信号和门极驱动信号，并根据第一切换信号或第二切换信号来切换开关的门极电阻值。即使在这种情况，浪涌电压增大的条件下，使开关速度变为低速，浪涌电压减小的条件下，使开关速度变为高速，从而能够提供可靠性高的逆变器控制装置、电力变换装置以及电动车辆。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为示例而提出的，并非旨在限定本发明的保护范围。这些新实施方式能够以其他各种方式实施，在不偏离发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的保护范围或主旨内，并且，包含在权利要求书所记载的发明和其等同的保护范围内。

Claims (4)

1.一种逆变器控制装置，其特征在于，具备：
PWM信号生成装置，其接收来自外部的输出指令值、连接直流负载和逆变器的直流线路之间的电压值、以及连接所述逆变器和交流负载的交流线路的电流值，以生成并输出实现所述输出指令值所需的所述逆变器的多个开关的PWM信号，并且基于所述直流线路之间的电压值和所述交流线路的电流值，输出用于切换所述开关的门极电阻值的第一切换信号；
驱动电路，接收所述PWM信号，并向所述开关输出门极驱动信号；
当所述直流线路之间的电压值大于等于第一电压阈值且所述交流线路的电流值小于第一电流阈值时，以及当所述直流线路之间的电压值大于等于第一电压阈值且所述交流线路的电流值大于等于比所述第一电流阈值大的第二电流阈值时，所述PWM信号生成装置输出用于增大所述门极电阻的所述第一切换信号，
当所述直流线路之间的电压值大于等于比所述第一电压阈值大的第二电压阈值并且所述交流线路的电流值大于等于所述第一电流阈值且小于所述第二电流阈值时，所述PWM信号生成装置将用于增大所述门极电阻的所述第一切换信号输出至所述逆变器。
2.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，还具备：
放大电路，其放大所述直流线路之间的电压并输出；
比较器，所述放大电路的输出被输入至非反相输入端子，与第三电压阈值对应的值被输入至反相输入端子，当所述放大电路的输出值大于等于与所述第三电压阈值对应的值时，则输出第一电平信号，而当所述放大电路的输出值小于与所述第三电压阈值对应的值时，则输出第二电平信号；
开关速度切换电路，其接收所述比较器的输出信号和所述切换信号，当所述比较器的输出信号和所述第一切换信号中的至少一个处于第一电平时，向所述逆变器输出第二切换信号，以便增大所述门极电阻值，而当所述比较器的输出信号和所述第一切换信号两者均处于第二电平时，向所述逆变器输出所述第二切换信号，以便减小所述门极电阻值。
3.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
逆变器，其可以连接在直流负载和交流负载之间，并具备：直流线路，与所述直流负载连接；一对开关，串联在所述直流线路之间；交流线路，连接在所述一对开关之间；开关速度可变电路，被输入所述第一切换信号和所述第二切换信号中的至少一个以及门极驱动信号，并根据所述第一切换信号或所述第二切换信号来切换所述开关的门极电阻值，并向所述门极输出门极驱动信号；以及
权利要求1或2所述的逆变器控制装置。
4.一种电动车辆，其特征在于，具备：
作为直流负载的直流电源；
作为交流负载的电机；
权利要求3所述的电力变换装置；以及
将所述电机的动力传递至车轮的车轴。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108023583A (zh) * 2016-10-28 2018-05-11 矢崎总业株式会社 半导体开关控制装置
CN110460227A (zh) * 2019-09-05 2019-11-15 阳光电源股份有限公司 两级式并网逆变器的驱动控制系统和驱动控制方法
CN111245412A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 珠海格力电器股份有限公司 开关器件控制电路及其控制方法
CN113243080A (zh) * 2018-12-20 2021-08-10 法雷奥电机设备公司 用于控制电压转换器的系统

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6970341B2 (ja) * 2016-12-16 2021-11-24 ダイキン工業株式会社 インバータ制御装置
JP2019004594A (ja) * 2017-06-14 2019-01-10 本田技研工業株式会社 車両の電源装置
JP6812934B2 (ja) * 2017-09-19 2021-01-13 トヨタ自動車株式会社 自動車
JP6815346B2 (ja) 2018-03-21 2021-01-20 株式会社東芝 半導体装置、電力変換装置、電子回路、駆動装置、車両、昇降機、及び、半導体装置の制御方法
KR102252122B1 (ko) 2020-07-10 2021-05-14 조현수 증기압을 이용한 온수순환장치
WO2023243751A1 (ko) * 2022-06-17 2023-12-21 엘지마그나 이파워트레인 주식회사 모터 구동장치, 및 이를 구비하는 차량
WO2024057504A1 (ja) * 2022-09-15 2024-03-21 日立Astemo株式会社 電力変換装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1395348A (zh) * 2001-06-29 2003-02-05 三洋电机株式会社 系统连接发电装置及其控制方法
JP2003274672A (ja) * 2002-03-14 2003-09-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体スイッチング装置
CN102684541A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 三菱电机株式会社 逆变器控制装置以及冷冻空调装置
JP2013118756A (ja) * 2011-12-02 2013-06-13 Aisin Seiki Co Ltd パワースイッチング素子の駆動装置
CN103250339A (zh) * 2010-12-07 2013-08-14 日立汽车系统株式会社 电力变换装置
CN103516246A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 株式会社电装 电力变换器
US20140132278A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Hybrid/Electrical Vehicle HV AC System Leakage and Ground Fault Detection

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3287009B2 (ja) 1992-05-14 2002-05-27 ダイキン工業株式会社 電圧形スイッチング素子制御方法およびその装置
JP2001346376A (ja) 2000-06-01 2001-12-14 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体素子のゲート駆動方法
JP2002125362A (ja) 2000-10-17 2002-04-26 Meidensha Corp 半導体電力変換装置における主回路素子寿命の改善方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1395348A (zh) * 2001-06-29 2003-02-05 三洋电机株式会社 系统连接发电装置及其控制方法
JP2003274672A (ja) * 2002-03-14 2003-09-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体スイッチング装置
CN103250339A (zh) * 2010-12-07 2013-08-14 日立汽车系统株式会社 电力变换装置
CN102684541A (zh) * 2011-03-18 2012-09-19 三菱电机株式会社 逆变器控制装置以及冷冻空调装置
JP2012200042A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Mitsubishi Electric Corp インバータ制御装置及び冷凍空調装置
JP2013118756A (ja) * 2011-12-02 2013-06-13 Aisin Seiki Co Ltd パワースイッチング素子の駆動装置
CN103516246A (zh) * 2012-06-27 2014-01-15 株式会社电装 电力变换器
US20140132278A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Hybrid/Electrical Vehicle HV AC System Leakage and Ground Fault Detection

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108023583A (zh) * 2016-10-28 2018-05-11 矢崎总业株式会社 半导体开关控制装置
CN113243080A (zh) * 2018-12-20 2021-08-10 法雷奥电机设备公司 用于控制电压转换器的系统
CN110460227A (zh) * 2019-09-05 2019-11-15 阳光电源股份有限公司 两级式并网逆变器的驱动控制系统和驱动控制方法
CN111245412A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 珠海格力电器股份有限公司 开关器件控制电路及其控制方法

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Publication number Publication date
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