CN111512528A - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电力转换装置1包括大于等于两组的功率模块，所述功率模块具有开关元件200、202；以及开关元件控制电路100、102，其具有第三电极电压控制部10、12及温度检测部20、22，其中，功率模块PM1、PM2被并联连接，开关元件控制电路100、102具有温度比较部30、32，其在算出开关元件200、202的平均运作温度的同时，将对应的开关元件200、202的运作温度与平均运作温度进行比较，第三电极电压控制部10、12根据包含有平均运作温度、开关元件200、202的运作温度、以及基于运作时的阈值电压的信息来控制第三电极电压。根据本发明的电力转换装置1，能够减小开关损耗，并且能够延长作为装置的使用寿命。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及电力转换装置。
背景技术
以往，对开关元件的导通/断开运作进行控制的功率模块已被普遍认知(例如，参照专利文献1)。
如图12所示，以往的功率模块900具备：开关元件800，其具有第一电极、第二电极及栅电极；以及栅极电压控制部910，其控制栅极电压以对开关元件800的导通/断开运作进行控制。
根据以往的功率模块900，通过由栅极电压控制部910来控制栅极电压就能够对开关元件800的导通/断开运作进行控制。
【先行技术文献】
【专利文献1】国际公开第2012/153459号
然而，近年来，需要一种能够减小开关损耗的功率模块。作为一种用于实现减小开关损耗的方法，可以想到：通过将稍微超过阈值电压的栅极电压施加于栅电极以缩短开启(TurnON)期及关断(TurnOFF)期的方法来减小开关损耗。
但是，由于运作时的开关元件的运作温度T在变得更高于测定初期阈值电压(出厂时的阈值电压)后的开关元件的初期温度T0的情况下会导致运作时的阈值电压Vth从初期阈值电压Vth0产生变动(参照图3)，因此将稍微超过运作时的阈值电压Vth的电压施加于栅电极以缩短开启期及关断期就会变得困难，从而就会产生难以减小开关损耗的问题。
此外，一般而言，在使并联连接有多个功率模块的电力转换装置运作时，是通过利用导通电阻Ron的温度特性来分担在各功率模块的开关元件中流通的电流。然而，当在开关元件的运作温度产生偏差后，由于被各开关元件分担的电流的平衡也会产生偏差，并且特定的开关元件(高温的开关元件)会过早劣化，因此，作为装置的使用寿命就会变短。
所以，本发明为了解决上述问题，目的是提供一种电力转换装置，其能够减小开关元件的开关损耗，并且即使是在将多个功率模块并联连接后进行运作的情况下，也能够延长作为装置的使用寿命。
发明内容
【1】本发明的电力转换装置具备大于等于两组的功率模块，所述功率模块具有：开关元件，其具有第一电极、第二电极及第三电极；以及开关元件控制电路，其具有为了控制所述开关元件的导通/断开运作而对第三电极电压进行控制的第三电极电压控制部、以及检测所述开关元件的运作温度的温度检测部，其中，所述功率模块被相互并联连接，所述开关元件控制电路进一步各自具有温度比较部，其在算出所述电力转换装置内的所有所述开关元件的平均运作温度的同时，将对应的所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度进行比较，所述第三电极电压控制部根据包含有所述平均运作温度、被所述温度检测部所检测出的所述开关元件的运作温度、以及基于该运作温度所算出的运作时的阈值电压的信息来控制所述第三电极电压。
【2】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更低于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送使所述第三电极电压增加的信号，并且所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更高于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送使所述第三电极电压减少的信号。
【3】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更低于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送按照对应于所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度之间的温度差的增加量来使所述第三电极电压增加的信号，并且所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更高于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送按照对应于所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度之间的温度差的减少量来使所述第三电极电压减少的信号。
【4】在本发明的电力转换装置中，最好是：在所述温度检测部中，是使用热敏电阻来作为温度检测元件。
【5】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述各开关元件控制电路进一步具有存储部，其存储包含有所述开关元件的初期阈值电压及在测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度的信息，以及存储与所述开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息；以及阈值电压算出部，其根据包含有通过所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度、所述开关元件的初期阈值电压、以及测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度的信息、以及根据与所述开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息，来算出所述开关元件的运作时的阈值电压，其中，作为根据所述运作温度算出的运作时的阈值电压，所述第三电极电压控制部根据包含有通过所述阈值电压算出部所算出的所述运作时的阈值电压的信息来控制所述第三电极电压。
【6】在本发明的电力转换装置中，与所述开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息最好是：在将所述开关元件中的阈值电压的温度系数作为α、将运作时的阈值电压作为Vth、将所述初期阈值电压作为Vth0、将通过所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度作为T、将测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度作为T0后，满足Vth＝Vth0－α(T－T0)的关系的特性式。
【7】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述各开关元件控制电路在初期阈值电压测定模式与控制模式之间实施，所述初期阈值电压测定模式测定对应的所述开关元件的所述初期阈值电压，所述控制模式控制对应的所述开关元件的导通/断开运作，并且所述各开关元件控制电路进一步具有阈值电压测定用电源，其向所述开关元件的所述第一电极提供阈值电压测定用电流；第一电极电流检测部，其检测流通于所述开关元件的第一电极电流；以及导通/断开状态判定部，其判定所述开关元件的导通/断开状态，其中，在所述初期阈值电压测定模式中，所述第三电极电压控制部控制所述第三电极电压使得所述第三电极电压阶段性升高，所述导通/断开状态判定部根据由所述第一电极电流检测部所检测出的所述第一电极电流来判定所述开关元件是否已导通，所述存储部在由所述导通/断开状态判定部判定所述开关元件已处于导通状态后，在存储所述开关元件的温度的同时，将施加于所述第三电极的所述第三电极电压作为所述开关元件的所述初期阈值电压来进行存储。
【8】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述各开关元件控制电路在将所述控制模式实施规定时间后，进一步实施温度特性测定模式，所述温度特性测定模式测定所述开关元件中的阈值电压的温度特性，并且所述各开关元件控制电路进一步具有温度特性算出部，其算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性，并且，在所述温度特性测定模式中，所述第三电极电压控制部控制所述第三电极电压使得所述第三电极电压阶段性升高，所述导通/断开状态判定部根据由所述开关电流检测部所检测出的所述开关电流来判定所述开关元件是否已导通，所述存储部在由所述导通/断开状态判定部判定所述开关元件已处于导通状态后，在存储所述开关元件的所述运作温度的同时，将施加于所述第三电极的所述第三电极电压作为所述开关元件的温度特性测定时阈值电压来进行存储，所述温度特性算出部根据包含有所述初期阈值电压、在测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度、在所述温度特性测定模式中由所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度、以及所述温度特性测定时阈值电压的信息来算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性。
【9】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述各开关元件控制电路在将所述控制模式实施规定时间后，实施温度特性测定模式，所述温度特性测定模式测定对应的所述开关元件中的阈值电压的温度特性，并且所述各开关元件控制电路进一步具有阈值电压测定用电源，其向所述开关元件的所述第一电极提供阈值电压测定用电流；开关电流检测部，其检测流通于所述开关元件的开关电流；导通/断开状态判定部，其判定所述开关元件的导通/断开状态，以及温度特性算出部，其算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性，其中，在所述温度特性测定模式中，所述第三电极电压控制部控制所述第三电极电压使得所述第三电极电压阶段性升高，所述导通/断开状态判定部根据由所述开关电流检测部所检测出的所述开关电流来判定所述开关元件是否已导通，所述存储部在由所述导通/断开状态判定部判定所述开关元件已处于导通状态后，将施加于所述第三电极的所述第三电极电压作为所述开关元件的温度特性测定时阈值电压来进行存储，所述温度特性算出部根据包含有所述初期阈值电压、在测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度、在所述温度特性测定模式中由所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度、以及所述温度特性测定时阈值电压的信息来算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性。
【10】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述开关元件为MOSFET、IGBT或HEMT。
【11】在本发明的电力转换装置中，最好是：所述开关元件由包含有GaN、SiC或Ga2O3的材料所形成。
【12】本发明的其他电力转换装置具备大于等于两组的功率模块，所述功率模块具有：开关元件，其具有第一电极、第二电极及第三电极；以及开关元件控制电路，其具有为了控制所述开关元件的导通/断开运作而对第三电极电压进行控制的第三电极电压控制部、以及检测所述开关元件的运作温度的温度检测部，其中，所述功率模块被相互并联连接，所述电力转换装置进一步具备温度比较部，其在算出所述电力转换装置内的所有所述开关元件的平均运作温度的同时，将对应的所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度进行比较，所述第三电极电压控制部根据包含有所述平均运作温度、被所述温度检测部所检测出的所述开关元件的运作温度、以及基于该运作温度所算出的运作时的阈值电压的信息来控制所述第三电极电压。
发明效果
根据本发明的电力转换装置，由于各开关元件控制电路的第三电极电压控制部根据包含有由温度检测部所检测出的开关元件的运作温度及基于该运作温度所算出的运作时的阈值电压的信息来控制第三电极电压，因此，即使是在因运作时的开关元件的运作温度变得更高于测定初期阈值电压后的开关元件的初期温度而导致运作时的阈值电压从初期阈值电压产生变动的情况下也能够将稍微超过运作时的阈值电压的电压施加于栅电极。所以，与使用设计时的阈值电压来控制第三电极电压后的情况相比，就能够缩短开启期及关断期，并减小开关损耗。
此外，根据本发明的电力转换装置，由于第三电极电压控制部根据包含有第三电极电压控制部、平均运作温度、由温度检测部所检测出的开关元件的运作温度、以及基于该运作温度所算出的阈值电压的信息来控制第三电极电压，因此，即使是在各开关元件的运作温度产生偏差的情况下，也能够根据平均运作温度与对应的开关元件的运作温度之间的温度差来控制第三电极电压，并且被各开关元件分担的电流的平衡不易产生偏差。所以，就能够防止高温的开关元件迅速劣化，这样一来，即使是在将多个功率模块并联连接后进行运作的情况下，也能够延长作为装置的使用寿命。
附图说明
图1是实施方式一涉及的电力转换装置1的电路图。
图2是实施方式一中的控制模式的块图。
图3是展示开关元件的阈值电压Vth·运作温度T之间关系的图表示意图。
图4是为了说明将稍微超过阈值电压的栅极电压施加于栅电极时的效果而展示的栅极电压(栅极·源极间电压)Vgs的时间变化的图表示意图。图4(a)是展示在比较例涉及的功率模块中，在向栅电极施加栅极电压时的栅极·源极间电压Vgs的时间变化的图表示意图，图4(b)是展示在实施方式一涉及的电力转换装置1中，将稍微超过阈值电压的栅极电压施加于栅电极时的栅极·源极间电压Vgs的时间变化的图表示意图。
图5是为了说明开关元件的温度与栅极·源极间电压Vgs的时间变化而展示的图表示意图。
图6是实施方式二涉及的电力转换装置2的电路图。
图7是实施方式二的功率模块PM1中的初期阈值电压测定模式的块图。
图8是为了说明实施方式二的功率模块PM1中的初期阈值电压测定模式而展示的栅极·源极间电压Vgs的图表示意图。
图9是实施方式三的功率模块PM1中的温度特性测定模式的块图。
图10是实施方式四涉及的电力转换装置3的电路图。
图11是为了说明变形例涉及的电力转换装置的初期阈值电压测定模式而展示的图表示意图。
图12是为了说明以往的功率模块900而展示的图。
具体实施方式
以下，将依据附图所示的实施方式对本发明的电力转换装置进行说明。另外，各附图仅为示意图，并不能严谨地反应出实际的电路构成和图表。
【实施方式一】
1.实施方式一涉及的电力转换装置1的构成
如图1所示，实施方式一涉及的电力转换装置1具备：两组功率模块(具有开关元件200及开关元件控制电路100的功率模块PM1、具有开关元件202及开关元件控制电路102的功率模块PM2)；以及功率电路400。实施方式一涉及的电力转换装置1被由高耐热性·高绝缘性的树脂或陶瓷等形成的封装体覆盖。在各功率模块PM1(PM2)中，设置有：输入直流电源电压VDD的(+)侧输入端子T11(T21)；接地侧的(－)侧输入端子T12(T22)；(+)侧输出端子T13(T23)；接地侧的(－)侧输出端子T14(T24)；输入驱动信号Pg(例如栅极脉冲)的控制端子T15(T25)；以及输入输出温度比较信号的端子T16(T26)。
在(+)侧输入端子T11(T21)与(－)侧输入端子T12(T22)之间连接有用于施加电源电压VDD的栅极驱动用电源300。栅极驱动用电源300经由栅极电压控制部10(12)与开关元件200(202)的栅电极相连接，并向栅电极提供电压。在(+)侧输出端子T13(T23)以及(－)侧输出端子T14(T24)中，连接有功率电路400。即，两组功率模块PM1、PM2在用于施加电源电压VDD的栅极驱动用电源300与功率电路400之间被并联连接。
功率电路400与开关元件200、202串联连接。功率电路400具有负载电阻410以及直流驱动电源420，负载电阻410以及直流驱动电源420被串联连接在(+)侧输出端子T13、T23与(－)侧输出端子T14、T24之间。此外，(－)侧输出端子T14、T24接地。
各功率模块PM1、PM2的开关元件200、202是各自具备源电极(第二电极)；漏电极(第一电极)以及栅电极(第三电极)的MOSFET。如果向栅电极施加超过阈值电压的栅极电压(第三电极电压)，开关元件200、202就会成为导通状态，而如果栅极电压低于阈值电压，开关元件200、202就会成为断开状态。从电源电压VDD提供栅极电压并通过栅极电压控制部10、12来控制栅极电压。此外，虽然在实施方式一中是使用MOSFET来作为开关元件200、202，但是也能够使用其他合适的开关元件。开关元件200、202通过包含GaN的材料来形成。当在开关元件200、202中包含GaN时，栅电极的绝对最大额定电压与阈值电压之间的差就会变小。
开关元件200、202的漏电极经由(+)侧输出端子T13、T23来与功率电路400相连接。开关元件200、202的栅电极与栅极电压控制部10、12相连接。开关元件200、202的源电极经由电阻来与(－)侧输出端子T14、T24相连接。
功率模块PM1具备：栅极电压控制部10(第三电极电压控制部)；温度检测部20；温度比较部30；存储部40以及阈值电压算出部50(参照图1)。
栅极电压控制部10与阈值电压算出部50、存储部40以及温度比较部30相连接。为了根据被输入的驱动信号Pg来对开关元件200的导通/断开进行控制，栅极电压控制部10控制栅极电压。
温度检测部20具有温度检测元件TD，并与阈值电压算出部50及温度比较部30相连接。能够使用二极管或热敏电阻等合适的温度检测元件来作为温度检测元件TD。
关于温度比较部30会进行后述。
存储部40与栅极电压控制部10及阈值电压算出部50相连接。在存储部40中，预先存储有包含开关元件200的初期阈值电压Vth01(预先设定后使用的开关元件200的阈值电压的下限值)、以及在测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T01(预先设定后的初期阈值电压测定温度)的信息，以及预先存储有与开关元件200中的阈值电压的温度特性相关的信息。因此，在将开关元件200装入功率模块PM1后就可以无需测量初期阈值电压Vth01及初期温度T01。
与开关元件200中的阈值电压的温度特性相关的信息是：在将开关元件200中的阈值电压的温度系数作为α，将运作时的阈值电压作为Vth，将初期阈值电压作为Vth0，将通过温度检测部20检测出的开关元件200的运作温度作为T1，将测定初期阈值电压Vth0后的开关元件200的初期温度作为T0后，满足Vth＝Vth0－α(T1－T0)的关系的特性式(参照图3)。即，阈值电压Vth与开关元件200的运作温度T之间的关系是具有负斜率的一次函数。
阈值电压算出部50在从存储部40读取包含有开关元件200的初期阈值电压Vth01、测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T01的信息、以及读取与开关元件200中的阈值电压的温度特性相关的信息的同时，从温度检测部20读取开关元件200的运作温度T，并将其作为Vth0＝Vth01、Vth＝Vth1，T0＝T01代入Vth＝Vth0－α(T1－T0)的特性式来算出运作时的阈值电压Vth1。
温度比较部30在算出电力转换装置1内的所有开关元件200、202(被开关元件控制电路所控制的所有开关元件)的平均运作温度aveT的同时，将对应的开关元件200的运作温度T1与平均运作温度aveT进行比较。具体来说，温度比较部30在将由温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度T1发送至功率模块PM2的温度比较部32的同时，接收从功率模块PM2的温度比较部32发送的开关元件202的运作温度T2来算出平均运作温度aveT，并算出平均运作温度aveT与开关元件200的运作温度T1之间的差。
温度比较部30在开关元件200的运作温度T1是更低于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部10发送按照对应于开关元件200的运作温度T1与平均运作温度aveT之间的温度差的增加量来使栅极电压增加的信号，并且温度比较部30在开关元件200的运作温度T1是更高于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部10发送按照对应于开关元件200的运作温度T1与平均运作温度aveT之间的温度差的减少量来使栅极电压减少的信号。
功率模块PM2具备：栅极电压控制部12(第三电极电压控制部)；温度检测部22；温度比较部32；存储部42；以及阈值电压算出部52(参照图1)。由于栅极电压控制部12(第三电极电压控制部)、温度检测部22、存储部42、以及阈值电压算出部52的结构与功率模块PM1中的相同，因此省略说明。
温度比较部32在算出电力转换装置1内的所有开关元件200、202的平均运作温度aveT的同时，将对应的开关元件202的运作温度T2与平均运作温度aveT进行比较。具体来说，温度比较部32在将由温度检测部22所检测出的开关元件202的运作温度T2发送至功率模块PM1的温度比较部30的同时，接收从功率模块PM1的温度比较部30发送的开关元件200的运作温度T1来算出平均运作温度aveT，并算出平均运作温度aveT与开关元件202的运作温度T2之间的差。
温度比较部32在开关元件202的运作温度T2是更低于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部12发送按照对应于开关元件202的运作温度T2与平均运作温度aveT之间的温度差的增加量来使栅极电压增加的信号，并且温度比较部32在开关元件202的运作温度T2是更高于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部12发送按照对应于开关元件202的运作温度T2与平均运作温度aveT之间的温度差的减少量来使栅极电压减少的信号。
在将开关元件200设为导通状态时，实施方式一涉及的电力转换装置1将施加于栅电极的栅极电压通过如下方式来决定。虽然此处说明的是在功率模块PM1的情况下，但是对于功率模块PM2也能够进行同样的运作。
(1)算出运作时的阈值电压
首先，温度检测部20经由温度检测元件TD来检测开关元件200的运作温度T1。
阈值电压算出部50在从存储部40读取包含有开关元件200的初期阈值电压Vth01、测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T01的信息、以及读取与开关元件200中的阈值电压的温度特性相关的信息的同时，从温度检测部20读取开关元件200的运作温度T1，并将其作为Vth0＝Vth01、Vth＝Vth1，T0＝T01代入Vth＝Vth0－α(T1－T0)的特性式来算出运作时的阈值电压Vth1。
(2)温度比较
温度比较部30在算出电力转换装置1内的所有开关元件200、202的平均运作温度aveT的同时，将对应的开关元件200的运作温度T1与平均运作温度aveT进行比较。具体来说，温度比较部30在将由温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度T1发送至功率模块PM2的温度比较部32的同时，接收从功率模块PM2的温度比较部32发送的开关元件202的运作温度T2来算出平均运作温度aveT，并算出平均运作温度aveT与开关元件200的运作温度T1之间的差。
温度比较部30在开关元件200的运作温度T1是更低于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部10发送按照对应于开关元件200的运作温度T1与平均运作温度aveT之间的温度差的增加量来使栅极电压增加的信号(对栅极电压Vgs进行补正的信号)，并且温度比较部30在开关元件200的运作温度T1是更高于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部10发送按照对应于开关元件200的运作温度T1与平均运作温度aveT之间的温度差的减少量来使栅极电压减少的信号。
栅极电压控制部10根据由阈值电压算出部50所算出的运作时的阈值电压Vth1、以及从温度比较部30发送的按照对应于平均运作温度aveT与开关元件200的运作温度T1之间的温度差的增加量或减少量来使栅极电压增加或减少的信号，来对栅电极施加是基于阈值电压Vth1且按照对应于运作温度T1与平均运作温度aveT之间的温度差的增加量或减少量来进行补正后的栅极电压(参照图4(b)及图5)。
此外，在各功率模块中，既可以依次追随开关元件200、202的温度来控制栅极电压，也可以每隔规定的时间就检测开关元件200、202的运作温度来算出运作时的阈值电压，并根据该运作时的阈值电压来控制栅极电压。
2.实施方式一涉及的电力转换装置1的效果
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于各开关元件控制电路100、102的栅极电压控制部10、12是根据包含有由温度检测部20、22所检测出的开关元件200、202的运作温度T1、T2，以及基于该运作温度T1、T2所算出的运作时的阈值电压Vth1、Vth2的信息来控制栅极电压，因此即使是在因运作时的开关元件200、202的运作温度T1、T2变得更高于测定初期阈值电压Vth01、Vth02后的开关元件200、202的初期温度T01、T02而导致运作时的阈值电压Vth1、Vth2从初期阈值电压Vth01、Vth02产生变动的情况下，也能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth1、Vth2的电压施加于栅电极。所以，与使用设计时的阈值电压来控制栅极电压后的情况相比，就能够缩短开启期及关断期，这样一来，就能够减小开关损耗。
此外，根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于各栅极电压控制部10、12是根据包含有平均运作温度aveT、由温度检测部20、22所检测出的开关元件的运作温度T1、T2，以及基于该运作温度T1、T2所算出的阈值电压Vth1、Vth2的信息来控制栅极电压，因此，就能够根据平均运作温度aveT与各开关元件的运作温度T1、T2之间的温度差来控制栅极电压。所以，即使是在各开关元件200、202的运作温度产生偏差的情况下，被各开关元件200、202分担的电流的平衡也不易产生偏差。从而就能够防止高温的开关元件迅速劣化，这样一来，即使是在将多个功率模块并联连接后进行运作的情况下，也能够延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，当对应的开关元件的运作温度T1、T2更低于平均运作温度aveT时，由于温度比较部30、32向栅极电压控制部10、12发送使栅极电压增加的信号，并升高栅极电压(参照图5的单点划线)，因此，导通电阻就会变小，并且流通于对应的开关元件的电流量就会变大。所以，就能够与温度较高且流通较大电流量的其他开关元件之间的电流量保持平衡状态。从而就能够防止特定的开关元件(高温的开关元件)过早劣化，并且也容易延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，当对应的开关元件的运作温度T1、T2更高于平均运作温度aveT时，由于温度比较部30、32向栅极电压控制部10、12发送使栅极电压减少的信号，并降低栅极电压(参照图5的虚线)，因此，导通电阻就会变大，并且流通于对应的开关元件的电流量就会变小。所以，就能够与温度较低且流通较小电流量的其他开关元件之间的电流量保持平衡状态。从而就能够防止特定的开关元件(高温的开关元件)过早劣化，并且也容易延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于当对应的开关元件200、202的运作温度T1、T2更低于平均运作温度aveT时，各温度比较部30、32向栅极电压控制部发送按照对应的开关元件的运作温度T1、T2与平均运作温度aveT之间的温度差的增加量来使栅极电压增加的信号，并且各温度比较部30、32在开关元件200、202的运作温度T1、T2是更高于平均运作温度aveT的情况下，向栅极电压控制部10、12发送按照对应于开关元件200、202的运作温度T1、T2与平均运作温度aveT之间的温度差的减少量来使栅极电压减少的信号，因此，在除了对应的开关元件以外的开关元件之间的电流量的差就会成为较小的状态。所以，就能够准确地防止特定的开关元件(高温的开关元件)过早劣化(即，开关元件的使用寿命容易一致)，这样一来，就能够更为延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于温度检测部20、22是使用热敏电阻来作为温度检测元件，因此，就能够高精度且简便地检测出开关元件的运作温度。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于阈值电压算出部50根据包含有通过温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度T1的信息来算出开关元件200的运作时的阈值电压Vth1，并且由于在将开关元件200设为导通状态时，栅极电压控制部10是根据由阈值电压算出部50所算出的运作时的阈值电压Vth1来控制栅极电压，因此，即使是在因运作时的开关元件200的运作温度T1变得更高于测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T01而导致运作时的阈值电压Vth1从初期阈值电压Vth01产生变动的情况下，也能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth1的电压施加于栅电极。所以，就能够缩短开启期及关断期，这样一来，就能够减小开关损耗(在功率模块PM2中也相同)。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于与开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息是在将开关元件200中的阈值电压的温度系数作为α、将运作时的阈值电压作为Vth、将初期阈值电压作为Vth0、将通过温度检测部所检测出的开关元件的运作温度作为T、将测定初期阈值电压后的开关元件的初期温度作为T0后，满足Vth＝Vth0－α(T－T0)的关系的特性式，因此，就能够比较容易地算出开关元件200的运作时的阈值电压Vth(在功率模块PM2中也相同)。
根据实施方式一涉及的电力转换装置1，即使是在由包含GaN的材料所形成的开关元件那样的栅电极的绝对最大额定电压与阈值电压之间的差是较小的情况下，也能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth的电压施加于栅电极。因此，就能够缩短开启期及关断期，这样一来，就能够减小开关损耗。此外，还能够防止产生即使将稍微超过阈值电压(设计的阈值电压)的栅极电压施加于栅电极也无法使开关元件200、202成为导通状态的现象，这样一来，就能够准确地控制开关元件200、202的导通/断开运作。
此外，根据实施方式一涉及的电力转换装置1，由于开关元件200、202是由包含有GaN的材料所形成，因此，开关元件200、202的导通电阻就会降低，并且可以提供导通损耗较小的电力转换装置。
【实施方式二】
虽然实施方式二涉及的电力转换装置2具有基本上与实施方式一涉及的电力转换装置1相同的结构，但是在开关元件控制电路的结构是不同的这点上却与实施方式一涉及的电力转换装置1的情况有所不同。即，在实施方式二涉及的电力转换装置2中，各开关元件控制电路100、102进一步具备阈值电压测定用电源60、62；开关电流检测部70、72；以及导通/断开状态判定部80、82，并且在测定开关元件200、202的初期阈值电压Vth01、Vth02的初期阈值电压测定模式与控制开关元件200、202的导通/断开运作的控制模式之间切换实施(参照图6及图7)。
虽然此处是对功率模块PM1的开关元件控制电路100进行说明，但是功率模块PM2的开关元件控制电路102也具有同样的结构，并也可以进行同样的运作。
阈值电压测定用电源60与开关元件200的漏电极相连接，并且在初期阈值电压测定模式中，通过将阈值电压测定用开关SW1导通来对开关元件200的漏电极(第一电极)提供阈值电压测定用电流。
能够使用合适的开关来作为阈值电压测定用开关SW1，例如能够使用光电耦合器。
开关电流检测部(第一电极电流检测部)70与开关元件200的源电极相连接，并且在初期阈值电压测定模式中，检测开关元件200的开关电流(第一电极电流、漏极电流、源极电流)Id。此外，开关电流检测部70与后述的导通/断开状态判定部80相连接。此外，虽然开关电流检测部70是在向连接于开关元件200的源电极的电阻流通电流后通过转换为电压来进行测量，但是也可以是使用合适的检测装置来进行测量。
在初期阈值电压测定模式中，导通/断开状态判定部80根据从开关电流检测部70接收到的检测结果来判定开关元件200的导通/断开状态。导通/断开状态判定部80与开关电流检测部70及栅极电压控制部10相连接。
存储部40不仅与栅极电压控制部10及阈值电压算出部50相连接，还与温度检测部20相连接。
在实施方式二涉及的电力转换装置2中，各功率模块进行如下运作。此处是以功率模块PM1为例来进行说明。
(1)初期阈值电压测定模式
初期阈值电压测定模式是对开关元件200的初期阈值电压Vth01进行测定的模式。在使开关元件控制电路100及开关元件200驱动之前进行该初期阈值电压测定模式
首先，在未从驱动电源420提供电流的状态下，从阈值电压测定用电源60向开关元件200的漏电极提供阈值电压测定用电流(参照图6及图7)。
随后，栅极电压控制部10控制栅极电压从而使得将更低于设想的初期阈值电压的电压施加于栅电极。这时，由于通过开关电流检测部70无法检测到开关电流(开关电流的值为0)，因此，导通/断开状态判定部80判定开关元件200是处于断开状态。如果通过导通/断开状态判定部80判定开关元件200是处于断开状态，栅极电压控制部10就会控制栅极电压从而使栅极电压升高一个阶段(参照图8)。
在重复上述过程后将栅极电压阶段性升高(具体来说，阶梯形升高)，并在通过开关电流检测部70检测出开关电流时(开关电流的值不为0时)，导通/断开状态判定部80判定开关元件200是处于导通状态。这时，在将通过温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度作为初期温度T01来发送至存储部40的同时，栅极电压控制部10将施加于栅电极的栅极·源极间的电压Vgs作为初期阈值电压Vth01来发送至存储部40。并且，在存储部40中，是将该栅极·源极间的电压Vgs作为初期阈值电压Vth01来进行存储。
(2)控制模式
在控制模式中，在将开关元件200设为导通状态时，根据在初期阈值电压测定模式中被测定后的初期阈值电压Vth01及开关元件200的初期温度T01、通过温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度T1、以及与被预先存储于存储部40中的开关元件的阈值电压的温度特性相关的信息(温度系数α)(代入Vth1＝Vth01－α(T1－T01)的特性式)来算出运作时的阈值电压Vth1，并且栅极电压控制部10根据由阈值电压算出部50所算出的运作时的阈值电压Vth1、以及按照对应于平均运作温度aveT与开关元件200的运作温度T1之间的温度差的增加量或减少量来使栅极电压增加或减少的信号，来对栅电极施加是基于阈值电压Vth1(参照图4(b))且按照对应于运作温度T1与平均运作温度aveT之间的温度差的增加量或减少量来进行补正后的栅极电压。
如上所述，虽然实施方式二涉及的电力转换装置2在开关元件控制电路的结构是不同的这点上与实施方式一涉及的电力转换装置1的情况有所不同，但是由于其与实施方式一涉及的电力转换装置1的情况是同样地使各开关元件控制电路100、102的栅极电压控制部10、12根据包含有由温度检测部20、22所检测出的开关元件200、202的运作温度T1、T2，以及基于该运作温度T1、T2所算出的运作时的阈值电压Vth1、Vth2的信息来控制栅极电压，因此，即使是在因运作时的开关元件200、202的运作温度T1、T2变得更高于测定初期阈值电压Vth01、Vth02后的开关元件200、202的初期温度T01、T02而导致运作时的阈值电压Vth1、Vth2从初期阈值电压Vth01、Vth02产生变动的情况下，也能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth1、Vth2的电压施加于栅电极。所以，与使用设计时的阈值电压来控制第三电极电压后的情况相比，就能够缩短开启期及关断期，这样一来，就能够减小开关损耗。
此外，根据实施方式二涉及的电力转换装置2，由于栅极电压控制部10、12是根据包含有平均运作温度aveT、由温度检测部20、22所检测出的开关元件的运作温度T1、T2，以及基于该运作温度T1、T2所算出的阈值电压的信息来控制栅极电压，因此，就能够根据平均运作温度aveT与对应的开关元件的运作温度T1、T2之间的温度差来控制栅极电压。所以，即使是在各开关元件200、202的运作温度T1、T2产生偏差的情况下，被各开关元件200、202分担的电流的平衡也不易产生偏差。从而就能够防止高温的开关元件迅速劣化，这样一来，即使是在将多个功率模块并联连接后进行运作的情况下，也能够延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式二涉及的电力转换装置2，由于在初期阈值电压测定模式中，能够对各开关元件200、202的实际的阈值电压进行测定，因此，即使是在实际的阈值电压因开关元件的制造偏差而导致其从设计的阈值电压产生变动的情况下，也能够在将开关元件200、202设为导通状态时，根据实际的阈值电压来将稍微超过实际的阈值电压的栅极电压施加于栅电极。所以，与为了控制开关元件200、202的导通/断开运作而将远远超过阈值电压的栅极电压施加于开关元件200、202的栅电极的情况(比较例，参照图4(a))相比，由于能够缩短开启期以及关断期，因此就能够加快开关速度，这样一来，就能够减小开关损耗。
此外，根据实施方式二涉及的电力转换装置2，由于在如上述的将开关元件200、202设为导通状态时，能够根据实际的阈值电压来将稍微超过实际的阈值电压的栅极电压施加于栅电极，因此即使是在实际的阈值电压因开关元件200的制造偏差而导致其向更高于设计的阈值电压的方向上变动时，也能够将稍微超过实际的阈值电压的栅极电压施加于栅电极。所以，就能够防止产生即使将稍微超过阈值电压(设计的阈值电压)的栅极电压施加于栅电极也无法使开关元件200、202成为导通状态的现象，这样一来，就能够准确地控制开关元件200的导通/断开运作。
特别是，即使是在开关元件200、202(包含GaN的情况)的栅电极的绝对最大额定电压与阈值电压之间的差是较小的情况下，由于能够将稍微超过实际的阈值电压的栅极电压施加于栅电极，因此就能够防止产生即使将稍微超过阈值电压(设计的阈值电压)的栅极电压施加于栅电极也无法使开关元件200、202成为导通状态的现象，这样一来，就能够准确地控制开关元件200、202的导通/断开运作。
根据实施方式二涉及的电力转换装置2，由于在初期阈值电压测定模式中，能够测定实际的阈值电压，并且在控制模式中，在将开关元件设为导通状态时，能够根据包含有实际的阈值电压的信息来控制施加于栅电极的栅极电压，因此即使是大量生产了开关元件200、202，在将开关元件200、202连接于开关元件控制电路100、102之前，也可以无需测定所制造的开关元件其各自的阈值电压。所以，工作就不会变得烦杂，且容易提高生产性。
根据实施方式二涉及的电力转换装置2，在初期阈值电压测定模式中，由于栅极电压控制部10、12控制栅极电压从而使栅极电压在随着时间经过而阶梯形升高，因此就能够有效且准确地测定开关元件200、202的阈值电压。
此外，由于实施方式二涉及的电力转换装置2在除了开关元件控制电路的结构是不同的这点以外，具有与实施方式一涉及的电力转换装置1相同的结构，因此，其也具有实施方式一涉及的电力转换装置1所具有的效果。
【实施方式三】
虽然实施方式三涉及的电力转换装置(未图示)基本上具有与实施方式二涉及的电力转换装置2相同的结构，但是在进一步具备温度特性算出部这点上却与实施方式二涉及的电力转换装置2的情况有所不同。如图9所示，在实施方式三涉及的电力转换装置中，各开关元件控制电路是在将控制模式实施规定时间后，实施用于测定开关元件200中的阈值电压的温度特性的温度特性测定模式。
此处为了简化说明，虽然仅说明了功率模块PM1的开关元件控制电路100，但是功率模块PM2的开关元件控制电路102也具有相同的结构，其也可以进行相同的运作。
温度特性算出部90与温度检测部20及存储部40相连接，并算出开关元件中的阈值电压的温度特性。
在温度特性测定模式中，进行如下运作。
在将控制模式实施规定时间后，在不从驱动电源420提供电流的状态下，从阈值电压测定用电源60向开关元件200的漏电极提供阈值电压测定用电流(参照图9)。
随后，栅极电压控制部10控制栅极电压从而将更低于设想的(运作时的)阈值电压的电压施加于栅电极。这时，由于通过开关电流检测部70无法检测到开关电流(开关电流的值为0)，因此，导通/断开状态判定部80判定开关元件200是处于断开状态。如果通过导通/断开状态判定部80判定开关元件200是处于断开状态，栅极电压控制部10就会控制栅极电压从而使栅极电压升高一个阶段(参照图8)。
在重复上述过程后将栅极电压阶段性升高(具体来说，阶梯形升高)，并在通过开关电流检测部70检测出开关电流时(开关电流的值不为0时)，导通/断开状态判定部80判定开关元件200是处于导通状态。这时，将通过温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度Tm发送至存储部40，并且存储部40对其进行存储。此外，栅极电压控制部10将施加于栅电极的栅极·源极间的电压Vgs作为温度特性测定时阈值电压Vthm来发送至存储部40，并且存储部40将该栅极·源极间的电压Vgs作为温度特性测定时阈值电压Vthm来进行存储。
接着，温度特性算出部90在从存储部40读取包含有初期阈值电压Vth01、测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T01及温度特性测定时阈值电压Vthm的信息的同时，读取在温度特性测定模式中从温度检测部20检测出的开关元件200的运作温度Tm，并且分别将Vth＝Vthm及T＝Tm代入于Vth＝Vth0－α(T－T0)的特性式来算出温度特性(具体来说是温度系数α)。算出后的温度系数α被存储于存储部40。
在控制模式中，阈值电压算出部50根据在温度特性测定模式中算出的温度系数α、由温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度T、存储于存储部40中的初期阈值电压Vth0以及在测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T01来算出阈值电压Vth1。
如上所述，虽然实施方式三涉及的电力转换装置在进一步具备温度特性算出部这点上与实施方式二涉及的电力转换装置2的情况有所不同，但是由于其与实施方式二涉及的电力转换装置2同样地是使各开关元件控制电路100、102的栅极电压控制部10、12根据包含有由温度检测部20、22检测出的开关元件200、202的运作温度T1、T2、以及基于该运作温度T1、T2所算出的运作时的阈值电压Vth1、Vth2的信息来控制栅极电压，因此即使是在因运作时的开关元件200、202的运作温度T1、T2变得更高于测定初期阈值电压Vth01、Vth02后的开关元件200、202的初期温度T01、T02而导致运作时的阈值电压Vth1、Vth2从初期阈值电压Vth01、Vth02产生变动的情况下，也能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth1、Vth2的电压施加于栅电极。所以，与使用设计时的阈值电压来控制第三电极电压后的情况相比，就能够缩短开启期及关断期，这样一来，就能够减小开关损耗。
此外，根据实施方式三涉及的电力转换装置，由于栅极电压控制部10、12是根据包含有平均运作温度aveT、由温度检测部20、22所检测出的开关元件的运作温度T1、T2，以及基于该运作温度所算出的阈值电压的信息来控制栅极电压，因此就能够根据平均运作温度aveT与对应的开关元件的运作温度T1、T2之间的温度差来控制栅极电压。所以，即使是在各开关元件200、202的运作温度产生偏差的情况下，被各开关元件200、202分担的电流的平衡也不易产生偏差。从而就能够防止高温的开关元件迅速劣化，这样一来，即使是在将多个功率模块并联连接后进行运作的情况下，也能够延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式三涉及的电力转换装置，由于温度特性算出部90根据包含有初期阈值电压Vth01、在测定初期阈值电压Vth01后的开关元件200的初期温度T0、在温度特性测定模式中由温度检测部20所检测出的开关元件200的运作温度T1、以及温度特性测定时阈值电压VthM的信息来算出开关元件200中的阈值电压的温度特性，因此即使是在实际的温度特性在因开关元件200的制造偏差而导致其从设计的温度特性产生变动的情况下，也能够正确地算出运作时的阈值电压。所以，就能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth1的电压正确地施加于栅电极。并且，还能够准确地缩短开启期及关断期，这样一来，就能够准确地减小开关损耗(在功率模块PM2中也相同)。
此外，由于实施方式三涉及的电力转换装置在除了进一步具有温度特性算出部这点以外，具有与实施方式二涉及的电力转换装置2相同的结构，因此，其也具有实施方式二涉及的电力转换装置2所具有的效果。
【实施方式四】
虽然实施方式四涉及的电力转换装置3基本上具有与实施方式一涉及的电力转换装置1相同的结构，但是其温度比较部的结构却与实施方式一涉及的电力转换装置1的情况有所不同。即，在实施方式四涉及的电力转换装置3中，温度比较部不是设置在各个功率模块(开关元件控制电路)中，而是仅在电力转换装置内设置一个(参照图10)。
温度比较部500在接收各功率模块PM1、PM2的开关元件200、202的运作温度后算出电力转换装置内的所有开关元件的平均运作温度aveT的同时，将对应的开关元件200、202的运作温度与平均运作温度aveT进行比较，并将比较后的结果分别发送至各功率模块PM1、PM2的栅极电压控制部10、12。
如上所述，虽然实施方式四涉及的电力转换装置3的温度比较部的结构与实施方式一涉及的电力转换装置1的情况有所不同，但是由于其与实施方式一涉及的电力转换装置1同样地是使各开关元件控制电路100、102的栅极电压控制部10、12根据包含有由温度检测部20、22检测出的开关元件200、202的运作温度T1、T2、以及基于该运作温度T1、T2所算出的运作时的阈值电压Vth1、Vth2的信息来控制栅极电压，因此即使是在因运作时的开关元件200、202的运作温度T1、T2变得更高于测定初期阈值电压Vth01、Vth02后的开关元件200、202的初期温度T01、T02而导致运作时的阈值电压Vth1、Vth2从初期阈值电压Vth01、Vth02产生变动的情况下，也能够将稍微超过运作时的阈值电压Vth1、Vth2的电压施加于栅电极。所以，与使用设计时的阈值电压来控制第三电极电压后的情况相比，就能够缩短开启期及关断期，这样一来，就能够减小开关损耗。
此外，根据实施方式四涉及的电力转换装置3，由于栅极电压控制部10、12是根据包含有平均运作温度aveT、由温度检测部20、22所检测出的开关元件的运作温度T1、T2，以及基于该运作温度所算出的阈值电压的信息来控制栅极电压，因此就能够根据平均运作温度aveT与对应的开关元件的运作温度T1、T2之间的温度差来控制栅极电压。所以，即使是在各开关元件200、202的运作温度产生偏差的情况下，被各开关元件200、202分担的电流的平衡也不易产生偏差。从而就能够防止高温的开关元件迅速劣化，这样一来，即使是在将多个功率模块并联连接后进行运作的情况下，也能够延长作为装置的使用寿命。
根据实施方式四涉及的电力转换装置3，由于其具备温度比较部，该温度比较部在算出电力转换装置内的所有开关元件的平均运作温度的同时，将对应的开关元件的运作温度与平均运作温度进行比较，因此与在各个功率模块中具备温度比较部的情况相比，就能够减小接地面积，并且能够小型化。
此外，由于实施方式四涉及的电力转换装置3在除了温度比较部的结构这点以外，具有与实施方式一涉及的电力转换装置1相同的结构，因此，其也具有实施方式一涉及的电力转换装置1所具有的效果。
以上虽然是基于上述实施方式来说明本发明，但是本发明不受上述实施方式所限定。在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式来实现本发明，例如也能够进行如下的变形。
(1)在上述实施方式中记载的构成要素的数量等只是示例，在不损害本发明的效果的范围内更够进行变更。
(2)在上述各实施方式中，虽然具备的是两组功率模块，但是本发明不受此限定。也可以是具备大于等于三组的功率模块。
(3)在上述各实施方式中，虽然是向栅极电压控制部发送按照对应于开关元件的运作温度与平均运作温度之间的温度差的增加量(减少量)来使栅极电压增加的信号，但是本发明不受此限定。也可以是向栅极电压控制部发送是按照使用对应于开关元件的运作温度与平均运作温度之间的温度差的增加量(减少量)以外的要素所决定的增加量(减少量)来使栅极电压增加(减少)的信号。
(4)在上述实施方式三中，虽然各开关元件控制电路是作为实施初期阈值电压测定模式、控制模式及温度特性测定模式的电力转换装置，但是本发明不受此限定。例如，各开关元件控制电路也可以是仅实施控制模式及温度特性测定模式的电力转换装置。这时，初期阈值电压Vth01、Vth02及初期温度T01、T02被预先存储于存储部中。
(5)在上述各实施方式中，虽然是将与开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息作为满足Vth＝Vth0－α(T－T0)的关系的特性式，但是本发明不受此限定。例如，既可以将与开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息作为别的特性式，也可以将其作为是表示预先存储于存储部中的温度－阈值电压的关系(1对1)的数据。
(6)在上述各实施方式中，虽然在初期阈值电压测定模式中，栅极电压控制部是控制栅极电压从而使栅极电压随着时间经过而阶梯形升高，但是本发明不受此限定。例如，栅极电压控制部也可以是控制栅极电压从而使栅极电压成为脉冲状的电压，所述脉冲状的电压随着时间经过而具有较大振幅的脉冲(参照图11)。
(7)在上述各实施方式中，虽然各功率模块具备一个开关元件，但是本发明不受此限定。功率模块也可以是具备多个开关元件。这时，功率模块也可以控制该多个开关元件。
(8)在上述各实施方式中，虽然开关元件是由包含GaN的材料所形成，但是本发明不受此限定。开关元件也可以是由包含SiC或Ga2O3等的宽间隙半导体的材料、或包含硅的材料所形成。
(9)在上述实施方式中，虽然是使用MOSFET来作为开关元件，但是本发明不受此限定。也可以是使用MOSFET以外的开关元件(例如HEMT、IGBT等)来作为开关元件。
(10)在上述各实施方式中，既可以将功率模块的控制电路与功率电路形成于不同的半导体基体上，也可以将功率模块的控制电路与功率电路形成于同一半导体基体上。此外，既可以将开关元件与除开关元件以外的电路部形成于不同的半导体基体上，也可以将开关元件(例如GaN的横型构造的半导体元件)与除开关元件以外的电路部形成于同一半导体基体上。
符号说明
1、2、3…电力转换装置；10、12、910…栅极电压控制部；20、22…温度检测部；30、32、500…温度比较部；40、42…存储部；50、52…阈值电压算出部；60、62…阈值电压测定用电源；70、72…开关电流检测部；80、82…导通/断开状态判定部；90…温度特性算出部；100、102…开关元件控制电路；200、202、800…开关元件；300…栅极驱动用电源；400…功率电路；410…负载电阻；420…驱动电源；PM1、PM2、900…功率模块；T0、T01、T02…初期温度；T1、T2、TM…运作温度；T11、T21…(+)侧输入端子；T12、T22…(－)侧输入端子；T13、T23…(+)侧输出端子；T14、T24…(－)侧输出端子；T15、T25…控制端子；T16、T26…端子；VDD…电源电压；Vth…阈值电压；Vth0、Vth01、Vth02…初期阈值电压；Vth1、Vth2…(运作时的)阈值电压；VthM…温度特性测定时阈值电压；aveT…平均运作温度；α…温度系数。

Claims (12)

1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
大于等于两组的功率模块，所述功率模块具有：开关元件，其具有第一电极、第二电极及第三电极；以及开关元件控制电路，其具有为了控制所述开关元件的导通/断开运作而对第三电极电压进行控制的第三电极电压控制部、以及检测所述开关元件的运作温度的温度检测部，
其中，所述功率模块被相互并联连接，
所述开关元件控制电路进一步各自具有温度比较部，其在算出所述电力转换装置内的所有所述开关元件的平均运作温度的同时，将对应的所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度进行比较，
所述第三电极电压控制部根据包含有所述平均运作温度、被所述温度检测部所检测出的所述开关元件的运作温度、以及基于该运作温度所算出的运作时的阈值电压的信息来控制所述第三电极电压。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更低于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送使所述第三电极电压增加的信号，并且所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更高于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送使所述第三电极电压减少的信号。
3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更低于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送按照对应于所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度之间的温度差的增加量来使所述第三电极电压增加的信号，并且所述温度比较部在所述开关元件的运作温度是更高于所述平均运作温度的情况下，向所述第三电极电压控制部发送按照对应于所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度之间的温度差的减少量来使所述第三电极电压减少的信号。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，在所述温度检测部中，是使用热敏电阻来作为温度检测元件。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述各开关元件控制电路进一步具有：
存储部，其存储包含有所述开关元件的初期阈值电压及在测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度的信息，以及存储与所述开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息；以及
阈值电压算出部，其根据包含有通过所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度、所述开关元件的初期阈值电压、以及测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度的信息、以及根据与所述开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息，来算出所述开关元件的运作时的阈值电压，
作为根据所述运作温度算出的运作时的阈值电压，所述第三电极电压控制部根据包含有通过所述阈值电压算出部所算出的所述运作时的阈值电压的信息来控制所述第三电极电压。
6.根据权利要求5所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，与所述开关元件中的阈值电压的温度特性相关的信息是：在将所述开关元件中的阈值电压的温度系数作为α、将运作时的阈值电压作为Vth、将所述初期阈值电压作为Vth0、将通过所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度作为T、将测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度作为T0后，满足Vth＝Vth0－α(T－T0)的关系的特性式。
7.根据权利要求5或6所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述各开关元件控制电路在初期阈值电压测定模式与控制模式之间实施，所述初期阈值电压测定模式测定对应的所述开关元件的所述初期阈值电压，所述控制模式控制对应的所述开关元件的导通/断开运作，
所述各开关元件控制电路进一步具有：
阈值电压测定用电源，其向所述开关元件的所述第一电极提供阈值电压测定用电流；
第一电极电流检测部，其检测流通于所述开关元件的第一电极电流；以及
导通/断开状态判定部，其判定所述开关元件的导通/断开状态，
在所述初期阈值电压测定模式中，
所述第三电极电压控制部控制所述第三电极电压使得所述第三电极电压阶段性升高，
所述导通/断开状态判定部根据由所述第一电极电流检测部所检测出的所述第一电极电流来判定所述开关元件是否已导通，
所述存储部在由所述导通/断开状态判定部判定所述开关元件已处于导通状态后，在存储所述开关元件的温度的同时，将施加于所述第三电极的所述第三电极电压作为所述开关元件的所述初期阈值电压来进行存储。
8.根据权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述各开关元件控制电路在将所述控制模式实施规定时间后，进一步实施温度特性测定模式，所述温度特性测定模式测定所述开关元件中的阈值电压的温度特性，
所述各开关元件控制电路进一步具有：
温度特性算出部，其算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性，
在所述温度特性测定模式中，
所述第三电极电压控制部控制所述第三电极电压使得所述第三电极电压阶段性升高，
所述导通/断开状态判定部根据由所述开关电流检测部所检测出的所述开关电流来判定所述开关元件是否已导通，
所述存储部在由所述导通/断开状态判定部判定所述开关元件已处于导通状态后，在存储所述开关元件的所述运作温度的同时，将施加于所述第三电极的所述第三电极电压作为所述开关元件的温度特性测定时阈值电压来进行存储，
所述温度特性算出部根据包含有所述初期阈值电压、在测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度、在所述温度特性测定模式中由所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度、以及所述温度特性测定时阈值电压的信息来算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性。
9.根据权利要求5或6所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述各开关元件控制电路在将所述控制模式实施规定时间后，实施温度特性测定模式，所述温度特性测定模式测定对应的所述开关元件中的阈值电压的温度特性，
所述各开关元件控制电路进一步具有：
阈值电压测定用电源，其向所述开关元件的所述第一电极提供阈值电压测定用电流；
开关电流检测部，其检测流通于所述开关元件的开关电流；
导通/断开状态判定部，其判定所述开关元件的导通/断开状态，以及
温度特性算出部，其算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性，
在所述温度特性测定模式中，
所述第三电极电压控制部控制所述第三电极电压使得所述第三电极电压阶段性升高，
所述导通/断开状态判定部根据由所述开关电流检测部所检测出的所述开关电流来判定所述开关元件是否已导通，
所述存储部在由所述导通/断开状态判定部判定所述开关元件已处于导通状态后，将施加于所述第三电极的所述第三电极电压作为所述开关元件的温度特性测定时阈值电压来进行存储，
所述温度特性算出部根据包含有所述初期阈值电压、在测定所述初期阈值电压后的所述开关元件的初期温度、在所述温度特性测定模式中由所述温度检测部所检测出的所述开关元件的所述运作温度、以及所述温度特性测定时阈值电压的信息来算出所述开关元件中的阈值电压的温度特性。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述开关元件为MOSFET、IGBT或HEMT。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于：
其中，所述开关元件由包含有GaN、SiC或Ga2O3的材料所形成。
12.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
大于等于两组的功率模块，所述功率模块具有：开关元件，其具有第一电极、第二电极及第三电极；以及开关元件控制电路，其具有为了控制所述开关元件的导通/断开运作而对第三电极电压进行控制的第三电极电压控制部、以及检测所述开关元件的运作温度的温度检测部，
其中，所述功率模块被相互并联连接，
所述电力转换装置进一步具备温度比较部，其在算出所述电力转换装置内的所有所述开关元件的平均运作温度的同时，将对应的所述开关元件的运作温度与所述平均运作温度进行比较，
所述第三电极电压控制部根据包含有所述平均运作温度、被所述温度检测部所检测出的所述开关元件的运作温度、以及基于该运作温度所算出的运作时的阈值电压的信息来控制所述第三电极电压。
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