DE112014001105T5 - Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung und Ausgangsstrom-Steuerverfahren - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung, welche umfasst: einen Halbleiter-Leistungskonverter 4, welcher Leistungskonversion durch Verwenden von Schaltelementen 42-1 bis 42-6 durchführt und Leistung einer Last 5 zuführt; eine Konverterspannungsbefehlsberechnungseinheit 1, welche einen Spannungsbefehlswert Vref ausgibt, welcher den Halbleiter-Leistungskonverter 4 steuert; eine Spannungssteuereinheit 2, welche dem Spannungsbefehlswert Vref einen zweiten Spannungsbefehlswert überlagert, um einen Spannungsbefehlswert Vref2 zu erzeugen; eine PWM-Signalerzeugungseinheit 3, welche ein Gate-Signal erzeugt, um das Treiben der Schaltelemente 42-1 bis 42-6 basierend auf dem dritten Spannungsbefehlswert zu steuern und das Gate-Signal an den Leistungskonverter 4 ausgibt; und eine Bypass-Einheit 6, welche an den Halbleiter-Leistungskonverter 4 parallel zu der Last 5 angeschlossen ist und von einem Ausgangsstrom Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 an die Last 5 ausgegeben wird, einen Strom mit einer Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts abzweigt.

Description

  • Bereich
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung und ein Ausgangsstrom-Steuerverfahren mit verbesserter Temperatur-Zeit-Folge.
  • Hintergrund
  • Im Stand der Technik ändert eine Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung eine Ausgangsspannung, wenn dafür während eines Betriebs Bedarf besteht, was der ursprüngliche Zweck eines Konverters ist. Somit ändert sich die Ausgangsstromamplitude ebenfalls in Übereinstimmung mit der Änderung der Ausgangsspannung. Da sich die Temperatur von Halbleitervorrichtungen, welche die Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung bilden, aufgrund der Änderung des Ausgangsstroms ebenfalls ändert, altern die Halbleitervorrichtungen aufgrund der Temperatur-Zeit-Folge (Leistungs-Zeit-Folge/Wärme-Zeit-Folge), wenn sich der Strom stark und häufig ändert.
  • Als ein Verfahren zum Unterdrücken der Temperatur-Zeit-Folge ist zum Beispiel in der unten aufgeführten Patentliteratur 1 eine Technik offenbart, bei welcher das Erhöhen eines Gate-Widerstands einer Halbleitervorrichtung und das Erniedrigen einer Gate-Spannung derselben einen Verlust an der Halbleitervorrichtung und deren Temperatur erhöhen. Die unten aufgeführte Patentliteratur 2 offenbart eine Technik, bei welcher das Erhöhen einer Schaltfrequenz einen Verlust an einer Halbleitervorrichtung erhöht. Ferner offenbart die unten aufgeführte Patentliteratur 3 eine Technik, bei welcher ein Beenden eines externen Kühlvorgangs die Temperatur einer Halbleitervorrichtung erhöht.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2003-7934
    • Patentliteratur 2: Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-125362
    • Patentliteratur 3: Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2001-298964
  • Überblick
  • Technisches Problem
  • Die Techniken des vorangehend beschriebenen Stands der Technik sind in der Lage, die Verluste in einem beschränkten Maß zu erhöhen. Wenn eine Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung einen Ausgangsstromwert ausgibt, welcher sehr klein ist, ist ein zum Stabilisieren der Temperatur erzeugter Verlust nicht ausreichend, um effektiv zu wirken.
  • Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die obigen Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung und ein Ausgangsstrom-Steuerverfahren bereitzustellen, bei welchem ein Ausgangsstromwert von der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung an eine Last so eingestellt werden kann, dass er in einem bestimmten Bereich fällt.
  • Lösung des Problems
  • Um die Probleme zu lösen und das obige Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung eine Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung welche umfasst: einen Leistungskonverter, welcher Leistungskonversion durch Verwenden eines Schaltelements durchführt und Leistung einer Last zuführt; eine Konverterspannungsbefehlsberechnungseinheit, welche einen ersten Spannungsbefehlswert ausgibt welcher den Leistungskonverter steuert; eine Spannungssteuereinheit, welche dem ersten Spannungsbefehlswert einen zweiten Spannungsbefehlswert überlagert, um einen dritten Spannungsbefehlswert zu erzeugen; eine PWM-Signalerzeugungseinheit, welche ein Gate-Signal erzeugt, um das Treiben des Schaltelements basierend auf dem dritten Spannungsbefehlswert zu steuern und das Gate-Signal an den Leistungskonverter ausgibt; und eine Bypass-Einheit, welche an den Leistungskonverter parallel zu der Last angeschlossen ist und von einem Ausgangsstrom, welcher von dem Leistungskonverter an die Last ausgegeben wird, einen Strom mit einer Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts abzweigt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Die Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung und das Ausgangsstrom-Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können einen Ausgangsstromwert an eine Last und einen Ausgangsstromwert an eine Bypass-Einheit von der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung separat auf einen bestimmten Wert steuern.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform erläutert.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ausgangsstrom-Steuerprozess in der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung erläutert.
  • 3 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Spannungsteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
  • 4 ist ein Diagramm, welches Impedanzcharakteristiken einer Bypass-Einheit erläutert.
  • 5 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel der Bypass-Einheit erläutert.
  • 6 ist ein Diagramm, welches erläutert, wie ein von der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung ausgegebener Ausgangsstrom Iout ist und wie ein Strom, der an eine Last und an eine Bypass Einheit in der ersten Ausführungsform ist.
  • 7 ist ein Diagramm, welches erläutert, wie ein von der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung ausgegebener Ausgangsstrom Iout ist und wie ein Strom, der an eine Last und an eine Bypass Einheit in der ersten Ausführungsform ist.
  • 8 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Spannungsteuereinheit gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Beispielhafte Ausführungsformen einer Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung und eines Ausgangsstrom-Steuerverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform erläutert. Die Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung umfasst eine Konverterspannungsbefehlsrechnungseinheit 1, eine Spannungssteuereinheit 2, eine PWM(Pulsweitenmodulation)-Signalerzeugungseinheit 3, einen Halbleiter-Leistungskonverter 4, eine Last 5, eine Bypass-Einheit 6 und eine Stromerfassungseinheit 7.
  • Die Konverterspannungsbefehlsrechnungseinheit 1 berechnet einen Spannungsbefehlswert Vref (einen ersten Spannungsbefehlswert), welcher den Betrieb des Halbleiter-Leistungskonverters 4 steuert, an welchen die Last 5 angeschlossen ist, und den Spannungsbefehlswert Vref an die Spannungsteuereinheit 2 ausgibt. Diese Konfiguration ist denen gemäß herkömmlichen Techniken gleich.
  • Die Spannungsteuereinheit 2 führt eine Steuerung des Überlagern einer Spannung in einem bestimmten Frequenzband (ein zweiter Spannungsbefehlswert) mit dem Spannungsbefehlswert Vref durch, welcher von der Konverter-Spannungsbefehlsrechnungseinheit 1 eingegeben wird, um einen Ausgangsstrom Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4, welcher durch die Stromerfassungseinheit 7 erfasst wird, auf einen bestimmten Wert zu steuern. Die Spannungsteuereinheit 2 überlagert eine Spannung in einem bestimmten Frequenzband mit dem Spannungsbefehlswert Vref, um einen Spannungsbefehlswert Vref2 (ein dritter Spannungsbefehlswert) zu erzeugen, und gibt den Spannungsbefehlswert Vref2 an die PWM-Signalerzeugungseinheit 3 aus.
  • Die PWM-Signalerzeugungseinheit 3 erzeugt ein Gate-Signal, um den Betrieb eines Schaltelements zu steuern, welches in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 vorgesehen ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Spannungsbefehlswert Vref, welcher von der Spannungsteuereinheit 2 eingelesen wird, und gibt das Gate-Signal an den Halbleiter-Leistungskonverter 4 aus. Diese Konfiguration ist denen der herkömmlichen Techniken gleich.
  • Der Halbleiter-Leistungskonverter 4 umfasst eine Kapazität 41, Schaltelemente 42-1 bis 42-6 und Dioden 43-1 bis 43-6. Der Halbleiter-Leistungskonverter 4 treibt die Schaltelemente 42-1 bis 42-6 gemäß dem Gate-Signal von der PWM-Signalerzeugungseinheit 3, um von einer Gleichstrom-Leistungsquelle (nicht gezeigt) zugeführte Gleichstrom-Leistung in Wechselstrom-Leistung zu konvertieren, und gibt Wechselstrom-Leistung an die Last 5 aus. Diese Konfiguration ist denen der herkömmlichen Techniken gleich.
  • Die Last 5 wird unter Versorgung mit von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegebener Wechselstrom-Leistung betrieben. Die Last 5 umfasst beispielsweise einen Motor und dergleichen, wobei sie nicht darauf beschränkt ist.
  • Die Bypass-Einheit 6 ist an den Halbleiter-Leistungskonverter 4 parallel zu der Last 5 angeschlossen und zweigt einen Strom einer Überlagerungsfrequenz (einer Frequenz eines zweiten Spannungsbefehlswerts) einer überlagerten Komponente, welches eine durch die Spannungsteuereinheit 2 überlagerte Spannung ist, von dem Ausgangsstrom Iout ab, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 an die Last 5 ausgegeben wird. Die Bypass-Einheit 6 kann beispielsweise eine LC-Resonanzschaltung umfassen.
  • Die Stromerfassungseinheit 7 erfasst einen Stromwert des Ausgangsstroms Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 an die Last 5 ausgegeben wird, und gibt den erfassten Ausgangsstromwert Iout an die Spannungsteuereinheit 2 aus. Man beachte, dass der Wert Iout für entweder den Ausgangsstrom oder den Ausgangsstromwert verwendet werden kann, was in der nachfolgenden Beschreibung entsprechend ausgeführt wird.
  • Als nächstes wird der Betrieb der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung zum Steuern des Ausgangsstromwerts Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistung Konverter 4 an die Last 5 ausgegeben wird, auf einen bestimmten Wert beschrieben.
  • Zuerst wird der Grund beschrieben, warum der Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistung Konverter 4 an die Last 5 ausgegeben wird, so gesteuert werden soll, dass er auf einen bestimmten Wert fällt. Wenn ein Fall betrachtet wird, bei welchem die Größe des Spannungsbefehlswerts Vref nicht durch die Spannungsteuereinheit 2 in der in 1 erläuterten Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung gesteuert wird, ist deren Betrieb gleich dem einer herkömmlichen Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung. In diesem Fall schwankt der Spannungsbefehlswert Vref, welcher durch die Konverter-Spannungsbefehlswertberechnungseinheit 1 berechnet wird, da die in der Last 5 benötigte Leistung von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird. Die PWM-Signalerzeugungseinheit 3 erzeugt ein Gate-Signal, welches auf dem Spannungsbefehlswert Vref basiert; und der Halbleiter-Leistungskonverter 4 treibt die Schaltelemente 42-1 bis 42-6 gemäß dem Gate-Signal, um Gleichstrom-Leistung zu erzeugen, und gibt Wechselstrom-Leistung an die Last 5 aus. Der Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird, variiert in Übereinstimmung mit der Größe des Spannungsbefehlswerts Vref. Die Variation des Ausgangsstromwerts Iout bedeutet die Änderung von Erzeugungsverlusten in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4.
  • In einem Fall, wo der Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistung Konverter 4 ausgegeben wird, konstant bleibt, bleiben die Verluste in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 konstant, und die Alterung von Komponenten aufgrund der Temperatur-Zeit-Folge kann unterdrückt werden. Wenn der Ausgangsstromwert Iout klein sein darf, kann der Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird, konstant gehalten werden, indem ein Strom überlagert wird, welcher für die Last 5 nicht notwendig ist. Wenn jedoch der Halbleiter-Leistungskonverter 4 sogar einen Strom ausgibt, welcher für die Last 5 nicht notwendig ist und allen Strom an die Last 5 liefert, beeinträchtigt dies den Betrieb der Last 5 und verursacht Fehler.
  • Deshalb führt in der vorliegenden Ausführungsform die Spannungsteuereinheit 2 eine Steuerung durch, um den Betrag der Überlagerungskomponente, welches eine Spannung ist, welche von der Konverter-Spannungsbefehlsberechnungseinheit 1 dem Spannungsbefehlswert Vref zu überlagern ist, so dass der Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird, auf einen bestimmten Wert fällt. Die Bypass-Einheit 6 zweigt einen Strom, welcher in der Last 5 nicht benötigt wird ab, welcher der Überlagerungskomponente entspricht, welche durch die Steuerung der Spannungsteuereinheit 2 dem Spannungsbefehlswert Vref überlagert wird, und zwar von dem Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird, hin zu der Bypass-Einheit 6 selbst. Somit kann die Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung die Steuerung so durchführen, dass der Ausgangsstromwert Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 auszugeben ist, auf einen bestimmten Wert fällt, ohne die Last 5 überhaupt zu beeinträchtigen.
  • Der Betrieb der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm besonders erklärt. 2 ist ein Flussdiagramm, welches einen Ausgangsstrom-Steuerprozess in der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung erläutert.
  • Zunächst berechnet und erhält die Konverter-Spannungsbefehlsberechnungseinheit 1 den Spannungsbefehlswert Vref für die Last 5 basierend auf einem ursprünglichen Betrieb des Halbleiter-Leistungskonverters 4 und gibt den erhaltenen Spannungsbefehlswert Vref an die Spannungsteuereinheit 2 aus (Schritt S1).
  • Die Spannungsteuereinheit 2 empfängt dem Spannungsbefehlswert Vref von der Konverter-Spannungsbefehlsberechnungseinheit 1 und berechnet den Überlagerungsbetrag der Überlagerungskomponente, welches die Spannung ist, die dem Spannungsbefehlswert Vref zu überlagern ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausgangsstromwert Iout von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4, welcher mittels der Stromerfassungseinheit 7 gewonnen wird (Schritt S2).
  • Ein Berechnungsverfahren für den Überlagerungsbetrag in der Spannungsteuereinheit 2 wird im Detail erläutert. 3 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Spannungsteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform erläutert. Die Spannungsteuereinheit 2 umfasst eine Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21, einen Überlagerungsfrequenz-Signalübertrager 22, einen Multiplizierer 23 und einen Addierer 24.
  • Die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 erhält einen Zielstromwert Iref, welcher ein Zielwert ist, um den Ausgangsstromwert Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 auf einen bestimmten Wert einzustellen; der Ausgangsstromwert Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 wird durch die Stromerfassungseinheit 7 erfasst; und Impedanzinformation, wenn die Bypass-Einheit 6 die LC-Resonanzschaltung umfasst, und berechnet den Überlagerungsbetrag unter Verwendung dieser Teile an Information.
  • Der Zielstromwert Iref ist ein fester Wert, der entsprechend der anzuschließenden Last 5, einem Betriebsmuster des Halbleiter-Leistungskonverters 4 und dergleichen bestimmt ist. Ein Benutzer oder dergleichen gibt den Zielstromwert Iref, welcher aus einer Mehrzahl von Kandidaten ausgewählt wurde oder vorab beliebig eingestellt wurde, in die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 ein. Der Ziel Stromwert Iref kann als sogar während des Betriebs der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung änderbar ausgelegt sein. Der Benutzer oder dergleichen gibt die Impedanzinformation vorab in die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 basierend auf der Konfiguration der LC-Resonanzschaltung und der Bypass-Einheit 6 ein.
  • Wenn beispielsweise die Größe des Zielstromwerts Iref „10” ist und die Größe des Ausgangsstromwerts Iout „8” ist, erzeugt die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit eine Amplitude der Überlagerungskomponente, welche Spannungsinformation ist, welche angibt, dass der Überlagerungsbetrag von „2” dem Ausgangsstromwert Iout überlagert wird, und gibt diese aus, indem die Impedanzinformation der Bypass-Einheit 6 verwendet wird, so dass der Strom der Größe der Differenz „10 – 8 = 2” dem Ausgangsstrom Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 überlagert wird.
  • Der Multiplizierer 23 multipliziert ein Signal einer Überlagerungsfrequenz fc, welches von dem Überlagerungsfrequenz-Signalübertrager 22 ausgegeben wird, mit der Amplitude der Überlagerungskomponente, welche von der Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 ausgegeben wird, und erzeugt und gibt aus eine Überlagerungskomponente Vc, welches eine Spannung ist, die dem Spannungsbefehlswert Vref zu überlagern ist, um den Ausgangsstromwert Iout zu steuern. Der Addierer 24 überlagert die Überlagerungskomponente Vc des Multiplizierers 23 mit dem Spannungsbefehlswert Vref von der Konverter-Spannungsbefehlsberechnungseinheit 1 und erzeugt und gibt aus den Spannungsbefehlswert Vref2, welcher angibt, dass der Überlagerungsbetrag von „2” dem Ausgangsstromwert Iout überlagert wird (Schritt S3).
  • In den obigen Erklärungen erhält die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 die Amplitude der Überlagerungskomponente durch Proportional-Steuerung, welches lediglich ein Beispiel ist und wobei andere Verfahren angewendet werden können.
  • Die PWM-Signalerzeugungseinheit 3 erzeugt ein Gate-Signal in Übereinstimmung mit dem von der Spannungsteuereinheit 2 eingegelesenen Spannungsbefehlswert Vref2 (Schritt S4). Die PWM-Signalerzeugungseinheit 3 gibt das erzeugte Gate-Signal an den Halbleiter-Leistungskonverter 4 aus.
  • Der Halbleiter-Leistungskonverter 4 führt Steuerungen aus, um die jeweiligen Schaltelemente 42-1 bis 42-6 in Übereinstimmung mit dem von der PWM-Signalerzeugungseinheit 3 eingegebenen Gate-Signal zu treiben, wandelt Gleichstrom-Leistung in Wechselstrom-Leistung um und gibt Wechselstrom-Leistung an die Last 5 aus (Schritt S5). Der Ausgangsstromwert Iout der Wechselstrom-Leistung, welche zu diesem Zeitpunkt ausgegeben wird, wird erstellt, indem ein Strom der Überlagerungsfrequenz fc mit der Überlagerungskomponente Vc (welches ein Strom einer Frequenzkomponente in einem zweiten Frequenzband ist) mit einem Strom überlagert wird, der ursprünglich in der Last 5 in Übereinstimmung mit dem Spannungsbefehlswert Vref (einem Strom einer Frequenzkomponente in einem ersten Frequenzband) überlagert wird, und so eingestellt wird, dass er auf einen bestimmten Wert (den Zielstromwert Iref) fällt. Das heißt, wenn der Strom der Frequenzkomponente in dem ersten Frequenzband, welches der auf dem ersten Spannungsbefehlswert basierende Strom ist, abnimmt, erhöht der Halbleiter-Leistungskonverter 4 den Strom der Frequenzkomponente in dem zweiten Frequenzband, welches der auf dem zweiten Spannungsbefehlswert basierende Strom ist, und gibt den Strom aus; und wenn der Strom der Frequenzkomponente in dem ersten Frequenzband zunehmen soll, erniedrigt der Halbleiter-Leistungskonverter 4 die Frequenzkomponente in dem zweiten Frequenzband und gibt den Strom aus.
  • Die Bypass-Einheit 6 zweigt dann den Strom der Überlagerungsfrequenz fc, welches eine Frequenzkomponente der Überlagerungskomponente Vc ist, von dem Ausgangsstromwert Iout ab, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 an die Last 5 ausgegeben wird (Schritt S6). 4 ist ein Diagramm, welches Impedanzcharakteristiken einer Bypass-Einheit erläutert. Eine Frequenz ist auf einer x-Achse dargestellt und eine Impedanz ist auf einer y-Achse dargestellt. In 4 steht ein Frequenzband B in Bezug auf einem Basisbetrieb in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 und ist im Allgemeinen ein kommerzielles Frequenzband von höchstens 400 Hz und normalerweise von 50 bis 60 Hz. Ein Frequenzband D gibt einen Bereich von Trägerfrequenzen an, welcher durch das Schalten der Schaltelemente 42-1 bis 42-6, welche in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 vorgesehen sind, erzeugt werden und ist im Allgemeinen 2 kHz oder größer. Die Impedanz der Frequenzbänder B und D ist ausreichend groß, so dass die Komponenten der Frequenzbänder B und D des Ausgangsstromes Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird, zu der Last 5 fließt, ohne in die Bypass-Einheit 6 zu fließen (das heißt, er wird nicht abgezweigt). Andererseits ist die Impedanz, welche einem Frequenzband C entspricht, niedrig. Das heißt, die Komponente des Frequenzbands C des Ausgangsstromes Iout, welcher von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegeben wird, fließt (wird abgezweigt) in die Bypass-Einheit 6. Das Frequenzband C ist so eingestellt, dass es größer ist als das Frequenzband B und kleiner als das Frequenzband D, beispielsweise so, dass es um 1 kHz herum liegt, welches eine Frequenz ist, die der LC-Resonanzfrequenz in einem Fall entspricht, wo die Bypass-Einheit 6 die LC-Resonanzschaltung umfasst.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Überlagerungsfrequenz fc der Überlagerungskomponente Vc, welche durch die Spannungsteuereinheit 2 dem Spannungsbefehlswert Vref zu überlagern ist, und das in 4 erläuterte Frequenzband C als gleiche Frequenzbänder eingestellt. Entsprechend kann in der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung selbst dann, wenn die Spannungsteuereinheit 2 die Überlagerungskomponente Vc dem ursprünglich von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 benötigten Spannungsbefehlswert Vref überlagert, der Strom der Überlagerungsfrequenz fc (das Frequenzband C), welches die Frequenzkomponente der Überlagerungskomponente Vc ist, zu der Bypass-Einheit 6 fließen (kann abgezweigt werden), und zwar abgezweigt von dem Ausgangsstrom Iout, welcher die von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegebene Überlagerungskomponente umfasst. In der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung kann erreicht werden, dass Strom, welcher von dem Strom der Überlagerungsfrequenz fc (dem Frequenzband C), welches die Frequenzkomponente der Überlagerungskomponente Vc ist, verschieden ist, das heißt der Strom der Frequenzkomponente des Spannungsbefehlswert Vref, welcher ursprünglich durch den Halbleiter-Leistungskonverter 4 verlangt wurde, in die Last 5 fließt.
  • 5 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel der Bypass-Einheit erläutert. Die Bypass-Einheit 6 umfasst Kapazitäten C1, C2 und C3 und Induktivitäten L1, L2 und L3. Eine Kapazität und eine Induktivität sind in einer LC-Resonanzschaltung enthalten, und jede LC-Resonanzschaltung ist mit allen Verbindungsdrähten zwischen dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 und der Last 5 in 1 verbunden. Die Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung ist so eingestellt, dass sie die Überlagerungsfrequenz fc ist, indem Konstanten der jeweiligen Kapazitäten und der jeweiligen Induktivitäten so eingestellt sind, dass die Bypass-Einheit 6 leicht gebildet werden kann.
  • 6 ist ein Diagramm, welches erläutert, wie ein von der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung ausgegebener Ausgangsstrom Iout ist und wie ein Strom, der an eine Last und an eine Bypass Einheit in der ersten Ausführungsform ist. Um die Erklärung zu erleichtern, wird simuliert, dass der Halbleiter-Leistungskonverter 4a ein einphasiger Konverter ist und eine Last 5a und eine Bypass-Einheit 6a einer Signalphase entsprechen. Es wird angemerkt, dass in dem Fall eines dreiphasigen Konverters, wie er in 1 erläutert ist, die Relation eines in jeweilige Phasen fließenden Stroms gleich der der 6 ist. Der Halbleiter-Leistungskonverter 4a umfasst die Kapazität 41, Schaltelemente 42-7 bis 42-10 und Dioden 43-7 bis 43-10.
  • In 6 entspricht der von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4a ausgegebene Ausgangsstromwert Iout dem Spannungsbefehlswert Vref2, in welchem die Überlagerungskomponente Vc dem ursprünglichen Spannungsbefehlswert Vref überlagert ist; und eine Wellenform einer Sinuswelle, welche dem Spannungsbefehlswert Vref entspricht, wird mit einer Wellenform der harmonischen Überlagerungsfrequenz fc der Überlagerungsfrequenz Vc überlagert. Parallel mit der Last 5a ist die Bypass-Einheit 6a mit der in 4 erläuterten Impedanzcharakteristik an den Halbleiter-Leistungskonverter 4a angeschlossen und umfasst die LC-Resonanzschaltung mit einer Kapazität C4 und einer Induktivität L4 und hat die gleiche Resonanzfrequenz (fc) wie die Überlagerungsfrequenz fc. Die Bypass-Einheit 6a zweigt den Strom der harmonischen Überlagerungsfrequenz fc, welches die Frequenzkomponente der Überlagerungskomponente Vc ist, von dem von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4a ausgegebenen Ausgangsstrom Iout. Im Ergebnis fließt, wie in 6 erläutert, der Strom mit der Frequenzkomponente des ursprünglichen Spannungsbefehlswerts Vref zu der Last 5a, welcher Wert der gleiche ist, wie der bevor der Spannungsbefehlswert Vref2 der Überlagerungsfrequenz Vc überlagert wurde.
  • Auf diese Weise kann bei der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung, wenn der von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 (oder 4a) ausgegebene Ausgangsstrom Iout auf einen bestimmten Wert eingestellt werden soll, der Strom, welcher der Überlagerungskomponente Vc, welcher durch die Spannungsteuereinheit 2 überlagert wird, durch die Bypass-Einheit 6 abgezweigt werden, und zwar unabhängig von der überlagerten Größe. Entsprechend kann der unnötig zu der Last 5 (oder 5a) fließende Strom vermieden werden.
  • Wie vorangehend erläutert führt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Spannungsteuereinheit 2 eine Steuerung durch, um die Spannung der Überlagerungsfrequenz Vc dem ursprünglichen Spannungsbefehlswert Vref zu überlagern, welcher von dem Steuerbetrieb durch den Halbleiter-Leistungskonverter 4 auf der Grundlage des Ausgangsstromwerts Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 gewonnen wurde. Entsprechend kann der Ausgangsstrom Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 so gesteuert werden, dass er in einem bestimmten Wert, das heißt innerhalb einer gewissen Amplitude, fällt. Ferner zweigt die Bypass-Einheit 6 den Strom der Überlagerungsfrequenz fc, welches die Frequenzkomponente der Überlagerungskomponente Vc ist, welche durch die Spannungsteuereinheit 2 überlagert wird, von dem von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 ausgegebenen Ausgangsstrom ab. Entsprechend kann der von dem Spannungsbefehlswert Vref abgeleitete Strom, welcher ursprünglich für die Steuerung benötigt wird, zu der Last 5 fließen. Entsprechend kann der Ausgangsstromwert Iout des Halbleiter-Leistungskonverter 4 konstant gehalten werden; somit können die Stromlasten der in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 enthaltenen Halbleitervorrichtungen konstant gemacht werden; und, im Ergebnis, wird ein Erzeugungsverlust konstant und die Temperatur wird konstant. Folglich kann die durch Temperatur-Zeit-Folge verursachte Alterung der Komponente unterdrückt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die Überlagerungsgröße der Überlagerungskomponente Vc so gesteuert, dass der Ausgangsstrom Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 konstant wird. Das Betriebsverfahren ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Rückkopplungssteuerverfahren unter Verwendung eines konstanten Effektiv-Stromwerts, eines konstanten Strommittelwerts oder dergleichen oder ein Verfahren, welches Verfahren kombiniert, angewendet werden, um Aspekte der Erzeugungsverluste in dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 zu adressieren.
  • Wenn ein Halbleiter mit großer Bandlücke aus SiC oder GaN für die Schaltelemente 42-1 bis 42-6 des Halbleiter-Leistungskonverters 4 verwendet wird, muss im Allgemeinen der Bereich der Temperatur-Zeit-Folge weitgehend eingehalten werden, um die Charakteristiken der oberen Temperaturgrenze auszunutzen, da eine obere Temperaturgrenze eines Halbleiters mit großer Bandlücke hoch ist. Das Problem der Alterung durch Temperatur-Zeit-Folge kann in der vorliegenden Ausführungsform jedoch gelöst werden, während die Charakteristiken der Hitzebeständigkeit des Halbleiters mit großer Bandlücke ausgenutzt werden.
  • Ferner kann die Bypass-Einheit 6 so ausgebildet sein, dass sie in der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung vorab installiert wird oder später zusammen mit der Last 5 angeschlossen oder ersetzt wird. Beispielsweise in einem Fall, wo die Überlagerungsfrequenz fc der Überlagerungskomponente Vc variabel ist, sind durch Verbinden der Bypass-Einheit 6, welche mit der Überlagerungsfrequenz fc der Überlagerungskomponente Vc übereinstimmt, nachdem die LC-Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung sich geändert hat, verschiedene Überlagerungsfrequenzen fc zur Verwendung verfügbar.
  • Ferner wurde vorangehend eine Konfiguration beschrieben, wo die Konverter-Spannungsbefehlsberechnungseinheit 1, die Spannungsteuereinheit 2 und die PWM-Signalerzeugungseinheit 3 separate Einheiten sind; jedoch können die Funktionen der drei Einheiten in der Gate-Signalerzeugungseinheit integriert sein, so dass die Gate-Signalerzeugungseinheit den Spannungsbefehlswert Vref und den Überlagerungsbetrag berechnet und den Spannungsbefehlswert Vref2 des Gate-Signals erzeugt.
  • Zweite Ausführungsform
  • In der ersten Ausführungsform sind die Kapazität und die Induktivität innerhalb der Bypass-Einheit 6 vorgesehen und in der LC-Resonanzschaltung enthalten. Bei einigen Konfigurationen der Vorrichtung kann jedoch eine Induktivitätskomponente (eine Drossel) vorab an einen Ausgang des Halbleiter-Leistungskonverters 4 angeschlossen sein, um einen Spannungsstoß oder dergleichen am Ende der Last 5 zu unterdrücken. In so einem Fall kann das weitere Hinzufügen einer Kapazität zusammen mit einer vorab daran angeschlossenen Induktivitätskomponente (einer Drossel) eine LC-Resonanzschaltung bilden.
  • 7 ist ein Diagramm, welches erläutert, wie ein von der Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung ausgegebener Ausgangsstrom Iout ist und wie ein Strom, der an eine Last und an eine Bypass Einheit in der ersten Ausführungsform ist.
  • Ähnlich der in der ersten Ausführungsform erläuterten 6, wird, um die Erklärung zu erleichtern, simuliert, dass der Halbleiter-Leistungskonverter 4a ein einphasiger Konverter ist und eine Last 5a und eine Bypass-Einheit 6a einer Signalphase entsprechen. In dem Fall eines dreiphasigen Konverters ist die Relation eines in jeweilige Phasen fließenden Stroms gleich der der 7 ist.
  • In 7 entspricht der von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4a ausgegebene Ausgangsstrom Iout dem Spannungsbefehlswert Vref2, bei welchem die Überlagerungskomponente Vc dem ursprünglichen Spannungsbefehlswert Vref überlagert ist; und eine Wellenform der harmonischen Überlagerungsfrequenz fc der Überlagerungskomponente Vc wird einer Sinus-Wellenform des Spannungsbefehlswerts Vref überlagert. Die LC-Resonanzschaltung mit einer Resonanzfrequenz fc2 ist mit einer Induktivitätskomponente (einer Drossel L5), welche zwischen dem Halbleiter-Leistungskonverter 4a und der Last 5a geschaltet ist, zusammen mit einer Kapazität C5 einer Bypass-Einheit 6b gebildet.
  • Hier zweigt die Bypass-Einheit 6b den Strom der harmonischen Überlagerungsfrequenz fc, welches die Frequenzkomponente der Überlagerungskomponente Vc ist, und den Strom der Frequenzkomponente der Trägerfrequenz, welche durch Schalten der Schaltelemente 42-7 bis 42-10 des Halbleiter-Leistungskonverters 4a verursacht wird, von dem von dem Halbleiter-Leistungskonverter 4a ausgegebenen Ausgangsstrom Iout ab. Im Ergebnis fließt, wie in 7 erläutert, ein Strom, welcher dem ursprünglichen Spannungsbefehlswert Vref entspricht, welches der ist, bevor der Spannungsbefehlswert Vref2 mit der Überlagerungskomponente Vc überlagert ist, in die Last 5a, wobei eine leichte harmonische Komponente darauf verbleibt. In diesem Fall kann in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Lasten, eine bestimmte Art von Last nicht verwendet werden. Beispielsweise in einem Fall, wo die Last 5a ein Motor oder dergleichen ist, fließt die Hochfrequenzkomponente im Wesentlichen kaum, so dass Probleme bei der tatsächlichen Verwendung kaum auftreten.
  • In dem Fall der in 7 erläuterten Konfiguration überlagert die Spannungsteuereinheit 2 die Überlagerungskomponente Vc der Überlagerungsfrequenz, welche den Frequenzkomponenten der Resonanzfrequenz fc2 entspricht, der Trägerfrequenz, da ein Strom mit der Frequenzkomponente, die größer ist als die Resonanzfrequenz fc2, in die Bypass-Einheit 6b fließt.
  • Wie vorangehend erläutert bildet, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in einem Fall, wo eine Induktivitätskomponente vorab zwischen dem Halbleiter-Leistungskonverter 4 (oder 4a) und die Last 5 (oder 5a) geschaltet ist, das Hinzufügen einer Kapazität als die Bypass-Einheit 6b zusammen mit der zuvor hinzugeschalteten Induktivität die LC-Resonanzschaltung. Durch dieses Hinzufügen kann die ursprünglich bereitgestellte Konfiguration verwendet werden, so dass die Anzahl der hinzuzufügenden Komponenten reduziert werden kann.
  • Dritte Ausführungsform
  • In der ersten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern des Überlagerungsbetrags der Überlagerungskomponente Vc durch Rückkopplungssteuerung in der Spannungssteuereinheit 2 beschrieben. Der Überlagerungsbetrag der Überlagerungskomponente Vc kann jedoch auch durch Vorsteuerung gesteuert werden.
  • 8 ist ein Diagramm, welches ein Konfigurationsbeispiel einer Spannungsteuereinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Eine Spannungsteuereinheit 2a umfasst die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21, den Überlagerungsfrequenz-Signalübertrager 22, den Multiplizierer 23, den Addierer 24 und eine Iout-Abschätzeinheit 25. Die Iout-Abschätzeinheit 25 liest den Spannungsbefehlswert Vref und Impedanzinformation der Last 5 ein, um den Ausgangsstromwert Iout des Halbleiter-Leistungskonverters 4 unter Verwendung des Spannungsbefehlswert Vref und der Impedanzinformation der Last 5 abzuschätzen. Ein Benutzer oder dergleichen gewinnt Impedanzinformation zu der Last 5 vorab durch Messung oder dergleichen und gibt die Impedanzinformation der Iout-Abschätzeinheit 25 ein. Die Iout-Abschätzeinheit 25 ist in der Lage, den Ausgangsstromwert Iout durch Teilen des Spannungsbefehlswerts Vref durch die Impedanzinformation zu der Last 5 abzuschätzen. Die Iout-Abschätzeinheit 25 gibt den abgeschätzten Ausgangsstromwert Iout an die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 aus. Die Betriebsvorgänge, nachdem die Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit 21 den Wert des Ausgangsstromwerts Iout, welcher durch die Iout-Abschätzeinheit 25 abgeschätzt wurde, einliest, sind denen der ersten Ausführungsform (siehe 3) gleich.
  • Wie vorangehend erläutert, verwendet, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Spannungsteuereinheit 2a anstatt des Ausgangsstroms Iout den Wert des abgeschätzten Ausgangsstroms Iout basierend auf dem Strombefehlswert Vref und der Impedanzinformation über die Last 5. Entsprechend kann der Überlagerungsbetrag auf dem Spannungsbefehlswert Vref durch Vorsteuerung gesteuert werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie vorangehend beschrieben, ist die Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für Leistungskonversion unter Verwendung von Halbleiterkomponenten nützlich, und sie ist insbesondere geeignet, um Alterung von Halbleiterkomponenten zu verhindern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1 Konverter-Spannungsbefehlsberechnungseinheit, 2, 2a Spannungssteuereinheit, 3 PWM-Signalerzeugungseinheit, 4, 4a Halbleiter-Leistungskonverter, 5, 5a Last, 6, 6a, 6b Bypass-Einheit, 7 Stromerfassungseinheit, 21 Überlagerungsbetrag-Berechnungseinheit, 22 Überlagerungsfrequenz-Signalübertrager, 23 Multiplizierer, 24 Addierer, 25 Iout-Abschätzeinheit, 41 Kapazität, 42-1 bis 42-10 Schaltelement, 43-1 bis 43-10 Diode.

Claims (19)

  1. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung, umfassend: einen Leistungskonverter, welcher Leistungskonversion durch Verwenden eines Schaltelements durchführt und Leistung einer Last zuführt; eine Konverterspannungsbefehlsberechnungseinheit, welche einen ersten Spannungsbefehlswert ausgibt, welcher den Leistungskonverter steuert; eine Spannungssteuereinheit, welche dem ersten Spannungsbefehlswert einen zweiten Spannungsbefehlswert überlagert, um einen dritten Spannungsbefehlswert zu erzeugen; eine PWM-Signalerzeugungseinheit, welche ein Gate-Signal erzeugt, um das Treiben des Schaltelements basierend auf dem dritten Spannungsbefehlswert zu steuern und das Gate-Signal an den Leistungskonverter ausgibt; und eine Bypass-Einheit, welche an den Leistungskonverter parallel zu der Last angeschlossen ist und von einem Ausgangsstrom, welcher von dem Leistungskonverter an die Last ausgegeben, wird, einen Strom mit einer Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts abzweigt.
  2. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungssteuereinheit den zweiten Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen einem Ausgangsstromwert des Leistungskonverters und einem Zielstromwert erhält, welcher ein Zielwert des Ausgangsstromwerts ist.
  3. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungsteuereinheit einen Ausgangsstromwert des Leistungskonverters unter Verwendung des ersten Spannungsbefehlswerts und Impedanzinformation über die Last abschätzt, und den zweiten Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen einem Zielstromwert, welches ein Zielwert des Ausgangsstromwerts ist, und einem geschätzten Ausgangsstromwert erhält.
  4. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bypass-Einheit eine LC-Resonanzschaltung mit einer Induktivität und einer Kapazität ist, und eine LC-Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung die Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts ist.
  5. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, wo eine Induktivität zwischen dem Leistungskonverter und der Last geschaltet ist, die Bypass-Einheit mit einer Kapazität versehen ist, um durch die Induktivität und die Kapazität eine LC-Resonanzschaltung zu bilden, und eine LC-Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung die Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts ist.
  6. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts in ein Frequenzband fällt, welches größer ist als ein Betriebsfrequenzband des Leistungskonverters und kleiner ist als ein Trägerfrequenzband, welches durch Schalten des Schaltelements verursacht wird.
  7. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement ein Halbleiter mit großer Bandlücke ist.
  8. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung, umfassend: einen Leistungskonverter, welcher Leistungskonversion durch Verwenden eines Schaltelements durchführt und Leistung einer Last zuführt; eine Konverterspannungsbefehlsberechnungseinheit, welche einen ersten Spannungsbefehlswert ausgibt, welcher den Leistungskonverter steuert; eine Spannungssteuereinheit, welche dem ersten Spannungsbefehlswert einen zweiten Spannungsbefehlswert überlagert, um einen dritten Spannungsbefehlswert zu erzeugen; eine PWM-Signalerzeugungseinheit, welche ein Gate-Signal erzeugt, um das Treiben des Schaltelements basierend auf dem dritten Spannungsbefehlswert zu steuern und das Gate-Signal an den Leistungskonverter ausgibt; und wobei ein Strom, der dem zweiten Spannungsbefehlswert entspricht, von Ausgangsströmen, welche von dem Leistungskonverter an die Last ausgegeben werden, durch eine Bypass-Einheit abgezweigt wird, welche parallel zu der Last an den Leistungskonverter angeschlossen ist.
  9. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Spannungssteuereinheit den zweiten Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen einem Ausgangsstromwert des Leistungskonverters und einem Zielstromwert erhält, welcher ein Zielwert des Ausgangsstromwerts ist.
  10. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Spannungsteuereinheit einen Ausgangsstromwert des Leistungskonverters unter Verwendung des ersten Spannungsbefehlswerts und Impedanzinformation über die Last abschätzt, und den zweiten Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen einem Zielstromwert, welches ein Zielwert des Ausgangsstromwerts ist, und einem geschätzten Ausgangsstromwert erhält.
  11. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Frequenz des zweiten Spannungsbefehlswerts in ein Frequenzband fällt, welches größer ist als ein Betriebsfrequenzband des Leistungskonverters und kleiner ist als ein Trägerfrequenzband, welches durch Schalten des Schaltelements verursacht wird.
  12. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Schaltelement ein Halbleiter mit großer Bandlücke ist.
  13. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung, umfassend: eine Gate-Signalerzeugungseinheit, welche ein Gate-Signal zum Steuern eines Schaltelements erzeugt und ausgibt; ein Schaltelement, welches gemäß dem eingegebenen Gate-Signal arbeitet; und einen Leistungskonverter, welcher einen Wechselstrom ausgibt, welcher eine Frequenzkomponente innerhalb eines ersten Frequenzbands aufweist, in welchem eine Last betrieben wird, und eine Frequenzkomponente in einem zweiten Frequenzband aufweist, welches von dem ersten Frequenzband verschieden ist und durch eine Bypass-Einheit, welche parallel zu der Last angeschlossen ist, abgezweigt wird, wobei wenn die Frequenzkomponente in dem ersten Frequenzband abnimmt, die Frequenzkomponente in dem zweiten Frequenzband erhöht wird, und wenn die Frequenzkomponente in dem ersten Frequenzband zunimmt, die Frequenzkomponente in dem zweiten Frequenzband verringert wird.
  14. Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Schaltelement ein Halbleiter mit großer Bandlücke ist.
  15. Ausgangsstrom-Steuerverfahren einer Halbleiter-Leistungskonverter-Vorrichtung, welche einen Leistungskonverter umfasst, welcher Leistungskonversion unter Verwendung eines Schaltelements ausführt und Leistung einer Last zuführt, wobei das Ausgangsstrom-Steuerverfahren umfasst: einen Konverter-Spannungsbefehlsberechnungsschritt, welcher einen ersten Spannungsbefehlswert ausgibt, welcher den Leistungskonverter steuert; einen Spannungssteuerschritt, welcher dem ersten Spannungsbefehlswert einen zweiten Spannungsbefehlswert überlagert, um einen dritten Spannungsbefehlswert zu erzeugen und auszugeben; eine PWM-Signalerzeugungsschritt, welcher ein Gate-Signal erzeugt, um das Treiben des Schaltelements basierend auf dem dritten Spannungsbefehlswert zu steuern und das Gate-Signal an den Leistungskonverter ausgibt; und einen Ausgangsstromsteuerschritt, welcher einen Ausgangsstromwert steuert, welcher von dem Leistungskonverter an die Last ausgegeben wird.
  16. Ausgangsstrom-Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei in dem Spannungssteuerschritt der zweite Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen dem Ausgangsstromwert des Leistungskonverters und einem Zielstromwert erhält, welcher ein Zielwert des Ausgangsstromwerts ist.
  17. Ausgangsstrom-Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei in dem Spannungssteuerschritt der Ausgangsstromwert des Leistungskonverters unter Verwendung des ersten Spannungsbefehlswerts und Impedanzinformation über die Last abgeschätzt wird, und der zweite Spannungsbefehlswert basierend auf einer Differenz zwischen einem Zielstromwert, welches ein Zielwert des Ausgangsstromwerts ist, und einem geschätzten Ausgangsstromwert erhalten wird.
  18. Ausgangsstrom-Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei in dem Ausgangsstromsteuerschritt der Ausgangsstromwert durch Erhöhen eines dem zweiten Spannungsbefehlswert entsprechenden Stroms gesteuert wird, wenn ein dem ersten Spannungsbefehlswert entsprechender Strom abnimmt, und durch Erniedrigen des dem zweiten Spannungsbefehlswert entsprechenden Stroms gesteuert wird, wenn ein dem ersten Spannungsbefehlswert entsprechender Strom zunimmt.
  19. Ausgangsstrom-Steuerverfahren nach Anspruch 15, wobei die Überlagerungsfrequenz so eingestellt wird, dass sie in ein Frequenzband fällt, welches größer ist als ein Betriebsfrequenzband des Leistungskonverters und kleiner ist als ein Trägerfrequenzband, welches durch Schalten des Schaltelements verursacht wird.
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