JP2000295834A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電力用スイ
ッチング素子を備えた電力変換装置に係り、特に、ター
ンオフ時の過電圧を抑制しつつ、スナバ回路のコンデン
サ容量を低減でき、小型化を図り得る電力変換装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter having a plurality of power switching elements, and more particularly, to suppressing the overvoltage at the time of turn-off, reducing the capacitor capacity of a snubber circuit, and achieving downsizing. The present invention relates to an obtained power converter.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、インバータやコンバータ等の電
力変換装置には、電力用スイッチング素子として、パワ
ーMOSFET、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ)、SIT(静電誘導トランジスタ)又はI
EGT(電子注入促進型トランジスタ)等のMOSゲー
ト入力型の半導体素子が用いられている。2. Description of the Related Art Generally, in power conversion devices such as inverters and converters, power MOSFETs, IGBTs (insulated gate bipolar transistors), SITs (static induction transistors) or IITs are used as power switching elements.
A MOS gate input type semiconductor element such as an EGT (Electron Injection Promoting Transistor) is used.
【0003】この種の半導体素子は、スイッチング時間
の高速化などの利点のほか、ゲート信号の制御により、
比較的容易にスイッチング状態を変更可能であるという
利点を有する。[0003] This type of semiconductor device has the advantage of shortening the switching time and the like, as well as controlling the gate signal.
This has the advantage that the switching state can be changed relatively easily.
【0004】また、この種の半導体素子は、ターンオフ
時に印加される過電圧や電圧上昇率dVce/dtからの
保護を図るため、任意に設計可能なスナバ容量値を有す
るCRD型スナバ回路又はクランプ型スナバ回路が用い
られている。なお、一般に、CRDスナバ回路は小容量
の変換器や電力素子の直列接続時等に使用され、クラン
プ型スナバ回路は中容量の変換器に使用される。In addition, this type of semiconductor device has a CRD type snubber circuit or a clamp type snubber having a snubber capacitance value that can be arbitrarily designed in order to protect against an overvoltage or a voltage rise rate dVce / dt applied at the time of turn-off. A circuit is used. In general, a CRD snubber circuit is used when a small-capacity converter or a power element is connected in series, and a clamp-type snubber circuit is used for a medium-capacity converter.
【0005】図13は係るCRD型スナバ回路が上・下
アームの主回路に適用された電力変換装置の構成を示す
回路図である。図14はクランプ型スナバ回路が上・下
アームの主回路に適用された電力変換装置の構成を示す
回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion device in which such a CRD type snubber circuit is applied to upper and lower arm main circuits. FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion device in which a clamp type snubber circuit is applied to a main circuit of an upper / lower arm.
【0006】各スナバ回路が適用される共通の主回路と
しては、例えば上側アームが、正側電源Ea1と正側ス
イッチSa1及び負側電源Eb1と負側スイッチSb1
を有して両スイッチSa1,Sb1に与えられるゲート
パルスGPに応じて正又は負のゲート電圧をゲート抵抗
Rg1を介してゲートGに印加するゲート駆動回路と、
ゲート駆動回路に印加されたゲート電圧に応じてオン/
オフ状態をとるMOSゲート入力型の主スイッチング素
子IGBT1と、主スイッチング素子IGBT1のコレ
クタC−エミッタE間に逆並列接続された還流ダイオー
ドDf1とから構成されている。As a common main circuit to which each snubber circuit is applied, for example, the upper arm includes a positive power supply Ea1 and a positive switch Sa1, and a negative power supply Eb1 and a negative switch Sb1.
A gate drive circuit that applies a positive or negative gate voltage to a gate G via a gate resistor Rg1 in accordance with a gate pulse GP given to both switches Sa1 and Sb1;
ON / OFF depending on the gate voltage applied to the gate drive circuit
It is composed of a main switching element IGBT1 of a MOS gate input type in an off state, and a free wheel diode Df1 connected in anti-parallel between the collector C and the emitter E of the main switching element IGBT1.
【0007】一方、下側アームは上側アームと同様に構
成されている。上側アームの主スイッチング素子IGB
T1のエミッタEは、下側アームの主スイッチング素子
IGBT2のコレクタCに接続されている。On the other hand, the lower arm is configured similarly to the upper arm. Main switching element IGB of upper arm
The emitter E of T1 is connected to the collector C of the main switching element IGBT2 of the lower arm.
【0008】ここで、CRD型スナバ回路は、図13に
示すように、各主スイッチング素子IGBT1,2に対
し、夫々スナバ用のダイオードD1,D2とスナバ用の
コンデンサC1,C2との直列回路が並列に接続され、
且つスナバ用の抵抗R1,R2が夫々ダイオードD1,
D2に並列に接続されている。As shown in FIG. 13, in the CRD type snubber circuit, a series circuit of snubber diodes D1 and D2 and snubber capacitors C1 and C2 is provided for each main switching element IGBT1 and IGBT2. Connected in parallel,
And resistors R1 and R2 for snubber are diodes D1,
D2 is connected in parallel.
【0009】このCRD型スナバ回路は、ターンオフ
時、配線インダクタンスに貯えられたエネルギーが排出
され、回路電圧以上の瞬間的な過電圧が主スイッチング
素子IGBT1に印加されるとき、コンデンサC1,C
2に電荷が蓄積(過充電)されることにより、過電圧を
抑制する機能をもっている。この動作は、ターンオフ毎
に発生する。但し、抵抗R1,R2の発熱が大きいとい
う欠点を持っている。In the CRD type snubber circuit, at the time of turn-off, the energy stored in the wiring inductance is discharged, and when an instantaneous overvoltage higher than the circuit voltage is applied to the main switching element IGBT1, the capacitors C1, C
2 has a function of suppressing an overvoltage by accumulating (overcharging) electric charges. This operation occurs every turn-off. However, there is a disadvantage that the resistors R1 and R2 generate a large amount of heat.
【0010】一方、クランプ型スナバ回路は、図14に
示すように、各主スイッチング素子IGBT1,2に対
し、夫々スナバ用のコンデンサC1,C2とスナバ用の
ダイオードD1,D2との直列回路が並列に接続され、
スナバ用の抵抗R1,R2の一端がコンデンサC1,C
2とダイオードD1,D2との間に接続され、抵抗R
1,R2の他端が他方のIGBT2,1のエミッタ側又
はコレクタ側に接続されている。On the other hand, in the clamp type snubber circuit, as shown in FIG. 14, a series circuit of snubber capacitors C1 and C2 and snubber diodes D1 and D2 is connected in parallel to each main switching element IGBT1 and IGBT2. Connected to
One end of snubber resistors R1 and R2 is connected to capacitors C1 and C2.
2 and diodes D1 and D2, and a resistor R
The other end of R1,2 is connected to the emitter side or collector side of the other IGBT2,1.
【0011】すなわち、クランプ型スナバ回路は、コン
デンサC1,C2がたすき掛けに配線され、予め回路電
圧までコンデンサC1,C2が充電される構成を有して
おり、ターンオフ時、過電圧が主スイッチング素子IG
BT1,2に印加されるとき、コンデンサC1,C2に
電荷が蓄積(過充電)されることにより、過電圧をクラ
ンプする機能をもっている。この動作は、ターンオフ毎
に発生する。That is, the clamp type snubber circuit has a configuration in which the capacitors C1 and C2 are wired crosswise, and the capacitors C1 and C2 are charged up to the circuit voltage in advance.
When applied to the BTs 1 and 2, the capacitors C1 and C2 have a function of clamping an overvoltage by accumulating (overcharging) charges in the capacitors C1 and C2. This operation occurs every turn-off.
【0012】係るクランプ型スナバ回路は、損失エネル
ギーが電荷の過充電分に対応するので、非充電型スナバ
回路に比べて損失エネルギーが小さいという利点をも
つ。The clamp type snubber circuit has an advantage that the loss energy is smaller than that of the non-charge type snubber circuit because the loss energy corresponds to the overcharge of the electric charge.
【0013】図15は図13に示すスナバ付の主回路を
直列接続し、且つ各主スイッチング素子IGBT1,2
に並列に分圧抵抗Rb1,Rb2,…,Rbjを接続し
てなる電力変換装置の構成を示している。FIG. 15 shows a configuration in which main circuits with snubbers shown in FIG. 13 are connected in series.
, The configuration of a power conversion device in which voltage-dividing resistors Rb1, Rb2,..., Rbj are connected in parallel.
【0014】ところで、これら電力変換装置は、高耐圧
の主スイッチング素子IGBT1,2を用いるとき又は
複数の主スイッチング素子IGBT1,2を直列接続し
たとき、主スイッチング素子IGBT1,2の大型化と
いった物理的な要因により、必然的に主回路の配線長を
長くさせ、配線インダクタンスLなどを増大させる傾向
がある。By the way, these power converters require physical switching such as when the main switching elements IGBT1 and IGBT2 are connected in series or when the main switching elements IGBT1 and IGBT2 are connected in series. For some reason, there is a tendency that the wiring length of the main circuit is inevitably lengthened and the wiring inductance L is increased.
【0015】主回路の配線インダクタンスLの増大は、
ターンオフ時の過電圧を増大させ、主スイッチング素子
IGBT1,2に多大な電気的ストレスをもたらす。従
って、電気的ストレスの緩和や、主スイッチング素子I
GBT1,2の直列接続時に各素子の特性差(蓄積時間
差)を埋めて電圧分担を平均化させる観点から、素子電
圧の上昇率dVce/dtを抑制させる必要がある。The increase in the wiring inductance L of the main circuit is as follows.
Overvoltage at the time of turn-off is increased, and a large electric stress is caused to the main switching elements IGBT1 and IGBT2. Therefore, the electrical stress can be reduced and the main switching element I
From the viewpoint of averaging the voltage sharing by filling in the characteristic difference (accumulation time difference) of each element when the GBTs 1 and 2 are connected in series, it is necessary to suppress the rise rate dVce / dt of the element voltage.
【0016】dVce/dtを抑制する際には、一般的
に、CRD型スナバ回路が主スイッチング素子IGBT
1,2に近接して取付けられる。このとき、スナバコン
デンサC1,C2の容量と容積は、主回路インダクタン
スの大きさと使用電圧により決定される。よって、抑制
するdVce/dtの傾きの増加に伴い、大きいスナバコ
ンデンサ容量を必要とする。このため、CRD型スナバ
回路が大型化され、ひいては電力変換装置を大型重量化
させてしまう。When suppressing dVce / dt, generally, a CRD type snubber circuit uses a main switching element IGBT.
It is mounted close to 1,2. At this time, the capacitances and volumes of the snubber capacitors C1 and C2 are determined by the magnitude of the main circuit inductance and the working voltage. Therefore, as the slope of dVce / dt to be suppressed increases, a large snubber capacitor capacity is required. Therefore, the size of the CRD snubber circuit is increased, and the size of the power converter is increased.
【0017】一方、クランプ型スナバ回路は、比較的大
きいdVce/dtをもつ主スイッチング素子IGBT
1,2において、過電圧のみを抑制する主回路に適用さ
れる。このクランプ型スナバ回路は、スナバコンデンサ
容量を小さく設定可能であり、過電圧やEMI(電磁障
害)の抑制効果が高い。しかし、クランプ型スナバ回路
は、図14から判るように、主スイッチング素子IGB
T1,2の直列接続には、クランプ電位を得ることが難
しく採用できない。On the other hand, the clamp type snubber circuit has a main switching element IGBT having a relatively large dVce / dt.
In 1 and 2, the present invention is applied to a main circuit that suppresses only overvoltage. In this clamp type snubber circuit, the snubber capacitor capacity can be set small, and the effect of suppressing overvoltage and EMI (electromagnetic interference) is high. However, as can be seen from FIG. 14, the clamp type snubber circuit has a main switching element IGB.
It is difficult to obtain a clamp potential for the series connection of T1 and T2 and cannot be adopted.
【0018】また、クランプ型スナバ回路は、たすき掛
けの配線のため、1アームが2個以上の主スイッチング
素子IGBT1,2を直列接続した回路には適用不可能
となっている。The clamp type snubber circuit cannot be applied to a circuit in which two or more main switching elements IGBT1 and IGBT2 are connected in series with one arm due to cross wiring.
【0019】従って、図15に示すように、多数の主ス
イッチング素子IGBT1〜IGBTjが直列接続され
た高電圧用の電力変換装置では、使用可能な低損失のス
ナバ回路が存在せず、その結果、損失の大きいCRD型
スナバが使用されている。Therefore, as shown in FIG. 15, in a high-voltage power converter in which a number of main switching elements IGBT1 to IGBTj are connected in series, there is no usable low-loss snubber circuit. A CRD type snubber with a large loss is used.
【0020】しかしながら、電力変換装置は、競争力又
はコストの観点などから、小型軽量化が要請されてい
る。特に、複数の主スイッチング素子IGBT1,2を
直列接続した高耐圧の電力変換装置では、小形軽量化の
強い要請がある。However, power converters are required to be smaller and lighter from the viewpoint of competitiveness or cost. In particular, in a high-withstand-voltage power converter in which a plurality of main switching elements IGBT1 and IGBT2 are connected in series, there is a strong demand for reduction in size and weight.
【0021】従って、高電圧用の電力変換装置では、主
スイッチング素子IGBT1,2を直列接続でき、且つ
クランプ型スナバ回路と同程度に過電圧の抑制能力を有
するスナバ回路方式が望まれている。Therefore, in the power converter for high voltage, a snubber circuit system that can connect the main switching elements IGBT1 and IGBT2 in series and has an overvoltage suppression capability similar to that of the clamp type snubber circuit is desired.
【0022】[0022]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の電力変換装置では、高耐圧の主スイッチング素子I
GBT1,2を用いる場合、ターンオフ時に高い過電圧
を発生する一方、小さいコンデンサ容量のスナバ回路が
無いことから、大容量のスナバ回路が取付けられて大型
重量化してしまう。As described above, in the conventional power converter, the main switching element I having a high withstand voltage is used.
When the GBTs 1 and 2 are used, a high overvoltage is generated at the time of turn-off, but since there is no snubber circuit with a small capacitor capacity, a large-capacity snubber circuit is attached and the weight increases.
【0023】特に、3つ以上の主スイッチング素子IG
BT1〜IGBTjが直列接続される場合、コンデンサ
容量を小さくし得るクランプ型スナバ回路が適用不可の
ため、小型軽量化の実現が極めて困難となっている。In particular, three or more main switching elements IG
When BT1 to IGBTj are connected in series, it is extremely difficult to realize a reduction in size and weight because a clamp-type snubber circuit that can reduce the capacitance of a capacitor cannot be applied.
【0024】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、スナバコンデンサ容量を低減でき、小型軽量化を図
り得る電力変換装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of reducing the snubber capacitor capacity and reducing the size and weight.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】請求項1に対応する発明
は、コレクタ端子、エミッタ端子及びゲート端子を有す
るMOSゲート入力型のスイッチング素子と、前記コレ
クタ端子と前記エミッタ端子との間に設けられ、ターン
オフのときのdV/dtの抑制に要する容量よりも低い
容量のCRD型スナバ回路と、前記ゲート端子にオン信
号又はオフ信号を与えるゲート駆動回路とを備えた電力
変換装置であって、前記ゲート端子に与えられるオン信
号及びオフ信号を検出するためのオン/オフ検出手段
と、前記コレクタ端子と前記エミッタ端子との間の素子
電圧を検出するための素子電圧検出手段と、前記素子電
圧検出手段により検出された素子電圧と所定電圧とを比
較し、前記素子電圧が前記所定電圧を超えたとき、過電
圧の発生を検出する過電圧検出手段と、前記オン/オフ
検出手段により前記オン信号から前記オフ信号への変化
が検出されると、前記ゲート端子に前記オン信号よりも
低電圧のオン信号を供給し、前記過電圧検出手段により
過電圧が検出されると、前記低電圧のオン信号の供給を
停止するdV/dt抑制手段とを備えた電力変換装置で
ある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a MOS gate input type switching element having a collector terminal, an emitter terminal, and a gate terminal, and provided between the collector terminal and the emitter terminal. A power conversion device comprising: a CRD type snubber circuit having a capacitance lower than a capacitance required for suppressing dV / dt at the time of turn-off; and a gate drive circuit for supplying an ON signal or an OFF signal to the gate terminal. ON / OFF detection means for detecting an ON signal and an OFF signal applied to a gate terminal, element voltage detection means for detecting an element voltage between the collector terminal and the emitter terminal, and the element voltage detection The device voltage detected by the means is compared with a predetermined voltage, and when the device voltage exceeds the predetermined voltage, occurrence of an overvoltage is detected. When a change from the ON signal to the OFF signal is detected by the voltage detecting means and the ON / OFF detecting means, an ON signal having a lower voltage than the ON signal is supplied to the gate terminal, and the overvoltage detecting means is provided. And dV / dt suppressing means for stopping the supply of the low-voltage ON signal when an overvoltage is detected.
【0026】また、請求項2に対応する発明は、請求項
1に対応する電力変換装置において、前記オン/オフ検
出手段及び前記dV/dt抑制手段に代えて、前記過電
圧検出手段により過電圧が検出されるとき、前記ゲート
端子に前記オン信号よりも低電圧のオン信号を供給する
過電圧クランプ手段を備えた電力変換装置である。According to a second aspect of the present invention, in the power converter according to the first aspect, an overvoltage is detected by the overvoltage detection means instead of the on / off detection means and the dV / dt suppression means. The power converter includes overvoltage clamping means for supplying an ON signal having a lower voltage than the ON signal to the gate terminal when the signal is turned on.
【0027】さらに、請求項3に対応する発明は、請求
項1又は請求項2に対応する電力変換装置において、前
記ゲート駆動回路としては、前記オフ信号として、オン
信号の絶対値よりも高い値の絶対値をもつ負電位を前記
ゲート端子に与える電力変換装置である。According to a third aspect of the present invention, in the power converter according to the first or second aspect, the gate drive circuit has a value higher than an absolute value of an on signal as the off signal. And a negative potential having an absolute value of?
【0028】また、請求項4に対応する発明は、請求項
1に対応する電力変換装置において、前記過電圧検出手
段により過電圧が検出されるとき、前記ゲート端子に前
記低電圧のオン信号を供給する過電圧抑制手段を備えた
電力変換装置である。According to a fourth aspect of the present invention, in the power converter according to the first aspect, when an overvoltage is detected by the overvoltage detecting means, the low voltage ON signal is supplied to the gate terminal. It is a power converter provided with overvoltage suppression means.
【0029】さらに、請求項5に対応する発明は、コレ
クタ端子、エミッタ端子及びゲート端子を有するMOS
ゲート入力型のスイッチング素子と、前記コレクタ端子
と前記エミッタ端子との間に設けられ、ターンオフのと
きのdV/dtの抑制に要する容量よりも低い容量のC
RD型スナバ回路と、正電位のオン信号又は前記オン信
号の絶対値よりも高い値の絶対値をもつ負電位のオフ信
号を前記ゲート端子に与えるゲート駆動回路とを備えた
複数のアーム構造が前記スイッチング素子を互いに直列
接続するように配置された電力変換装置であって、前記
各アーム構造としては、前記コレクタ端子と前記エミッ
タ端子との間の素子電圧を検出するための素子電圧検出
手段と、前記素子電圧検出手段により検出された素子電
圧と所定電圧とを比較し、前記検出された素子電圧が前
記所定電圧を超えたとき、過電圧の発生を検出する過電
圧検出手段と、前記過電圧検出手段により過電圧が検出
されるとき、前記ゲート端子に前記オン信号よりも低電
圧のオン信号を供給する過電圧抑制手段とを備えた電力
変換装置である。Further, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided a MOS transistor having a collector terminal, an emitter terminal, and a gate terminal.
C is provided between the gate input type switching element and the collector terminal and the emitter terminal, and has a lower capacitance than the capacitance required for suppressing dV / dt at the time of turn-off.
A plurality of arm structures each including an RD-type snubber circuit and a gate driving circuit that supplies a positive potential on signal or a negative potential off signal having an absolute value higher than the absolute value of the on signal to the gate terminal are provided. A power conversion device arranged so as to connect the switching elements in series with each other, wherein each of the arm structures includes element voltage detection means for detecting an element voltage between the collector terminal and the emitter terminal. Comparing the element voltage detected by the element voltage detection means with a predetermined voltage, and detecting the occurrence of an overvoltage when the detected element voltage exceeds the predetermined voltage; and the overvoltage detection means And an overvoltage suppressing unit that supplies an on signal having a voltage lower than the on signal to the gate terminal when an overvoltage is detected by the power converter.
【0030】(作用)従って、請求項1に対応する発明
は以上のような手段を講じたことにより、オン/オフ検
出手段が、ゲート端子に与えられるオン信号及びオフ信
号を検出し、素子電圧検出手段が、コレクタ端子とエミ
ッタ端子との間の素子電圧を検出し、過電圧検出手段
が、素子電圧検出手段により検出された素子電圧と所定
電圧とを比較し、素子電圧が所定電圧を超えたとき、過
電圧の発生を検出し、dV/dt抑制手段が、オン/オ
フ検出手段によりオン信号からオフ信号への変化が検出
されると、ゲート端子にオン信号よりも低電圧のオン信
号を供給し、過電圧検出手段により過電圧が検出される
と、低電圧のオン信号の供給を停止することにより、タ
ーンオフ時にスイッチング素子を半ばオン状態にしてd
V/dtをCRD型スナバ回路とは別に抑制するので、
小さなスナバ容量値でソフトな遮断と過電圧の抑制とを
実現でき、よって、スナバコンデンサ容量を低減でき、
小型軽量化を図ることができる。(Operation) Therefore, the invention corresponding to claim 1 takes the above-described means, whereby the on / off detection means detects the on signal and the off signal applied to the gate terminal, and the element voltage The detecting means detects an element voltage between the collector terminal and the emitter terminal, and the overvoltage detecting means compares the element voltage detected by the element voltage detecting means with a predetermined voltage, and the element voltage exceeds the predetermined voltage. When the occurrence of overvoltage is detected, and the dV / dt suppressing means detects a change from the on signal to the off signal by the on / off detecting means, it supplies an on signal of a voltage lower than the on signal to the gate terminal. Then, when the overvoltage is detected by the overvoltage detection means, the supply of the low-voltage ON signal is stopped, so that the switching element is turned on halfway at the time of turn-off, and d
Since V / dt is suppressed separately from the CRD type snubber circuit,
Soft interruption and suppression of overvoltage can be realized with a small snubber capacitance value, so that the snubber capacitor capacitance can be reduced.
The size and weight can be reduced.
【0031】また、請求項2に対応する発明は、オン/
オフ検出手段及びdV/dt抑制手段に代えて、過電圧
クランプ手段が、過電圧検出手段により過電圧が検出さ
れるとき、ゲート端子にオン信号よりも低電圧のオン信
号を供給するので、dV/dtの抑制ではなく、過電圧
のクランプをクランプすることにより、請求項1に対応
する作用と同様の作用を奏することができる。The invention corresponding to claim 2 is an on / off switch.
Instead of the off detection means and the dV / dt suppression means, the overvoltage clamp means supplies an on signal of a lower voltage than the on signal to the gate terminal when the overvoltage is detected by the overvoltage detection means. By clamping the clamp of the overvoltage instead of the suppression, the same operation as the operation according to claim 1 can be achieved.
【0032】さらに、請求項3に対応する発明は、ゲー
ト駆動回路としては、オフ信号として、オン信号の絶対
値よりも高い値の絶対値をもつ負電位をゲート端子に与
えるので、請求項1又は請求項2に対応する作用に加
え、通常の電力用スイッチング素子を単相あるいは3相
ブリッジ構成とした場合に、他の相との遅れ時間を整合
でき、デッドタイムを最短化させて、歪みの少ない出力
波形を得ることができる。Further, in the invention corresponding to claim 3, the gate drive circuit applies a negative potential having an absolute value higher than the absolute value of the on signal to the gate terminal as the off signal. In addition, in addition to the operation corresponding to claim 2, when a normal power switching element is configured as a single-phase or three-phase bridge, delay times with other phases can be matched, dead time can be minimized, and distortion can be reduced. Output waveform can be obtained.
【0033】また、請求項4に対応する発明は、過電圧
検出手段により過電圧が検出されるとき、ゲート端子に
低電圧のオン信号を供給する過電圧抑制手段を付加した
ので、請求項1に対応する作用に加え、過電圧をクラン
プすることができる。According to a fourth aspect of the present invention, when an overvoltage is detected by the overvoltage detecting means, an overvoltage suppressing means for supplying a low-voltage ON signal to the gate terminal is added. In addition to action, overvoltage can be clamped.
【0034】さらに、請求項5に対応する発明は、請求
項2に対応する請求項3と同様の構成をもつ各アーム構
造がスイッチング素子を互いに直列接続するように配置
されたので、請求項2に対応する請求項3と同様の作用
に加え、電圧駆動のゲート駆動回路の駆動で蓄積時間を
通常の1/nに短縮すると共に、各スイッチング素子の
蓄積時間の差異による遅れ時間を最小化させて、各スイ
ッチング素子に印加される電圧分担を均等にできるの
で、スイッチング素子を直列接続した構成においても、
従来と異なり、CRD型スナバ回路を用いて、クランプ
型スナバを適用した場合と同様に過電圧を抑制すること
ができる。Further, in the invention corresponding to claim 5, since each arm structure having the same configuration as that of claim 3 corresponding to claim 2 is arranged so as to connect the switching elements in series with each other, claim 2 In addition to the same operation as in claim 3, the storage time is reduced to 1 / n of the normal by driving the voltage-driven gate drive circuit, and the delay time due to the difference in storage time of each switching element is minimized. Therefore, the voltage distribution applied to each switching element can be equalized, so that even in a configuration in which the switching elements are connected in series,
Unlike the related art, an overvoltage can be suppressed by using a CRD type snubber circuit, as in the case where a clamp type snubber is applied.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を参照して説明する。 (第1の実施形態)図1は本発明の第1の実施形態に係
る電力変換装置における主回路の1アーム単位の構成を
示す回路図であり、図13〜図15と同一部分には同一
符号を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる
部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同
様にして重複した説明を省略する。また、C1,R1,
D1からなるCRD型スナバ回路S1は、後述する本発
明方式によりdVce/dtが抑制されるので、符号は従
来と同一であるものの従来よりも低いコンデンサ容量で
設計されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm of a power converter according to a first embodiment of the present invention. Reference numerals are used and detailed description is omitted, and different portions are mainly described here. In the following respective embodiments, the duplicated description will be omitted in the same manner. Also, C1, R1,
The CRD-type snubber circuit S1 composed of D1 is designed with a lower capacitor capacitance than the conventional one, although the sign is the same as that of the conventional one because dVce / dt is suppressed by the method of the present invention described later.
【0036】本実施形態は、ターンオフ時に電圧上昇率
dVce/dtの抑制により過電圧の抑制を図るものであ
り、具体的には図1に示すように、ゲート電圧検出部1
0、オンオフ検出用比較器14、ターンオフ検出部1
6、ターンオン検出部17、ピーク値検出回路18、素
子電圧検出部20、過電圧検出用比較器22、信号保持
回路23、第1AND回路24、検出制御部30、オフ
期間検出用比較器33、第1電圧印加部40、パルス発
生部50、第2電圧印加部60を備えている。In this embodiment, the overvoltage is suppressed by suppressing the voltage rise rate dVce / dt at the time of turn-off. More specifically, as shown in FIG.
0, on / off detection comparator 14, turn-off detection unit 1
6, turn-on detection unit 17, peak value detection circuit 18, element voltage detection unit 20, overvoltage detection comparator 22, signal holding circuit 23, first AND circuit 24, detection control unit 30, off period detection comparator 33, A first voltage application unit 40, a pulse generation unit 50, and a second voltage application unit 60 are provided.
【0037】ここで、ゲート電圧検出部10は、ゲート
G−エミッタE間の電圧を検出してオンオフ検出用比較
器14及び検出制御部30に出力するためのものであ
り、具体的には、ゲートG−エミッタE間で互いに直列
接続された2つの抵抗11,12と、両抵抗R11,R
12間の電圧を増幅してオンオフ検出用比較器14及び
検出制御部30に出力するバッファアンプ13とが使用
されている。The gate voltage detector 10 detects the voltage between the gate G and the emitter E and outputs the voltage to the on / off detection comparator 14 and the detection controller 30. Two resistors 11 and 12 connected in series between the gate G and the emitter E;
A buffer amplifier 13 that amplifies the voltage between the two and outputs the amplified voltage to the on / off detection comparator 14 and the detection control unit 30 is used.
【0038】オンオフ検出用比較器14は、ゲート電圧
検出部10による検出結果からオン/オフ状態を検出し
てターンオフ検出部16及びターンオン検出部17に出
力するものであり、具体的には、基準電源15との比較
により出力を生じてターンオフ検出部16及びターンオ
ン検出部17に与える機能をもっている。なお、オンオ
フ検出用比較器14は、出力がデジタル処理される関係
上、出力側に図示しないダイオードが順方向に挿入さ
れ、オフ時の出力が零電位とされている(オン時の出力
は正電位である)。また、この図示しないダイオード
は、本明細書中の他の全ての比較器22,33に関して
も同様に挿入されている。The on / off detection comparator 14 detects the on / off state from the detection result of the gate voltage detection unit 10 and outputs the on / off state to the turn-off detection unit 16 and the turn-on detection unit 17. It has a function of generating an output by comparison with the power supply 15 and providing the output to the turn-off detection unit 16 and the turn-on detection unit 17. In the on / off detection comparator 14, a diode (not shown) is inserted in the output side in the forward direction because the output is digitally processed, and the output when off is set to zero potential (the output when on is positive. Potential). This diode (not shown) is similarly inserted in all the other comparators 22 and 33 in this specification.
【0039】ターンオフ検出部16は、オンオフ検出用
比較器14の出力がターンオフした時にパルス信号を発
生して信号保持回路23に与えるものである。The turn-off detection section 16 generates a pulse signal when the output of the on-off detection comparator 14 is turned off and supplies the pulse signal to the signal holding circuit 23.
【0040】ターンオン検出部17は、オンオフ検出用
比較器14の出力がターンオンした時にパルス信号を発
生してピーク値検出回路18に与えるものである。The turn-on detecting section 17 generates a pulse signal when the output of the on-off detecting comparator 14 is turned on and supplies the pulse signal to the peak value detecting circuit 18.
【0041】素子電圧検出部20は、主スイッチング素
子IGBT1の素子電圧Vceを検出してピーク値検出回
路18、過電圧検出用比較器22及び検出制御部30に
出力するものであり、具体的にはCRD型スナバ回路S
1に並列接続された2つの直列抵抗Rb1,Rb2と、
両抵抗Rb1,Rb2間の電圧を増幅してピーク値検出
回路18、過電圧検出用比較器22及び検出制御部30
に出力するバッファアンプ21とが使用されている。The element voltage detecting section 20 detects the element voltage Vce of the main switching element IGBT1 and outputs it to the peak value detecting circuit 18, the overvoltage detecting comparator 22, and the detection control section 30. CRD type snubber circuit S
1, two series resistors Rb1 and Rb2 connected in parallel to
The voltage between the two resistors Rb1 and Rb2 is amplified and the peak value detection circuit 18, the overvoltage detection comparator 22, and the detection control unit 30 are amplified.
And a buffer amplifier 21 that outputs the data to the memory.
【0042】ピーク値検出回路18は、ターンオン検出
部16のパルス信号をスイッチ18aに受けたとき、素
子電圧検出部20から出力された素子電圧Vceのピーク
値(オフ時の素子電圧)を検出するものであり、スイッ
チ18aとコンデンサ18bとの並列回路に接続されて
いる。When the switch 18a receives the pulse signal of the turn-on detecting section 16, the peak value detecting circuit 18 detects the peak value (off-state element voltage) of the element voltage Vce output from the element voltage detecting section 20. And is connected to a parallel circuit of a switch 18a and a capacitor 18b.
【0043】過電圧検出用比較器22は、素子電圧検出
部20の出力とピーク値検出回路18の出力とを比較
し、素子電圧検出部20の出力がピーク値検出回路18
の出力を越えるとき、零電位の信号を信号保持回路23
に送出するものである。The overvoltage detecting comparator 22 compares the output of the element voltage detecting section 20 with the output of the peak value detecting circuit 18 and outputs the output of the element voltage detecting section 20 to the peak value detecting circuit 18.
When the output of the signal holding circuit 23 exceeds
To be sent.
【0044】信号保持回路23は、ターンオフ開始から
最初にオフ時の素子電圧に到達するまでの期間を検出す
るためのものであり、具体的には、ターンオフ検出部1
6のパルス信号により出力信号を正電位側に移行させ、
過電圧検出用比較器22の出力が零電位に移行すると、
出力信号を零電位に移行させてその出力信号を保持して
第1AND回路24に与えるものである。The signal holding circuit 23 is for detecting a period from the start of turn-off to the time when the element voltage at the time of first turn-off is reached.
The output signal is shifted to the positive potential side by the pulse signal of No. 6,
When the output of the overvoltage detection comparator 22 shifts to zero potential,
The output signal is shifted to zero potential, and the output signal is held and applied to the first AND circuit 24.
【0045】検出制御部30は、過電圧検出用比較器2
2よりも後段に設けられ、ゲート電圧検出部10の検出
結果がオン状態を示すときに素子電圧検出部20の出力
側をオフ期間検出用比較器33の入力側から分離し、ゲ
ート電圧検出部10の検出結果がオフ状態を示すときに
素子電圧検出部20の出力側をオフ期間検出用比較器2
2の入力側に接続するものであり、具体的には、ゲート
電圧検出部10の検出電圧を反転させる反転回路31
と、反転回路31の出力に応じて素子電圧検出部20と
その後段のオフ期間検出用比較器33とを分離(開放)
/接続するスイッチ32とを備えている。The detection control unit 30 includes the comparator 2 for overvoltage detection.
2, the output side of the element voltage detection unit 20 is separated from the input side of the off period detection comparator 33 when the detection result of the gate voltage detection unit 10 indicates the ON state, When the detection result of No. 10 indicates the off state, the output side of the element voltage detecting unit 20 is set to the off period detecting comparator 2
2, and specifically, an inversion circuit 31 for inverting the detection voltage of the gate voltage detection unit 10.
And the element voltage detector 20 and the subsequent off-period detection comparator 33 are separated (opened) according to the output of the inverting circuit 31.
/ Connecting switch 32.
【0046】オフ期間検出用比較器33は、検出制御部
30を通過した素子電圧検出部20の出力(素子電圧V
ce)と基準電源34による基準電圧とを比較し、素子電
圧Vceが基準電圧を越えたとき、正電位の出力信号を第
1AND回路24に与えるものである。The off-period detection comparator 33 outputs the output of the element voltage detection unit 20 (the element voltage V
ce) is compared with a reference voltage from the reference power supply 34. When the element voltage Vce exceeds the reference voltage, a positive potential output signal is supplied to the first AND circuit 24.
【0047】第1AND回路24は、信号保持回路23
の出力とオフ期間検出用比較器33の出力との論理積を
とって第1電圧印加部40及びパルス発生部50に出力
するものである。The first AND circuit 24 includes a signal holding circuit 23
And the output of the off-period detection comparator 33 and outputs the result to the first voltage application unit 40 and the pulse generation unit 50.
【0048】第1電圧印加部40は、第1AND回路2
4の出力に従ってゲート端子Gに正電圧を印加するもの
であり、具体的には、ゲート駆動回路の正側スイッチE
a1に並列接続された抵抗41及びスイッチ42からな
る直列回路から構成されている。The first voltage application section 40 is provided with the first AND circuit 2
4, a positive voltage is applied to the gate terminal G. Specifically, a positive switch E of the gate drive circuit is applied.
It comprises a series circuit consisting of a resistor 41 and a switch 42 connected in parallel to a1.
【0049】パルス発生部50は、所定周期のパルス列
を発生し、第1AND回路24の出力期間中に当該パル
ス列を第2電圧印加部60に与えるものであり、具体的
には、起動部51、パルス数カウンタ52、ボリューム
53、V/F変換回路54、設定スイッチ55、第2A
ND回路56を備えている。The pulse generator 50 generates a pulse train of a predetermined cycle, and supplies the pulse train to the second voltage applying unit 60 during the output period of the first AND circuit 24. Pulse number counter 52, volume 53, V / F conversion circuit 54, setting switch 55, 2A
The ND circuit 56 is provided.
【0050】起動部51は、第1AND回路24の出力
が零電位から正電位側に変化したとき、パルス数カウン
タ52に設定スイッチ55の設定値をプリセットさせる
ものである。When the output of the first AND circuit 24 changes from zero potential to the positive potential side, the starter 51 presets the set value of the setting switch 55 to the pulse number counter 52.
【0051】パルス数カウンタ52は、V/F変換回路
54から受けるクロック信号をカウントし、カウント結
果(F)を設定スイッチ53の設定内容(n)に応じて
第2AND回路56に出力(F/n)するものであり、
例えばF/n分周器が使用可能となっている。The pulse number counter 52 counts the clock signal received from the V / F conversion circuit 54, and outputs the count result (F) to the second AND circuit 56 in accordance with the setting content (n) of the setting switch 53 (F / F). n)
For example, an F / n frequency divider can be used.
【0052】ボリューム53は、予め設定された電圧V
をV/F変換回路54に与えるためのものであり、例え
ば電源に接続された可変抵抗などが使用可能となってい
る。なお、ボリューム53の設定電圧Vは、スナバ回路
S1による吸収分を差し引いた後の電圧上昇率dVce/
dtに基づき、このdVce/dtを更に低下させる度合
に応じて設定される。The volume 53 has a predetermined voltage V
To the V / F conversion circuit 54, and for example, a variable resistor connected to a power supply can be used. Note that the set voltage V of the volume 53 is the voltage rise rate dVce / after subtracting the amount absorbed by the snubber circuit S1.
Based on dt, it is set according to the degree to which this dVce / dt is further reduced.
【0053】V/F変換回路54は、ボリューム53か
ら与えられた電圧Vを周波数Fのクロック信号に変換し
てこのクロック信号をパルス数カウンタ52に与えるも
のである。The V / F conversion circuit 54 converts the voltage V supplied from the volume 53 into a clock signal having a frequency F and supplies the clock signal to the pulse number counter 52.
【0054】設定スイッチ55は、パルス数カウンタ
(F/n分周器)52の出力をカウント値Fの1/nに
制御するため、任意の数値nを設定可能とするものであ
り、例えばディップスイッチが使用可能となっている。The setting switch 55 allows an arbitrary numerical value n to be set in order to control the output of the pulse number counter (F / n frequency divider) 52 to 1 / n of the count value F. The switch is enabled.
【0055】第2AND回路56は、第1AND回路2
4の出力とパルス数カウンタ52の出力との論理積をと
って第2電圧印加部60に与えるものである。The second AND circuit 56 is connected to the first AND circuit 2
The logical product of the output of the pulse number counter 52 and the output of the pulse number counter 52 is given to the second voltage applying unit 60.
【0056】第2電圧印加部60は、第2AND回路5
6の出力に従ってゲート端子Gに正電圧を印加するため
のものであり、具体的には、ゲート駆動回路の正側電源
Ea1、正側スイッチSa1及びゲート抵抗Rg1から
なる直列回路に並列に接続され、2つの正側電源61,
62、抵抗63及びスイッチ64からなる直列回路から
構成されている。ここで、スイッチ64は第2AND回
路56の出力側に接続されている。The second voltage applying section 60 is connected to the second AND circuit 5
6, for applying a positive voltage to the gate terminal G in accordance with the output of the gate drive circuit 6. Specifically, it is connected in parallel to a series circuit including a positive power supply Ea1, a positive switch Sa1, and a gate resistor Rg1 of a gate drive circuit. , Two positive-side power supplies 61,
It comprises a series circuit consisting of a resistor 62, a resistor 63 and a switch 64. Here, the switch 64 is connected to the output side of the second AND circuit 56.
【0057】なお、第1及び第2電圧印加部40,60
により印加されるゲート電圧は、オンオフ検出用比較器
14によってターンオンと検出されない程度の値であ
り、比較器14の基準電源15の電圧よりも低い値とな
っている。The first and second voltage applying sections 40 and 60
Is such a value that it is not detected as turned on by the on / off detection comparator 14, and is lower than the voltage of the reference power supply 15 of the comparator 14.
【0058】次に、以上のように構成された電力変換装
置の動作を図2のタイムチャートを用いて説明する。Next, the operation of the power converter configured as described above will be described with reference to the time chart of FIG.
【0059】いま、主スイッチング素子IGBT1のC
- E間には直流電圧Vceが印加されているとする。この
とき、オンオフ検出用比較器14は、図2(a)に示す
ように、オフ状態を示すオフ状態信号を出力していると
する(時刻t0)。すなわち、現在はオフ状態であると
する。Now, C of the main switching element IGBT1
It is assumed that a DC voltage Vce is applied between E and E. At this time, it is assumed that the on / off detection comparator 14 outputs an off state signal indicating an off state as shown in FIG. 2A (time t0). That is, it is assumed that the current state is the off state.
【0060】続いて、このオフ状態からオン状態に移行
するターンオン過程について述べる。いま、ゲート駆動
回路の負側スイッチEb1がオフされると共に正側スイ
ッチEa1がオンされると、主スイッチング素子IGB
T1のG- E間のゲート電圧が負電位から正電位側に移
行する(時刻t1)。これにより、ゲート電圧検出部1
0のバッファアンプ13は、負電位から正電位側に移行
する出力信号をオンオフ検出用比較器14及び検出制御
部30に与える。Next, the turn-on process of shifting from the off state to the on state will be described. Now, when the negative switch Eb1 of the gate drive circuit is turned off and the positive switch Ea1 is turned on, the main switching element IGB
The gate voltage between GE at T1 shifts from the negative potential to the positive potential side (time t1). Thereby, the gate voltage detection unit 1
The 0 buffer amplifier 13 supplies an output signal that shifts from the negative potential to the positive potential side to the on / off detection comparator 14 and the detection control unit 30.
【0061】検出制御部30は、この正電位側に移行す
る出力信号を受けると、反転回路31がこれを反転させ
て負電位側に移行する出力信号をスイッチ32に与え、
スイッチ32をオフすることにより、素子電圧検出部2
0とオフ期間検出用比較器33とを分離する。When the detection control unit 30 receives the output signal which shifts to the positive potential side, the inversion circuit 31 inverts the output signal and supplies the switch 32 with an output signal which shifts to the negative potential side.
By turning off the switch 32, the element voltage detection unit 2
0 and the off-period detection comparator 33 are separated.
【0062】一方、オンオフ検出用比較器14は、バッ
ファアンプ13の出力が正電位側に移行する際に、基準
電源の電位を越えたとき、図2(b)に示すように、オ
フ状態信号に代えて、オン状態信号をターンオフ検出部
16及びターンオン検出部17に与える(時刻t1)。On the other hand, when the output of the buffer amplifier 13 exceeds the potential of the reference power supply when the output of the buffer amplifier 13 shifts to the positive potential side, as shown in FIG. Instead, an on-state signal is given to the turn-off detector 16 and the turn-on detector 17 (time t1).
【0063】ターンオフ検出部16はこのオン状態信号
を無視するが、ターンオン検出部17は、このオン状態
信号を受けると、図2(c)に示すように、所定幅のパ
ルス信号を発生してピーク値検出回路18に与える(時
刻t1)。The turn-off detector 16 ignores the on-state signal, but when the turn-on detector 17 receives the on-state signal, it generates a pulse signal of a predetermined width as shown in FIG. This is given to the peak value detection circuit 18 (time t1).
【0064】ピーク値検出回路18は、このパルス信号
により起動されると、素子電圧検出部20から与えられ
る素子電圧Vceのピーク値を記憶する(時刻t2)。な
お、記憶される素子電圧Vceは、ターンオン直後の素子
電圧であり、すなわち、オフ時の安定状態の素子電圧V
ceである。When activated by this pulse signal, the peak value detecting circuit 18 stores the peak value of the element voltage Vce provided from the element voltage detecting section 20 (time t2). The stored device voltage Vce is the device voltage immediately after the device is turned on, that is, the device voltage V in a stable state when the device is turned off.
ce.
【0065】以上により、ターンオン過程が完了する
(時刻t3)。次に、オン状態からオフ状態に移行する
ターンオフ過程について述べる。ゲート駆動回路の負側
スイッチEb1がオンされると共に正側スイッチEa1
がオフされると(時刻t4)、ゲート電圧検出部10の
バッファアンプ13は、正電位から負電位側に移行する
出力信号をオンオフ検出用比較器14及び検出制御部3
0に与える。As described above, the turn-on process is completed (time t3). Next, a turn-off process of shifting from the on-state to the off-state will be described. The negative switch Eb1 of the gate drive circuit is turned on and the positive switch Ea1 is turned on.
Is turned off (time t4), the buffer amplifier 13 of the gate voltage detection unit 10 outputs the output signal that shifts from the positive potential to the negative potential side to the on-off detection comparator 14 and the detection control unit 3.
Give to 0.
【0066】検出制御部30は、この負電位側に移行す
る出力信号を受けると、反転回路31を介してスイッチ
32をオンして素子電圧検出部30の出力側とオフ期間
検出用比較器33の入力側とを接続する。When receiving the output signal which shifts to the negative potential side, the detection control section 30 turns on the switch 32 via the inverting circuit 31 to turn on the output side of the element voltage detection section 30 and the off period detection comparator 33. Connect to the input side of.
【0067】オフ期間検出用比較器33は、検出制御部
30を介して受ける素子電圧検出部20の出力が基準電
源34の基準電圧を超えたとき、素子電圧Vce有りを示
す出力信号を零電位から正電位に変化させて第1AND
回路24に与える。When the output of the element voltage detection section 20 received via the detection control section 30 exceeds the reference voltage of the reference power supply 34, the off-period detection comparator 33 outputs an output signal indicating the presence of the element voltage Vce to zero potential. To the positive potential and the first AND
To the circuit 24.
【0068】一方、オンオフ検出用比較器14は、バッ
ファアンプ13の出力が負電位側に移行する際に、基準
電源15の電位より低下したとき、図2(b)に示すよ
うに、オン状態信号に代えて、オフ状態信号をターンオ
フ検出部16及びターンオン検出部17に与える(時刻
t5)。On the other hand, when the output of the buffer amplifier 13 falls below the potential of the reference power supply 15 when the output of the buffer amplifier 13 shifts to the negative potential side, as shown in FIG. An off-state signal is supplied to the turn-off detector 16 and the turn-on detector 17 instead of the signal (time t5).
【0069】ターンオン検出部17はこのオフ状態信号
を無視するが、ターンオフ検出部16は、このオフ状態
信号を受けると、図2(d)に示すように、所定幅のパ
ルス信号を発生して信号保持回路23に与える(時刻t
5)。The turn-on detection section 17 ignores the off-state signal, but when the turn-off detection section 16 receives the off-state signal, it generates a pulse signal having a predetermined width as shown in FIG. Given to the signal holding circuit 23 (time t
5).
【0070】信号保持回路23は、このパルス信号でセ
ットされ、出力信号を零電位から正電位に変化させて第
1AND回路24に与える。第1AND回路24は、信
号保持回路23及びオフ期間検出用比較器33から夫々
正電位の出力信号を受けるとき、図2(e)に示すよう
に、正電位の出力信号を第1電圧印加部40及びパルス
発生部50に与える(時刻t5)。The signal holding circuit 23 is set by the pulse signal, changes the output signal from zero potential to positive potential, and supplies the output signal to the first AND circuit 24. When the first AND circuit 24 receives the output signal of the positive potential from the signal holding circuit 23 and the comparator 33 for detecting the OFF period, respectively, the first AND circuit 24 outputs the output signal of the positive potential to the first voltage applying unit as shown in FIG. 40 and the pulse generator 50 (time t5).
【0071】第1電圧印加部40は、この出力信号によ
りスイッチ42をオン状態にして正側電源Ea1を抵抗
41を介して主スイッチング素子IGBTのゲートGに
接続し、ゲート電圧をターンオフ状態から主スイッチン
グ素子IGBTのしきい値より低い所定電位に保持す
る。なお、この所定電位は、抵抗41により設定され
る。The first voltage application section 40 turns on the switch 42 in response to the output signal, connects the positive power supply Ea1 to the gate G of the main switching element IGBT via the resistor 41, and changes the gate voltage from the turn-off state to the main state. The potential is maintained at a predetermined potential lower than the threshold value of the switching element IGBT. This predetermined potential is set by the resistor 41.
【0072】一方、パルス発生部50では、第1AND
回路24の出力により、起動部51がパルス数カウンタ
52に設定スイッチ55の設定値をプリセットする。こ
れにより、パルス数カウンタ52は、ボリューム53の
設定電圧に応じてV/F変換回路54から受けるクロッ
ク信号をカウントし、カウント結果を設定スイッチ55
の設定内容に応じてパルス信号に変換し、このパルス信
号からなるパルス列を第2AND回路56に出力する。On the other hand, in the pulse generation section 50, the first AND
In response to the output of the circuit 24, the activation unit 51 presets the setting value of the setting switch 55 in the pulse number counter 52. Thereby, the pulse number counter 52 counts the clock signal received from the V / F conversion circuit 54 according to the set voltage of the volume 53, and outputs the count result to the setting switch 55.
Is converted into a pulse signal in accordance with the setting contents of the above, and a pulse train composed of the pulse signal is output to the second AND circuit 56.
【0073】第2AND回路56は、図2(f)に示す
ように、第1AND回路24から正電位の出力信号を受
けるとき、パルス数カウンタ52から出力されるパルス
列を通過させて第2電圧印加部60に与える(時刻t5
〜)。As shown in FIG. 2 (f), when the second AND circuit 56 receives a positive potential output signal from the first AND circuit 24, it passes the pulse train output from the pulse number counter 52 to apply the second voltage. (Time t5)
~).
【0074】第2電圧印加部60は、パルス列に応じて
スイッチ64をオン状態にし、図2(a)に示すよう
に、正側電源61,62からの正電圧を抵抗63を介し
て主スイッチング素子IGBT1のゲートGに印加する
(時刻t6)。The second voltage applying section 60 turns on the switch 64 in accordance with the pulse train, and switches the positive voltages from the positive power supplies 61 and 62 via the resistor 63 to the main switching as shown in FIG. The voltage is applied to the gate G of the element IGBT1 (time t6).
【0075】これにより、主スイッチング素子IGBT
1は、ターンオフ開始からターンオフ中に半ばオン状態
に制御されるので、電圧上昇率dVce/dtを低下させ
ることができる。Thus, main switching element IGBT
1 is controlled to be in an on state during the turn-off from the start of the turn-off, so that the voltage rise rate dVce / dt can be reduced.
【0076】続いて、素子電圧Vceが上昇してオーバー
シュートによりオフ時の定常値を越えると(時刻t
7)、過電圧検出用比較器22は、出力信号を正電位か
ら零電位側に移行させて信号保持回路23に与え、信号
保持回路23は、この負電位側に移行した出力信号によ
りリセットされ、出力信号を正電位から零電位側に移行
させて第1AND回路24に与える。Subsequently, when the element voltage Vce rises and exceeds the OFF-state steady value due to overshoot (at time t).
7), the overvoltage detection comparator 22 shifts the output signal from the positive potential to the zero potential side and supplies it to the signal holding circuit 23. The signal holding circuit 23 is reset by the output signal shifted to the negative potential side, The output signal is shifted from the positive potential to the zero potential side and applied to the first AND circuit 24.
【0077】これにより、第1AND回路24は、図2
(e)に示すように、出力信号を零電位に移行させて第
1電圧印加部40及びパルス発生部50に与え(時刻t
7)、第1電圧印加部40及び第2電圧印加部60によ
るゲート電圧の印加を停止させる。As a result, the first AND circuit 24 operates as shown in FIG.
As shown in (e), the output signal is shifted to zero potential and applied to the first voltage application unit 40 and the pulse generation unit 50 (at time t).
7) Stop applying the gate voltage by the first voltage application unit 40 and the second voltage application unit 60.
【0078】以下、主スイッチング素子IGBT1は、
制御無し時のdVce/dt(破線で示す)よりも低い値
でdVce/dtがオーバーシュートしてからオフ時の素
子電圧Vceに移行する。これにより、ターンオフ過程が
完了する(時刻t8)。Hereinafter, the main switching element IGBT1 is
The dVce / dt overshoots at a value lower than dVce / dt (indicated by a broken line) when there is no control, and then shifts to the off-state element voltage Vce. Thus, the turn-off process is completed (time t8).
【0079】上述したように第1の実施形態によれば、
ゲート電圧検出部10が、ゲート端子Gに与えられるゲ
ート電圧(オン信号及びオフ信号)を検出し、素子電圧
検出部20が、コレクタ端子Cとエミッタ端子Eとの間
の素子電圧Vceを検出し、過電圧検出用比較器22が、
素子電圧検出部20により検出された素子電圧Vceとピ
ーク値検出回路18に記憶されたオフ時の素子電圧とを
比較し、検出された素子電圧Vceがオフ時の素子電圧V
ceを超えたとき、過電圧の発生を検出する。As described above, according to the first embodiment,
The gate voltage detector 10 detects a gate voltage (ON signal and OFF signal) applied to the gate terminal G, and the element voltage detector 20 detects an element voltage Vce between the collector terminal C and the emitter terminal E. , The overvoltage detection comparator 22
The device voltage Vce detected by the device voltage detection unit 20 is compared with the device voltage in the off state stored in the peak value detection circuit 18, and the detected device voltage Vce is compared with the device voltage V in the off state.
When ce is exceeded, the occurrence of overvoltage is detected.
【0080】これにより、信号保持回路23、第1AN
D回路24、第1電圧印加部40、パルス発生部50及
び第2電圧印加部60では、ターンオフ検出部16によ
りオン信号からオフ信号への変化が検出されると、主ス
イッチング素子IGBT1のゲート端子Gにオン信号よ
りも低電圧のオン信号を供給し、過電圧検出用比較器2
2により過電圧が検出されると、低電圧のオン信号の供
給を停止することにより、ターンオフ時にスイッチング
素子を半ばオン状態にしてdV/dtをCRD型スナバ
回路S1とは別に抑制する。Thus, the signal holding circuit 23, the first AN
In the D circuit 24, the first voltage application unit 40, the pulse generation unit 50, and the second voltage application unit 60, when the change from the ON signal to the OFF signal is detected by the turn-off detection unit 16, the gate terminal of the main switching element IGBT1 is used. G is supplied with an ON signal having a lower voltage than the ON signal, and the overvoltage detection comparator 2
When an overvoltage is detected by step 2, the supply of the low-voltage ON signal is stopped, so that the switching element is turned on halfway at the time of turn-off, and dV / dt is suppressed separately from the CRD type snubber circuit S1.
【0081】このため、小さなスナバ容量値でソフトな
遮断と過電圧の抑制とを実現でき、よって、スナバコン
デンサ容量を低減でき、小型軽量化を図ることができ
る。For this reason, soft interruption and suppression of overvoltage can be realized with a small snubber capacitance value, so that the snubber capacitor capacitance can be reduced and the size and weight can be reduced.
【0082】また、ターンオフ時に低電圧のオン信号を
複数のパルス信号で制御することにより、dVce/dt
を自在に抑制することができる。Further, by controlling the low voltage ON signal with a plurality of pulse signals at the time of turn-off, dVce / dt
Can be freely suppressed.
【0083】さらに、低電圧のオン信号の制御で過電圧
を抑制できるため、主回路の特別な低インダクタンス対
策を不要とすることができる。Further, since the overvoltage can be suppressed by controlling the low-voltage ON signal, it is not necessary to take any special measures against the low inductance of the main circuit.
【0084】(第2の実施形態)図3は本発明の第2の
実施形態に係る電力変換装置における主回路の1アーム
単位の構成を示す回路図である。(Second Embodiment) FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in one arm unit of a power converter according to a second embodiment of the present invention.
【0085】本実施形態は、第1の実施形態の変形形態
であり、ゲートの入力容量の充・放電の高速化を図るも
のであり、具体的には、通常の数倍〜数十倍のゲート電
流を流すように、第2電圧印加部60における抵抗63
Lと電源61x,62xとの値、並びにゲート駆動回路
の正側電源Ea1x、負側電源Eb1x及びゲート抵抗
Rg1Lの値を変更した構成となっている。This embodiment is a modification of the first embodiment, and aims to speed up the charging and discharging of the input capacitance of the gate. Specifically, this embodiment is several times to several tens times as large as normal. The resistance 63 in the second voltage applying unit 60 is set so that a gate current flows.
In this configuration, the values of L and the power supplies 61x and 62x, and the values of the positive power supply Ea1x, the negative power supply Eb1x, and the gate resistance Rg1L of the gate drive circuit are changed.
【0086】すなわち、抵抗63L,Rg1Lは、第1
の実施形態よりも低い抵抗値のものが使用され、且つ電
源Ea1x,Eb1x,61x,62xは、第1の実施
形態よりも高い電圧のものが使用されている。That is, the resistors 63L and Rg1L are connected to the first
The power supplies Ea1x, Eb1x, 61x, and 62x have lower resistance values than those of the first embodiment, and have higher voltages than those of the first embodiment.
【0087】以上のような構成により、第1の実施形態
の効果に加え、通常の数倍〜数十倍のゲート電流が流れ
るため、図4に示すように、ゲートの入力容量の充・放
電が高速化され、主スイッチング素子のスイッチングを
高速化することができる。With the above-described configuration, in addition to the effect of the first embodiment, a gate current several times to several tens times that of a normal gate current flows, and as shown in FIG. And the speed of switching of the main switching element can be increased.
【0088】特に、蓄積時間tstg が通常駆動の1/m
倍に短縮されることから、主スイッチング素子を単相あ
るいは3相ブリッジ構成したコンバータやインバータに
おいて、他の相とのスイッチング状態の関係を容易に把
握できると共に、デッドタイムを最短化できるので、歪
みの少ない出力を得ることができる。In particular, the storage time t stg is 1 / m of the normal drive.
In the converter or inverter in which the main switching element is configured as a single-phase or three-phase bridge, the relationship of the switching state with other phases can be easily grasped, and the dead time can be minimized. Output can be obtained.
【0089】(第3の実施形態)図5は本発明の第3の
実施形態に係る電力変換装置における主回路の1アーム
単位の構成を示す回路図である。(Third Embodiment) FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a third embodiment of the present invention.
【0090】本実施形態は、第1の実施形態の変形形態
であり、dVce/dtの抑制に代えて、過電圧のクラン
プを図るものであり、具体的には、ターンオフ検出部1
6及びパルス発生部50を省略し、また、第1及び第2
電圧印加部40,60のスイッチ42,64の制御を共
通化し、さらに、信号保持回路23に代えて、保持回路
71及びリセット信号発生回路72を備えている。This embodiment is a modification of the first embodiment, and aims to clamp an overvoltage instead of suppressing dVce / dt.
6 and the pulse generator 50 are omitted, and the first and second
The control of the switches 42 and 64 of the voltage applying units 40 and 60 is shared, and a holding circuit 71 and a reset signal generating circuit 72 are provided instead of the signal holding circuit 23.
【0091】ここで、保持回路71は、過電圧検出用比
較器22の出力が正電位から零電位に低下したとき、出
力信号を零電位から正電位側に移行して第1AND回路
24に与え、リセット信号発生回路71からリセット信
号を受けたとき、出力信号を負電位にリセットするもの
である。Here, when the output of the overvoltage detection comparator 22 falls from the positive potential to the zero potential, the holding circuit 71 shifts the output signal from the zero potential to the positive potential side and supplies the output signal to the first AND circuit 24. When a reset signal is received from the reset signal generation circuit 71, the output signal is reset to a negative potential.
【0092】リセット信号発生回路72は、過電圧検出
用比較器22の出力が零電位から正電位側に上昇したと
き、リセット信号を保持回路71に与えるものである。The reset signal generation circuit 72 supplies a reset signal to the holding circuit 71 when the output of the overvoltage detection comparator 22 rises from zero potential to positive potential.
【0093】以上のような構成により、ターンオンの際
には(時刻t0〜)、前述した通り、オフ時の定常状態
の素子電圧Vceがピーク値検出回路18に保持され(時
刻t2)、ターンオン過程が完了する(時刻t3)。With the above configuration, at the time of turn-on (time t0), as described above, the steady-state element voltage Vce in the off-state is held in the peak value detection circuit 18 (time t2), and the turn-on process is performed. Is completed (time t3).
【0094】一方、ターンオフの際には(時刻t11
〜)、過電圧検出用比較器22が過電圧を検出したとき
(時刻t12、図2(d))、保持回路71の出力信号
が正電位にセットされ(図2(e))、保持回路71の
出力信号が第1AND回路24を通過して(図2
(g))第1及び第2電圧印加部40,60のスイッチ
42,64がオン状態に制御され、主スイッチング素子
IGBT1が半ばオン状態になる。On the other hand, at the time of turn-off (time t11
), When the overvoltage detection comparator 22 detects an overvoltage (time t12, FIG. 2D), the output signal of the holding circuit 71 is set to a positive potential (FIG. 2E), The output signal passes through the first AND circuit 24 (see FIG. 2).
(G)) The switches 42 and 64 of the first and second voltage applying units 40 and 60 are controlled to be in an on state, and the main switching element IGBT1 is partially turned on.
【0095】これにより、過電圧が抑制される。また、
過電圧検出用比較器22が過電圧の消失を検出したとき
(時刻t13)、リセット信号発生回路72により保持
回路71がリセットされて(図2(f))第1AND回
路24の出力が零電位になり、第1及び第2電圧印加部
40,60のスイッチがオフ状態に制御され、主スイッ
チング素子IGBT1がオフ状態になる。これにより、
ターンオフ過程が完了する(時刻t14)。Thus, overvoltage is suppressed. Also,
When the overvoltage detecting comparator 22 detects the disappearance of the overvoltage (time t13), the holding circuit 71 is reset by the reset signal generation circuit 72 (FIG. 2F), and the output of the first AND circuit 24 becomes zero potential. The switches of the first and second voltage applying units 40 and 60 are controlled to be off, and the main switching element IGBT1 is turned off. This allows
The turn-off process is completed (time t14).
【0096】すなわち、本実施形態によれば、ターンオ
フ時に、オーバーシュートによる過電圧の主スイッチン
グ素子IGBT1を半ばオン状態に導くので(時刻t1
2〜t13)、過電圧の発生を抑制することができる。That is, according to the present embodiment, at the time of turn-off, the main switching element IGBT1 of overvoltage due to overshoot is guided to the half-on state (at time t1).
2 to t13), the occurrence of overvoltage can be suppressed.
【0097】(第4の実施形態)図7は本発明の第4の
実施形態に係る電力変換装置における主回路の1アーム
単位の構成を示す回路図である。(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in one arm unit of a power converter according to a fourth embodiment of the present invention.
【0098】本実施形態は、第3の実施形態の変形形態
であり、ゲートの入力容量の充・放電の高速化を図るも
のであり、具体的には、通常の数倍〜数十倍のゲート電
流を流すように、第2電圧印加部60における抵抗63
Lと電源61x,62xとの値、並びにゲート駆動回路
の正側電源Ea1x、負側電源Eb1x及びゲート抵抗
Rg1Lの値を変更した構成となっている。This embodiment is a modification of the third embodiment, and aims at speeding up the charging and discharging of the input capacitance of the gate. Specifically, the present embodiment is several times to several tens times of the normal. The resistance 63 in the second voltage applying unit 60 is set so that a gate current flows.
In this configuration, the values of L and the power supplies 61x and 62x, and the values of the positive power supply Ea1x, the negative power supply Eb1x, and the gate resistance Rg1L of the gate drive circuit are changed.
【0099】すなわち、抵抗63L,Rg1Lは、第3
の実施形態よりも低い抵抗値のものが使用され、且つ電
源Ea1x,Eb1x,61x,62xは、第3の実施
形態よりも高い電圧のものが使用されている。That is, the resistors 63L and Rg1L are connected to the third
The power supplies Ea1x, Eb1x, 61x, and 62x have lower resistance values than those of the third embodiment, and have higher voltages than those of the third embodiment.
【0100】以上のような構成により、第3の実施形態
の効果に加え、通常の数倍〜数十倍のゲート電流が流れ
るため、図8に示すように、ゲートの入力容量の充・放
電が高速化され、主スイッチング素子のスイッチングを
高速化することができる。With the above configuration, in addition to the effect of the third embodiment, a gate current several times to several tens times that of a normal gate current flows. Therefore, as shown in FIG. And the speed of switching of the main switching element can be increased.
【0101】特に、蓄積時間tstg を通常駆動の1/m
倍に最短化できることから、主スイッチング素子を単相
あるいは3相ブリッジ構成したコンバータやインバータ
において、他の相とのスイッチングを容易に整合させる
ことができる。In particular, the accumulation time t stg is set to 1 / m of the normal driving.
Since the minimum switching time can be doubled, switching with another phase can be easily matched in a converter or inverter in which the main switching element is configured as a single-phase or three-phase bridge.
【0102】(第5の実施形態)図9は第5の実施形態
に係る電力変換装置における主回路の1アーム単位の構
成を示す回路図である。(Fifth Embodiment) FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm of a power converter according to a fifth embodiment.
【0103】本実施形態は、第1及び第3の実施形態を
互いに組合せた形態であり、dVce/dtの抑制と過電
圧のクランプとの同時の実現を図るものであって、具体
的には、第1の実施形態における信号保持回路23、第
1AND回路24、パルス発生部50、第1及び第2電
圧印加部40,60などからなるdVce/dt抑制部
と、第3の実施形態における保持回路71、リセット信
号発生回路72、第1AND回路24、第1及び第2電
圧印加部40,60からなる過電圧クランプ部とを電気
的に並列に接続した構成となっている。The present embodiment is a form in which the first and third embodiments are combined with each other, and aims at simultaneous suppression of dVce / dt and clamping of overvoltage. The dVce / dt suppression unit including the signal holding circuit 23, the first AND circuit 24, the pulse generation unit 50, the first and second voltage application units 40 and 60 in the first embodiment, and the holding circuit in the third embodiment In this configuration, a reset signal generation circuit 72, a first AND circuit 24, and an overvoltage clamp section including first and second voltage application sections 40 and 60 are electrically connected in parallel.
【0104】なお、本実施形態では、並列構成の都合
上、第1AND回路24は、第1AND回路24a,2
4bとして2つ設けられている。また、第1及び第2電
圧印加部40,60は、dVce/dt抑制部と過電圧ク
ランプ部とで共有化されている。また、dVce/dt抑
制部の第1AND回路24aの出力と、過電圧クランプ
部の第1AND回路24bの出力とは、各々OR回路7
3を介して第1電圧印加部40のスイッチ42に接続さ
れている。In the present embodiment, the first AND circuit 24 is connected to the first AND circuits 24a and 24a for convenience of the parallel configuration.
Two are provided as 4b. Further, the first and second voltage applying units 40 and 60 are shared by the dVce / dt suppressing unit and the overvoltage clamping unit. The output of the first AND circuit 24a of the dVce / dt suppression unit and the output of the first AND circuit 24b of the overvoltage clamp unit are OR circuits 7 respectively.
3 is connected to the switch 42 of the first voltage applying unit 40.
【0105】同様に、dVce/dt抑制部のパルス発生
部50(の第2AND回路56)の出力と、過電圧クラ
ンプ部の第1AND回路24bの出力とは、各々第3A
ND回路74を介して第2電圧印加部60のスイッチ6
4に接続されている。Similarly, the output of (the second AND circuit 56 of) the pulse generating section 50 of the dVce / dt suppressing section and the output of the first AND circuit 24b of the overvoltage clamping section are each 3A.
The switch 6 of the second voltage applying unit 60 via the ND circuit 74
4 is connected.
【0106】以上のような構成により、図10に示すよ
うに、ターンオフ直後から過電圧検出までの立上り時は
(t4〜)、第1の実施形態のdVce/dt抑制部によ
るdVce/dtの抑制効果を得ることができ(時刻t6
〜t7)、過電圧検出から過電圧消失までのオーバーシ
ュート時は、第3の実施形態の過電圧クランプ部による
過電圧の抑制効果を得ることができる(時刻t7〜t1
3a)。With the above configuration, as shown in FIG. 10, at the time of rising from immediately after the turn-off to the detection of the overvoltage (from t4), the effect of suppressing the dVce / dt by the dVce / dt suppressing unit of the first embodiment. (Time t6
To t7), at the time of overshoot from overvoltage detection to overvoltage disappearance, the overvoltage suppression effect of the overvoltage clamp unit of the third embodiment can be obtained (time t7 to t1).
3a).
【0107】すなわち、本実施形態によれば、第1及び
第3の実施形態の効果を同時に得ることができ、また、
dVce/dtの抑制と、過電圧の抑制とを併用すること
で主スイッチング素子やdVce/dtの低い負荷などの
電気的なストレスを解消することができる。That is, according to the present embodiment, the effects of the first and third embodiments can be simultaneously obtained.
By using both the suppression of dVce / dt and the suppression of overvoltage, electrical stress such as a main switching element and a load with low dVce / dt can be eliminated.
【0108】(第6の実施形態)図11は第6の実施形
態に係る電力変換装置における主回路の1アーム単位の
構成を示す回路図である。(Sixth Embodiment) FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a sixth embodiment.
【0109】本実施形態は、第4の実施形態の変形形態
であり、主スイッチング素子IGBT1,2を直列接続
したアーム単位の構成を示すものであって、互いに直列
接続された複数の主スイッチング素子IGBT1,2に
対し、各主スイッチング素子IGBT1,2毎に、個別
に過電圧クランプ部が設けられている。なお、符号の添
字は設備位置を示している。This embodiment is a modification of the fourth embodiment, and shows a configuration of an arm unit in which main switching elements IGBT1 and IGBT2 are connected in series, and includes a plurality of main switching elements connected in series to each other. As for the IGBTs 1 and 2, an overvoltage clamp section is individually provided for each of the main switching elements IGBT1 and IGBT2. In addition, the subscript of the code | symbol has shown the equipment position.
【0110】以上のような構成により、主スイッチング
素子IGBT1,2を直列接続した場合であっても、図
12に示すように、CRD型スナバ回路S1,S2を用
いて、クランプ型スナバを適用した場合と同様に容易且
つ効果的に過電圧を抑制することができ、小型、低コス
ト、高信頼性をもち、高耐圧の電力変換装置を実現させ
ることができる。With the above configuration, even when the main switching elements IGBT1 and IGBT2 are connected in series, as shown in FIG. 12, the clamp type snubber is applied using the CRD type snubber circuits S1 and S2. As in the case described above, overvoltage can be suppressed easily and effectively, and a compact, low-cost, high-reliability, high-voltage power converter can be realized.
【0111】(他の実施形態)上記各実施形態では、M
OSゲート入力型の主スイッチング素子としてIGBT
を用いた場合を説明したが、これに限らず、IGBTに
代えて、パワーMOSFET、IGBT、SIT又はI
EGT等を主スイッチング素子として用いても、発明を
同様に実施して同様の効果を得ることができる。(Other Embodiments) In the above embodiments, M
IGBT as main switching element of OS gate input type
However, the present invention is not limited to this, and instead of the IGBT, a power MOSFET, IGBT, SIT or I
Even if EGT or the like is used as the main switching element, the present invention can be implemented in the same manner and the same effect can be obtained.
【0112】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。The present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【0113】[0113]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ナバコンデンサ容量を低減でき、小型軽量化を図ること
ができる電力変換装置を提供できる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a power converter capable of reducing the snubber capacitor capacity and achieving a reduction in size and weight.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置に
おける主回路の1アーム単位の構成を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ムチャートFIG. 2 is a time chart for explaining an operation in the embodiment.
【図3】本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置に
おける主回路の1アーム単位の構成を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a second embodiment of the present invention.
【図4】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ムチャートFIG. 4 is a time chart for explaining an operation in the embodiment.
【図5】本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置に
おける主回路の1アーム単位の構成を示す回路図FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a third embodiment of the present invention.
【図6】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ムチャートFIG. 6 is a time chart for explaining the operation in the embodiment;
【図7】本発明の第4の実施形態に係る電力変換装置に
おける主回路の1アーム単位の構成を示す回路図FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ムチャートFIG. 8 is a time chart for explaining the operation in the embodiment.
【図9】本発明の第5の実施形態に係る電力変換装置に
おける主回路の1アーム単位の構成を示す回路図FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a fifth embodiment of the present invention.
【図10】同実施形態における動作を説明するためのタ
イムチャートFIG. 10 is a time chart for explaining the operation in the embodiment;
【図11】本発明の第6の実施形態に係る電力変換装置
における主回路の1アーム単位の構成を示す回路図FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a main circuit in a unit of one arm in a power converter according to a sixth embodiment of the present invention.
【図12】同実施形態における動作を説明するためのタ
イムチャートFIG. 12 is a time chart for explaining the operation in the embodiment;
【図13】従来のCRD型スナバ回路が上・下アームの
主回路に適用された電力変換装置の構成を示す回路図FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion device in which a conventional CRD type snubber circuit is applied to upper and lower arm main circuits.
【図14】従来のクランプ型スナバ回路が上・下アーム
の主回路に適用された電力変換装置の構成を示す回路図FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a power converter in which a conventional clamp-type snubber circuit is applied to an upper / lower arm main circuit.
【図15】従来のスナバ付の主回路を直列接続し且つ分
圧抵抗を並列接続してなる電力変換装置の構成を示す回
路図FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power converter in which main circuits with snubbers are connected in series and voltage-dividing resistors are connected in parallel.
Ea1〜2,Ea1x〜2x,Eb1〜2,Eb1x〜
2x,61,61x,62,62x…電源 Sa1〜2,Sb1〜2,18a,32,42,63,
63L…スイッチ Rg1〜2,R1〜2,11〜12,Rb1〜2,41
…抵抗 IGBT1〜2…主スイッチング素子 Df1〜2…還流ダイオード D1〜2…ダイオード C1〜2,18b…コンデンサ S1〜2…CRD型スナバ回路 10…ゲート電圧検出部 13,21…バッファアンプ 14…オンオフ検出用比較器 15,34…基準電源 16…ターンオフ検出部 17…ターンオン検出部 18…ピーク値検出回路 20…素子電圧検出部 22…過電圧検出用比較器 23…信号保持回路 24,24a,24b…第1AND回路 30…検出制御部 31…反転回路 33…オフ期間検出用比較器 40…第1電圧印加部 50…パルス発生部 51…起動部 52…パルス数カウンタ 53…ボリューム 54…V/F変換回路 55…設定スイッチ 56…第2AND回路 60…第2電圧印加部 71…保持回路 72…リセット信号発生回路 73…OR回路 74…第3AND回路Ea1-2, Ea1x-2x, Eb1-2, Eb1x-
2x, 61, 61x, 62, 62x ... power supplies Sa1-2, Sb1-2, 18a, 32, 42, 63,
63L switch Rg1-2, R1-2, 11-12, Rb1-2,41
... Resistance IGBT1 ~ 2 ... Main switching element Df1-2 ... Reflux diode D1-2 ... Diode C1-2,18b ... Capacitor S1-2 ... CRD type snubber circuit 10 ... Gate voltage detection unit 13,21 ... Buffer amplifier 14 ... On / off Detection comparators 15, 34 Reference power supply 16 Turn-off detection unit 17 Turn-on detection unit 18 Peak value detection circuit 20 Element voltage detection unit 22 Overvoltage detection comparator 23 Signal holding circuit 24, 24a, 24b 1st AND circuit 30 ... Detection control unit 31 ... Inversion circuit 33 ... Comparator for OFF period detection 40 ... First voltage application unit 50 ... Pulse generation unit 51 ... Activation unit 52 ... Pulse number counter 53 ... Volume 54 ... V / F conversion Circuit 55 Setting switch 56 Second AND circuit 60 Second voltage applying unit 71 Holding circuit 72 Reset DOO signal generating circuit 73 ... OR circuit 74 ... first 3AND circuit
Claims (5)
端子を有するMOSゲート入力型のスイッチング素子
と、前記コレクタ端子と前記エミッタ端子との間に設け
られ、ターンオフのときのdV/dtの抑制に要する容
量よりも低い容量のCRD型スナバ回路と、前記ゲート
端子にオン信号又はオフ信号を与えるゲート駆動回路と
を備えた電力変換装置であって、 前記ゲート端子に与えられるオン信号及びオフ信号を検
出するためのオン/オフ検出手段と、 前記コレクタ端子と前記エミッタ端子との間の素子電圧
を検出するための素子電圧検出手段と、 前記素子電圧検出手段により検出された素子電圧と所定
電圧とを比較し、前記素子電圧が前記所定電圧を超えた
とき、過電圧の発生を検出する過電圧検出手段と、 前記オン/オフ検出手段により前記オン信号から前記オ
フ信号への変化が検出されると、前記ゲート端子に前記
オン信号よりも低電圧のオン信号を供給し、前記過電圧
検出手段により過電圧が検出されると、前記低電圧のオ
ン信号の供給を停止するdV/dt抑制手段とを備えた
ことを特徴とする電力変換装置。1. A MOS gate input type switching element having a collector terminal, an emitter terminal, and a gate terminal, and a capacitor provided between the collector terminal and the emitter terminal for suppressing dV / dt during turn-off. A power conversion device comprising a CRD type snubber circuit having a lower capacity and a gate drive circuit for providing an ON signal or an OFF signal to the gate terminal, wherein an ON signal and an OFF signal applied to the gate terminal are detected. On / off detecting means for detecting the element voltage between the collector terminal and the emitter terminal, and comparing the element voltage detected by the element voltage detecting means with a predetermined voltage. An overvoltage detecting means for detecting occurrence of an overvoltage when the element voltage exceeds the predetermined voltage; When a change from the ON signal to the OFF signal is detected by the above, an ON signal having a lower voltage than the ON signal is supplied to the gate terminal, and when an overvoltage is detected by the overvoltage detecting means, the low voltage is supplied. And dV / dt suppressing means for stopping supply of the ON signal.
て、 前記オン/オフ検出手段及び前記dV/dt抑制手段に
代えて、 前記過電圧検出手段により過電圧が検出されるとき、前
記ゲート端子に前記オン信号よりも低電圧のオン信号を
供給する過電圧クランプ手段を備えたことを特徴とする
電力変換装置。2. The power conversion device according to claim 1, wherein the over-voltage detection unit detects the over-voltage instead of the on / off detection unit and the dV / dt suppression unit, and outputs the voltage to the gate terminal. A power conversion device comprising overvoltage clamping means for supplying an ON signal having a lower voltage than the ON signal.
装置において、 前記ゲート駆動回路は、前記オフ信号として、オン信号
の絶対値よりも高い値の絶対値をもつ負電位を前記ゲー
ト端子に与えることを特徴とする電力変換装置。3. The power conversion device according to claim 1, wherein the gate drive circuit sets the gate to a negative potential having a higher absolute value than an ON signal as the OFF signal. A power converter, which is provided to terminals.
て、 前記過電圧検出手段により過電圧が検出されるとき、前
記ゲート端子に前記低電圧のオン信号を供給する過電圧
抑制手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。4. The power converter according to claim 1, further comprising: an overvoltage suppressing unit that supplies the low-voltage ON signal to the gate terminal when the overvoltage is detected by the overvoltage detecting unit. Power converter.
端子を有するMOSゲート入力型のスイッチング素子
と、前記コレクタ端子と前記エミッタ端子との間に設け
られ、ターンオフのときのdV/dtの抑制に要する容
量よりも低い容量のCRD型スナバ回路と、正電位のオ
ン信号又は前記オン信号の絶対値よりも高い値の絶対値
をもつ負電位のオフ信号を前記ゲート端子に与えるゲー
ト駆動回路とを備えた複数のアーム構造が前記スイッチ
ング素子を互いに直列接続するように配置された電力変
換装置であって、 前記各アーム構造は、 前記コレクタ端子と前記エミッタ端子との間の素子電圧
を検出するための素子電圧検出手段と、 前記素子電圧検出手段により検出された素子電圧と所定
電圧とを比較し、前記検出された素子電圧が前記所定電
圧を超えたとき、過電圧の発生を検出する過電圧検出手
段と、 前記過電圧検出手段により過電圧が検出されるとき、前
記ゲート端子に前記オン信号よりも低電圧のオン信号を
供給する過電圧抑制手段とを備えたことを特徴とする電
力変換装置。5. A MOS gate input type switching element having a collector terminal, an emitter terminal, and a gate terminal, and a capacitor provided between the collector terminal and the emitter terminal for suppressing dV / dt during turn-off. A CRD type snubber circuit having a lower capacitance and a gate drive circuit for supplying a positive potential ON signal or a negative potential OFF signal having an absolute value higher than the absolute value of the ON signal to the gate terminal. A power converter in which a plurality of arm structures are arranged so as to connect the switching elements in series with each other, wherein each of the arm structures is an element for detecting an element voltage between the collector terminal and the emitter terminal. Voltage detecting means, comparing the element voltage detected by the element voltage detecting means with a predetermined voltage, and comparing the detected element voltage with the predetermined voltage. An overvoltage detecting means for detecting occurrence of an overvoltage when the constant voltage is exceeded, and an overvoltage suppressing means for supplying an on signal of a lower voltage than the on signal to the gate terminal when the overvoltage is detected by the overvoltage detecting means. A power conversion device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11097783A JP2000295834A (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|
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ID=14201427
Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000295834A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
- 1999-04-05 JP JP11097783A patent/JP2000295834A/en active Pending
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