JP2002199699A - 電力変換装置とその駆動方法 - Google Patents
電力変換装置とその駆動方法Info
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- JP2002199699A JP2002199699A JP2000389836A JP2000389836A JP2002199699A JP 2002199699 A JP2002199699 A JP 2002199699A JP 2000389836 A JP2000389836 A JP 2000389836A JP 2000389836 A JP2000389836 A JP 2000389836A JP 2002199699 A JP2002199699 A JP 2002199699A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インバータなどの電力変換装置におけるスイ
ッチング損失の低減化を図る。 【解決手段】 電力変換装置の各アームを、ＩＧＢＴ等
の半導体チップ１１，１２と２並列に接続された一方の
チップ、例えば半導体チップ１２に対し直列にインダク
タンスまたはインダクタンスと同等の要素１４を直列に
接続し、これらと逆並列に還流ダイオード１３を接続し
て構成することにより、上記課題の解決を図る。
ッチング損失の低減化を図る。 【解決手段】 電力変換装置の各アームを、ＩＧＢＴ等
の半導体チップ１１，１２と２並列に接続された一方の
チップ、例えば半導体チップ１２に対し直列にインダク
タンスまたはインダクタンスと同等の要素１４を直列に
接続し、これらと逆並列に還流ダイオード１３を接続し
て構成することにより、上記課題の解決を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力用半導体素
子モジュールからなる電力変換装置とその駆動方法に関
する。
子モジュールからなる電力変換装置とその駆動方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図６〜図９に従来例を示す。図６は電力
半導体素子モジュールからなるインバータ回路例で、直
流電源１０に対し６個の素子モジュール１で３相インバ
ータを構成し、交流出力を可能とするものである。
半導体素子モジュールからなるインバータ回路例で、直
流電源１０に対し６個の素子モジュール１で３相インバ
ータを構成し、交流出力を可能とするものである。
【０００３】モジュールの内部構成の従来例としては、
図７〜図９などに示すものがある。図７は絶縁ゲート形
バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１１と、逆並列に
接続されたフリーホイールダイオード（ＦＷＤ）１３と
からなる例、図８は大容量向けに、ＦＷＤ１３に対して
ＩＧＢＴを１１，１２と２つ並設した例、また、図９は
ＦＷＤ１３に対してＩＧＢＴ１１と金属酸化膜半導体型
電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１２Ａを並設し
た例である。
図７〜図９などに示すものがある。図７は絶縁ゲート形
バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１１と、逆並列に
接続されたフリーホイールダイオード（ＦＷＤ）１３と
からなる例、図８は大容量向けに、ＦＷＤ１３に対して
ＩＧＢＴを１１，１２と２つ並設した例、また、図９は
ＦＷＤ１３に対してＩＧＢＴ１１と金属酸化膜半導体型
電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１２Ａを並設し
た例である。
【０００４】それぞれの構成には、 図７，図８に示すもの：安価で駆動が容易 図９に示すもの ：定常損失が減少するため、高効率システムが構築可能 図８ ：大容量システム向き のような特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図７，図８に示すモジ
ュール構成では、小電流時において定常損失がＭＯＳＦ
ＥＴに比べて相対的に大きくなるため、高効率システム
化が難しい。また、図７〜図９の共通の課題としては、
ターンオフ時のサージ電圧や、ターンオン時の発生ノイ
ズを増加させずに、ターンオフ損失やターンオン損失を
低減することが難しい点が挙げられる。
ュール構成では、小電流時において定常損失がＭＯＳＦ
ＥＴに比べて相対的に大きくなるため、高効率システム
化が難しい。また、図７〜図９の共通の課題としては、
ターンオフ時のサージ電圧や、ターンオン時の発生ノイ
ズを増加させずに、ターンオフ損失やターンオン損失を
低減することが難しい点が挙げられる。
【０００６】ターンオン損失の一般的な低減方法とし
て、図１０に示すようにモジュール１と直列にインダク
タンス（またはインダクタンス相当分）３を接続する方
法があるが、トレードオフとして、ターンオフ損失の増
加や、ターンオフ時の高サージ電圧化の問題があり、一
般には実施されていない。したがって、この発明の課題
は、スイッチング損失を低減させることにある。
て、図１０に示すようにモジュール１と直列にインダク
タンス（またはインダクタンス相当分）３を接続する方
法があるが、トレードオフとして、ターンオフ損失の増
加や、ターンオフ時の高サージ電圧化の問題があり、一
般には実施されていない。したがって、この発明の課題
は、スイッチング損失を低減させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、電力用半導体素子モジュ
ールからなる電力変換装置の各アームを、インダクタン
スまたはインダクタンス相当の要素と第１のＩＧＢＴと
の直列接続回路と、第２のＩＧＢＴと、前記第１，第２
ＩＧＢＴとは導通方向が逆向きのダイオードとを並列接
続して構成することを特徴とする。
るため、請求項１の発明では、電力用半導体素子モジュ
ールからなる電力変換装置の各アームを、インダクタン
スまたはインダクタンス相当の要素と第１のＩＧＢＴと
の直列接続回路と、第２のＩＧＢＴと、前記第１，第２
ＩＧＢＴとは導通方向が逆向きのダイオードとを並列接
続して構成することを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明では、電力用半導体素子モ
ジュールからなる電力変換装置の各アームを、インダク
タンスまたはインダクタンス相当の要素とＭＯＳＦＥＴ
との直列接続回路と、ＩＧＢＴと、前記ＭＯＳＦＥＴ，
ＩＧＢＴとは導通方向が逆向きのダイオードとを並列接
続して構成することを特徴とする。
ジュールからなる電力変換装置の各アームを、インダク
タンスまたはインダクタンス相当の要素とＭＯＳＦＥＴ
との直列接続回路と、ＩＧＢＴと、前記ＭＯＳＦＥＴ，
ＩＧＢＴとは導通方向が逆向きのダイオードとを並列接
続して構成することを特徴とする。
【０００９】上記請求項１または２の発明においては、
前記電力用半導体素子モジュールをターンオンさせると
きは、前記インダクタンスまたはインダクタンス相当の
要素を直列に接続した素子の方を最初にターンオンさ
せ、ある設定時間後にもう一方の素子をターンオンさせ
ることができる（請求項３の発明）。
前記電力用半導体素子モジュールをターンオンさせると
きは、前記インダクタンスまたはインダクタンス相当の
要素を直列に接続した素子の方を最初にターンオンさ
せ、ある設定時間後にもう一方の素子をターンオンさせ
ることができる（請求項３の発明）。
【００１０】また、上記請求項１または２の発明におい
ては、前記電力用半導体素子モジュールをターンオフさ
せるときは、前記インダクタンスまたはインダクタンス
相当の要素を直列に接続した素子の方を最初にターンオ
フさせ、ある設定時間後にもう一方の素子をターンオフ
させることができる（請求項４の発明）。
ては、前記電力用半導体素子モジュールをターンオフさ
せるときは、前記インダクタンスまたはインダクタンス
相当の要素を直列に接続した素子の方を最初にターンオ
フさせ、ある設定時間後にもう一方の素子をターンオフ
させることができる（請求項４の発明）。
【００１１】つまり、この発明は、半導体素子と直列に
インダクタンスを接続するとターンオン損失が低減可能
であり、反対に直列に接続されインダクタンス分が小さ
いほどターンオフ損失とターンオフ時のサージ電圧が低
減可能であることに着目してなされたもの、と言える。
インダクタンスを接続するとターンオン損失が低減可能
であり、反対に直列に接続されインダクタンス分が小さ
いほどターンオフ損失とターンオフ時のサージ電圧が低
減可能であることに着目してなされたもの、と言える。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す回路図である。図からも明らかなように、この
例はＩＧＢＴチップ１２と直列に、インダクタンスまた
はインダクタンス相当の要素１４を接続した点が特徴
で、それ以外は図８と同様である。なお、インダクタン
スまたはインダクタンス相当の要素１４は、モジュール
内の配線を延ばすなどで実現可能である。
態を示す回路図である。図からも明らかなように、この
例はＩＧＢＴチップ１２と直列に、インダクタンスまた
はインダクタンス相当の要素１４を接続した点が特徴
で、それ以外は図８と同様である。なお、インダクタン
スまたはインダクタンス相当の要素１４は、モジュール
内の配線を延ばすなどで実現可能である。
【００１３】図２はこの発明の第２の実施の形態を示す
回路図である。図からも明らかなように、図１のＩＧＢ
Ｔ１２の代わりにＭＯＳＦＥＴチップ１２Ａを設け、こ
のチップ１２Ａに対して直列にインダクタンスまたはイ
ンダクタンス相当の要素１４を接続した点が特徴であ
る。その他は図１と同様なので詳細は省略する。
回路図である。図からも明らかなように、図１のＩＧＢ
Ｔ１２の代わりにＭＯＳＦＥＴチップ１２Ａを設け、こ
のチップ１２Ａに対して直列にインダクタンスまたはイ
ンダクタンス相当の要素１４を接続した点が特徴であ
る。その他は図１と同様なので詳細は省略する。
【００１４】図３はこの発明の第３の実施の形態を示す
回路図である。これは、インバータなどの電力変換装置
の各アームが、図１または図２のように構成される素子
モジュール１をオンさせるに当たり、要素１４が接続さ
れたチップ１２または１２Ａにはオン指令Ｓｏｎを直接
与え、そうでないチップ１１にはオンディレイ回路２１
を介して与えることで、チップ１２または１２Ａを先に
ターンオンさせ、チップ１１は一定時間後にターンオン
させるものである。
回路図である。これは、インバータなどの電力変換装置
の各アームが、図１または図２のように構成される素子
モジュール１をオンさせるに当たり、要素１４が接続さ
れたチップ１２または１２Ａにはオン指令Ｓｏｎを直接
与え、そうでないチップ１１にはオンディレイ回路２１
を介して与えることで、チップ１２または１２Ａを先に
ターンオンさせ、チップ１１は一定時間後にターンオン
させるものである。
【００１５】図４はこの発明の第４の実施の形態を示す
回路図である。これは、インバータなどの電力変換装置
の各アームが、図１または図２のように構成される素子
モジュール１をオフさせるに当たり、要素１４が接続さ
れたチップ１２または１２Ａにはオフ指令Ｓｏｆｆを直
接与え、そうでないチップ１１にはオンディレイ回路２
１を介して与えることで、チップ１２または１２Ａを先
にターンオフさせ、チップ１１は一定時間後にターンオ
フさせるようにしたものである。
回路図である。これは、インバータなどの電力変換装置
の各アームが、図１または図２のように構成される素子
モジュール１をオフさせるに当たり、要素１４が接続さ
れたチップ１２または１２Ａにはオフ指令Ｓｏｆｆを直
接与え、そうでないチップ１１にはオンディレイ回路２
１を介して与えることで、チップ１２または１２Ａを先
にターンオフさせ、チップ１１は一定時間後にターンオ
フさせるようにしたものである。
【００１６】図５にこの発明の変形例を示す。これは、
図１〜図４に示すものが、インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素１４を素子モジュール１の内部に設
けているのに対し、これを素子モジュール１の外部に設
けるようにしたもので、こうすることによっても上記と
同様の効果を得ることができる。また、以上では半導体
チップを２つ並列に用いる例で説明したが、この発明は
半導体チップを３つ以上並列に用いるものについても、
同様にして適用することができる。
図１〜図４に示すものが、インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素１４を素子モジュール１の内部に設
けているのに対し、これを素子モジュール１の外部に設
けるようにしたもので、こうすることによっても上記と
同様の効果を得ることができる。また、以上では半導体
チップを２つ並列に用いる例で説明したが、この発明は
半導体チップを３つ以上並列に用いるものについても、
同様にして適用することができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、簡単かつ安価な構成
でスイッチング損失を低減することが可能となる利点が
得られる。
でスイッチング損失を低減することが可能となる利点が
得られる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図３】この発明の第３の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図４】この発明の第４の実施の形態を示す回路図であ
る。
る。
【図５】この発明による変形例を示す回路図である。
【図６】インバータの一般的な例を示す回路図である。
【図７】図６における各アームの第１の従来例を示す回
路図である。
路図である。
【図８】図６における各アームの第２の従来例を示す回
路図である。
路図である。
【図９】図６における各アームの第３の従来例を示す回
路図である。
路図である。
【図１０】図６における各アームの第４の従来例を示す
回路図である。
回路図である。
１…電力半導体素子モジュール（素子モジュール）、２
…ゲート回路、３，１４…インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素、１０…直流電源、１１，１２…Ｉ
ＧＢＴチップ、１２Ａ…ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導
体型電界効果トランジスタ）チップ、１３…フリーホイ
ールダイオード（ＦＷＤ）チップ、２１…オンディレイ
回路、２２…オフディレイ回路。
…ゲート回路、３，１４…インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素、１０…直流電源、１１，１２…Ｉ
ＧＢＴチップ、１２Ａ…ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導
体型電界効果トランジスタ）チップ、１３…フリーホイ
ールダイオード（ＦＷＤ）チップ、２１…オンディレイ
回路、２２…オフディレイ回路。
Claims (4)
- 【請求項１】 電力用半導体素子モジュールからなる電
力変換装置の各アームを、インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素と第１のＩＧＢＴとの直列接続回路
と、第２のＩＧＢＴと、前記第１，第２ＩＧＢＴとは導
通方向が逆向きのダイオードとを並列接続して構成する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】 電力用半導体素子モジュールからなる電
力変換装置の各アームを、インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素とＭＯＳＦＥＴとの直列接続回路
と、ＩＧＢＴと、前記ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴとは導通
方向が逆向きのダイオードとを並列接続して構成するこ
とを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】 前記電力用半導体素子モジュールをター
ンオンさせるときは、前記インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素を直列に接続した素子の方を最初に
ターンオンさせ、ある設定時間後にもう一方の素子をタ
ーンオンさせることを特徴とする請求項１または２に記
載の電力変換装置の駆動方法。 - 【請求項４】 前記電力用半導体素子モジュールをター
ンオフさせるときは、前記インダクタンスまたはインダ
クタンス相当の要素を直列に接続した素子の方を最初に
ターンオフさせ、ある設定時間後にもう一方の素子をタ
ーンオフさせることを特徴とする請求項１または２に記
載の電力変換装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389836A JP2002199699A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 電力変換装置とその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000389836A JP2002199699A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 電力変換装置とその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002199699A true JP2002199699A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18856303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000389836A Pending JP2002199699A (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 電力変換装置とその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002199699A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100917169B1 (ko) * | 2002-09-12 | 2009-09-15 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | Ｉｇｂｔ 모듈을 이용한 스위칭 방법 및 이를 위한ｉｇｂｔ 구동 회로 |
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-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000389836A patent/JP2002199699A/ja active Pending
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