JP2003299367A - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】インバータ装置が大型化すると耐ノイズ性を上
げる必要があり、スイッチング素子をＯＦＦするにはゲ
ート端子にソース（エミッタ）端子より低い電圧を印加
する必要があった。そのため回路構成が複雑化してい
た。本発明は、非絶縁かつ簡素な電源回路の構成でスイ
ッチング素子のゲート端子に逆バイアスを印加できるイ
ンバータ装置を提供することにある。 【解決手段】３相ブリッジ回路及び交流電動機の駆動源
の直流源から、非絶縁でスイッチング素子をＯＮするの
に最適な電圧となるよう電圧を降圧変換する中位電源回
路と、その中位電源回路から電源供給を受けローサイド
側スイッチング素子のソース（エミッタ）よりも低い電
圧をゲートに可能とするＯＦＦ電源回路と、前記中間電
源回路の出力電圧から更に低い電圧に変換する非絶縁型
の低位電源回路とから構成したことに特徴がある。
げる必要があり、スイッチング素子をＯＦＦするにはゲ
ート端子にソース（エミッタ）端子より低い電圧を印加
する必要があった。そのため回路構成が複雑化してい
た。本発明は、非絶縁かつ簡素な電源回路の構成でスイ
ッチング素子のゲート端子に逆バイアスを印加できるイ
ンバータ装置を提供することにある。 【解決手段】３相ブリッジ回路及び交流電動機の駆動源
の直流源から、非絶縁でスイッチング素子をＯＮするの
に最適な電圧となるよう電圧を降圧変換する中位電源回
路と、その中位電源回路から電源供給を受けローサイド
側スイッチング素子のソース（エミッタ）よりも低い電
圧をゲートに可能とするＯＦＦ電源回路と、前記中間電
源回路の出力電圧から更に低い電圧に変換する非絶縁型
の低位電源回路とから構成したことに特徴がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気車に搭載され
るインバータ装置、あるいは直流自家発電装置用のイン
バータ装置に関する。
るインバータ装置、あるいは直流自家発電装置用のイン
バータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、たとえば特開２０００−３１２
４８８号公報記載の技術がある。ここではゲートドライ
ブ回路を高圧バッテリ（本特許でいう電圧源）からスイ
ッチング素子のドライブ回路（本特許でいうゲートドラ
イブ回路）および制御回路に給電し、ローサイド側ドラ
イブ回路の低電位端は高圧バッテリの低電位端に接続さ
れていた。
４８８号公報記載の技術がある。ここではゲートドライ
ブ回路を高圧バッテリ（本特許でいう電圧源）からスイ
ッチング素子のドライブ回路（本特許でいうゲートドラ
イブ回路）および制御回路に給電し、ローサイド側ドラ
イブ回路の低電位端は高圧バッテリの低電位端に接続さ
れていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−３１２４８８号公報記載の技術の場合、ローサ
イド側スイッチング素子のドライバ回路の低電位端はほ
ぼ直流源の低電位端と同じ電位であるため、たとえばス
イッチング素子のＭＯＳ−ＦＥＴのようなゲートに２Ｖ
以上印加すればＯＮしてしまうものならば、少ないゲー
トの電位変動でＯＮ／ＯＦＦしてしまう。ドライブ回路
の出力であるスイッチング素子をＯＦＦさせるためのゲ
ート制御電圧は先程の低電位端と同じもしくは少し高め
の電位となる。ドライバ回路の出力段がプッシュプルで
回路構成されている場合、ＯＦＦ時の電圧はドライバ回
路の飽和電圧によりゲート制御電圧が高くなる、またド
ライバ回路とスイッチング素子のゲート間に配線が存在
することにより電圧降下あるいはノイズによる異常電位
の発生しやすい。よって、ローサイド側スイッチング素
子のドライバ回路の低電位端と直流源の低電位端を同じ
電位にしてしまうと、スイッチング素子が意図しないス
イッチングスピードになること、あるいは意図しないと
きにスイッチングしてしまう危険が高い。ハイサイド側
スイッチング素子とローサイド側スイッチング素子は同
時ＯＮしてアーム短絡を起こし、最悪の場合回路破損に
至る。
０００−３１２４８８号公報記載の技術の場合、ローサ
イド側スイッチング素子のドライバ回路の低電位端はほ
ぼ直流源の低電位端と同じ電位であるため、たとえばス
イッチング素子のＭＯＳ−ＦＥＴのようなゲートに２Ｖ
以上印加すればＯＮしてしまうものならば、少ないゲー
トの電位変動でＯＮ／ＯＦＦしてしまう。ドライブ回路
の出力であるスイッチング素子をＯＦＦさせるためのゲ
ート制御電圧は先程の低電位端と同じもしくは少し高め
の電位となる。ドライバ回路の出力段がプッシュプルで
回路構成されている場合、ＯＦＦ時の電圧はドライバ回
路の飽和電圧によりゲート制御電圧が高くなる、またド
ライバ回路とスイッチング素子のゲート間に配線が存在
することにより電圧降下あるいはノイズによる異常電位
の発生しやすい。よって、ローサイド側スイッチング素
子のドライバ回路の低電位端と直流源の低電位端を同じ
電位にしてしまうと、スイッチング素子が意図しないス
イッチングスピードになること、あるいは意図しないと
きにスイッチングしてしまう危険が高い。ハイサイド側
スイッチング素子とローサイド側スイッチング素子は同
時ＯＮしてアーム短絡を起こし、最悪の場合回路破損に
至る。
【０００４】ゲートにソースより低い電圧を印加しない
場合、スイッチング素子により近い場所にゲートドライ
ブ回路を設けねばならない。プリント基板の設置場所に
制限が有り装置の設計に障害となっている。マイコンを
含む制御回路とゲートドライブ回路とは別基板上に搭載
されている。
場合、スイッチング素子により近い場所にゲートドライ
ブ回路を設けねばならない。プリント基板の設置場所に
制限が有り装置の設計に障害となっている。マイコンを
含む制御回路とゲートドライブ回路とは別基板上に搭載
されている。
【０００５】本発明は上記に鑑みなされたもので、その
目的は非絶縁かつ簡素な電源回路の構成でスイッチング
素子のゲート端子に逆バイアスを印加できるインバータ
装置を提供することにある。
目的は非絶縁かつ簡素な電源回路の構成でスイッチング
素子のゲート端子に逆バイアスを印加できるインバータ
装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、直流電力を出力可能な直流源、前記直流
源から給電され、３つのハイサイド側スイッチング素子
及び３つのローサイド側スイッチング素子が３相ブリッ
ジ構成されたインバータ，前記インバータの交流出力電
力で駆動する３相交流電動機，前記ローサイド側スイッ
チング素子のゲートに、ゲート制御電圧を印加するロー
サイド側ゲートドライブ回路，前記ハイサイド側スイッ
チング素子のゲートに、ゲート制御電圧を印加するハイ
サイド側ゲートドライブ回路，前記ゲートドライブ回路
に交流電動機に必要な駆動力を演算し、駆動力に応じた
信号形態に変化するゲート制御信号を出力可能な制御回
路，前記直流源から直流源より低い電圧の中間電圧に変
換する非絶縁型の中位電源回路，前記中間電源回路の出
力電圧より更に低い電圧に変換する非絶縁型の低位電源
回路，前記中位電源回路の給電によりローサイド側スイ
ッチング素子のソース(エミッタ)よりも低い電圧を出力
可能なローサイド側スイッチング素子ＯＦＦ電源回路を
備えるインバータ装置において、前記ローサイド側ゲー
トドライブ回路は前記中位電源回路より給電され、前記
中位電源回路の低電位端と前記低位電源回路の低電位端
と前記制御回路の低電位端と前記直流源の低電位端はそ
れぞれ２Ω以下で接続され、前記ローサイド側スイッチ
ング素子ＯＦＦ電源回路は前記ゲートドライブ回路のう
ちローサイド側スイッチング素子を駆動するゲートドラ
イブ回路に接続したものである。
に本発明では、直流電力を出力可能な直流源、前記直流
源から給電され、３つのハイサイド側スイッチング素子
及び３つのローサイド側スイッチング素子が３相ブリッ
ジ構成されたインバータ，前記インバータの交流出力電
力で駆動する３相交流電動機，前記ローサイド側スイッ
チング素子のゲートに、ゲート制御電圧を印加するロー
サイド側ゲートドライブ回路，前記ハイサイド側スイッ
チング素子のゲートに、ゲート制御電圧を印加するハイ
サイド側ゲートドライブ回路，前記ゲートドライブ回路
に交流電動機に必要な駆動力を演算し、駆動力に応じた
信号形態に変化するゲート制御信号を出力可能な制御回
路，前記直流源から直流源より低い電圧の中間電圧に変
換する非絶縁型の中位電源回路，前記中間電源回路の出
力電圧より更に低い電圧に変換する非絶縁型の低位電源
回路，前記中位電源回路の給電によりローサイド側スイ
ッチング素子のソース(エミッタ)よりも低い電圧を出力
可能なローサイド側スイッチング素子ＯＦＦ電源回路を
備えるインバータ装置において、前記ローサイド側ゲー
トドライブ回路は前記中位電源回路より給電され、前記
中位電源回路の低電位端と前記低位電源回路の低電位端
と前記制御回路の低電位端と前記直流源の低電位端はそ
れぞれ２Ω以下で接続され、前記ローサイド側スイッチ
ング素子ＯＦＦ電源回路は前記ゲートドライブ回路のう
ちローサイド側スイッチング素子を駆動するゲートドラ
イブ回路に接続したものである。
【０００７】上記した構成による本発明のインバータ装
置は、ローサイド側スイッチング素子において、スイッ
チング素子とゲートドライブ回路間の配線長が長く、ノ
イズ等の影響によりスイッチング素子に善からぬ電位を
与える懸念のある場合に有効で、より安全な電位をスイ
ッチング素子のゲートに印加できる。より低い電位を印
加可能となるため、スイッチング素子のスイッチングス
ピードを向上でき、スイッチング損失の低減が図れる。
置は、ローサイド側スイッチング素子において、スイッ
チング素子とゲートドライブ回路間の配線長が長く、ノ
イズ等の影響によりスイッチング素子に善からぬ電位を
与える懸念のある場合に有効で、より安全な電位をスイ
ッチング素子のゲートに印加できる。より低い電位を印
加可能となるため、スイッチング素子のスイッチングス
ピードを向上でき、スイッチング損失の低減が図れる。
【０００８】また、好ましくは、前記中位電源回路から
の給電により、ハイサイド側スイッチング素子用ゲート
ドライブ回路の駆動源としてハイサイド側スイッチング
素子ゲートドライブ電源を備え、その電源は絶縁かつハ
イサイド側スイッチング素子をＯＦＦさせるのに最適な
前記ハイサイド側スイッチング素子のソース（エミッ
タ）より低い電圧をゲートに給電可能としたことに特徴
がある。
の給電により、ハイサイド側スイッチング素子用ゲート
ドライブ回路の駆動源としてハイサイド側スイッチング
素子ゲートドライブ電源を備え、その電源は絶縁かつハ
イサイド側スイッチング素子をＯＦＦさせるのに最適な
前記ハイサイド側スイッチング素子のソース（エミッ
タ）より低い電圧をゲートに給電可能としたことに特徴
がある。
【０００９】上記した構成による本発明のインバータ装
置は、ハイサイド側スイッチング素子において、スイッ
チング素子とゲートドライブ回路間の配線長が長く、ノ
イズ等の影響によりスイッチング素子に善からぬ電位を
与える懸念のある場合に有効で、より安全な電位をスイ
ッチング素子のゲートに印加できる。より低い電位を印
加可能となるため、スイッチング素子のスイッチングス
ピードを向上でき、スイッチング損失の低減が図れる。
置は、ハイサイド側スイッチング素子において、スイッ
チング素子とゲートドライブ回路間の配線長が長く、ノ
イズ等の影響によりスイッチング素子に善からぬ電位を
与える懸念のある場合に有効で、より安全な電位をスイ
ッチング素子のゲートに印加できる。より低い電位を印
加可能となるため、スイッチング素子のスイッチングス
ピードを向上でき、スイッチング損失の低減が図れる。
【００１０】更に、好ましくは、ローサイド側スイッチ
ング素子のゲートはソースより低い電圧を印加したこと
で前記中間電源回路，低位電源回路，ローサイド側スイ
ッチング素子ＯＦＦ電源回路，ゲートドライブ回路，制
御回路をプリント基板１枚に搭載するものである。
ング素子のゲートはソースより低い電圧を印加したこと
で前記中間電源回路，低位電源回路，ローサイド側スイ
ッチング素子ＯＦＦ電源回路，ゲートドライブ回路，制
御回路をプリント基板１枚に搭載するものである。
【００１１】上記した構成による本発明のインバータ装
置は、ゲートドライブ回路をスイッチング素子近傍に配
置しなくて済むため、インバータ装置が小型化できる。
置は、ゲートドライブ回路をスイッチング素子近傍に配
置しなくて済むため、インバータ装置が小型化できる。
【００１２】また、本発明は、直流電力を出力可能な直
流源，前記直流源から給電され、３つのハイサイド側ス
イッチング素子及び３つのローサイド側スイッチング素
子が３相ブリッジ構成されたインバータ，前記インバー
タの交流出力電力で駆動する３相交流電動機，前記各ス
イッチング素子にゲート制御電圧を印加するゲートドラ
イブ回路，前記ゲートドライブ回路に交流電動機に必要
な駆動力を演算し、駆動力に応じた信号形態に変化する
ゲート制御信号を出力可能な制御回路，前記直流源から
直流源より低い電圧の中間電圧に変換する非絶縁型の中
位電源回路，前記中間電源回路よりも更に低い電圧に変
換する非絶縁型の低位電源回路，前記交流電動機の線電
流を計測するホール素子を用いた電流検出器を備えるイ
ンバータ装置において、前記電流検出器の電源は、前記
中位電源回路より給電され、その電源の低電位端は前記
直流源の低電位端と２Ω以下で接続したものである。
流源，前記直流源から給電され、３つのハイサイド側ス
イッチング素子及び３つのローサイド側スイッチング素
子が３相ブリッジ構成されたインバータ，前記インバー
タの交流出力電力で駆動する３相交流電動機，前記各ス
イッチング素子にゲート制御電圧を印加するゲートドラ
イブ回路，前記ゲートドライブ回路に交流電動機に必要
な駆動力を演算し、駆動力に応じた信号形態に変化する
ゲート制御信号を出力可能な制御回路，前記直流源から
直流源より低い電圧の中間電圧に変換する非絶縁型の中
位電源回路，前記中間電源回路よりも更に低い電圧に変
換する非絶縁型の低位電源回路，前記交流電動機の線電
流を計測するホール素子を用いた電流検出器を備えるイ
ンバータ装置において、前記電流検出器の電源は、前記
中位電源回路より給電され、その電源の低電位端は前記
直流源の低電位端と２Ω以下で接続したものである。
【００１３】上記した構成による本発明のインバータ装
置は、前記電流検出器の電源を前記中位電源回路より給
電することで、電流検出器のための電源回路を装備する
必要が無くなる。回路の小型化，コスト低減が図れる。
置は、前記電流検出器の電源を前記中位電源回路より給
電することで、電流検出器のための電源回路を装備する
必要が無くなる。回路の小型化，コスト低減が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の態様を図
１の図面を参照しながら説明する。なお、従来例にて説
明した内容と重複する箇所については説明を省略する。
１の図面を参照しながら説明する。なお、従来例にて説
明した内容と重複する箇所については説明を省略する。
【００１５】図１にインバータ装置の全体の構成図を示
す。インバータの入力源である直流源１，電圧・電流変
動を低減する平滑コンデンサ２，直流源から直流源より
低い電圧の中間電圧に変換する非絶縁型の中位電源回路
３，中間電源回路から更に低い電圧に変換する非絶縁型
の低位電源回路４，ローサイド側スイッチング素子５，
ゲートドライブ回路に交流電動機に必要な駆動力を演算
し、駆動力に応じた信号形態に変化するゲート制御信号
を出力可能な制御回路６，中位電源回路の給電によりロ
ーサイド側スイッチング素子のソース（エミッタ）より
も低い電圧を出力可能なローサイド側スイッチング素子
ＯＦＦ電源回路７，ローサイド側スイッチング素子にＯ
Ｎ／ＯＦＦするゲート制御電圧を印加するローサイド側
ゲートドライブ回路８，ハイサイド側スイッチング素子
９，ハイサイド側スイッチング素子にＯＮ／ＯＦＦする
ゲート制御電圧を印加するハイサイド側ゲートドライブ
回路１０，ハイサイド側スイッチング素子用ゲートドラ
イブ回路の駆動源としてのハイサイド側ゲートドライブ
電源１１，ハイサイド側スイッチング素子９とローサイ
ド側スイッチング素子５をそれぞれ３つで組み合わさる
３相ブリッジ回路１２、そして３相ブリッジ回路１２の
出力で回転運動を得る交流電動機１３からなる。
す。インバータの入力源である直流源１，電圧・電流変
動を低減する平滑コンデンサ２，直流源から直流源より
低い電圧の中間電圧に変換する非絶縁型の中位電源回路
３，中間電源回路から更に低い電圧に変換する非絶縁型
の低位電源回路４，ローサイド側スイッチング素子５，
ゲートドライブ回路に交流電動機に必要な駆動力を演算
し、駆動力に応じた信号形態に変化するゲート制御信号
を出力可能な制御回路６，中位電源回路の給電によりロ
ーサイド側スイッチング素子のソース（エミッタ）より
も低い電圧を出力可能なローサイド側スイッチング素子
ＯＦＦ電源回路７，ローサイド側スイッチング素子にＯ
Ｎ／ＯＦＦするゲート制御電圧を印加するローサイド側
ゲートドライブ回路８，ハイサイド側スイッチング素子
９，ハイサイド側スイッチング素子にＯＮ／ＯＦＦする
ゲート制御電圧を印加するハイサイド側ゲートドライブ
回路１０，ハイサイド側スイッチング素子用ゲートドラ
イブ回路の駆動源としてのハイサイド側ゲートドライブ
電源１１，ハイサイド側スイッチング素子９とローサイ
ド側スイッチング素子５をそれぞれ３つで組み合わさる
３相ブリッジ回路１２、そして３相ブリッジ回路１２の
出力で回転運動を得る交流電動機１３からなる。
【００１６】中位電源回路３は直流源１に接続され、直
流源１の電源電圧より低い電圧に変換する降圧型スイッ
チング電源回路であり、ここでは直流源１の低電位端を
グランドとして（以下、グランドは直流源１の低電位端
である）１０Ｖとする。中位電源回路３は低位電源回路
４に電源供給し、低位電源回路４は中位電源回路３の電
源電圧より低い電圧に変換する降圧型スイッチング電源
回路であり、ここでは５Ｖとする。この低位の電源電圧
は、マイコン等電子回路からなる制御回路６に給電さ
れ、制御回路６は公知のように交流電動機１３を駆動す
るための３相ブリッジ回路１２のスイッチング素子に向
け、ＯＮ／ＯＦＦさせるための指令信号を出力する。そ
の指令信号は、制御回路６からハイサイド側ゲートドラ
イブ回路１０とローサイド側ゲートドライブ回路８に入
力される。ローサイド側ゲートドライブ回路８は、前記
指令信号をローサイド側スイッチング素子５の駆動可能
なゲート信号に変換する回路である。この回路の電源は
中位電源回路３とＯＦＦ電源回路７より供給される。こ
の回路のグランドは直流源１の低電位端と同じである。
ＯＦＦ電源回路７は中位電源回路３より給電され、トラ
ンスを用いたフライバック型スイッチング回路である。
当然、フォワード型でも可能である。平滑された２次出
力側の電位の高電位端は、前記グランドに接続する。一
方の低電位端はスイッチング素子５をＯＦＦするための
適切な電位とする。この電位はＯＦＦ電源回路７の低電
位端であり、電位はスイッチング素子の耐ノイズ性やド
ライブ回路とスイッチング素子間のハーネス長，スイッ
チングスピードを考慮して決定する。ここでは−５Ｖと
する。ローサイド側ゲートドライブ回路８は、これら中
位電源回路３とＯＦＦ電源回路７により駆動する。正極
側は中位電源回路３，負極側（グランドよりも低い電
圧）はＯＦＦ電源回路７の低電位端となり、中位電源回
路３の出力（高電位端）は１０Ｖと設定したので電源範
囲は、１０〜−５Ｖとなる。ゲートドライブ回路８は、
制御回路６より送られてくるスイッチング素子５を駆動
するための信号を、スイッチング素子５がＯＮ／ＯＦＦ
動作可能な電力に変換するものである。制御回路６から
の信号は、ハイレベル時、低位電源回路４の出力電圧相
当の電位を有する矩形波である。その信号をゲートドラ
イブ回路８は、非絶縁でＯＦＦ電源回路７の低電位端を
利用できるようにレベルシフトを行う。つまり、ＯＦＦ
電源回路７の低電位端がゲートドライブ回路８にとって
メインの低電位端（基準電位）となり、信号はＯＦＦ電
源回路７の出力電位分、レベルがシフトダウンする。出
力段はプッシュプルで構成され、スイッチング素子５を
ＯＦＦしたいときはゲート端子にＯＦＦ電源回路７の低
電位端（−５Ｖ）を出力する。逆にＯＮするときはゲー
ト端子に中位電源回路３の高電位端がゲート端子に印加
される。
流源１の電源電圧より低い電圧に変換する降圧型スイッ
チング電源回路であり、ここでは直流源１の低電位端を
グランドとして（以下、グランドは直流源１の低電位端
である）１０Ｖとする。中位電源回路３は低位電源回路
４に電源供給し、低位電源回路４は中位電源回路３の電
源電圧より低い電圧に変換する降圧型スイッチング電源
回路であり、ここでは５Ｖとする。この低位の電源電圧
は、マイコン等電子回路からなる制御回路６に給電さ
れ、制御回路６は公知のように交流電動機１３を駆動す
るための３相ブリッジ回路１２のスイッチング素子に向
け、ＯＮ／ＯＦＦさせるための指令信号を出力する。そ
の指令信号は、制御回路６からハイサイド側ゲートドラ
イブ回路１０とローサイド側ゲートドライブ回路８に入
力される。ローサイド側ゲートドライブ回路８は、前記
指令信号をローサイド側スイッチング素子５の駆動可能
なゲート信号に変換する回路である。この回路の電源は
中位電源回路３とＯＦＦ電源回路７より供給される。こ
の回路のグランドは直流源１の低電位端と同じである。
ＯＦＦ電源回路７は中位電源回路３より給電され、トラ
ンスを用いたフライバック型スイッチング回路である。
当然、フォワード型でも可能である。平滑された２次出
力側の電位の高電位端は、前記グランドに接続する。一
方の低電位端はスイッチング素子５をＯＦＦするための
適切な電位とする。この電位はＯＦＦ電源回路７の低電
位端であり、電位はスイッチング素子の耐ノイズ性やド
ライブ回路とスイッチング素子間のハーネス長，スイッ
チングスピードを考慮して決定する。ここでは−５Ｖと
する。ローサイド側ゲートドライブ回路８は、これら中
位電源回路３とＯＦＦ電源回路７により駆動する。正極
側は中位電源回路３，負極側（グランドよりも低い電
圧）はＯＦＦ電源回路７の低電位端となり、中位電源回
路３の出力（高電位端）は１０Ｖと設定したので電源範
囲は、１０〜−５Ｖとなる。ゲートドライブ回路８は、
制御回路６より送られてくるスイッチング素子５を駆動
するための信号を、スイッチング素子５がＯＮ／ＯＦＦ
動作可能な電力に変換するものである。制御回路６から
の信号は、ハイレベル時、低位電源回路４の出力電圧相
当の電位を有する矩形波である。その信号をゲートドラ
イブ回路８は、非絶縁でＯＦＦ電源回路７の低電位端を
利用できるようにレベルシフトを行う。つまり、ＯＦＦ
電源回路７の低電位端がゲートドライブ回路８にとって
メインの低電位端（基準電位）となり、信号はＯＦＦ電
源回路７の出力電位分、レベルがシフトダウンする。出
力段はプッシュプルで構成され、スイッチング素子５を
ＯＦＦしたいときはゲート端子にＯＦＦ電源回路７の低
電位端（−５Ｖ）を出力する。逆にＯＮするときはゲー
ト端子に中位電源回路３の高電位端がゲート端子に印加
される。
【００１７】図２に中位電源回路３とＯＦＦ電源回路
７，ハイサイド側ゲートドライブ電源１１の回路構成を
示す。制御対象の電源電圧をフィードバック制御可能な
汎用電源ＩＣ１４を一つ用い、トランス１５の巻数の設
定で各ゲートドライブ回路に供給する電圧を最適化す
る。
７，ハイサイド側ゲートドライブ電源１１の回路構成を
示す。制御対象の電源電圧をフィードバック制御可能な
汎用電源ＩＣ１４を一つ用い、トランス１５の巻数の設
定で各ゲートドライブ回路に供給する電圧を最適化す
る。
【００１８】図３は、ハイサイド側スイッチング素子駆
動回路を示す。図３に示したものは、図１及び図２で示
した実施の形態に加え、ハイサイド側スイッチング素子
９用ハイサイド側ゲートドライブ回路１０の駆動源とし
てハイサイド側ゲートドライブ電源１１は中位電源回路
３から給電する方法を付け加える。ハイサイド側ゲート
ドライブ電源１１は絶縁トランスを用いたフライバック
型スイッチング回路である。当然、フォワード型でも可
能である。電源電圧の制御は、トランスの２次側へ平滑
回路１６を介した電圧を用い、汎用の電源ＩＣ１４で行
う。それは周知されているため説明を省く。なお、絶縁
が不要なチャージポンプ式でなくトランスを用いるの
は、スイッチング素子９を駆動するのに要する電力が大
きくできるからである。スイッチング素子９をより安全
にＯＦＦ動作させるには、前記のローサイド側スイッチ
ング素子と同様に、ゲート端子にソース（エミッタ）端
子より低い電圧を印加するとよい。ハイサイド側ゲート
ドライブ電源１１の絶縁トランスの平滑化された２次出
力側を正極端１７１,基準電位端１７２,負極端１７３に
分ける。基準電位端１７２はスイッチング素子９のソー
スであり、正極側は基準電位端より１０Ｖ高く、負極端
は基準電位端より５Ｖ低くする回路とする。その電位分
配方法は、周知されているため説明を省く。
動回路を示す。図３に示したものは、図１及び図２で示
した実施の形態に加え、ハイサイド側スイッチング素子
９用ハイサイド側ゲートドライブ回路１０の駆動源とし
てハイサイド側ゲートドライブ電源１１は中位電源回路
３から給電する方法を付け加える。ハイサイド側ゲート
ドライブ電源１１は絶縁トランスを用いたフライバック
型スイッチング回路である。当然、フォワード型でも可
能である。電源電圧の制御は、トランスの２次側へ平滑
回路１６を介した電圧を用い、汎用の電源ＩＣ１４で行
う。それは周知されているため説明を省く。なお、絶縁
が不要なチャージポンプ式でなくトランスを用いるの
は、スイッチング素子９を駆動するのに要する電力が大
きくできるからである。スイッチング素子９をより安全
にＯＦＦ動作させるには、前記のローサイド側スイッチ
ング素子と同様に、ゲート端子にソース（エミッタ）端
子より低い電圧を印加するとよい。ハイサイド側ゲート
ドライブ電源１１の絶縁トランスの平滑化された２次出
力側を正極端１７１,基準電位端１７２,負極端１７３に
分ける。基準電位端１７２はスイッチング素子９のソー
スであり、正極側は基準電位端より１０Ｖ高く、負極端
は基準電位端より５Ｖ低くする回路とする。その電位分
配方法は、周知されているため説明を省く。
【００１９】図４は電流検出回路を含めた本発明の一実
施の形態の全体構成を表すブロック図である。図４で示
したものは、図１及び図２で示した一実施の形態に加
え、中位電源回路３の出力（高電位端）を交流電動機１
３の線電流を計測するホール素子を用いた電流検出器１
８の電源入力端子に接続したものである。電流検出器１
８のグランドは、中位電源回路３の低電位端に接続した
ものである。
施の形態の全体構成を表すブロック図である。図４で示
したものは、図１及び図２で示した一実施の形態に加
え、中位電源回路３の出力（高電位端）を交流電動機１
３の線電流を計測するホール素子を用いた電流検出器１
８の電源入力端子に接続したものである。電流検出器１
８のグランドは、中位電源回路３の低電位端に接続した
ものである。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、大型の６相ＰＷＭによ
る電力変換器について、ローサイド側スイッチング素子
のドライブ回路を非絶縁かつ簡単な構成で信頼性の向上
をはかったインバータ装置が実現可能である。
る電力変換器について、ローサイド側スイッチング素子
のドライブ回路を非絶縁かつ簡単な構成で信頼性の向上
をはかったインバータ装置が実現可能である。
【図１】本発明の全体構成を表すブロック図である。
【図２】中位電源回路とＯＦＦ電源回路，ハイサイド側
ゲートドライブ電源の回路構成である。
ゲートドライブ電源の回路構成である。
【図３】ハイサイド側スイッチング素子駆動回路であ
る。
る。
【図４】電流検出器を含めた本発明の全体構成を表すブ
ロック図である。
ロック図である。
１…直流源、２…平滑コンデンサ、３…中位電源回路、
４…低位電源回路、５，５ａ，５ｂ…ローサイド側スイ
ッチング素子、６…制御回路、７…ＯＦＦ電源回路、
８，８ａ，８ｂ…ローサイド側ゲートドライブ回路、
９，９ａ，９ｂ…ハイサイド側スイッチング素子、１
０，１０ａ，１０ｂ…ハイサイド側ゲートドライブ回
路、１１…ハイサイド側ゲートドライブ電源、１２…３
相ブリッジ回路、１３…交流電動機、１４…電源ＩＣ、
１５…トランス、１６…平滑回路、１８…電流検出器、
１７１…２次出力側正極端、１７２…２次出力側基準電
位端、173…２次出力側負極端。
４…低位電源回路、５，５ａ，５ｂ…ローサイド側スイ
ッチング素子、６…制御回路、７…ＯＦＦ電源回路、
８，８ａ，８ｂ…ローサイド側ゲートドライブ回路、
９，９ａ，９ｂ…ハイサイド側スイッチング素子、１
０，１０ａ，１０ｂ…ハイサイド側ゲートドライブ回
路、１１…ハイサイド側ゲートドライブ電源、１２…３
相ブリッジ回路、１３…交流電動機、１４…電源ＩＣ、
１５…トランス、１６…平滑回路、１８…電流検出器、
１７１…２次出力側正極端、１７２…２次出力側基準電
位端、173…２次出力側負極端。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H007 AA03 BB06 CA01 CB04 CB05
CC23 DB03 DB09 DC02 EA02
5H576 AA15 CC01 DD02 EE11 GG04
HA04 HB01 JJ03 LL22 MM02
Claims (5)
- 【請求項１】直流電力が出力可能な直流源と、 前記直流源から給電され、３つのハイサイド側スイッチ
ング素子及び３つのローサイド側スイッチング素子が３
相ブリッジ構成されたインバータと、 前記インバータの交流出力電力で駆動する３相交流電動
機と、 前記ローサイド側スイッチング素子のゲートに、ゲート
制御電圧を印加するローサイド側ゲートドライブ回路
と、 前記ハイサイド側スイッチング素子のゲートに、ゲート
制御電圧を印加するハイサイド側ゲートドライブ回路
と、 前記ゲートドライブ回路に交流電動機に必要な駆動力を
演算し、駆動力に応じた信号形態に変化するゲート制御
信号を出力可能な制御回路と、 前記直流源から直流源より低い電圧の中間電圧に変換す
る非絶縁型の中位電源回路と、 前記中間電源回路の出力電圧より更に低い電圧に変換す
る非絶縁型の低位電源回路と、 前記中位電源回路の給電によりローサイド側スイッチン
グ素子のソース（エミッタ）よりも低い電圧を出力可能
なローサイド側スイッチング素子ＯＦＦ電源回路とを備
えるインバータ装置において、 前記ローサイド側ゲートドライブ回路は前記中位電源回
路より給電され、 前記中位電源回路の低電位端と前記低位電源回路の低電
位端と前記制御回路の低電位端と前記直流源の低電位端
はそれぞれ２Ω以下で接続され、 前記ローサイド側スイッチング素子ＯＦＦ電源回路は前
記ゲートドライブ回路のうちローサイド側スイッチング
素子を駆動するゲートドライブ回路に接続されることを
特徴とするインバータ装置。 - 【請求項２】請求項１記載のインバータ装置において、 前記中位電源回路からの給電により、ハイサイド側スイ
ッチング素子用ゲートドライブ回路の駆動源としてハイ
サイド側スイッチング素子ゲートドライブ電源を備え、
その電源は絶縁かつハイサイド側スイッチング素子をＯ
ＦＦさせるのに最適な前記ハイサイド側スイッチング素
子のソース（エミッタ）より低い電圧をゲートに給電可
能とすることを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項３】請求項１記載のインバータ装置において、
前記直流電力が出力可能な直流源は、充電可能な２次バ
ッテリ，電解２重層コンデンサ、或いは直流発電可能な
燃料電池であることを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項４】請求項１記載のインバータ装置において、 前記中間電源回路，低位電源回路，ローサイド側スイッ
チング素子ＯＦＦ電源回路，ローサイド側ゲートドライ
ブ回路，ハイサイド側ゲートドライブ回路，制御回路を
プリント基板１枚に搭載されることを特徴とするインバ
ータ装置。 - 【請求項５】直流電力が出力可能な直流源と、 前記直流源から給電され、３つのハイサイド側スイッチ
ング素子及び３つのローサイド側スイッチング素子が３
相ブリッジ構成されたインバータと、 前記インバータの交流出力電力で駆動する３相交流電動
機と、 前記各スイッチング素子にゲート制御電圧を印加するゲ
ートドライブ回路と、 前記ゲートドライブ回路に交流電動機に必要な駆動力を
演算し、駆動力に応じた信号形態に変化するゲート制御
信号を出力可能な制御回路と、 前記直流源から直流源より低い電圧の中間電圧に変換す
る非絶縁型の中位電源回路と、 前記中間電源回路よりも更に低い電圧に変換する非絶縁
型の低位電源回路と、 前記交流電動機の線電流を計測するホール素子を用いた
電流検出器とを備えるインバータ装置において、 前記電流検出器の電源は、前記中位電源回路より給電さ
れ、 その電源の低電位端は前記直流源の低電位端と２Ω以下
で接続されることを特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002103172A JP2003299367A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002103172A JP2003299367A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | インバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003299367A true JP2003299367A (ja) | 2003-10-17 |
Family
ID=29389169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002103172A Pending JP2003299367A (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003299367A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008035519A1 (fr) * | 2006-09-22 | 2008-03-27 | Panasonic Corporation | Climatiseur |
| JP2017175737A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | インバータ駆動装置 |
| GB2557295A (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-20 | Trw Ltd | Control for electric power steering |
| EP4287498A4 (en) * | 2021-03-11 | 2024-04-03 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | POWER SUPPLY TOPOLOGY, MOTOR DRIVE CONTROL DEVICE AND VEHICLE |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002103172A patent/JP2003299367A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008035519A1 (fr) * | 2006-09-22 | 2008-03-27 | Panasonic Corporation | Climatiseur |
| JPWO2008035519A1 (ja) * | 2006-09-22 | 2010-01-28 | パナソニック株式会社 | 空気調和機 |
| JP2017175737A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | インバータ駆動装置 |
| GB2557295A (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-20 | Trw Ltd | Control for electric power steering |
| US10988165B2 (en) | 2016-12-05 | 2021-04-27 | Trw Limited | Control for electric power steering |
| GB2557295B (en) * | 2016-12-05 | 2022-07-20 | Trw Ltd | Control for electric power steering |
| EP4287498A4 (en) * | 2021-03-11 | 2024-04-03 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | POWER SUPPLY TOPOLOGY, MOTOR DRIVE CONTROL DEVICE AND VEHICLE |
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