JP2011130600A - Drive device for power conversion circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3相回転機の各相を直流電源の正極に接続する高電位側のスイッチング素子と、前記各相を前記直流電源の負極に接続する低電位側のスイッチング素子と、これら高電位側および低電位側のスイッチング素子の少なくとも一方に並列接続されるフリーホイールダイオードとを備える電力変換回路に適用され、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる還流モードであるか否かを判断する還流モード判断手段と、該還流モードと判断されたフリーホイールダイオードに並列接続されるスイッチング素子のオン操作を禁止する禁止手段とを備える電力変換回路の駆動装置に関する。 The present invention provides a high-potential side switching element for connecting each phase of a three-phase rotating machine to a positive electrode of a DC power source, a low-potential side switching element for connecting each phase to a negative electrode of the DC power source, and these high potentials. A recirculation mode determination applied to a power conversion circuit including a freewheeling diode connected in parallel to at least one of the switching element on the side and the low potential side, and determining whether or not the recirculation mode in which a current flows through the freewheeling diode The present invention relates to a drive device for a power conversion circuit comprising: means and prohibiting means for prohibiting an ON operation of a switching element connected in parallel to the freewheel diode determined to be in the reflux mode.
直流電源の各端子と回転機の端子とを接続する高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子の直列接続体を備えて構成される電力変換回路(インバータ)が周知である。また、インバータは、上記スイッチング素子の入出力端子に並列接続されたフリーホイールダイオードを備えている。ここで、回転機に正弦波形状の電流を流すべく高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子を操作するに際しては、これら高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子を交互にオン状態およびオフ状態とすることで、これら一対のスイッチング素子を相補的に駆動する手法が一般に用いられている。 2. Description of the Related Art A power conversion circuit (inverter) including a series connection body of a high-potential side switching element and a low-potential side switching element that connects each terminal of a DC power supply and a terminal of a rotating machine is well known. The inverter includes a free wheel diode connected in parallel to the input / output terminal of the switching element. Here, when operating the high-potential side switching element and the low-potential side switching element to flow a sinusoidal current to the rotating machine, the high-potential side switching element and the low-potential side switching element are alternately switched. Generally, a method of driving the pair of switching elements in a complementary manner by turning them on and off is generally used.
一方、インバータのスイッチング素子としては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が用いられることがある。また、近年では、こうしたインバータを構成する半導体素子として、フリーホイールダイオードがIGBTと同一基板上に併設されたいわゆるダイオード内蔵型IGBTが提案されている。 On the other hand, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be used as the switching element of the inverter. In recent years, a so-called diode built-in IGBT in which a free wheel diode is provided on the same substrate as the IGBT has been proposed as a semiconductor element constituting such an inverter.
上記IGBTはコレクタからエミッタへと進む方向を順方向とするものであるため、逆側には電流が流れない。このため、インバータの一対のスイッチング素子が相補的に駆動される場合、上記正弦波形状の電流の流通方向によっては、オン状態とされているスイッチング素子に電流が流れないことがある。そしてこの場合、これに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードに電流が流れる還流モードとなる。 Since the IGBT has a forward direction from the collector to the emitter, no current flows on the reverse side. For this reason, when a pair of switching elements of the inverter are driven in a complementary manner, depending on the flow direction of the sine wave current, the current may not flow to the switching element that is in the on state. And in this case, it becomes a recirculation mode in which an electric current flows into the freewheel diode connected to this in antiparallel.
ところで、上記ダイオード内蔵型IGBTにおいては、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる際の電圧降下量が、IGBTのゲートに電圧が印加されることで増大することが知られている。このため、スイッチング素子を相補的に操作する場合には、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる際のフリーホイールダイオードによる電力損失が大きくなり、ひいてはダイオード内蔵型IGBTの発熱量が多くなるおそれがある。 By the way, in the diode built-in IGBT, it is known that the amount of voltage drop when a forward current flows through the freewheeling diode increases when a voltage is applied to the gate of the IGBT. For this reason, when the switching elements are operated in a complementary manner, the power loss due to the freewheeling diode when the forward current flows through the freewheeling diode increases, and as a result, the amount of heat generated by the diode built-in IGBT may increase. .
そこで従来、例えば下記特許文献1に見られるように、フリーホイールダイオードに電流が流れることを検出する場合、上記相補的な操作によるオン操作指令にかかわらず、スイッチング素子を強制的にオフ状態とすることも提案されている。具体的には、フリーホイールダイオードと同一の半導体基板上に微小な電極を備え、フリーホイールダイオードに流れる電流の数千分の1から1万分の1程度の微少電流を上記電極から取り出す。そして、この微少電流に基づき、フリーホイールダイオードに電流が流れたと判断される場合に、スイッチング素子を強制的にオフ状態とする。これにより、電力損失の増大を抑制することができる。 Therefore, conventionally, for example, as can be seen in Patent Document 1 below, when detecting that a current flows through a freewheel diode, the switching element is forcibly turned off regardless of the on-operation command by the complementary operation. It has also been proposed. Specifically, a minute electrode is provided on the same semiconductor substrate as the free wheel diode, and a minute current of about one thousandth to one tenth of the current flowing through the freewheel diode is taken out from the electrode. Then, when it is determined that a current flows through the free wheel diode based on the minute current, the switching element is forcibly turned off. Thereby, an increase in power loss can be suppressed.
ところで、上記微少電流に基づきフリーホイールダイオードに流れる電流を検出する場合、その検出精度を高くすることが困難である。このため、フリーホイールダイオードに流れる電流が大きくならない限り、スイッチング素子を強制的にオフすることが困難となる。 By the way, when detecting the current flowing through the free wheel diode based on the minute current, it is difficult to increase the detection accuracy. For this reason, it becomes difficult to forcibly turn off the switching element unless the current flowing through the freewheeling diode increases.
なお、上記還流モードと判断されたフリーホイールダイオードに並列接続されるスイッチング素子のオン操作を禁止する処理が困難となるのは、ダイオード内蔵型IGBTに限らない。 It is not limited to the diode built-in IGBT that makes it difficult to turn on the switching element connected in parallel to the freewheeling diode determined to be in the reflux mode.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、還流モードとなるフリーホイールダイオードに並列接続されるスイッチング素子のオン操作をより適切に禁止することのできる電力変換回路の駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion circuit that can more appropriately inhibit an on-operation of a switching element connected in parallel to a freewheel diode that is in a reflux mode. It is in providing the drive device of.
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
請求項1記載の発明は、3相回転機の各相を直流電源の正極に接続する高電位側のスイッチング素子と、前記各相を前記直流電源の負極に接続する低電位側のスイッチング素子と、これら高電位側および低電位側のスイッチング素子の少なくとも一方に並列接続されるフリーホイールダイオードとを備える電力変換回路に適用され、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる還流モードであるか否かを判断する還流モード判断手段と、該還流モードと判断されたフリーホイールダイオードに並列接続されるスイッチング素子のオン操作を禁止する禁止手段とを備える電力変換回路の駆動装置において、前記還流モード判断手段は、前記3相回転機の第1相を流れる電流を検出する第1検出手段の出力および第2相を流れる電流を検出する第2検出手段の出力に基づき前記判断をするものであって且つ、前記第1相を流れる電流に基づき、前記第1相について還流モードであるか否かを判断する第1相判断手段と、前記第2相を流れる電流に基づき、前記第2相について還流モードであるか否かを判断する第2相判断手段と、前記第1相を流れる電流と、前記第2相を流れる電流の符号を反転したものとの大小比較に基づき、第3相について還流モードであるか否かを判断する第3相判断手段とを備えることを特徴とする。 The invention described in claim 1 is a high-potential side switching element that connects each phase of the three-phase rotating machine to the positive electrode of the DC power supply, and a low-potential side switching element that connects each phase to the negative electrode of the DC power supply. Applied to a power conversion circuit including a freewheel diode connected in parallel to at least one of the high-potential side and low-potential side switching elements to determine whether or not it is a reflux mode in which a current flows through the freewheel diode. In the driving device of the power conversion circuit, the recirculation mode determination unit includes: a recirculation mode determination unit configured to perform, and a prohibition unit that prohibits an on operation of the switching element connected in parallel to the freewheel diode determined to be the recirculation mode. The output of the first detection means for detecting the current flowing through the first phase of the three-phase rotating machine and the current flowing through the second phase are detected. A first phase determining means for making a determination based on an output of the two detecting means, and for determining whether the first phase is in a reflux mode based on a current flowing through the first phase; Based on the current flowing through the second phase, second phase determining means for determining whether the second phase is in the reflux mode, the current flowing through the first phase, and the sign of the current flowing through the second phase And third phase determining means for determining whether or not the third phase is in the reflux mode based on a comparison with the inverted one.
第1検出手段や第2検出手段を用いて還流モードの有無を判断し、禁止手段による禁止処理を行なう場合、これらの処理が実際になされるまでに遅延が生じる。このため、フリーホイールダイオードと同一の基板上に電極を形成してこの電極から出力される微少電流を用いる場合と比較して、遅延によるハンディが生じるとも考えられる。これに対し、発明者らは、上記微少電流の精度に起因した還流モードの判断精度の低下の方が、上記遅延による還流モードの判断精度の低下よりも大きくなりやすいことを見出した。これは、禁止処理を適切に行なう上で第1検出手段や第2検出手段を用いた方が有利であることを意味する。上記発明では、この点に鑑み、第1検出手段および第2検出手段を用いる。 When the presence or absence of the reflux mode is determined using the first detection unit or the second detection unit and the prohibition process is performed by the prohibition unit, a delay occurs until these processes are actually performed. For this reason, it is considered that a handicap due to delay occurs as compared with a case where an electrode is formed on the same substrate as the free wheel diode and a minute current output from this electrode is used. On the other hand, the inventors have found that the decrease in the determination accuracy of the return mode due to the accuracy of the minute current is likely to be greater than the decrease in the determination accuracy of the return mode due to the delay. This means that it is more advantageous to use the first detection means and the second detection means for appropriately performing the prohibition process. In view of this point, the first invention uses the first detection means and the second detection means.
ところで、3相回転機の各相を流れる電流の和はゼロとなる。このため、第3相を流れる電流は、第1相を流れる電流と第2相を流れる電流との和の符号を反転したものとなる。このため、第3相を流れる電流の反転タイミングは、第1相を流れる電流と、第2相を流れる電流の符号を反転したものとの大小関係が逆転するタイミングとなる。上記発明では、この点に鑑み、第3相を流れる電流を検出する手段を備えることなく、第3相についても還流モードであるか否かを好適に判断することができる。 By the way, the sum of the currents flowing through the respective phases of the three-phase rotating machine is zero. For this reason, the current flowing through the third phase is obtained by inverting the sign of the sum of the current flowing through the first phase and the current flowing through the second phase. For this reason, the inversion timing of the current flowing through the third phase is the timing at which the magnitude relationship between the current flowing through the first phase and the sign of the current flowing through the second phase is inverted. In the above invention, in view of this point, it is possible to suitably determine whether or not the third phase is also in the reflux mode without providing means for detecting the current flowing through the third phase.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記高電位側のスイッチング素子および前記低電位側のスイッチング素子の少なくとも一方と、該少なくとも一方に並列接続されるフリーホイールダイオードとは、同一半導体基板に併設されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein at least one of the switching element on the high potential side and the switching element on the low potential side and the freewheel diode connected in parallel to the at least one are: They are provided on the same semiconductor substrate.
上記フリーホイールダイオードは、スイッチング素子がオフ状態である場合と比較してオン状態である場合の方が、導通損失が大きくなる。このため、上記禁止手段の利用価値が特に大きい。 The freewheeling diode has a higher conduction loss when the switching element is in the on state than when the switching element is in the off state. For this reason, the utility value of the prohibition means is particularly great.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記第3相判断手段は、前記第2相を流れる電流の符号を反転したものと前記第1相を流れる電流との大小を比較するに際し、これらのうちの少なくとも一方を補正することで、前記還流モードと判断する領域としない領域との境界を、還流モードの判断対象となるフリーホイールダイオードに順方向電流が流れる側にオフセットさせることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the third phase determination means is configured to determine whether the current flowing through the second phase is inverted from the current flowing through the first phase. When comparing these, by correcting at least one of these, the boundary between the region that is determined to be the reflux mode and the region that is not determined is the side where the forward current flows to the freewheel diode that is the target of determination of the reflux mode. It is characterized by being offset.
相電流の検出に基づき、還流モードの有無を判断し、これに基づきスイッチング素子のオン操作を禁止する処理を行なうには、処理時間を要する。このため、実際の禁止処理は、この処理時間だけ遅延したものとなるおそれがある。ここで、還流モードである状態から還流モードでない状態に移行する場合、この移行の判断に基づく禁止を解除する処理が遅れると、禁止手段によってスイッチング素子がオフされることで、スイッチング素子に電流を流すべきときに電流を流すことができない事態に陥る。この点、上記発明では、上記境界を、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる側にオフセットさせることで、禁止手段による禁止の解除が還流モードである状態から還流モードでない状態に移行するタイミングよりも遅れることを回避することができる。 Processing time is required to determine whether or not the return mode is present based on the detection of the phase current and to perform the processing for prohibiting the ON operation of the switching element based on this. For this reason, the actual prohibition process may be delayed by this processing time. Here, when transitioning from the reflux mode to the non-reflux mode state, if the process for canceling the prohibition based on the determination of the transition is delayed, the switching element is turned off by the prohibiting means, so that a current is supplied to the switching element. It falls into a situation where it is not possible to pass current when it should flow. In this regard, in the above invention, the boundary is offset to the side where the forward current flows in the free wheel diode, so that the release of the prohibition by the prohibiting means shifts from the state in the reflux mode to the state not in the reflux mode. It is possible to avoid delays.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記第3相判断手段は、フリーホイールダイオードが還流モードにない状態から還流モードに移行する場合と、前記還流モードから前記還流モードにない状態に移行する場合とで、前記オフセットの大きさを相違させることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the third phase determining means switches from the state where the free wheel diode is not in the reflux mode to the reflux mode, and from the reflux mode to the reflux mode. It is characterized in that the magnitude of the offset is different between the case of shifting to a non-existing state.
上記発明では、還流モードである旨の判断と還流モードにない旨の判断とが頻繁に入れ替わるハンチング現象を回避することができる。このため、禁止手段による禁止処理およびその解除が高周波で繰り返される事態を好適に回避することができる。 In the above-described invention, it is possible to avoid the hunting phenomenon in which the determination that the current mode is the reflux mode and the determination that the current mode is not the current mode are frequently switched. For this reason, the situation where the prohibition process by the prohibition means and the cancellation thereof are repeated at a high frequency can be suitably avoided.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記第1検出手段は、前記電力変換回路および前記3相回転機の一方から他方へと進む電流を正とするものであって且つ、前記第2検出手段は、前記他方から前記一方へと進む電流を正とするものであることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the first detection means generates a current traveling from one of the power conversion circuit and the three-phase rotating machine to the other. The second detection means is positive and the current traveling from the other to the one is positive.
上記発明では、第2相を流れる電流の符号を反転したものを、反転演算によることなく取得することができる。 In the said invention, what reverse | inverted the code | symbol of the electric current which flows through a 2nd phase can be acquired without performing inversion calculation.
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、当該駆動装置は、前記高電位側のスイッチング素子の操作信号および前記低電位側のスイッチング素子の操作信号を入力して、これらを駆動するものであり、前記高電位側のスイッチング素子の操作信号および前記低電位側のスイッチング素子の操作信号は、オン状態およびオフ状態が交互に切り替わる相補信号であり、前記禁止手段は、前記操作信号を入力し、前記還流モード判断手段による判断結果に基づき前記操作信号が前記スイッチング素子のオン操作指令を示すものである場合にこれをオフ操作指令に補正して出力するハードウェア手段であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the driving device includes an operation signal for the high-potential side switching element and an operation signal for the low-potential side switching element. And the operation signal of the switching element on the high potential side and the operation signal of the switching element on the low potential side are complementary signals in which the on state and the off state are alternately switched, The prohibiting unit inputs the operation signal, and corrects the operation signal to an off operation command when the operation signal indicates an on operation command of the switching element based on a determination result by the reflux mode determination unit, and outputs it It is the hardware means to do.
上記発明では、相補信号を生成する手段の演算負荷を増加させることなく、禁止手段の処理を実行することができる。 In the above invention, the processing of the prohibiting means can be executed without increasing the calculation load of the means for generating the complementary signal.
請求項7記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記3相回転機の制御量を制御すべく前記高電位側のスイッチング素子の操作信号および前記低電位側のスイッチング素子の操作信号を生成して出力する処理をソフトウェア処理として行なうソフトウェア処理手段を更に備え、前記還流モード判断手段および前記禁止手段は、前記ソフトウェア処理手段によって構成されるものであることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the operation signal of the switching element on the high potential side and the low potential are controlled in order to control the control amount of the three-phase rotating machine. Software processing means for performing processing for generating and outputting an operation signal of the switching element on the side as software processing, wherein the reflux mode determination means and the prohibition means are configured by the software processing means. Features.
請求項8記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記3相回転機は、車載主機であり、前記禁止手段および前記還流モード判断手段は、前記主機を備えて構成される高電圧システムに対して絶縁された低電圧システムを構成することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the three-phase rotating machine is an in-vehicle main machine, and the prohibiting means and the reflux mode determining means are the main machine. A low-voltage system that is insulated from a high-voltage system that is provided is configured.
相電流の検出手段は、通常、3相回転機と電力変換回路とを接続する電気経路とは絶縁されている。このため、上記発明において、例えば上記請求項6の発明特定事項を有する場合、相補信号を生成する手段が低電圧システムを構成するなら、第1検出手段および第2検出手段の出力信号を伝播する経路に絶縁手段を設ける必要がない。 The phase current detection means is normally insulated from the electrical path connecting the three-phase rotating machine and the power conversion circuit. For this reason, in the above invention, for example, when the invention has the matters specified in claim 6, if the means for generating the complementary signal constitutes a low voltage system, the output signals of the first detecting means and the second detecting means are propagated. There is no need to provide an insulating means in the path.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換回路の制御装置をハイブリッド車に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device for a power conversion circuit according to the present invention is applied to a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態のシステム構成を示す。図示されるように、車載主機としてのモータジェネレータ10は、インバータIVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。インバータIVは、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnの直列接続体が3つ並列接続されて構成されている。そして、これら各パワースイッチング素子Swpおよびパワースイッチング素子Swnの接続点が、モータジェネレータ10の各相にそれぞれ接続されている。なお、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnのそれぞれの入出力端子間(コレクタおよびエミッタ間)には、高電位側のフリーホイールダイオードFDpおよび低電位側のフリーホイールダイオードFDnのカソードおよびアノードが接続されている。
FIG. 1 shows the system configuration of this embodiment. As shown in the figure, a
一方、制御装置16は、低電圧バッテリ14を電源とするものであり、制御対象としてのモータジェネレータ10の制御量を制御すべく、上記インバータIVを操作する。詳しくは、制御装置16は、電流センサ52,54の検出値等に基づき、インバータIVのU相、V相、およびW相のそれぞれについてのパワースイッチング素子Swpを操作する操作信号gup,gvp,gwpと、パワースイッチング素子Swnを操作する操作信号gun,gvn,gwnとを生成し出力する。これにより、パワースイッチング素子Swp,Swnは、それらの導通制御端子(ゲート)に接続されるドライブユニットDUを介して制御装置16により操作される。ちなみに、インバータIVを備える高電圧システムと、制御装置16を備える低電圧システムとは、図示しないフォトカプラ等の絶縁手段によって絶縁されており、上記操作信号は、絶縁手段を介して高電圧システムに出力される。また、電流センサ52,54は、その大きさのみならず電流の流通方向を検出可能な手段である。図では、電流センサ52,54が低電圧システム側のものである旨記載されているが、これは、電流センサ52,54が、モータジェネレータ10およびインバータIV間の電気経路に接触することなく電流を検出する手段であって且つ、絶縁手段を介すことなく制御装置16に接続されているためである。
On the other hand, the
上記パワースイッチング素子Swp,Swnは、いずれも、入力端子および出力端子が一義に定義されており、出力端子から入力端子への電流の流通を阻止するスイッチング素子である。詳しくは、これらは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)にて構成されている。また、パワースイッチング素子Swp,Swnは、その入力端子および出力端子間に流れる電流やフリーホイールダイオードFDp、FDnに流れる電流と相関を有する微少電流を出力するセンス端子STを備えている。センス端子STのこの機能は、IGBTとして、ダイオード内蔵型のものを用いることで可能となったものである。すなわち、本実施形態では、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび高電位側のフリーホイールダイオードFDpは互いに同一の半導体基板に隣接して形成されており、低電位側のパワースイッチング素子Swnおよび低電位側のフリーホイールダイオードFDnは互いに同一の半導体基板に隣接して形成されている。 Each of the power switching elements Swp and Swn is a switching element that has an input terminal and an output terminal that are uniquely defined and prevents current from flowing from the output terminal to the input terminal. Specifically, these are constituted by insulated gate bipolar transistors (IGBT). The power switching elements Swp and Swn include a sense terminal ST that outputs a minute current having a correlation with a current flowing between the input terminal and the output terminal and a current flowing through the freewheel diodes FDp and FDn. This function of the sense terminal ST is made possible by using a diode built-in type IGBT. That is, in the present embodiment, the high-potential side power switching element Swp and the high-potential side freewheel diode FDp are formed adjacent to each other on the same semiconductor substrate. The free wheel diodes FDn on the side are formed adjacent to the same semiconductor substrate.
図2(a)に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swp(Swn)およびフリーホイールダイオードFDp(FDn)の断面構成を示す。なお、以下では、パワースイッチング素子Swp、Swnを総括する場合、パワースイッチング素子Swと記載し、フリーホイールダイオードFDp,FDnを総括する場合、フリーホイールダイオードFDと記載する。 FIG. 2A shows a cross-sectional configuration of the power switching element Swp (Swn) and the free wheel diode FDp (FDn) according to the present embodiment. In the following description, the power switching elements Swp and Swn are collectively referred to as the power switching element Sw, and the free wheel diodes FDp and FDn are collectively referred to as the free wheel diode FD.
図示されるように、半導体基板20には、IGBT領域とダイオード領域とが併設されて形成されている。半導体基板20の主面側から裏面側へと伸びる領域は、導電型がN型であるN型領域22となっている。また、半導体基板20の主面側の表層部には、導電型がP型のP型領域24が形成されており、P型領域24内に、上記N型領域22よりも濃い濃度のN型の導電型を有するN型領域26が形成されている。そして、これらP型領域24およびN型領域26には、IGBTのエミッタ端子Eおよびダイオードのアノード端子が接続されている。また、上記P型領域24およびN型領域26上には、ゲート酸化膜28を介してゲート電極30が形成されている。
As illustrated, the
一方、半導体基板20の裏面側の表層部には、上記N型領域22よりも濃度の濃いN型領域36とP型領域34とが併設されている。ここで、P型領域34は、IGBTのコレクタ領域を構成し、N型領域36は、ダイオードのカソード領域を構成する。なお、これらP型領域34およびN型領域36と上記N型領域22との間には、N型領域22よりも濃度の薄いN型領域32が形成されている。
On the other hand, an N-
図2(b)は、上記半導体基板20の主面側を模式的に示した平面図である。図示されるように、主面側の大部分は、エミッタ領域であり、これよりも小さい領域として、ゲート領域やセンス電極38が形成されている。ここで、実際のセンス電極38の面積は、エミッタ領域の面積の数千分の1程度とされており、これにより、IGBTやフリーホイールダイオードに流れる電流と相関を有しつつも極微小な電流を出力することが可能となっている。
FIG. 2B is a plan view schematically showing the main surface side of the
上記ドライブユニットDUは、操作信号g(操作信号gup,gvp,gwp,gun,gvn,gwnの総括表記)に応じてパワースイッチング素子Swをオン・オフ操作する機能のみならず、パワースイッチング素子Swの入力端子および出力端子(コレクタおよびエミッタ)間を流れる電流の検出値が過度に大きいと判断される場合、パワースイッチング素子Swを強制的にオフ状態とする機能をも有する。詳しくは、パワースイッチング素子Swのセンス端子STから出力される微少電流に基づき、パワースイッチング素子Swの入力端子および出力端子間に流れる電流が閾値電流Ith以上となると判断される場合に、パワースイッチング素子Swを強制的にオフ状態とする機能を有する。具体的には、これは、図中、W相の上側アームに対応するドライブユニットDUにおいて例示しているように、センス端子STから出力される微少電流による抵抗体40での電圧降下量と、閾値電流Ithに応じた閾値電圧Vthとの大小を比較する手段(コンパレータ42)を備えて行われる。すなわち、このコンパレータ42による大小の比較結果は、操作信号gに応じてパワースイッチング素子Swのゲートの充放電を行なう駆動回路44に取り込まれる。駆動回路44では、パワースイッチング素子Swを流れる電流が閾値電流Ithを超えると判断される場合、操作信号gの指示にかかわらず、パワースイッチング素子Swをオフ状態とする。
The drive unit DU not only has a function of turning on / off the power switching element Sw in accordance with an operation signal g (general notation of the operation signals gup, gvp, gwp, gun, gvn, gwn), but also inputs the power switching element Sw. When the detected value of the current flowing between the terminal and the output terminal (collector and emitter) is determined to be excessively large, the power switching element Sw is also forcibly turned off. Specifically, when it is determined that the current flowing between the input terminal and the output terminal of the power switching element Sw is greater than or equal to the threshold current Ith based on the minute current output from the sense terminal ST of the power switching element Sw, the power switching element It has a function of forcibly turning off Sw. Specifically, as illustrated in the drive unit DU corresponding to the W-phase upper arm in the drawing, this is the amount of voltage drop in the resistor 40 due to the minute current output from the sense terminal ST, and the threshold value. This is performed by means (comparator 42) for comparing the magnitude with the threshold voltage Vth corresponding to the current Ith. That is, the result of the comparison by the
ところで、制御装置16は、CPU16aを備えてソフトウェア処理により操作信号gを生成する。このため、パワースイッチング素子Swに電流が流れず、これに並列接続されるフリーホイールダイオードFDに電流が流れる還流モードであるか否かを判断して操作信号gを生成したのではCPU16aの演算負荷が過大となる。このため、制御装置16では、還流モードであるか否かにかかわらず、高電位側のパワースイッチング素子Swpと低電位側のパワースイッチング素子Swnとを交互にオン・オフする相補信号として操作信号gを生成する。
By the way, the
ただし、上記のようにパワースイッチング素子Swとしてダイオード内蔵型のIGBTを用いる場合、フリーホイールダイオードFDに電流が流れる還流モードにおいてこれに並列接続されるパワースイッチング素子Swがオン状態となると、電力損失が増加する。このため、還流モードであると判断される場合に、操作信号gのオン操作指令をキャンセルする機能を搭載することが望まれる。ここで、還流モードである場合にパワースイッチング素子Swをオフする処理を迅速に行なううえで、センス端子STの出力を利用し、ドライブユニットDU内で操作信号gのオン操作指令をキャンセルすることが有効とも考えられる。これは、電流センサ52,54の出力を利用したのでは、操作信号gのオン操作指令をキャンセルするまでに遅延が生じるからである。しかし、センス端子STの出力する微少電流は、パワースイッチング素子Swの入力端子および出力端子間を流れる電流を表現する精度が低い。このため、フリーホイールダイオードFDを流れる電流量が少ない還流モードへの移行直後にあっては、還流モードであることを判断することができない。
However, in the case where the diode built-in type IGBT is used as the power switching element Sw as described above, when the power switching element Sw connected in parallel to the freewheeling diode FD is turned on in the reflux mode, the power loss is reduced. To increase. For this reason, when it is judged that it is in recirculation mode, it is desirable to mount the function which cancels the ON operation command of operation signal g. Here, in order to quickly perform the process of turning off the power switching element Sw in the reflux mode, it is effective to use the output of the sense terminal ST and cancel the ON operation command of the operation signal g in the drive unit DU. You might also say that. This is because if the outputs of the
そこで本実施形態では、センス端子STの出力を利用する代わりに、電流センサ52,54の出力を利用して還流モードであるか否かを判断し、この判断結果に応じて操作信号gのオン操作指令を補正する。具体的には、こうした処理を行なう専用のハードウェア手段としての遮断回路50を備え、制御装置16の操作信号gを一旦遮断回路50に入力した後、遮断回路50からドライブユニットDUに出力する。
Therefore, in this embodiment, instead of using the output of the sense terminal ST, it is determined whether the current mode is the reflux mode using the outputs of the
図3に、遮断回路50の行なう処理を示す。
FIG. 3 shows a process performed by the
図示されるように、本実施形態では、インバータIV側からモータジェネレータ10側へと進む方向を正として、モータジェネレータ10を流れる1の相の電流が閾値電流IHn(>0)以上となることで、その相の下側アームが還流モードであると判断し、1の相の電流が閾値電流IHp(<0)以下となることで、その相の上側アームが還流モードであると判断する。また、モータジェネレータ10を流れる1の相の電流が閾値電流ILn(>0)以下となることで、その相の下側アームが還流モードでない状態に移行したと判断し、1の相の電流が閾値電流ILp(<0)以上となることで、その相の上側アームが還流モードでない状態に移行したと判断する。ここで、閾値電流ILn,ILpは、いずれも電流センサ52,54の出力に基づき還流モードでない状態と判断されてから、操作信号gのオン操作指令のキャンセル処理が実際に解除されるまでに生じる遅延時間を考慮して設定されるものである。これに対し、上記閾値電流ILn,ILpをゼロとする場合には、遅延に起因して還流モードでないにもかかわらずオン操作指令がキャンセルされる事態が生じるおそれがある。
As shown in the figure, in the present embodiment, the direction of traveling from the inverter IV side to the
さらに、上述したように、下側アームが還流モードに移行することを判断する閾値電流IHnと還流モードでない状態に移行することを判断する閾値電流ILnとを相違させ、また、上側アームが還流モードに移行することを判断する閾値電流IHpと還流モードでない状態に移行することを判断する閾値電流ILpとを相違させている。これは、ノイズに対する耐性を高めることなどを目的とするものである。すなわち、相電流が非常に小さい状況下、ノイズ等の影響で、還流モードである旨の判断と還流モードでない旨の判断とが頻繁に繰り返される場合、パワースイッチング素子Swが高周波でオン・オフされるおそれがあり、この場合、発熱が増大する。 Further, as described above, the threshold current IHn for determining that the lower arm shifts to the reflux mode is different from the threshold current ILn for determining that the lower arm shifts to the non-reflux mode, and the upper arm is set to the reflux mode. The threshold current IHp for determining the shift to the state is different from the threshold current ILp for determining the shift to the non-return mode. This is intended to increase resistance to noise. That is, when the phase current is very small and the determination that the current mode is the reflux mode and the determination that the current mode is not the current mode are frequently repeated due to noise or the like, the power switching element Sw is turned on / off at a high frequency. In this case, heat generation increases.
図4に、本実施形態にかかる遮断回路50の構成を示す。ここでは、まずU相を流れる電流を検出する電流センサ52に基づくU相の操作信号gup,gunの補正処理、およびV相を流れる電流を検出する電流センサ54に基づくV相の操作信号gvp,gvnの補正処理を実現する構成について説明する。
FIG. 4 shows a configuration of the
図示されるように、電流センサ52によって検出されるU相の電流iu(実際には電圧信号)と基準電源63の基準電圧Vthpとが、ヒステリシスコンパレータ62に取り込まれる。そして、ヒステリシスコンパレータ62の出力信号と、U相上側アームの操作信号gupとがAND回路61に入力され、AND回路61からこれらの論理積信号が、最終的な操作信号gupとして出力される。ここで、ヒステリシスコンパレータ62は、図中下方に示す閾値VHp、VLpを生成するものである。ここで、閾値VHpは、先の図3に示した閾値電流IHpに対応しており、閾値VLpは、閾値電流ILpに対応している。
As illustrated, the U-phase current iu (actually a voltage signal) detected by the
一方、電流センサ52によって検出されるU相の電流iuと基準電源68の基準電圧Vthnとが、ヒステリシスコンパレータ67に取り込まれる。そして、ヒステリシスコンパレータ67の出力信号と、U相下側アームの操作信号gunとがAND回路66に入力され、AND回路66からこれらの論理積信号が、最終的な操作信号gunとして出力される。ここで、ヒステリシスコンパレータ67は、図中下方に示す閾値VHn、VLnを生成するものである。ここで、閾値VHnは、先の図3に示した閾値電流IHnに対応しており、閾値VLnは、閾値電流ILnに対応している。
On the other hand, the U-phase current iu detected by the
同様に、電流センサ54によって検出されるV相の電流iv(実際には電圧信号)と基準電源73の基準電圧Vthpとが、ヒステリシスコンパレータ72に取り込まれる。そして、ヒステリシスコンパレータ72の出力信号と、V相上側アームの操作信号gvpとがAND回路71に入力され、AND回路71からこれらの論理積信号が、最終的な操作信号gvpとして出力される。また、V相の電流ivと基準電源78の基準電圧Vthnとが、ヒステリシスコンパレータ77に取り込まれる。そして、ヒステリシスコンパレータ77の出力信号と、V相下側アームの操作信号gvnとがAND回路76に入力され、AND回路76からこれらの論理積信号が、最終的な操作信号gvnとして出力される。
Similarly, the V-phase current iv (actually a voltage signal) detected by the
次に、電流センサによって直接相電流が検出されることのないW相について、その操作信号gwp、gwnの補正処理について説明する。本実施形態では、W相の相電流を検出する電流センサを備えないため、電流センサ52によって検出される電流iuと電流センサ54によって検出される電流ivの符号を反転させたものとの大小比較に基づき、W相の電流iwの符号を判定し、これに基づきW相について還流モードであるか否かを判断する。すなわち、キルヒホッフの法則によれば、「iu+iv+iw=0」であるため、「iw=−(iu+iv)=−{iu−(−iv)}」となり、U相の電流iuと、V相の電流ivの符号を反転させたもの「−iv」との大小が逆転する時点でW相の電流iwの符号が反転する。図5に、この関係を視覚的に示す。
Next, correction processing of the operation signals gwp and gwn for the W phase in which the phase current is not directly detected by the current sensor will be described. In this embodiment, since the current sensor for detecting the W-phase current is not provided, the magnitude comparison between the current iu detected by the
こうした処理を実現するため、先の図4に示すように、電流センサ52によって検出されるU相の電流iuと、電流センサ54によって検出されるV相の電流ivが反転増幅回路83によって反転されオフセットされたものとがヒステリシスコンパレータ82に入力される。ここで、反転増幅回路83は、電流ivの増加を減少に変換し、また減少を増加に変換して且つ、オフセットを持たせるものである。一方、ヒステリシスコンパレータ82は、U相の電流iuがV相の電流ivの符号を反転させたもの「−iv」よりも所定以上(「−VHp」に相当)大きくなることでその出力信号を論理「H」に反転させ、その後、U相の電流iuが上記符号を反転させたもの「−iv」に所定値(「−VLp」に相当)を加算したもの以下となることで出力信号を論理「L」に反転させる。なお、反転増幅回路83においてV相の電流ivを反転させるのみならずオフセットさせるのは、ヒステリシスコンパレータ82の一対の閾値をいずれも電流ivよりも大きくするための設定である。そして、AND回路81では、ヒステリシスコンパレータ82の出力信号と操作信号gwpとの論理積信号を生成して最終的な操作信号gwpとして出力する。
In order to realize such processing, the inverting
また、電流センサ52によって検出されるU相の電流iuと、電流センサ54によって検出されるV相の電流ivが反転増幅回路88によって反転されオフセットされたものとがヒステリシスコンパレータ87に入力される。ここで、反転増幅回路88は、電流ivの増加を減少に変換し、また減少を増加に変換して且つ、オフセットを持たせるものである。一方、ヒステリシスコンパレータ87は、U相の電流iuがV相の電流ivの符号を反転させたもの「−iv」よりも所定以上(「VHn」に相当)小さくなることでその出力信号を論理「H」に反転させ、その後、U相の電流iuが上記符号を反転させたもの「−iv」に所定値(「VLn」に相当)を加算したもの以上となることで出力信号を論理「L」に反転させる。なお、反転増幅回路88においてV相の電流ivを反転させるのみならずオフセットさせるのは、ヒステリシスコンパレータ87の一対の閾値をいずれも電流ivよりも小さくするための設定である。そして、AND回路86では、ヒステリシスコンパレータ87の出力信号と操作信号gwpとの論理積信号を生成して最終的な操作信号gwpとして出力する。
The U-phase current iu detected by the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)電流センサによって電流の検出されないW相について、電流センサ52によって検出されるU相の電流iuと、電流センサ54によって検出されるV相の電流ivの符号を反転したもの「−iv」との大小比較に基づき、還流モードであるか否かを判断した。これにより、W相についても還流モードであるか否かを好適に判断することができる。
(1) “−iv” obtained by inverting the signs of the U-phase current iu detected by the
(2)高電位側のパワースイッチング素子SwpおよびフリーホイールダイオードFDpと、低電位側のパワースイッチング素子SwnおよびフリーホイールダイオードFDnとのそれぞれを、同一半導体基板に併設して形成した。これにより、還流モードにおいてパワースイッチング素子Swがオン状態となることで導通損失が大きくなるため、還流モードである場合にパワースイッチング素子Swのオン操作指令をキャンセルする処理の利用価値が特に大きい。 (2) The high-potential side power switching element Swp and the free wheel diode FDp and the low potential side power switching element Swn and the free wheel diode FDn are formed on the same semiconductor substrate. Thereby, since the conduction loss is increased by turning on the power switching element Sw in the reflux mode, the utility value of the processing for canceling the ON operation command of the power switching element Sw is particularly great in the reflux mode.
(3)還流モードと判断する領域としない領域との境界(閾値電流ILp、ILn)を、還流モードの判断対象となるフリーホイールダイオードFDに順方向電流が流れる側にオフセットさせた。これにより、オン操作指令のキャンセル処理の解除が還流モードである状態から還流モードでない状態に移行するタイミングよりも遅れることを回避することができる。 (3) The boundary (threshold currents ILp, ILn) between the region that is determined to be the return mode and the region that is not determined is offset to the side where the forward current flows in the free wheel diode FD that is the target of the return mode. Accordingly, it is possible to avoid delaying the cancellation of the ON-operation command cancel process from the timing of shifting from the state in the reflux mode to the state not in the reflux mode.
(4)フリーホイールダイオードFDが還流モードにない状態から還流モードに移行することを判断する閾値電流IHp、IHnと、還流モードから還流モードにない状態に移行することを判断する閾値電流ILp、ILnとを相違させた。これにより、オン操作指令のキャンセル処理およびその解除が高周波で繰り返される事態を好適に回避することができる。 (4) Threshold currents IHp and IHn for determining that the freewheeling diode FD shifts from the state not in the return mode to the return mode, and threshold currents ILp and ILn for determining the shift from the return mode to the state not in the return mode And was made different. Thereby, the situation where the cancellation process of the ON operation command and the cancellation thereof are repeated at a high frequency can be suitably avoided.
(5)制御装置16においてソフトウェア処理によって生成された相補信号としての操作信号gのオン操作指令を、ハードウェア手段である遮断回路50によってキャンセルする構成とした。これにより、制御装置16の演算負荷を増加させることなく、キャンセル処理を実行することができる。
(5) The on-operation command of the operation signal g as a complementary signal generated by software processing in the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、電流センサ54の出力を反転させる代わりに、電流センサ52と電流センサ54とで電流の正方向が逆となるようにする。これは、図6に示す配置によって実現することができる。すなわち、電流センサ52,54は、ともにコア52a,54aの有するギャップにホール素子52b,54bを備えるものであり、コア52a,54aの軸を貫いて流れる電流によって生じる磁界をホール素子52b,54bによって検出するものである。このため、インバータIVからモータジェネレータ10へと電流が流れる場合に、ホール素子54a,54bの感知する磁界の向きが互いに逆となるように電流センサ52,54を配置することで、電流センサ54の出力は、先の第1の実施形態におけるものの符号を反転したものとなる。
In the present embodiment, instead of inverting the output of the
このため、本実施形態では、電流センサ54の出力の符号を反転させる回路を備えない。ただし、電流センサ54の出力をオフセットさせる。
For this reason, in this embodiment, a circuit for inverting the sign of the output of the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(5)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6)電流センサ52と電流センサ54とで電流の正方向を逆とした。これにより、電流センサ54の出力を反転させる処理を行なうことなく、U相の電流iuと、V相の電流ivの符号を反転したもの「−iv」との大小を比較することができる。
(6) The forward direction of the current is reversed between the
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図7に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図7において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 7 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 7, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本実施形態では、ハードウェア手段としての遮断回路50を備えない。これに代えて、遮断回路50の機能を、制御装置16のソフトウェア処理によって実現する。
As shown in the figure, this embodiment does not include the
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiments may be implemented with the following modifications.
<還流モード判断手段について>
・上記第1の実施形態では、V相を流れる電流ivの検出値(電圧信号)を反転増幅回路83,88にて反転させるとともにオフセットさせたがこれに限らない。例えば、高電位側のヒステリシスコンパレータ82および低電位側のヒステリシスコンパレータ87のいずれか一方については、電流センサ52,56の出力自体を調節することでオフセットを設けてもよい。なお、この手法を第2の実施形態に適用することもできる。
<About reflux mode judgment means>
In the first embodiment, the detection value (voltage signal) of the current iv flowing through the V phase is inverted and offset by the inverting
・高電位側のフリーホイールダイオードFDpが還流モードであるか否かを判断するための閾値電流と低電位側のフリーホイールダイオードFDnが還流モードであるか否かを判断するための閾値電流とを相違させるものとしては、ヒステリシスコンパレータ62,67,72,77,82,87の入力信号のうち閾値を定める側の設定として行なうものに限らない。例えば、閾値との比較対象となる電流側の設定として行なうものであってもよい。これは、電流値を補正したり、この電流値を出力する電流センサの出力自体を調節したりすることで行うことができる。
A threshold current for determining whether the high-potential-side freewheel diode FDp is in the reflux mode and a threshold current for determining whether the low-potential-side freewheel diode FDn is in the reflux mode The difference is not limited to the setting on the side for determining the threshold value among the input signals of the
・1のフリーホイールダイオードFDが還流モードにない状態から還流モードに移行する場合と還流モードから還流モードにない状態に移行する場合とで、閾値電流を相違させるものに限らない。こうした設定をしなくても上記第1の実施形態の上記(1)の効果等を得ることはできる。 The threshold current is not limited to the case where one free wheel diode FD shifts from the state not in the return mode to the return mode and the case where the free wheel diode FD shifts from the return mode to the state not in the return mode. Even without such setting, the effect (1) of the first embodiment can be obtained.
・高電位側のフリーホイールダイオードFDpが還流モードであるか否かを判断するための閾値電流と低電位側のフリーホイールダイオードFDnが還流モードであるか否かを判断するための閾値電流とが相違するものに限らない。こうした設定をしなくても上記第1の実施形態の上記(1)の効果等を得ることはできる。 A threshold current for determining whether or not the high-potential-side freewheel diode FDp is in the reflux mode and a threshold current for determining whether or not the low-potential-side freewheel diode FDn is in the reflux mode It is not limited to the difference. Even without such setting, the effect (1) of the first embodiment can be obtained.
<スイッチング素子について>
IGBTとしては、フリーホイールダイオードが同一半導体基板に併設されたものに限らない。こうしたものでなくても、フリーホイールダイオードFDに電流が流れる場合にはパワースイッチング素子Swpをオン操作しないようにすることで、電力消費量を低減することができる。
<About switching elements>
The IGBT is not limited to one in which free wheel diodes are provided on the same semiconductor substrate. Even if this is not the case, the power consumption can be reduced by not turning on the power switching element Swp when a current flows through the freewheeling diode FD.
パワースイッチング素子Swとしては、IGBTに限らず、例えばパワーMOS型電界効果トランジスタ等であってもよい。この場合、通常、フリーホイールダイオードFDよりもパワーMOS型電界効果トランジスタの方がオン抵抗が小さいため、デッドタイム期間以外には、パワーMOS型電界効果トランジスタに電流が流れると考えられる。ただし、トランジスタの温度が高くなる場合には、フリーホイールダイオードFDによる還流モードとした方がよいことも考えられるため、こうした場合に本発明を適用することもできる。 The power switching element Sw is not limited to the IGBT, and may be a power MOS field effect transistor, for example. In this case, since the on-resistance of the power MOS field effect transistor is usually smaller than that of the free wheel diode FD, it is considered that a current flows through the power MOS field effect transistor except during the dead time period. However, when the temperature of the transistor becomes high, it is conceivable that the freewheel diode FD is set to the reflux mode. Therefore, the present invention can be applied to such a case.
なお、パワースイッチング素子Swとして、MOS型電界効果トランジスタのように入力端子および出力端子の機能が入れ替わることで双方向に電流を流すことが可能なものを用いる場合、高電位側のフリーホイールダイオードFDpおよび低電位側のフリーホイールダイオードFDnのいずれか一方を削除したものに本発明を適用することも可能である。ちなみに、高電位側のパワースイッチング素子Swpと低電位側のパワースイッチング素子Swnとのオン・オフ操作に際してデッドタイム期間が設けられるなら、これらにそれぞれ並列接続されるフリーホイールダイオードが必要であるが、例えば米国特許第7130205号明細書に記載の電力変換回路のようにデッドタイム期間が不要なものもある。 When a power switching element Sw that can flow a current bidirectionally by switching the functions of the input terminal and the output terminal, such as a MOS field effect transistor, is used as the power switching element Sw. It is also possible to apply the present invention to a device in which either one of the free potential diode FDn on the low potential side is deleted. By the way, if a dead time period is provided in the on / off operation of the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn, a free wheel diode connected in parallel to each other is required. For example, some power conversion circuits described in US Pat. No. 7,130,205 do not require a dead time period.
<その他>
・上記第2の実施形態では、電流センサ52,54として図6に示す構成のものを例示したがこれに限らない。例えばMRE(磁気抵抗素子)センサ等であってもよい。
<Others>
In the second embodiment, the
・遮断回路50を、高電圧システムに備えても、上記第1の実施形態の上記(1)の効果等を得ることはできる。
Even if the
・3相回転機としては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。 -As a three-phase rotary machine, not only a synchronous machine but an induction machine may be used, for example.
・電力変換回路としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。 -As a power converter circuit, not only what is mounted in a hybrid vehicle, For example, you may mount in an electric vehicle.
10…モータジェネレータ(3相回転機の一実施形態)、16…制御装置(ソフトウェア処理手段の一実施形態)、50…遮断回路(還流モード判断手段および禁止手段の一実施形態)、Swp,Swn…パワースイッチング素子、FDp、FDn…フリーホイールダイオード。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記還流モード判断手段は、前記3相回転機の第1相を流れる電流を検出する第1検出手段の出力および第2相を流れる電流を検出する第2検出手段の出力に基づき前記判断をするものであって且つ、
前記第1相を流れる電流に基づき、前記第1相について還流モードであるか否かを判断する第1相判断手段と、
前記第2相を流れる電流に基づき、前記第2相について還流モードであるか否かを判断する第2相判断手段と、
前記第1相を流れる電流と、前記第2相を流れる電流の符号を反転したものとの大小比較に基づき、第3相について還流モードであるか否かを判断する第3相判断手段とを備えることを特徴とする電力変換回路の駆動装置。 A switching element on the high potential side for connecting each phase of the three-phase rotating machine to the positive electrode of the DC power supply, a switching element on the low potential side for connecting each phase to the negative electrode of the DC power supply, the high potential side and the low potential A freewheeling mode determination means for determining whether or not the freewheeling diode is in a freewheeling mode applied to a power conversion circuit including a freewheeling diode connected in parallel to at least one of the switching elements on the side; In a drive device for a power conversion circuit, including a prohibiting unit that prohibits an on operation of a switching element connected in parallel to a freewheeling diode determined to be a reflux mode.
The reflux mode determination means makes the determination based on the output of the first detection means for detecting the current flowing through the first phase of the three-phase rotating machine and the output of the second detection means for detecting the current flowing in the second phase. And
First phase determination means for determining whether the first phase is in a reflux mode based on a current flowing through the first phase;
Second phase determination means for determining whether the second phase is in a reflux mode based on a current flowing through the second phase;
A third phase determining means for determining whether or not the third phase is in the reflux mode based on a magnitude comparison between the current flowing through the first phase and the inverted value of the current flowing through the second phase; A drive device for a power conversion circuit comprising:
前記高電位側のスイッチング素子の操作信号および前記低電位側のスイッチング素子の操作信号は、オン状態およびオフ状態が交互に切り替わる相補信号であり、
前記禁止手段は、前記操作信号を入力し、前記還流モード判断手段による判断結果に基づき前記操作信号が前記スイッチング素子のオン操作指令を示すものである場合にこれをオフ操作指令に補正して出力するハードウェア手段であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換回路の駆動装置。 The drive device inputs the operation signal of the switching element on the high potential side and the operation signal of the switching element on the low potential side, and drives them,
The operation signal for the high-potential side switching element and the operation signal for the low-potential side switching element are complementary signals that are alternately switched between an on state and an off state,
The prohibiting unit inputs the operation signal, and corrects the operation signal to an off operation command when the operation signal indicates an on operation command of the switching element based on a determination result by the reflux mode determination unit, and outputs it The power conversion circuit driving device according to claim 1, wherein the power conversion circuit driving device is a hardware unit that performs the above operation.
前記還流モード判断手段および前記禁止手段は、前記ソフトウェア処理手段によって構成されるものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換回路の駆動装置。 Software processing means for performing, as software processing, processing for generating and outputting an operation signal for the high-potential side switching element and an operation signal for the low-potential side switching element to control the control amount of the three-phase rotating machine Prepared,
6. The power conversion circuit drive device according to claim 1, wherein the reflux mode determination unit and the prohibition unit are configured by the software processing unit.
前記禁止手段および前記還流モード判断手段は、前記主機を備えて構成される高電圧システムに対して絶縁された低電圧システムを構成することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換回路の駆動装置。 The three-phase rotating machine is an in-vehicle main machine,
The said prohibition means and the said recirculation | reflux mode judgment means comprise the low voltage system insulated with respect to the high voltage system comprised with the said main machine, The any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. The drive device of the power converter circuit as described.
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