JP2014183702A - Electric power conversion system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power conversion system capable of simplifying control against a controller failure.SOLUTION: The electric power conversion system includes: a bridge-connected power semiconductor element; a driver circuit that drives the power semiconductor element; a driver power supply circuit that supplies a voltage to the driver circuit with a first DC voltage applied to the power semiconductor element as an input; a voltage conversion circuit that supplies a third DC voltage to an input of the driver power supply circuit with a second DC voltage that is a voltage of not more than the first DC voltage as an input; and a control circuit that inputs, into the driver power supply circuit, a voltage of either one of the first DC voltage and the third DC voltage, whichever is higher.

Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

直流電源の電圧からスイッチングにより３相交流を作り出してモータ等を駆動するインバータ装置が知られている。例えば特許文献１には、異常発生時にインバータの交流出力端子を短絡するインバータ装置が記載されている。   There is known an inverter device that drives a motor or the like by generating a three-phase alternating current by switching from a voltage of a direct-current power supply. For example, Patent Document 1 describes an inverter device that short-circuits an AC output terminal of an inverter when an abnormality occurs.

特開平９−４７０５５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-47055

特許文献１に記載のインバータ装置には、次のような問題があった。すなわち、スイッチを制御するコントローラへの電圧供給が絶たれると交流出力の短絡を継続することができないため、異常発生時に複雑な制御が要求されるという問題があった。   The inverter device described in Patent Document 1 has the following problems. That is, since the short circuit of the AC output cannot be continued if the voltage supply to the controller that controls the switch is cut off, there is a problem that complicated control is required when an abnormality occurs.

請求項１に記載の電力変換装置は、ブリッジ接続されたパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子を駆動するドライバ回路と、前記パワー半導体素子に印加される第１の直流電圧を入力として前記ドライバ回路に電圧を供給するドライバ電源回路と、前記第１の直流電圧以下の電圧である第２の直流電圧を入力として前記ドライバ電源回路の入力に第３の直流電圧を供給する電圧変換回路と、前記第１の直流電圧および前記第３の直流電圧のいずれか高い方の電圧を前記ドライバ電源回路に入力させる制御回路と、を備えることを特徴とする。   The power conversion device according to claim 1, wherein the power semiconductor element that is bridge-connected, a driver circuit that drives the power semiconductor element, and the first DC voltage applied to the power semiconductor element are input to the driver circuit. A driver power supply circuit for supplying a voltage to the driver, a voltage conversion circuit for supplying a third DC voltage to the input of the driver power supply circuit by using a second DC voltage that is lower than the first DC voltage as an input, and And a control circuit for inputting the higher one of the first DC voltage and the third DC voltage to the driver power supply circuit.

本発明によれば、コントローラの異常対応制御を簡略化することができる。   According to the present invention, controller abnormality control can be simplified.

第１の実施の形態に係るインバータ装置の構成を模式的に示す回路図である。It is a circuit diagram showing typically the composition of the inverter device concerning a 1st embodiment. 電圧変換回路２３の構成を模式的に示す回路図である。3 is a circuit diagram schematically showing a configuration of a voltage conversion circuit 23. FIG. 補助コントローラ３０が実行する故障対応処理のフローチャートである。3 is a flowchart of a failure handling process executed by an auxiliary controller 30. 各電圧の時間変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the time change of each voltage. 比較例であるインバータ装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the inverter apparatus which is a comparative example. 高電圧ＨＶＤＣの時間変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the time change of the high voltage HVDC.

図５は、比較例であるインバータ装置の構成を示す回路図である。インバータ装置１１は、バッテリー１６からの直流高電圧（例えば３００Ｖ）を３相交流の電圧に変換してモータ１０に印加し、モータ１０を駆動する。モータ１０は、永久磁石を用いた同期モータである。バッテリー１６とインバータ装置１１との間にはコンタクタ１５が接続される。コンタクタ１５は、図示しない上位コントローラにより制御され、バッテリー１６からインバータ装置１１への電力供給のオンオフを行う。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device as a comparative example. The inverter device 11 converts a DC high voltage (for example, 300 V) from the battery 16 into a three-phase AC voltage and applies it to the motor 10 to drive the motor 10. The motor 10 is a synchronous motor using a permanent magnet. A contactor 15 is connected between the battery 16 and the inverter device 11. The contactor 15 is controlled by a host controller (not shown), and turns on / off power supply from the battery 16 to the inverter device 11.

インバータ装置１１は、３相ブリッジ構成を成すパワー半導体モジュール１２と、電圧平滑用のキャパシタ１３と、ドライバ回路２１が設けられたドライバ回路基板１７と、ドライバ回路２１に制御パルスを送出するモータコントローラ１８とを備える。ドライバ回路基板１７は、バッテリー１６から供給される高電圧ＨＶＤＣにより動作する。   The inverter device 11 includes a power semiconductor module 12 having a three-phase bridge configuration, a voltage smoothing capacitor 13, a driver circuit board 17 provided with a driver circuit 21, and a motor controller 18 that sends control pulses to the driver circuit 21. With. The driver circuit board 17 is operated by the high voltage HVDC supplied from the battery 16.

モータコントローラ１８は、バッテリー１６とは別に設けられた電源１９から供給される低電圧ＶＢ（例えば１２Ｖ）により動作する。低電圧ＶＢは、バッテリー１６からの高電圧より低い。   The motor controller 18 operates with a low voltage VB (for example, 12 V) supplied from a power source 19 provided separately from the battery 16. The low voltage VB is lower than the high voltage from the battery 16.

ドライバ回路基板１７は、３相ブリッジ構成を構成する電力用半導体スイッチング素子の各々に対応する６相分のドライバ回路２１と、ドライバ電源回路２３と、アイソレータ３１と、補助コントローラ３０とを備える。   The driver circuit board 17 includes a driver circuit 21 for six phases corresponding to each of the power semiconductor switching elements constituting the three-phase bridge configuration, a driver power supply circuit 23, an isolator 31, and an auxiliary controller 30.

ドライバ電源回路２３は、バッテリー１６から供給される高電圧を入力として、ドライバ回路２１の各々に絶縁された電圧を供給する。アイソレータ３１は、モータコントローラ１８からの制御パルスを絶縁し、ドライバ回路２１の各々に伝達する。補助コントローラ３０は、モータコントローラ１８に異常が発生した際に出力される異常検知信号を受信して、モータ１０を安全に停止させるために必要な制御を行う。   The driver power supply circuit 23 receives the high voltage supplied from the battery 16 as an input and supplies an insulated voltage to each of the driver circuits 21. The isolator 31 insulates the control pulse from the motor controller 18 and transmits it to each of the driver circuits 21. The auxiliary controller 30 receives an abnormality detection signal that is output when an abnormality occurs in the motor controller 18 and performs control necessary to stop the motor 10 safely.

図示しない上位コントローラは、トルクや回転速度に関する情報等を含む信号を、モータ１０の駆動指令としてモータコントローラ１８に送信する。モータコントローラ１８は、この指令に応じた制御パルス（ＰＷＭ信号）をドライバ回路２１の各々に与える。   A host controller (not shown) transmits a signal including information on torque and rotation speed to the motor controller 18 as a drive command for the motor 10. The motor controller 18 gives a control pulse (PWM signal) corresponding to this command to each of the driver circuits 21.

ドライバ回路２１はそれぞれ、モータコントローラ１８から与えられたＰＷＭ信号に応じてパワー半導体モジュール１２の電力用半導体スイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、バッテリー１６から供給される直流の高電圧が、モータ１０を駆動するための３相交流の電圧に変換される。   Each of the driver circuits 21 performs switching control of the power semiconductor switching element of the power semiconductor module 12 in accordance with the PWM signal given from the motor controller 18. As a result, the high DC voltage supplied from the battery 16 is converted into a three-phase AC voltage for driving the motor 10.

次に、モータ１０の駆動中に、モータコントローラ１８が何らかの原因（例えば故障等）により停止した場合の動作を説明する。図示しない上位コントローラは、モータコントローラ１８が予期せず停止したことを検知して、コンタクタ１５をオフする。これにより、バッテリー１６とインバータ装置１１とが電気的に切り離される。   Next, an operation when the motor controller 18 is stopped due to some cause (for example, a failure) while the motor 10 is being driven will be described. A host controller (not shown) detects that the motor controller 18 has stopped unexpectedly, and turns off the contactor 15. Thereby, the battery 16 and the inverter apparatus 11 are electrically disconnected.

このときモータ１０が回転していると、モータ１０の回転により誘起電圧が発生する。発生した誘起電圧は、パワー半導体モジュール１２内の上アーム２８が備えるダイオードを通して、パワー半導体モジュール１２やキャパシタ１３、ドライバ回路基板１７等の各部品に印加される。ドライバ回路基板１７上の補助コントローラ３０は、モータ１０の誘起電圧が各部品の耐圧を越えないような制御を行う。   If the motor 10 is rotating at this time, an induced voltage is generated by the rotation of the motor 10. The generated induced voltage is applied to each component such as the power semiconductor module 12, the capacitor 13, and the driver circuit board 17 through a diode provided in the upper arm 28 in the power semiconductor module 12. The auxiliary controller 30 on the driver circuit board 17 performs control so that the induced voltage of the motor 10 does not exceed the breakdown voltage of each component.

以下、具体的にその制御の内容を説明する。補助コントローラ３０には、モータコントローラ１８から、モータコントローラ１８の停止を報知するための信号ＭＣＬＯＳＴが入力されている。補助コントローラ３０は、この信号ＭＣＬＯＳＴの変化からモータコントローラ１８の停止を検知すると、パワー半導体モジュール１２の下アーム２９をオンする。これにより、パワー半導体モジュール１２の３相がショートされる。これに加えて、補助コントローラ３０は、図示しない放電抵抗と半導体スイッチとにより、キャパシタ１３の電荷を急速放電する。補助コントローラ３０のこの制御により、パワー半導体モジュール１２やキャパシタ１３、ドライバ回路基板１７等に印加される高電圧ＨＶＤＣは、時間経過と共に低下する。   The details of the control will be specifically described below. A signal MCLOST for informing the stop of the motor controller 18 is input from the motor controller 18 to the auxiliary controller 30. When the auxiliary controller 30 detects the stop of the motor controller 18 from the change in the signal MCLOST, the auxiliary controller 30 turns on the lower arm 29 of the power semiconductor module 12. Thereby, the three phases of the power semiconductor module 12 are short-circuited. In addition to this, the auxiliary controller 30 rapidly discharges the capacitor 13 by a discharge resistor and a semiconductor switch (not shown). By this control of the auxiliary controller 30, the high voltage HVDC applied to the power semiconductor module 12, the capacitor 13, the driver circuit board 17, and the like decreases with time.

ところが、ドライバ電源回路２３は、高電圧ＨＶＤＣを入力として、ドライバ回路基板１７上の各部品に電圧を供給しているため、高電圧ＨＶＤＣが一定の電圧（例えば１００Ｖ）以下に低下すると、ドライバ電源回路２３から補助コントローラ３０の動作に必要な電圧が供給されなくなる。この結果、補助コントローラ３０は動作を停止し、パワー半導体モジュール１２の下アーム２９をオンすることもできなくなってしまう。   However, since the driver power supply circuit 23 receives the high voltage HVDC as an input and supplies a voltage to each component on the driver circuit board 17, if the high voltage HVDC drops below a certain voltage (for example, 100V), the driver power supply circuit 23 The voltage necessary for the operation of the auxiliary controller 30 is not supplied from the circuit 23. As a result, the auxiliary controller 30 stops operating, and the lower arm 29 of the power semiconductor module 12 cannot be turned on.

補助コントローラ３０が動作を停止すると、下アーム２９は再びオフになり、モータ１０からの誘起電圧による高電圧ＨＶＤＣが再度上昇を始める。高電圧ＨＶＤＣが１００Ｖ以上になれば、補助コントローラ３０は再度動作を開始するが、高電圧ＨＶＤＣの上昇速度が補助コントローラ３０の動作開始速度よりも速いと、補助コントローラ３０による下アーム２９のオン動作が間に合わず、高電圧ＨＶＤＣが各部品の耐圧以上に上昇してしまう。   When the auxiliary controller 30 stops operating, the lower arm 29 is turned off again, and the high voltage HVDC due to the induced voltage from the motor 10 starts to rise again. If the high voltage HVDC becomes 100 V or higher, the auxiliary controller 30 starts operating again. However, if the rising speed of the high voltage HVDC is faster than the operation starting speed of the auxiliary controller 30, the auxiliary controller 30 turns on the lower arm 29. However, the high voltage HVDC rises beyond the breakdown voltage of each component.

図６は、補助コントローラ３０が上記制御を行ったときの高電圧ＨＶＤＣの時間変化を示す模式図である。当初は約３００Ｖだった高電圧ＨＶＤＣは、時刻ｔ１１にコンタクタ１５がオフになったことにより上昇を始める。しかし、その直後の時刻ｔ１２に補助コントローラ３０によりパワー半導体モジュール１２の３相がショートされ、高電圧ＨＶＤＣは時間の経過と共に低下していく。時刻ｔ１３に１００Ｖまで低下したとき、補助コントローラ３０への印加電圧が低下して下アーム２９がオフし、パワー半導体モジュール１２の３相ショートが解除される。その結果、時刻ｔ１３以降、高電圧ＨＶＤＣは再度上昇を始める。そして、時刻ｔ１４に再び高電圧ＨＶＤＣが３００Ｖに近づくと、補助コントローラ３０はパワー半導体モジュール１２の下アーム２９をオンして、パワー半導体モジュール１２の３相をショートさせる。補助コントローラ３０は、モータ１０の回転が完全に停止して誘起電圧が収まるまで、上記の動作を繰り返し、高電圧ＨＶＤＣを３００Ｖから１００Ｖの間に保持する。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a time change of the high voltage HVDC when the auxiliary controller 30 performs the above control. The high voltage HVDC, which was initially about 300 V, starts to rise due to the contactor 15 being turned off at time t11. However, the three phases of the power semiconductor module 12 are short-circuited by the auxiliary controller 30 at time t12 immediately after that, and the high voltage HVDC decreases with time. When the voltage decreases to 100 V at time t13, the voltage applied to the auxiliary controller 30 decreases, the lower arm 29 is turned off, and the three-phase short circuit of the power semiconductor module 12 is released. As a result, after time t13, the high voltage HVDC starts to rise again. When the high voltage HVDC approaches 300 V again at time t14, the auxiliary controller 30 turns on the lower arm 29 of the power semiconductor module 12 and shorts the three phases of the power semiconductor module 12. The auxiliary controller 30 repeats the above operation until the rotation of the motor 10 is completely stopped and the induced voltage is settled, and holds the high voltage HVDC between 300V and 100V.

次に、上述のインバータ装置１１に本発明を適用した実施の形態について説明する。   Next, an embodiment in which the present invention is applied to the inverter device 11 described above will be described.

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るインバータ装置の構成を模式的に示す回路図である。図１に示したインバータ装置４１の構成は、図５に示したインバータ装置１１と比較して、ドライバ回路基板１７に電圧変換回路３２と整流素子３３，３４とが設けられている点が異なっている。以下、相違点について主に説明する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the inverter device according to the first embodiment of the present invention. The configuration of the inverter device 41 shown in FIG. 1 is different from the inverter device 11 shown in FIG. 5 in that the voltage conversion circuit 32 and the rectifying elements 33 and 34 are provided on the driver circuit board 17. Yes. Hereinafter, the difference will be mainly described.

電圧変換回路３２は、低圧電源１９から供給される低電圧ＶＢを、ドライバ電源回路２３の動作に必要な電圧Ｖ３に変換し、低電圧ＶＢとは絶縁してドライバ電源回路２３に供給する。電圧変換回路３２から出力される電圧Ｖ３の配線は、ドライバ回路基板１７上において、ドライバ電源回路２３に接続される。上記接続点と電圧変換回路３２との間には、高電圧ＨＶＤＣが電圧変換回路３２に流入するのを防止する整流素子３３が設けられている。同様に、上記接続点と高電圧ＨＶＤＣが供給される配線との間には、電圧変換回路３２からの電圧Ｖ３がキャパシタ１３やパワー半導体モジュール１２に流入するのを防止する整流素子３４が設けられている。   The voltage conversion circuit 32 converts the low voltage VB supplied from the low-voltage power supply 19 into a voltage V3 required for the operation of the driver power supply circuit 23, and supplies the voltage to the driver power supply circuit 23 with insulation from the low voltage VB. The wiring of the voltage V3 output from the voltage conversion circuit 32 is connected to the driver power supply circuit 23 on the driver circuit board 17. A rectifying element 33 that prevents the high voltage HVDC from flowing into the voltage conversion circuit 32 is provided between the connection point and the voltage conversion circuit 32. Similarly, a rectifying element 34 for preventing the voltage V3 from the voltage conversion circuit 32 from flowing into the capacitor 13 and the power semiconductor module 12 is provided between the connection point and the wiring to which the high voltage HVDC is supplied. ing.

整流素子３３と整流素子３４とが存在することで、ドライバ電源回路２３への入力電圧ＶＤｉｎは、高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３とのいずれか高い方の電圧となる。つまり、ドライバ電源回路２３の入力端子に設けられた整流素子３３と整流素子３４とは、高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３とのいずれか高い方の電圧をドライバ電源回路２３に入力させる制御回路を構成する。例えばドライバ電源回路２３の動作に４０Ｖ程度が必要である場合には、電圧変換回路３２から供給される電圧Ｖ３を４０Ｖ以上（例えば６０Ｖ程度）にすればよい。   Since the rectifying element 33 and the rectifying element 34 are present, the input voltage VDin to the driver power supply circuit 23 is the higher of the high voltage HVDC and the voltage V3. In other words, the rectifying element 33 and the rectifying element 34 provided at the input terminal of the driver power supply circuit 23 constitute a control circuit that causes the higher one of the high voltage HVDC and the voltage V3 to be input to the driver power supply circuit 23. . For example, when about 40V is required for the operation of the driver power supply circuit 23, the voltage V3 supplied from the voltage conversion circuit 32 may be set to 40V or more (for example, about 60V).

図２は、電圧変換回路２３の構成を模式的に示す回路図である。電圧変換回路２３はフライバック電源で構成され、二次側回路は出力回路とフィードバック回路とから構成されている。低電圧ＶＢが印加される端子には、入力フィルタキャパシタＣ２とスイッチングレギュレータ制御回路ＳＷ１とが並列に接続される。スイッチングレギュレータ制御回路ＳＷ１は、電源トランスＬ１に接続されたスイッチング用トランジスタＴ１を、二次側の電圧が一定の電圧となるようにフィードバック制御しながら駆動する。   FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the voltage conversion circuit 23. The voltage conversion circuit 23 is composed of a flyback power source, and the secondary side circuit is composed of an output circuit and a feedback circuit. The input filter capacitor C2 and the switching regulator control circuit SW1 are connected in parallel to the terminal to which the low voltage VB is applied. The switching regulator control circuit SW1 drives the switching transistor T1 connected to the power transformer L1 while performing feedback control so that the secondary side voltage becomes a constant voltage.

フィードバック回路は、ダイオードＤ２０と、キャパシタＣ２０と、ブリーダ抵抗Ｒ２０とから構成される。フィードバック電圧ＶＦＢは、フィードバック電圧としてスイッチングレギュレータ制御回路ＳＷ１により使用される。フィードバック電圧ＶＦＢは更にモータコントローラ１８にも供給される。モータコントローラ１８はフィードバック電圧ＶＦＢを監視し、電圧変換回路３２が正常に動作しているかどうかを確認する。   The feedback circuit includes a diode D20, a capacitor C20, and a bleeder resistor R20. The feedback voltage VFB is used as a feedback voltage by the switching regulator control circuit SW1. The feedback voltage VFB is also supplied to the motor controller 18. The motor controller 18 monitors the feedback voltage VFB to check whether the voltage conversion circuit 32 is operating normally.

出力回路は、ダイオードＤ１０と、キャパシタＣ１０と、ブリーダ抵抗Ｒ１０とから構成され、電圧Ｖ３を出力する。出力回路の後段には、上述した整流素子３３と整流素子３４とが設けられ、高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３とのいずれか高い方の電圧が、ドライバ電源回路２３への入力電圧ＶＤｉｎとなる。   The output circuit includes a diode D10, a capacitor C10, and a bleeder resistor R10, and outputs a voltage V3. The rectifying element 33 and the rectifying element 34 described above are provided in the subsequent stage of the output circuit, and the higher one of the high voltage HVDC and the voltage V3 becomes the input voltage VDin to the driver power supply circuit 23.

本実施形態では、電圧変換回路３２の出力電圧Ｖ３は６０Ｖである。従って、高電圧ＨＶＤＣが６０Ｖ以上の場合には、ドライバ電源回路２３への入力電圧ＶＤｉｎは高電圧ＨＶＤＣと等しくなる。他方、高電圧ＨＶＤＣが６０Ｖ未満の場合には、電圧変換回路３２の出力電圧Ｖ３（６０Ｖ）がドライバ電源回路２３への入力電圧ＶＤｉｎとなる。   In the present embodiment, the output voltage V3 of the voltage conversion circuit 32 is 60V. Therefore, when the high voltage HVDC is 60 V or higher, the input voltage VDin to the driver power supply circuit 23 is equal to the high voltage HVDC. On the other hand, when the high voltage HVDC is less than 60V, the output voltage V3 (60V) of the voltage conversion circuit 32 becomes the input voltage VDin to the driver power supply circuit 23.

次に、モータ１０の駆動中に、モータコントローラ１８が何らかの原因（例えば故障等）により停止した場合の動作を説明する。   Next, an operation when the motor controller 18 is stopped due to some cause (for example, a failure) while the motor 10 is being driven will be described.

図３は、補助コントローラ３０が実行するモータコントローラ１８の故障対応処理のフローチャートである。補助コントローラ３０は、インバータ装置４１の動作時、図３に示す処理を繰り返し実行する。なお、図３に示した処理の実行形態はどのようなものであってもよい。例えば、図３の処理を実行するための制御プログラムとして不図示のメモリに格納しておき、補助コントローラ３０内に搭載した不図示のＣＰＵがその制御プログラムを読み込んで実行するように補助コントローラ３０を構成してもよい。あるいは、補助コントローラ３０を、図３に示した処理を実行する電子回路として構成してもよい。   FIG. 3 is a flowchart of the failure handling process of the motor controller 18 executed by the auxiliary controller 30. The auxiliary controller 30 repeatedly executes the process shown in FIG. 3 when the inverter device 41 operates. Note that any form of execution of the processing shown in FIG. 3 is possible. For example, the auxiliary controller 30 is stored in a memory (not shown) as a control program for executing the processing of FIG. 3 so that a CPU (not shown) installed in the auxiliary controller 30 reads and executes the control program. It may be configured. Or you may comprise the auxiliary controller 30 as an electronic circuit which performs the process shown in FIG.

まずステップＳ１００において、補助コントローラ３０は、信号ＭＣＬＯＳＴを参照し、モータコントローラ１８が停止したか否かを判定する。信号ＭＣＬＯＳＴは、例えばモータコントローラ１８が一定のクロックで出力するパルス信号とし、パルスが観測できなくなった（信号ＭＣＬＯＳＴが一定の電圧のまま変動しなくなった）とき、補助コントローラ３０はモータコントローラ１８が停止したと判定する。モータコントローラ１８が停止していなかった場合、補助コントローラ３０は図３に示す処理の実行を終了する。他方、モータコントローラ１８が停止していた場合、補助コントローラ３０は処理をステップＳ１１０に進める。   First, in step S100, the auxiliary controller 30 refers to the signal MCLOST and determines whether or not the motor controller 18 has stopped. The signal MCLOST is, for example, a pulse signal output by the motor controller 18 at a constant clock. When the pulse cannot be observed (the signal MCLOST no longer fluctuates at a constant voltage), the auxiliary controller 30 stops the motor controller 18. It is determined that If the motor controller 18 has not stopped, the auxiliary controller 30 ends the execution of the process shown in FIG. On the other hand, if the motor controller 18 is stopped, the auxiliary controller 30 advances the process to step S110.

図示しない上位コントローラは、モータコントローラ１８が予期せず停止したことを検知して、コンタクタ１５をオフする。これにより、バッテリー１６とインバータ装置１１とが電気的に切り離される。   A host controller (not shown) detects that the motor controller 18 has stopped unexpectedly, and turns off the contactor 15. Thereby, the battery 16 and the inverter apparatus 11 are electrically disconnected.

ステップＳ１１０で補助コントローラ３０は、電圧変換回路３２の出力電圧Ｖ３が異常か否かを判定する。例えば出力電圧Ｖ３が６０Ｖから大きく乖離した電圧であれば、補助コントローラ３０は出力電圧Ｖ３が異常であると判定する。出力電圧Ｖ３が異常ではないと判定した場合、すなわち電圧変換回路３２が正常に動作していると判定した場合、補助コントローラ３０は処理をステップＳ１６０に進める。ステップＳ１６０において補助コントローラ３０は、パワー半導体モジュール１２の下アーム２９をオンすることにより、パワー半導体モジュール１２の３相をショートさせる。なお図３では明示していないが、補助コントローラ３０はこれに加えて、図示しない放電抵抗と半導体スイッチとにより、キャパシタ１３の電荷を急速放電する。   In step S110, the auxiliary controller 30 determines whether or not the output voltage V3 of the voltage conversion circuit 32 is abnormal. For example, if the output voltage V3 is a voltage greatly deviating from 60V, the auxiliary controller 30 determines that the output voltage V3 is abnormal. If it is determined that the output voltage V3 is not abnormal, that is, if it is determined that the voltage conversion circuit 32 is operating normally, the auxiliary controller 30 advances the process to step S160. In step S <b> 160, the auxiliary controller 30 turns on the lower arm 29 of the power semiconductor module 12 to short-circuit the three phases of the power semiconductor module 12. Although not explicitly shown in FIG. 3, in addition to this, the auxiliary controller 30 rapidly discharges the charge of the capacitor 13 by a discharge resistor and a semiconductor switch (not shown).

他方、ステップＳ１１０において、出力電圧Ｖ３が異常であると判定した場合、すなわち電圧変換回路３２が正常に動作していないと判定した場合、補助コントローラ３０は処理をステップＳ１２０に進める。ステップＳ１２０で補助コントローラ３０は、高電圧ＨＶＤＣが１００Ｖを下回っているか否かを判定し、下回っていた場合にはステップＳ１３０に進んで下アーム２９をオフにする。また、ステップＳ１４０で補助コントローラ３０は、高電圧ＨＶＤＣが３００Ｖを上回っているか否かを判定し、上回っていた場合にはステップＳ１５０に進んで下アーム２９をオンにする。   On the other hand, if it is determined in step S110 that the output voltage V3 is abnormal, that is, if it is determined that the voltage conversion circuit 32 is not operating normally, the auxiliary controller 30 advances the process to step S120. In step S120, the auxiliary controller 30 determines whether or not the high voltage HVDC is lower than 100V. If it is lower, the auxiliary controller 30 proceeds to step S130 and turns off the lower arm 29. In step S140, the auxiliary controller 30 determines whether or not the high voltage HVDC exceeds 300V. If the high voltage HVDC exceeds 300V, the auxiliary controller 30 proceeds to step S150 and turns on the lower arm 29.

このように、電圧変換回路３２が異常な状態である場合、補助コントローラ３０は高電圧ＨＶＤＣがドライバ電源回路２３の動作電圧以下となる前（例えば１００Ｖ以下となる前）にパワー半導体モジュール１２の３相ショートをオフし、意図的にモータ１０の誘起電圧をインバータ装置４１に印加させる。そして、高電圧ＨＶＤＣが高くなりすぎないよう、再び高電圧ＨＶＤＣが３００Ｖに近づくと、パワー半導体モジュール１２の下アーム２９をオンして、パワー半導体モジュール１２の３相をショートさせる。補助コントローラ３０は、モータ１０による誘起電圧が収まるまで、上記の動作を繰り返し、高電圧ＨＶＤＣを３００Ｖから１００Ｖの間に保持する。   As described above, when the voltage conversion circuit 32 is in an abnormal state, the auxiliary controller 30 sets the power semiconductor module 12 3 before the high voltage HVDC becomes lower than the operating voltage of the driver power supply circuit 23 (for example, before it becomes 100 V or lower). The phase short is turned off, and the induced voltage of the motor 10 is intentionally applied to the inverter device 41. Then, when the high voltage HVDC approaches 300 V again so that the high voltage HVDC does not become too high, the lower arm 29 of the power semiconductor module 12 is turned on, and the three phases of the power semiconductor module 12 are short-circuited. The auxiliary controller 30 repeats the above operation until the induced voltage by the motor 10 is settled, and holds the high voltage HVDC between 300V and 100V.

図４は、補助コントローラ３０がステップＳ１６０の制御を行ったときの各電圧の時間変化を示す模式図である。当初は約３００Ｖだったドライバ電源回路２３への入力電圧ＶＤｉｎ（高電圧ＨＶＤＣ）は、時刻ｔ１にコンタクタ１５がオフになったことにより上昇を始める。しかし、その直後の時刻ｔ２に補助コントローラによりパワー半導体モジュール１２の３相がショートされ、入力電圧ＶＤｉｎ（高電圧ＨＶＤＣ）は時間の経過と共に低下していく。そして、時刻ｔ３に６０Ｖまで低下した後も、高電圧ＨＶＤＣは低下を続けるが、電圧変換回路３２の出力電圧Ｖ３が整流素子３３を介してドライバ電源回路２３の入力側に接続されているため、入力電圧ＶＤｉｎは時刻ｔ３以降、６０Ｖ程度のままそれ以上低下しなくなる。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a time change of each voltage when the auxiliary controller 30 performs the control of step S160. The input voltage VDin (high voltage HVDC) to the driver power supply circuit 23, which was initially about 300V, starts to rise when the contactor 15 is turned off at time t1. However, at time t2 immediately after that, the three phases of the power semiconductor module 12 are short-circuited by the auxiliary controller, and the input voltage VDin (high voltage HVDC) decreases with time. And even after dropping to 60 V at time t3, the high voltage HVDC continues to drop, but since the output voltage V3 of the voltage conversion circuit 32 is connected to the input side of the driver power supply circuit 23 via the rectifying element 33, The input voltage VDin remains at about 60V after time t3 and does not decrease any more.

上述した第１の実施の形態によるインバータ装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ドライバ電源回路２３には、パワー半導体モジュール１２に印加される高電圧ＨＶＤＣと、電圧変換回路３２が高電圧ＨＶＤＣ以下の電圧である低電圧ＶＢを入力として出力する電圧Ｖ３とのいずれか高い方の電圧が供給される。このようにしたので、高電圧ＨＶＤＣが低下しても補助コントローラ３０は何ら制御を変える必要がなく、補助コントローラ３０の異常対応制御を簡略化することができる。 According to the inverter device according to the first embodiment described above, the following operational effects are obtained.
(1) The driver power supply circuit 23 has either a high voltage HVDC applied to the power semiconductor module 12 or a voltage V3 that is output by the voltage conversion circuit 32 receiving a low voltage VB that is equal to or lower than the high voltage HVDC. The higher voltage is supplied. Since it did in this way, even if the high voltage HVDC falls, the auxiliary controller 30 does not need to change any control, and abnormality control of the auxiliary controller 30 can be simplified.

（２）高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３とは、整流素子３３，３４により各々独立してドライバ電源回路２３に供給される。このようにしたので、簡易な回路構成になり、高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３との一方が他方より高い場合であっても、ドライバ電源回路２３以外の部品に一方の電圧が印加されることがない。 (2) The high voltage HVDC and the voltage V3 are independently supplied to the driver power supply circuit 23 by the rectifying elements 33 and 34, respectively. Since it did in this way, it becomes a simple circuit structure and even if one of the high voltage HVDC and the voltage V3 is higher than the other, one voltage is not applied to components other than the driver power supply circuit 23. .

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。   The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or a plurality of modifications can be combined with the above-described embodiment.

（変形例１）
上述した実施の形態では、バッテリー１６から供給される電圧は３００Ｖ、電源１９から供給される電圧は１２Ｖ、電圧変換回路３２から供給される電圧は６０Ｖとしたが、各電圧の値がこれとは異なっていてもよい。例えば、電圧変換回路３２がバッテリー１６から供給されるものよりも高い電圧を供給してもよい。また、電圧変換回路３２に異常が発生したときに補助コントローラ３０が高電圧ＨＶＤＣを１００Ｖ以上に保つ制御を行うが、この１００Ｖという値についても、これとは異なる値としてよい。 (Modification 1)
In the above-described embodiment, the voltage supplied from the battery 16 is 300 V, the voltage supplied from the power source 19 is 12 V, and the voltage supplied from the voltage conversion circuit 32 is 60 V. May be different. For example, the voltage conversion circuit 32 may supply a voltage higher than that supplied from the battery 16. The auxiliary controller 30 performs control to keep the high voltage HVDC at 100 V or higher when an abnormality occurs in the voltage conversion circuit 32. The value of 100 V may be different from this value.

（変形例２）
上述した実施の形態では、モータ１０を永久磁石形同期電動機であるとしたが、これとは異なる形式の電動機を駆動する電力変換装置（インバータ装置）についても本発明を適用することが可能である。 (Modification 2)
In the embodiment described above, the motor 10 is a permanent magnet type synchronous motor. However, the present invention can also be applied to a power conversion device (inverter device) that drives a motor of a different type. .

（変形例３）
図１に示したインバータ装置４１において、ドライバ電源回路２３の入力端子に設けられた整流素子３３と整流素子３４とが、高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３とのいずれか高い方の電圧をドライバ電源回路２３に入力させる制御回路を構成しているが、これ以外の構成の制御回路により、高電圧ＨＶＤＣと電圧Ｖ３とのいずれか高い方の電圧をドライバ電源回路２３に入力させてもよい。 (Modification 3)
In the inverter device 41 shown in FIG. 1, the rectifier 33 and the rectifier 34 provided at the input terminal of the driver power supply circuit 23 set the higher one of the high voltage HVDC and the voltage V3 to the driver power supply circuit 23. However, the higher one of the high voltage HVDC and the voltage V3 may be input to the driver power supply circuit 23 by a control circuit having a configuration other than this.

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。   As long as the characteristics of the present invention are not impaired, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

１０…モータ、１１，４１…インバータ装置、１２…パワー半導体モジュール、１６…バッテリー、１７…ドライバ回路基板、１８…モータコントローラ、１９…電源、２３…ドライバ電源回路、３０…補助コントローラ、３２…電圧変換回路、３３，３４…整流素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 11, 41 ... Inverter device, 12 ... Power semiconductor module, 16 ... Battery, 17 ... Driver circuit board, 18 ... Motor controller, 19 ... Power supply, 23 ... Driver power supply circuit, 30 ... Auxiliary controller, 32 ... Voltage Conversion circuit, 33, 34 ... rectifier element

Claims (4)

ブリッジ接続されたパワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を駆動するドライバ回路と、
前記パワー半導体素子に印加される第１の直流電圧を入力として前記ドライバ回路に電圧を供給するドライバ電源回路と、
前記第１の直流電圧以下の電圧である第２の直流電圧を入力として前記ドライバ電源回路の入力に第３の直流電圧を供給する電圧変換回路と、
前記第１の直流電圧および前記第３の直流電圧のいずれか高い方の電圧を前記ドライバ電源回路に入力させる制御回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 Bridged power semiconductor elements;
A driver circuit for driving the power semiconductor element;
A driver power supply circuit for supplying a voltage to the driver circuit with a first DC voltage applied to the power semiconductor element as an input;
A voltage conversion circuit for supplying a third DC voltage to an input of the driver power supply circuit by using a second DC voltage that is equal to or lower than the first DC voltage as an input;
A control circuit for inputting the higher one of the first DC voltage and the third DC voltage to the driver power supply circuit;
A power conversion device comprising: 請求項１に記載の電力変換装置において、
前記制御回路は、前記ドライバ電源回路にそれぞれ供給される前記第１の直流電圧と前記第３の直流電圧とを、整流素子により各々独立して前記ドライバ電源回路に供給することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The control circuit supplies the first DC voltage and the third DC voltage respectively supplied to the driver power supply circuit to the driver power supply circuit independently by a rectifying element. Conversion device. 請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記電圧変換回路は、前記第１の直流電圧より低い前記第３の直流電圧を供給することを特徴とする電力変換装置。 In the power converter device according to claim 1 or 2,
The power conversion device, wherein the voltage conversion circuit supplies the third DC voltage lower than the first DC voltage. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記パワー半導体素子は、永久磁石形同期電動機を駆動することを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device as described in any one of Claims 1-3,
The power semiconductor device drives a permanent magnet synchronous motor.
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