JP2016052198A5 - - Google Patents

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2以上のスイッチング部を有する電力変換主回路と、
前記各スイッチング部をそれぞれ駆動するゲート駆動部と、
前記ゲート駆動部の間に接続されるインピーダンス素子と、
前記インピーダンス素子の電圧または電流を検出する検出部と
を備えた電力変換装置。
A power conversion main circuit having two or more switching units;
A gate driver for driving each of the switching units;
An impedance element connected between the gate driving units;
A power converter comprising: a detection unit that detects a voltage or a current of the impedance element.
前記スイッチング部は、正極側としての第1のスイッチング部と前記第1のスイッチング部に直列に接続される負極側としての第2のスイッチング部有し、前記ゲート駆動部は、前記第1のスイッチング部を駆動する第1のゲート駆動部と前記第2のスイッチング部を駆動する第2のゲート駆動部とを有し、前記インピーダンス素子は、前記第1のゲート駆動部と前記第2のゲート駆動部との間に接続されることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The switching unit includes a first switching unit as a positive electrode side and a second switching unit as a negative electrode side connected in series to the first switching unit, and the gate driving unit includes the first switching unit. A first gate driving unit that drives the second switching unit and a second gate driving unit that drives the second switching unit, wherein the impedance element includes the first gate driving unit and the second gate driving unit. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is connected to a power supply unit. 前記スイッチング部は、3相のうち一の相としての第1のスイッチング部と他の相としての第2のスイッチング部有し、前記ゲート駆動部は、前記第1のスイッチング部を駆動する第1のゲート駆動部と前記第2のスイッチング部を駆動する第2のゲート駆動部とを有し、前記インピーダンス素子は、前記第1のゲート駆動部と前記第2のゲート駆動部との間に接続されることを特徴とする請求項1に記載電力変換装置。   The switching unit includes a first switching unit as one of three phases and a second switching unit as another phase, and the gate driving unit is configured to drive the first switching unit. And a second gate driving unit that drives the second switching unit, and the impedance element is connected between the first gate driving unit and the second gate driving unit. The power converter according to claim 1, wherein: 前記検出部からの信号に応じて前記ゲート駆動部を制御する制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 2, further comprising a control unit that controls the gate driving unit in accordance with a signal from the detection unit. 前記第1のスイッチング部および前記第2のスイッチング部は、それぞれ1のスイッチング素子で構成され、前記第1のゲート駆動部および前記第2のゲート駆動部は、それぞれ1のゲート駆動回路が前記各スイッチング素子に対応して設けられ、2レベルの電圧を出力することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。   Each of the first switching unit and the second switching unit includes one switching element, and each of the first gate driving unit and the second gate driving unit includes one gate driving circuit. The power conversion device according to claim 4, wherein the power conversion device is provided corresponding to the switching element and outputs a two-level voltage. 前記制御部は、前記検出部からの信号に基づいて出力電圧信号を補正する補正回路と、前記出力電圧信号のうち正極側の前記スイッチング素子の駆動信号にデッドタイムを付加して正極側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路に出力する第1の付加
回路と、前記出力電圧信号のうち負極側の前記スイッチング素子の反転した駆動信号にデッドタイムを付加して負極側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路に出力する第2の付加回路とを備えることを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。
The control unit corrects an output voltage signal based on a signal from the detection unit, and adds a dead time to the drive signal of the switching element on the positive side of the output voltage signal to add the dead time to the positive side. A first additional circuit that outputs to the gate drive circuit that drives the switching element; and a dead time is added to the inverted drive signal of the switching element on the negative electrode side of the output voltage signal to cause the switching element on the negative electrode side to The power conversion device according to claim 5, further comprising: a second additional circuit that outputs to the gate drive circuit to be driven.
前記第1のスイッチング部および前記第2のスイッチング部は、それぞれ2のスイッチング素子を直列接続して構成され、前記第1のゲート駆動部および前記第2のゲート駆動部は、それぞれ2のゲート駆動回路が前記各スイッチング素子に対応して設けられ、3レベルの電圧を出力することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。   Each of the first switching unit and the second switching unit is configured by connecting two switching elements in series, and each of the first gate driving unit and the second gate driving unit includes two gate drives. The power converter according to claim 4, wherein a circuit is provided corresponding to each of the switching elements and outputs a three-level voltage. 前記インピーダンス素子は、正極側の2の前記スイッチング素子のうち下位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路と、負極側の2の前記スイッチング素子のうち下位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路とに接続されていることを特徴とする請求項7に記載の電力変換装置。   The impedance element drives the gate driving circuit that drives the switching element on the lower potential side of the two switching elements on the positive electrode side, and drives the switching element on the lower potential side of the two switching elements on the negative electrode side The power converter according to claim 7, wherein the power converter is connected to the gate driving circuit. 前記制御部は、正極側の前記スイッチング素子および負極側の前記スイッチング素子の各上位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記各ゲート駆動回路への出力電圧信号を、前記検出部からの信号に基づいて補正する第1の補正回路と、正極側の前記スイッチング素子および負極側の前記スイッチング素子の各下位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記各ゲート駆動回路への前記出力電圧信号を、前記検出部からの信号に基づいて補正する第2の補正回路と、前記第1の補正回路からの前記出力電圧信号のうち正極側の上位電位側の前記スイッチング素子の駆動信号にデッドタイムを付加して、正極側の上位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路に出力する第1の付加回路と、前記第1の補正回路からの前記出力電圧信号のうち負極側の上位電位側の前記スイッチング素子の反転した駆動信号にデッドタイムを付加して、負極側の上位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路に出力する第2の付加回路と、前記第2の補正回路からの前記出力電圧信号のうち正極側の下位電位側の前記スイッチング素子の駆動信号にデッドタイムを付加して、正極側の下位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路に出力する第3の付加回路と、前記第2の補正回路からの前記出力電圧信号のうち負極側の下位電位側の前記スイッチング素子の反転した駆動信号にデッドタイムを付加して、負極側の下位電位側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路に出力する第4の付加回路とを備えることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。   The control unit is configured to output an output voltage signal to each gate driving circuit that drives the switching element on the higher potential side of the switching element on the positive electrode side and the switching element on the negative electrode side based on a signal from the detection unit. And detecting the output voltage signal to each of the gate drive circuits for driving the switching elements on the lower potential side of the switching element on the positive electrode side and the switching element on the negative electrode side. A second correction circuit that performs correction based on a signal from the unit, and a dead time is added to the drive signal of the switching element on the higher potential side on the positive side of the output voltage signal from the first correction circuit. A first additional circuit for outputting to the gate drive circuit for driving the switching element on the positive potential side upper potential side, and the first correction circuit A dead time is added to the inverted drive signal of the switching element on the higher potential side on the negative electrode side of the output voltage signal, and the output signal is output to the gate drive circuit that drives the switching element on the higher potential side on the negative electrode side. And adding the dead time to the drive signal of the switching element on the lower potential side on the positive side of the output voltage signal from the second correction circuit, and the switching on the lower potential side on the positive side A third additional circuit that outputs to the gate drive circuit that drives the element; and a dead time in an inverted drive signal of the switching element on the lower potential side on the negative side of the output voltage signal from the second correction circuit And a fourth additional circuit for outputting to the gate drive circuit for driving the switching element on the lower potential side on the negative electrode side. Power converter according to claim 8 that. 前記制御部は、絶縁回路を介して前記各ゲート駆動回路および前記検出部と接続されていることを特徴とする請求項6または請求項9に記載の電力変換装置。   10. The power conversion device according to claim 6, wherein the control unit is connected to each of the gate drive circuits and the detection unit via an insulating circuit. 前記インピーダンス素子は、1の抵抗、または2以上の抵抗を直列に接続したものであることを特徴とする請求項5から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 5 to 10, wherein the impedance element is one resistor or two or more resistors connected in series. 前記インピーダンス素子は、1のコンデンサ、または2以上のコンデンサを直列に接続したものであることを特徴とする請求項5から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 5 to 10, wherein the impedance element is one capacitor or two or more capacitors connected in series. 前記インピーダンス素子は、1のダイオード、または2以上のダイオードを直列に接続したものであることを特徴とする請求項5から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換装置。   11. The power conversion device according to claim 5, wherein the impedance element is one diode or two or more diodes connected in series. 前記各ゲート駆動回路と前記インピーダンス素子は、同一の基板上に配設されていることを特徴とする請求項5から請求項13のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 5 to 13, wherein each of the gate drive circuits and the impedance element are disposed on the same substrate. 正極側の前記スイッチング素子と対応する前記ゲート駆動回路とを接続する第1の信号線と、負極側の前記スイッチング素子と対応する前記ゲート駆動回路とを接続する第2の信号線とを備え、前記第1の信号線と前記第2の信号線は、隣接して配設されることを特徴とする請求項5から請求項14のいずれか1項に記載の電力変換装置。   A first signal line connecting the switching element on the positive electrode side and the corresponding gate drive circuit, and a second signal line connecting the switching element on the negative electrode side and the gate drive circuit corresponding to the switching element. The power converter according to any one of claims 5 to 14, wherein the first signal line and the second signal line are disposed adjacent to each other. 前記インピーダンス素子と正極側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路の接続部が、前記第1の信号線と正極側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路の接続部の近傍に設けられ、前記インピーダンス素子と負極側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路の接続部が、前記第2の信号線と負極側の前記スイッチング素子を駆動する前記ゲート駆動回路の接続部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項5から請求項15のいずれか1項に記載の電力変換装置。   A connection portion of the gate drive circuit that drives the impedance element and the positive-side switching element is provided in the vicinity of a connection portion of the first signal line and the gate drive circuit that drives the positive-side switching element. A connecting portion of the gate driving circuit for driving the impedance element and the negative-side switching element is provided in the vicinity of a connecting portion of the gate driving circuit for driving the second signal line and the negative-side switching element; The power converter according to claim 5, wherein the power converter is provided. 前記各スイッチング素子は、IGBT、MOSFET、またはバイポーラトランジスタからなることを特徴とする請求項5から請求項16のいずれか1項に記載の電力変換装置。   17. The power conversion device according to claim 5, wherein each of the switching elements includes an IGBT, a MOSFET, or a bipolar transistor. 正極側の前記スイッチング素子および負極側の前記スイッチング素子は、2in1モジュールで形成されていることを特徴とする請求項5から請求項17のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 5 to 17, wherein the switching element on the positive electrode side and the switching element on the negative electrode side are formed of a 2-in-1 module. 前記各スイッチングに、ワイドバンドギャップ半導体を用いることを特徴とする請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の電力変換装置。 Wherein each switching unit, a power conversion device according to any one of claims 1 to 18, characterized by using a wide band gap semiconductor. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイアモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項19に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 19, wherein the wide band gap semiconductor is a semiconductor using silicon carbide, a gallium nitride-based material, or diamond. 第1のスイッチング部を駆動する第1のゲート駆動部と、第2のスイッチング部を駆動する第2のゲート駆動部との間に接続されるインピーダンス素子を用い、前記インピーダンス素子の電圧または電流を検出することにより、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子の間の電圧を検出することを特徴とする電力変換装置の電圧検出方法。
Using an impedance element connected between a first gate driving unit for driving the first switching unit and a second gate driving unit for driving the second switching unit, the voltage or current of the impedance element is The voltage detection method of the power converter device which detects the voltage between a 1st switching element and a 2nd switching element by detecting.
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