JP2018007310A - 電力変換器 - Google Patents
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Abstract
Description
スイッチング素子の動作速度を早くすることと、サージ電圧を抑制することは、トレードオフの関係にあり、一般には、動作速度を早くすると、サージ電圧が高くなる関係にある。動作速度を早くしながら、サージ電圧を抑制することは難しい。
上記の構成によれば、素子温度が閾値以下である場合には、スイッチング時に発生するサージ・エネルギをスナバコンデンサに吸収させることで、過大なサージ電圧が発生することを抑制し、スイッチング素子を所定の耐圧の範囲で動作させる。
一方で、素子温度が閾値を超える場合には、サージ電圧が低いため、スナバコンデンサを使用しなくても、スイッチング素子を所定の耐圧の範囲で動作させることができる。さらに、スナバコンデンサを使用しないため、スナバコンデンサにサージ・エネルギが吸収されず、吸収したサージ・エネルギを、回路上の抵抗やスイッチング素子にて消費する必要がなく、回路損失を低減することができる。
本明細書が開示する第1の実施形態に係る電力変換器10について説明する。
図1に示すように、第1の実施形態に係る電力変換器10は、バッテリ14と接続されている。電力変換器10は、バッテリ電圧を昇圧する電圧コンバータ回路12と、昇圧後の直流電力を交流に変換するインバータ回路16と、を含んでいる。
また、スイッチング素子T8aのオフ動作時にスナバコンデンサC8に吸収されたサージ・エネルギは、その後、スイッチング素子がオン動作を開始すると、スナバコンデンサC8の電荷がゼロになるまで、回路上の抵抗やスイッチング素子にて消費されることになるので、スナバ回路によって回路損失が発生することになる。
一方で、スイッチング素子T8aの温度が閾値Tthを超えた場合には、スイッチング素子T8aの耐圧も比較的高く、且つ、サージ電圧も低いため、スナバコンデンサC8を使用しなくても、スイッチング素子T8aを所定の耐圧の範囲で動作させることができる。さらに、スナバコンデンサC8を使用しないため、スナバコンデンサC8にサージ・エネルギが吸収されず、吸収したサージ・エネルギを、スイッチング素子T8aにて消費する必要がなく、スナバ回路による回路損失の発生を抑制することができる。
上記の通り、第1の実施形態では、温度によって変化するサージ電圧の大きさと、温度よって変化するスイッチング素子の耐圧に着目し、スイッチング素子の温度が閾値Tth以下のときに、スナバ回路とスイッチング素子の電気的接続を導通し、スイッチング素子の温度が閾値Tthを超えたときには、スナバ回路とスイッチング素子の電気的接続を遮断するようにしている。この閾値Tthは、例えば、スナバ回路が遮断されたときに発生するサージ電圧が、閾値Tthを超えた素子温度において、素子の耐圧を超えないよう、実験等によって求め、設定することができる。
本明細書が開示する第2の実施形態に係る電力変換器20について説明する。
図4は、本発明の第2の実施形態の電力変換器の回路図である。なお、図4において、図1における構成要素と同一ないし均等の物は同一符号を用いて示している。
第1の実施形態では、電圧コンバータ回路12及びインバータ16回路において、上下アームいずれのスイッチング素子にも並列にスナバ回路が接続されているのに対し、第2の実施形態では、上下アームのうち、何れか一方のスイッチング素子にスナバ回路が接続されている点で相違する。図4では、上アームのスイッチング素子(T1a〜T3a、T7a)にのみスナバコンデンサ(C1〜C3、C7)が接続されている。
スイッチング素子T7aのオフ動作については、第1実施例と同様である。スイッチング素子T7aがオフ動作を開始すると、スイッチング素子T7aのリアクトル側2の端子の電位は、バッテリ14の電位からグランド電位まで下がる。このとき、スナバコンデンサC7に電荷が流入し、サージ・エネルギが吸収されるため、スイッチング素子T7aのサージ電圧を抑制することができる。この後、スイッチング素子T7aがオン動作を開始すると、スナバコンデンサC7からスイッチング素子T7aに電荷が流れ、スイッチング素子T7aのリアクトル側の端子の電位がバッテリ14の電位まで持ち上がる。
一方で、スイッチング素子(T7a、T8a)の両方の温度が閾値Tthを超えた場合には、スイッチング素子(T7a、T8a)の耐圧も比較的高く、且つ、サージ電圧も低いため、スナバコンデンサC7を使用しなくても、スイッチング素子(T7a、T8a)を所定の耐圧の範囲で動作させることができる。さらに、スナバコンデンサC7を使用しないため、スナバコンデンサC7にサージ・エネルギが吸収されず、吸収したサージ・エネルギを、スイッチング素子(T7a、T8a)にて消費する必要がなく、スナバ回路による回路損失の発生を抑制することができる。
3:フィルタコンデンサ
4:平滑化コンデンサ
10、20:電力変換器
12:電圧コンバータ回路
14:バッテリ
15:制御装置
16:インバータ回路
S1〜S8:素子温度取得手段
T1〜T8:スイッチング部
T1a〜T8a:スイッチング素子
T1b〜T8b:切替スイッチ
C1〜C8:スナバコンデンサ
D1a〜D8a、D1b〜D8b:ダイオード
Claims (1)
- スイッチング素子と、
前記スイッチング素子のターンオフ時に生じる過渡的な高電圧を吸収するコンデンサを含むスナバ回路と、
を備えた電力変換器において、
前記スイッチング素子の温度を取得する素子温度取得手段と、
前記スナバ回路と前記スイッチング素子との電気的接続を導通・遮断する切替スイッチと、
前記素子温度取得手段によって取得した前記スイッチング素子の温度が閾値以下のとき、前記スナバ回路と前記スイッチング素子の電気的接続を導通し、前記スイッチング素子の温度が閾値を超えたとき、前記スナバ回路と前記スイッチング素子の電気的接続を遮断するよう、前記切替スイッチを制御する、制御装置と、
を設けた電力変換器。
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EP3740032A1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-11-18 | LG Electronics Inc. -1- | Induction heating device having improved interference noise removal function and power control function |
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US11395378B2 (en) | 2019-05-07 | 2022-07-19 | Lg Electronics Inc. | Induction heating device having improved interference noise removal function and power control function |
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