JP2019115022A - ゲート駆動装置および電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(電力変換装置の構成)
図1〜図4を参照して、第1実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。
図1に示すように、ゲート駆動部2は、駆動信号出力部21と、電流検出部22と、絶縁素子23と、フィルタ回路部24と、補償回路部25とを備える。駆動信号出力部21は、半導体素子31のゲートGに、ゲート駆動信号Vgを出力するように構成されている。また、電流検出部22は、ゲート線44の近傍に設けられ、ゲートGに入力されるゲート駆動信号Vgの電流igの電流変化率dig/dtを検出するように構成されている。なお、電流検出部22は、特許請求の範囲の「検出部」の一例である。また、本願明細書では、「立上り」とは、信号のレベルがローまたは0からハイに変化することを意味するものとし、「立下り」とは、信号のレベルがハイまたは0からローに変化することを意味するものとする。
第1実施形態では、補償回路部25は、駆動信号出力部21によりゲート駆動信号Vgを出力させるための指令信号V1(V1a)と、検出信号(電流変化率dig/dt)とに基づいて補償指令信号V2を生成するとともに、補償指令信号V2(V2a)を、駆動信号出力部21に入力するように構成されている。また、補償回路部25の機能は、たとえば、以下のハードウェアの構成(電気回路)から実現されている。
図3に示すように、第1実施形態では、補正値信号出力部50は、指令信号V1と電流変化率dig/dtとに基づいて補正値信号Vcompを出力するように構成されている。詳細には、図4に示すように、補正値信号出力部50は、指令信号V1の立上り時点t11から電流変化率dig/dtの立上り時点t12までの第1期間の長さT1(立上り伝送遅延時間)と、指令信号V1の立下り時点t13から電流変化率dig/dtの立下り時点t14までの第2期間の長さT2(立下り伝送遅延時間)とを取得して、取得した第1期間の長さT1と第2期間の長さT2とに基づいて、第1期間の長さT1と第2期間の長さT2との差分値を小さくするための補正値信号Vcompを出力するように構成されている。
Vcomp = Z-1+(H2−H1)×K ・・・ (1)
次に、第1実施形態による電力変換装置100の動作について説明する。具体的には、ゲート駆動部2が、制御部1からの指令信号V1に基づいてゲート駆動信号Vgを生成する動作、および、スイッチング素子部3がゲート駆動信号Vgに基づいてオンオフする動作について説明する。
次に、第1実施形態による補正値信号出力部50の動作について説明する。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図5を参照して、第2実施形態の電力変換装置200の構成について説明する。第2実施形態による電力変換装置200では、絶縁素子23の1次側(入力側)に補償回路部25が設けられていた第1実施形態による電力変換装置100と異なり、絶縁素子223aの2次側(出力側)に補償回路部225が設けられている。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図6および図7を参照して、第3実施形態の電力変換装置300の構成について説明する。第3実施形態による電力変換装置300では、ゲート駆動信号Vgの電流変化率dig/dtを検出する電流検出部22が設けられていた第1実施形態による電力変換装置100と異なり、ゲート駆動信号Vgの電圧値を検出する電圧検出部322aが設けられている。なお、上記第1および第2実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
2、202、302 ゲート駆動部(ゲート駆動装置)
21、321 駆動信号出力部
22 電流検出部(検出部)
23、223a、223b 絶縁素子(絶縁部)
24 フィルタ回路部
25、225、325 補償回路部
25a、225a 比較器(補償指令信号出力部)
31 半導体素子
50、250、350 補正値信号出力部
51a 指令立上り検出部(検出部)
51b 指令立下り検出部(検出部)
51c 電流立上り検出部(検出部)
51d 電流立下り検出部(検出部)
100、200、300 電力変換装置
322a 電圧検出部(検出部)
351c 電圧立上り検出部(検出部)
351d 電流立下り検出部(検出部)
Claims (10)
- 半導体素子のゲート端子に、ゲート駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記ゲート端子に入力される前記ゲート駆動信号の電圧の立上りおよび立下り、または、電流の立上りおよび立下りを検出する検出部と、
前記駆動信号出力部により前記ゲート駆動信号を出力させるための指令信号と、前記検出部により検出された前記電圧の立上りおよび立下り、または、前記電流の立上りおよび立下りである検出信号とに基づいて補償指令信号を生成するとともに、前記補償指令信号を前記駆動信号出力部に入力する補償回路部とを備える、ゲート駆動装置。 - 前記補償回路部は、前記指令信号と前記検出信号とに基づいて補正値信号を出力する補正値信号出力部と、前記指令信号に基づく信号と前記補正値信号とに基づいて、前記補償指令信号を出力する補償指令信号出力部とを含む、請求項1に記載のゲート駆動装置。
- 前記補正値信号出力部は、前記指令信号の立上り時点から前記検出信号の立上り時点までの第1の期間の長さと、前記指令信号の立下り時点から前記検出信号の立下り時点までの第2の期間の長さとを取得して、取得した前記第1の期間の長さおよび前記第2の期間の長さに基づいて、前記第1の期間の長さと前記第2の期間の長さとの差分値を小さくするための前記補正値信号を出力するように構成されている、請求項2に記載のゲート駆動装置。
- 前記補正値信号出力部は、前記半導体素子が駆動されている際に、新たに前記第1の期間の長さと前記第2の期間の長さとを取得して、取得した前記第1の期間の長さおよび前記第2の期間の長さと、前回出力した前記補正値信号とに基づいて、新たな前記補正値信号を順次出力するように構成されている、請求項3に記載のゲート駆動装置。
- 前記指令信号の立上りおよび立下りを鈍らせて遅延させることにより、前記指令信号に基づく信号としての指令遅延信号を生成するフィルタ回路部をさらに備え、
前記補償指令信号出力部は、前記指令遅延信号と前記補正値信号との比較結果を前記補償指令信号として出力する比較器を含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載のゲート駆動装置。 - 前記指令信号を生成する制御装置と前記駆動信号出力部との間に設けられた絶縁部をさらに備え、
前記補償回路部は、前記絶縁部の入力側に設けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のゲート駆動装置。 - 前記指令信号を生成する制御装置と前記駆動信号出力部との間に設けられた絶縁部をさらに備え、
前記補償回路部は、前記絶縁部の出力側に設けられている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のゲート駆動装置。 - 前記検出部は、前記駆動信号出力部から前記ゲート端子までの間のゲート線に設けられ、前記ゲート線から絶縁された状態で、前記検出信号を出力するように構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のゲート駆動装置。
- 半導体素子と、
前記半導体素子のゲート端子に、ゲート駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記ゲート端子に入力される前記ゲート駆動信号の電圧の立上りおよび立下り、または、電流の立上りおよび立下りを検出する検出部と、
前記駆動信号出力部により前記ゲート駆動信号を出力させるための指令信号と、前記検出部により検出された前記電圧の立上りおよび立下り、または、前記電流の立上りおよび立下りである検出信号とに基づいて補償指令信号を生成するとともに、前記補償指令信号を前記駆動信号出力部に入力する補償回路部とを備える、電力変換装置。 - 前記補償回路部は、前記半導体素子が駆動されている際に、前記補償指令信号を生成するとともに、前記補償指令信号を前記駆動信号出力部に入力するように構成されている、請求項9に記載の電力変換装置。
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