JP2024052294A - パワー半導体素子の駆動装置、電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲート駆動回路の過電圧を防止できる。【解決手段】パワー半導体素子の駆動装置は、１次側主巻線、１次側補助巻線、および２次側主巻線を備えるトランスと、２次側主巻線から得られる電力を用いてパワー半導体素子に駆動信号線を介して駆動信号を出力する駆動回路と、１次側主巻線および１次側補助巻線に電力を供給することで、２次側主巻線を介して駆動回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備え、１次側主巻線はスイッチング素子と接続され、電源回路は、１次側補助巻線に関する電圧に基づきスイッチング素子を制御する電源制御部を備え、駆動回路は、駆動信号線に接続され、電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、パワー半導体素子の駆動装置、および電力変換装置に関する。

モータの利用の広がりとともに、モータを駆動するパワー半導体も広い分野で利用されている。特許文献１には、電圧駆動型半導体素子のゲート電圧を制御して該電圧駆動型半導体素子をオン・オフ駆動する駆動回路と、この駆動回路の正電圧源にアノードを接続し、前記電圧駆動型半導体素子のゲートにカソードを接続した整流ダイオードと、前記駆動回路の正電圧源と前記電圧駆動型半導体素子のエミッタとの間に並列接続したコンデンサとを具備したことを特徴とする電圧駆動型半導体素子の駆動装置が開示されている。

特開２０１４－０９３８９２号公報

特許文献１に記載されている発明では、ゲート駆動回路の過電圧を防止できない。

本発明の第１の態様によるパワー半導体素子の駆動装置は、１次側主巻線、１次側補助巻線、および２次側主巻線を備えるトランスと、前記２次側主巻線から得られる電力を用いてパワー半導体素子に駆動信号線を介して駆動信号を出力する駆動回路と、前記１次側主巻線および前記１次側補助巻線に電力を供給することで、前記２次側主巻線を介して前記駆動回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備え、前記１次側主巻線はスイッチング素子と接続され、前記電源回路は、前記１次側補助巻線に関する電圧に基づき前記スイッチング素子を制御する電源制御部を備え、前記駆動回路は、前記駆動信号線に接続され、前記電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路を備える。
本発明の第２の態様による電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換し、かつ上アームおよび下アームを構成する複数のパワー半導体素子を含むインバータ回路と、前記パワー半導体素子を制御する制御回路と、前記制御回路からの信号に基づき、前記パワー半導体素子に駆動信号線を介して駆動信号を出力する駆動回路と、１次側主巻線、１次側補助巻線、および２次側主巻線を備えたトランスと、前記１次側主巻線および前記１次側補助巻線に電力を供給することで、前記２次側主巻線を介して前記駆動回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備え、前記１次側主巻線はスイッチング素子と接続され、前記電源回路は、前記１次側補助巻線に関する電圧に基づき前記スイッチング素子を制御する電源制御部を備え、前記駆動回路は、前記駆動信号線に接続され、前記電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路を備える。

本発明によれば、ゲート駆動回路の過電圧を防止できる。

第１の実施の形態における電力変換装置の概略構成図 第１駆動回路および第１電源回路の構成図 電力変換装置の動作を示すタイムチャート 変形例１における第１電源回路および第１駆動回路を示す図 第２の実施の形態における電力変換装置の概略構成図 第２の実施の形態における第１電源回路、第１トランス、第１駆動回路、および第４駆動回路の構成図

―第１の実施の形態―
以下、図１～図３を参照して、電力変換装置の第１の実施の形態を説明する。

（構成）
図１は、電力変換装置１の概略構成図である。電力変換装置１は車両に搭載され、高電圧電源２と三相モータ３との間に配される。電力変換装置１には、不図示の車両側指令装置が接続される。電力変換装置１は、インバータ回路１１と、駆動回路１２と、制御回路１３と、電源回路１４と、トランス１５と、を含む。インバータ回路１１は、高電圧電源２の電圧および電流を三相モータ３の各相に個別に印加することが可能なＩＧＢＴを内蔵する。具体的にはインバータ回路１１は、３相の上アームと下アームを構成する６つのＩＧＢＴである第１ＩＧＢＴ１００－第６ＩＧＢＴ１００－６を有する。

以下では、第１ＩＧＢＴ１００－１～第６ＩＧＢＴ１００－６のそれぞれを特に区別しない場合にＩＧＢＴ１００とも呼ぶ。インバータ回路１１は、それぞれのＩＧＢＴ１００をＯＮ－ＯＦＦ制御すると共に、各ＩＧＢＴ１００に内蔵する還流ダイオードを利用して、三相モータ３の各相に印加する相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを可変し、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの大きさと方向を可変することで、三相モータ３の回転速度、回転方向、および回転トルクを制御する。

駆動回路１２は、インバータ回路１１を駆動するゲート駆動回路である。制御回路１３は、車両側指令装置から送信されるモータの回転数、回転方向、および回転トルク信号を、ＩＧＢＴ制御信号に変換して駆動回路１２に伝達する。駆動回路１２は、第１ＩＧＢＴ１００－１～第６ＩＧＢＴ１００－６のそれぞれに対応する第１駆動回路１２－１～第６駆動回路１２－６の集合体である。第１駆動回路１２－１はＵ相の下アームを駆動し、第２駆動回路１２－２はＶ相の下アームを駆動し、第３駆動回路１２－３はＷ相の下アームを駆動し、第４駆動回路１２－４はＵ相の上アームを駆動し、第５駆動回路１２－５はＶ相の上アームを駆動し、第６駆動回路１２－６はＷ相の上アームを駆動する。

電源回路１４は、トランス１５を介して駆動回路１２に電力を供給する。電源回路１４は、第１電源回路１４－１～第６電源回路１４－６の集合体である。トランス１５は絶縁トランスであり、第１トランス１５－１～第６トランス１５－６の集合体である。第１電源回路１４－１～第６電源回路１４－６のそれぞれは、第１トランス１５－１～第６トランス１５－６のそれぞれを介して、第１駆動回路１２－１～第６駆動回路１２－６のそれぞれに電力を供給する。本実施の形態では、第１駆動回路１２－１～第６駆動回路１２－６の構成は同一である。また、第１電源回路１４－１～第６電源回路１４－６の構成は同一である。さらに、第１トランス１５－１～第６トランス１５－６の構成は同一である。

以下では、電源回路１４と駆動回路１２とトランス１５とをあわせて駆動装置１０とも呼ぶ。

図２は、第１駆動回路１２－１および第１電源回路１４－１の構成図である。第１駆動回路１２－１は、図２には図示されていない制御回路１３からの指令に基づき、電源２Ａの電力を用いて第１ＩＧＢＴ１００－１を駆動させる。なお電源２Ａは図１には図示していなかった。第１電源回路１４－１は、スイッチングＩＣ１０５と、スイッチング素子１１１と、第１分圧抵抗１１２と、リレー１１４と、を備える。第１トランス１５－１は、１次側主巻線１０４１と、１次側補助巻線１０４２と、２次側主巻線１０４３と、を備える。第１駆動回路１２－１は、ゲートドライバ１０７と、過電圧防止回路１０１と、第２分圧抵抗１１３と、絶縁アンプ１０６と、を備える。ただし以下では、第２分圧抵抗１１３と、絶縁アンプ１０６と、リレー１１４と、をまとめて電源停止回路１０３と呼ぶこともある。以下に図２の詳細を記載する。

スイッチングＩＣ１０５は、あらかじめ定められた目標電圧、および第１分圧抵抗１１２から得られる電圧信号Ｓ１に基づき、スイッチング素子１１１を動作させる。具体的には電圧信号Ｓ１は、１次側主巻線１０４１に印加される電圧を第１分圧抵抗１１２により分圧して得られる。電圧信号Ｓ１は、いわゆるフィードバック信号として利用される。スイッチングＩＣ１０５は、あらかじめ定められた目標電圧と電圧信号Ｓ１との差に基づきスイッチング素子１１１を動作させる。たとえば、電圧信号Ｓ１が目標電圧よりも低い場合には、スイッチング素子１１１のオン時間を長くする。スイッチング素子１１１は１次側補助巻線１０４２と接続される。

スイッチングＩＣ１０５は、リレー１１４とともに電源２Ａと並列に接続される。リレー１１４は平時はオンであり、後述する切断信号Ｓ３によりリレー１１４がオフになりスイッチングＩＣ１０５への電源供給が停止される。第１分圧抵抗１１２は、所定の抵抗値を有する２つの抵抗である。２つの抵抗の抵抗値は任意である。第１トランス１５－１は、第１電源回路１４－１から第１駆動回路１２－１に電力を供給する。ゲートドライバ１０７は、制御回路１３からの指令に基づき第１ＩＧＢＴ１００－１に電圧を印加して動作させる。第２分圧抵抗１１３は、所定の抵抗値を有する２つの抵抗である。２つの抵抗の抵抗値は任意である。絶縁アンプ１０６は、第２分圧抵抗１１３を介して得られる第１駆動回路１２－１の電圧が第２閾値電圧Ｖ２ｔを超えると、リレー１１４をオフにするための切断信号Ｓ３を出力する。

過電圧防止回路１０１は、第１ダイオード１０１１と、第２ダイオード１０１２と、ツェナーダイオード１０１５と、を含む。第１ダイオード１０１１および第２ダイオード１０１２は直列に接続され、この２つのダイオードとツェナーダイオード１０１５とが並列に接続される。第１ダイオード１０１１は、カソードを第１駆動回路１２－１の正側電源に接続し、アノードを第１駆動回路１２－１の駆動信号線１０９に接続する。第２ダイオード１０１２は、カソードを第１駆動回路１２－１の駆動信号線１０９に接続し、アノードを第１駆動回路１２－１の負側電源に接続する。

ツェナーダイオード１０１５は、カソードを第１駆動回路１２－１の正側電源に接続し、アノードを第１駆動回路１２－１の負側電源に接続する。以下では、ツェナーダイオード１０１５に印加される電圧をツェナー印加電圧Ｖｚと呼ぶ。一般に「ツェナー電圧」と呼ばれる、ツェナーダイオード１０１５の降伏電圧を以下ではツェナー降伏電圧Ｖｚｂと呼ぶ。ツェナーダイオード１０１５のツェナー降伏電圧Ｖｚｂは、第１駆動回路１２－１における許容耐電圧以下である。具体的にはツェナー降伏電圧Ｖｚｂは、第１ＩＧＢＴ１００－１の許容耐電圧以下であり、かつゲートドライバ１０７の最大印加電圧以下である。第１ダイオード１０１１および第２ダイオード１０１２のダイオードの種類は任意であるが、ツェナーダイオード以外であることが望ましい。

図３は、電力変換装置１の動作を示すタイムチャートである。図３では図示左から右に向かって時間が経過している。具体的には図３には、ツェナーダイオード１０１５に印加されるツェナー印加電圧Ｖｚ、第２分圧抵抗１１３により分圧された第１駆動回路１２－１の電圧である第２電圧Ｖ２、第１分圧抵抗１１２により分圧された第１電源回路１４－１の電圧である第１電圧Ｖ１、スイッチングＩＣ１０５が第１電圧Ｖ１を読み取った認識電圧Ｖｒ、およびスイッチングＩＣ１０５に供給される電圧であるＩＣ電圧が示されている。ただし作図の都合によりＩＣ電圧のみ図３の下部に示している。

図３では、ツェナー印加電圧Ｖｚを太い実線で示し、第２電圧Ｖ２を二点鎖線で示し、第１電圧Ｖ１を細い実線で示し、認識電圧Ｖｒを一点鎖線で示している。なお、第２電圧Ｖ２と第１電圧Ｖ１の大小関係は、絶縁１０４トランスの巻き数比、第１分圧抵抗１１２の分圧比、および第２分圧抵抗１１３の分圧比などにより決まり、図３に示す大小関係は一例にすぎない。すなわち、第２電圧Ｖ２が第１電圧Ｖ１よりも小さい場合も想定される。

時刻ｔ０は正常な状態であり、リレー１１４はオンのためＩＣ電圧は電源２Ａの電圧そのものである。時刻ｔ０における認識電圧Ｖｒは、第１電圧Ｖ１と一致している。時刻ｔ１にスイッチングＩＣ１０５における第１電圧Ｖ１の読み取り端子に地絡が発生し、認識電圧Ｖｒが０Ｖとなった。スイッチングＩＣ１０５は第１電圧Ｖ１が下がったと誤って認識しているので、第１電圧Ｖ１を増加させるためにスイッチング素子１１１のオン時間を長くする。しかし認識電圧Ｖｒは地絡により０Ｖのままなので、スイッチング素子１１１のオン時間は時間の経過とともに長くされ、第１電圧Ｖ１は時刻ｔ１以降は時間の経過とともに高くなる。

第２電圧Ｖ２は第１電圧Ｖ１と同様に増減するので、時刻ｔ１以降は増加を続ける。時刻ｔ２には第２電圧Ｖ２が第２閾値電圧Ｖ２ｔを超えるので絶縁アンプ１０６によるリレー１１４の切断が行われる。ただし、リレー１１４の切断にはマイクロ秒単位程度の時間は要するため、スイッチングＩＣ１０５の動作を原因とする第１電圧Ｖ１などの増加は継続する。時刻ｔ３にはツェナー印加電圧Ｖｚがツェナー降伏電圧Ｖｚｂに達し、ツェナーダイオード１０１５によりそれ以上の電圧には上がらない。第２電圧Ｖ２は、ツェナー印加電圧Ｖｚと同じくツェナーダイオード１０１５の働きにより時刻ｔ３に電圧の上昇が止まる。

時刻ｔ４にはスイッチングＩＣ１０５への給電が停止され、第１電圧Ｖ１が低下する。これに伴い、時刻ｔ４以降は第１駆動回路１２－１の電圧も低下する。すなわち、時刻ｔ２に第２電圧Ｖ２が第２閾値電圧Ｖ２ｔを超えたが、スイッチングＩＣ１０５への給電を止めるまでに「ｔ４－ｔ２」の時間を要した。

時刻ｔ５には、第２電圧Ｖ２が第２閾値電圧Ｖ２ｔを下回るので絶縁アンプ１０６はリレー１１４をＯＮにする処理を開始する。ただしリレー１１４をＯＦＦにする際と同様に、マイクロ秒単位では無視できない時間を要する。時刻ｔ６においてリレー１１４がＯＮにされ、スイッチングＩＣ１０５への給電が再開される。スイッチングＩＣ１０５における認識電圧Ｖｒは０Ｖのままなので、スイッチングＩＣ１０５は第１電圧Ｖ１を増加させるためにスイッチング素子１１１のオン時間を長くし、時刻ｔ１以降のように第１電圧Ｖ１は増加し続ける。これ以後、時刻ｔ７～ｔ１１の動作は時刻ｔ２～ｔ６と同様である。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）駆動装置１０は、１次側主巻線１０４１、１次側補助巻線１０４２、および２次側主巻線１０４３を備える第１トランス１５－１と、２次側主巻線１０４３から得られる電力を用いてパワー半導体素子１００－１に駆動信号線を１０９介して駆動信号を出力する第１駆動回路１２－１と、１次側主巻線１０４１および１次側補助巻線１０４２に電力を供給することで、２次側主巻線１０４３を介して第１駆動回路１２－１に電源電圧を供給する第１電源回路１４－１と、を備える。１次側補助巻線１０４２はスイッチング素子１１１と接続される。第１電源回路１４－１は、１次側主巻線１０４１に関する電圧である電圧信号Ｓ１に基づきスイッチング素子１１１を制御する電源制御部、すなわちスイッチングＩＣ１１０５を備える。第１駆動回路１２－１は、駆動信号線１０９に接続され、電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路１０１を備える。そのため、スイッチングＩＣ１０５においてフィードバック信号である電圧信号Ｓ１の読み取り端子が地絡しても、第１トランス１５－１の二次側である第１駆動回路１２－１の電圧はツェナーダイオード１０１５によりツェナー降伏電圧Ｖｚｂ以下に保ち、過電圧を防止できる。

（２）第１駆動回路１２－１は、２次側主巻線１０４３の出力電圧に応じた出力値である第２電圧値Ｓ２と第２閾値電圧Ｖ２ｔを比較し、第２電圧値Ｓ２が第２閾値電圧Ｖ２ｔを超える場合にはスイッチングＩＣ１０５への電源の供給を停止する電源停止回路１０３を備える。そのため、スイッチングＩＣ１０５を停止させることで１次側の電圧を強制的に低下させることができる。なお電源停止回路１０３を備えるが過電圧防止回路１０１を備えない場合には、スイッチングＩＣ１０５を停止させるまでのタイムラグ、すなわち図３の時刻ｔ２～ｔ４の遅れが問題となる。このタイムラグをあらかじめ見込んで第２閾値電圧Ｖ２ｔを低くすることも考えられるが、単位時間当たりの電圧の上昇幅を推定する困難さがあり、かつ、第２電圧値Ｓ２が正常範囲においてスイッチングＩＣ１０５への電力供給を停止する必要性が生じる場合があるため実現が容易ではない。

（３）過電圧防止回路１０１は、カソードを駆動回路の正側電源に接続し、アノードを駆動回路の負側電源に接続するツェナーダイオード１０１５と、カソードを駆動回路の正側電源に接続し、アノードを駆動回路の駆動信号線に接続する第１ダイオード１０１１と、カソードを駆動回路の駆動信号線に接続し、アノードを駆動回路の負側電源に接続する第２ダイオード１０１２と、を備える。

（４）電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換し、かつ上アームおよび下アームを構成する複数のパワー半導体素子を含むインバータ回路１１と、パワー半導体素子を制御する制御回路１３と、制御回路１３からの信号に基づき、パワー半導体素子に駆動信号線を介して駆動信号を出力する駆動回路１２と、１次側主巻線、１次側補助巻線、および２次側主巻線を備えたトランス１５と、１次側主巻線および１次側補助巻線に電力を供給することで、２次側主巻線を介して駆動回路に電源電圧を供給する電源回路１４と、を備える。１次側補助巻線はスイッチング素子１１１と接続される。電源回路は、１次側主巻線に関する電圧に基づきスイッチング素子１１１を制御するスイッチングＩＣ１０５を備える。駆動回路１２は、駆動信号線１０９に接続され、電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路１０１を備える。

（変形例１）
図４は、変形例１における第１電源回路１４－１Ａおよび第１駆動回路１２－１Ａを示す図である。図４に示すように、電力変換装置１は、電源停止回路１０３を備えなくてもよい。この場合は、ツェナーダイオード１０１５のみの働きにより第１駆動回路１２－１Ａの電圧上昇を防止するので、ツェナーダイオード１０１５の発熱が大きくなる。そのため、ツェナーダイオード１０１５は許容電力が大きい大型のものを用いることや、ツェナーダイオード１０１５にヒートシンクを取り付けて利用することが望ましい。この変形例１によれば、電源停止回路１０３を用いることなく第１駆動回路１２－１の過電圧を防止できる。

（変形例２）
上述した第１の実施の形態では、第１駆動回路１２－１～第６駆動回路１２－６の構成は同一であり、第１電源回路１４－１～第６電源回路１４－６の構成は同一であり、第１トランス１５－１～第６トランス１５－６の構成は同一であるとした。しかしそれぞれの構成が異なってもよい。すなわち、３相の上下アームを構成する６つのＩＧＢＴのうち、少なくとも１つが図２に示す第１駆動回路１２－１および第１電源回路１４－１により駆動されればよい。

―第２の実施の形態―
図５～図６を参照して、電力変換装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、２つの駆動回路で電源回路を共有する点で、第１の実施の形態と異なる。

図５は、第２の実施の形態における電力変換装置１Ａの概略構成図である。図５と図１の相違点は図の右下部分のみである。すなわち、駆動回路１２、電源回路１４、およびトランス１５の構成が第１の実施の形態と異なる。駆動回路１２の第１駆動回路１２－１～第３駆動回路１２－３は第１の実施の形態と同一であり、第４駆動回路１２－４～第６駆動回路１２－６は第１の実施の形態と異なる。電源回路１４は、第１電源回路１４－１～第３電源回路１４－３の集合体である。第１電源回路１４－１～第３電源回路１４－３のそれぞれの構成および動作は第１の実施の形態と同様である。トランス１５は、第１の実施の形態と異なる第１トランス１５－１Ａ～第３トランス１５－３Ａの集合体である。

第１電源回路１４－１は、第１トランス１５－１Ａを介して第１駆動回路１２－１および第４駆動回路１２－４Ａに電力を供給する。第２電源回路１４－２は、第２トランス１５－２Ａを介して第２駆動回路１２－２および第５駆動回路１２－５Ａに電力を供給する。第３電源回路１４－３は、第３トランス１５－３Ａを介して第３駆動回路１２－３および第６駆動回路１２－６Ａに電力を供給する。この３組の構成および動作は同一なので、３組を代表して第１電源回路１４－１、第１トランス１５－１Ａ、第１駆動回路１２－１、および第４駆動回路１２－４Ａを説明する。

図６は、第１電源回路１４－１、第１トランス１５－１Ａ、第１駆動回路１２－１、および第４駆動回路１２－４Ａの構成図である。第１電源回路１４－１および第１駆動回路１２－１の構成および動作は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。第４駆動回路１２－４Ａは、第２分圧抵抗１１３および絶縁アンプ１０６を有しない点が第１の実施の形態と異なる。第１トランス１５－１Ａは、第１駆動回路１２－１に電力を供給する２次側主巻線１０４３だけでなく、第４駆動回路１２－４Ａに電力を供給する２次側補助巻線１０４４をさらに備える点が第１の実施の形態と異なる。なお第４駆動回路１２－４Ａは、第１の実施の形態と同様に過電圧防止回路１０１を備える。

２次側主巻線１０４３と２次側補助巻線１０４４の巻き数の比は既知、たとえば１：１である。そのため、第１駆動回路１２－１と第４駆動回路１２－４Ａの両方で電圧を監視する必要がなく、一方のみを監視すれば十分である。本実施の形態では、下アームを構成する第１駆動回路１２－１の電圧を監視する。本明細書では詳述しないが、三相モータ３を放電するためには上アームよりも下アームを用いる方が技術的に優位があり、上アームよりも下アームの方が電圧を確認する必要性が高いためである。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（５）インバータ回路１１は、上アームと下アームとを直列に接続した複数の相を有する。電力変換装置１Ａは、Ｕ相を構成する上アームおよび下アームのそれぞれに対応した第１駆動回路１２－１および第４駆動回路１２－４を備える。電源停止回路１０３は、複数の相の少なくとも１つの下アームの駆動回路に設けられる。

（第２の実施の形態の変形例）
上述した第２の実施の形態では、下アームの駆動回路、すなわち第１駆動回路１２－１～第３駆動回路１２－３の構成は同一とした。しかし電源停止回路１０３はいずれか１つの下アームの駆動回路にのみ備えられてもよい。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１、１Ａ ：電力変換装置
１０ ：駆動装置
１１ ：インバータ回路
１２ ：駆動回路
１３ ：制御回路
１４ ：電源回路
１５ ：トランス
１００－１ ：パワー半導体素子
１０１ ：過電圧防止回路
１０３ ：電源停止回路
１０５ ：スイッチングＩＣ
１０６ ：絶縁アンプ
１０９ ：駆動信号線
１１１ ：スイッチング素子
１１４ ：リレー
１０１１ ：第１ダイオード
１０１２ ：第２ダイオード
１０１５ ：ツェナーダイオード
１０４１ ：１次側主巻線
１０４２ ：１次側補助巻線
１０４３ ：２次側主巻線
１１０５ ：スイッチングＩＣ
Ｓ１ ：電圧信号
Ｓ２ ：第２電圧値
Ｖ２ ：第２電圧
Ｖ２ｔ ：第２閾値電圧
Ｖｒ ：認識電圧
Ｖｚ ：ツェナー印加電圧
Ｖｚｂ ：ツェナー降伏電圧

Claims (7)

1. １次側主巻線、１次側補助巻線、および２次側主巻線を備えるトランスと、
   前記２次側主巻線から得られる電力を用いてパワー半導体素子に駆動信号線を介して駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記１次側主巻線および前記１次側補助巻線に電力を供給することで、前記２次側主巻線を介して前記駆動回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備え、
   前記１次側主巻線はスイッチング素子と接続され、
   前記電源回路は、前記１次側補助巻線に関する電圧に基づき前記スイッチング素子を制御する電源制御部を備え、
   前記駆動回路は、前記駆動信号線に接続され、前記電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路を備える、パワー半導体素子の駆動装置。
2. 請求項１に記載のパワー半導体素子の駆動装置であって、
   前記駆動回路は、前記２次側主巻線の出力電圧に応じた出力値と閾値を比較し、前記出力値が前記閾値を超える場合には前記電源制御部への電源の供給を停止する電源停止回路をさらに備える、パワー半導体素子の駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のパワー半導体素子の駆動装置であって、
   前記過電圧防止回路は、
   カソードを前記駆動回路の正側電源に接続し、アノードを前記駆動回路の負側電源に接続するツェナーダイオードと、
   カソードを前記駆動回路の正側電源に接続し、アノードを前記駆動回路の前記駆動信号線に接続する第１ダイオードと、
   カソードを前記駆動回路の前記駆動信号線に接続し、アノードを前記駆動回路の負側電源に接続する第２ダイオードと、
   を備える、パワー半導体素子の駆動装置。
4. 直流電力を交流電力に変換し、かつ上アームおよび下アームを構成する複数のパワー半導体素子を含むインバータ回路と、
   前記パワー半導体素子を制御する制御回路と、
   前記制御回路からの信号に基づき、前記パワー半導体素子に駆動信号線を介して駆動信号を出力する駆動回路と、
   １次側主巻線、１次側補助巻線、および２次側主巻線を備えたトランスと、
   前記１次側主巻線および前記１次側補助巻線に電力を供給することで、前記２次側主巻線を介して前記駆動回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備え、
   前記１次側主巻線はスイッチング素子と接続され、
   前記電源回路は、前記１次側補助巻線に関する電圧に基づき前記スイッチング素子を制御する電源制御部を備え、
   前記駆動回路は、前記駆動信号線に接続され、前記電源電圧の過電圧を防止する過電圧防止回路を備える、電力変換装置。
5. 請求項４に記載の電力変換装置であって、
   前記駆動回路は、前記２次側主巻線の出力電圧に応じた出力値と閾値を比較し、前記出力値が前記閾値を超える場合には前記電源制御部への電源の供給を停止する電源停止回路をさらに備える、電力変換装置。
6. 請求項５に記載の電力変換装置であって、
   前記インバータ回路は、前記上アームと前記下アームとを直列に接続した複数の相を有し、
   前記複数の相を構成する前記上アームおよび前記下アームのそれぞれに対応した前記駆動回路を備え、
   前記電源停止回路は、前記複数の相のいずれか一つの前記下アームの前記駆動回路に設けられる、電力変換装置。
7. 請求項４から請求項６までのいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
   前記過電圧防止回路は、
   カソードを前記駆動回路の正側電源に接続し、アノードを前記駆動回路の負側電源に接続するツェナーダイオードと、
   カソードを前記駆動回路の正側電源に接続し、アノードを前記駆動回路の前記駆動信号線に接続する第１のダイオードと、
   カソードを前記駆動回路の正側電源に接続し、アノードを前記駆動回路の前記駆動信号線に接続する第２のダイオードと、
   を備える、電力変換装置。

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