JP5505216B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、平滑コンデンサと、スイッチング素子によって構成される電力変換回路とを備えた電力変換装置に関する。
従来、平滑コンデンサと、スイッチング素子によって構成される電力変換回路とを備えた電力変換装置として、例えば特許文献1に開示されている電力変換装置がある。
この電力変換装置は、平滑コンデンサと、電力変換回路と、制御装置とを備えている。平滑コンデンサの一端は直流電源の正極端に、平滑コンデンサの他端は直流電源の負極端にそれぞれ接続されている。電力変換回路は、直列接続された2つのスイッチング素子からなるレグを3組並列接続して構成されている。レグの一端は平滑コンデンサの一端に、レグの他端は平滑コンデンサの他端にそれぞれ接続されている。また、レグをなす2つのスイッチング素子の直列接続点は、電動機に接続されている。制御装置は、スイッチング素子にそれぞれ接続されている。
この電力変換装置は、直流電源の出力する直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給する。電力変換装置が動作を開始すると、平滑コンデンサに電荷が蓄積され、直流電源の出力する直流電圧が平滑化される。その後、電力変換装置が動作を停止すると、平滑コンデンサに電荷が蓄積されたままの状態となる。そのため、平滑コンデンサに蓄積された電荷による感電の可能性がある。しかし、制御装置が、過電流とならない所定時間だけ全てのスイッチング素子をオンする。これにより、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電することができる。そのため、感電を防止することができる。
特開2009−232620号公報
前述した電力変換装置において、放電電流を抑えるため、全てのスイッチング素子を電流制限してオンする場合がある。具体的には、全てのスイッチング素子のゲート電圧を低減してオンする。しかし、電流制限してオンすると、電流制限せずにオンした場合に比べ、スイッチング素子のオン抵抗が増加する。そのため、消費電力が増加して、スイッチング素子が発熱してしまう。スイッチング素子が許容範囲を超えて発熱すると、スイッチング素子が破損してしまう可能性がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、平滑コンデンサの放電時に、スイッチング素子が発熱して破損することがない電力変換装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、電流制限してオンするスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることで、スイッチング素子の発熱が抑えられ、破損を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項1に記載の電力変換装置は、直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、直列接続された少なくとも2つのスイッチング素子からなるスイッチング回路を少なくとも1つ有し、スイッチング回路の一端が平滑コンデンサの一端に、スイッチング回路の他端が平滑コンデンサの他端に接続される電力変換回路と、スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、制御回路が、少なくとも1つのスイッチング回路で、スイッチング回路をなす全てのスイッチング素子をオンして平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する電力変換装置において、制御回路は、前記少なくとも1つのスイッチング回路をなす直列接続された少なくとも2つのスイッチング素子のうち、少なくとも1つのスイッチング素子を電流制限してオンするとともに、他のスイッチング素子を電流制限せずにオンし、その後、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング回路をなすスイッチング素子のうち、少なくとも1つのスイッチング素子を電流制限してオンする、他のスイッチング素子を電流制限せずにオンする。電流制限してオンすると、電流制限せずにオンした場合に比べ、スイッチング素子のオン抵抗が増加し発熱してしまう。しかし、その後、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替える。そのため、従来のように、全てのスイッチング素子を電流制限してオンする場合に比べ、スイッチング素子の発熱を抑えることができる。従って、平滑コンデンサの放電時に、スイッチング素子の発熱が抑えられ、破損を防止することができる。
請求項2に記載の電力変換装置は、制御回路は、一定の切替え時間経過後に、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることを特徴とする。この構成によれば、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に、一定の切替え時間で確実に切替えることができる。そのため、スイッチング素子の発熱を確実に抑えることができる。
請求項3に記載の電力変換装置は、切替え時間は、電流制限してオンした際のスイッチング素子のオン抵抗に基づいて決定されることを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子がオンしたときの発熱は、スイッチング素子の消費電力、つまり、スイッチング素子のオン抵抗によって決まる。そのため、スイッチング素子の発熱を抑える適切な切替え時間を決定することができる。従って、スイッチング素子の発熱を確実に抑えることができる。
請求項4に記載の電力変換装置は、切替え時間は、電流制限してオンした際に、スイッチング素子の温度が所定値になるまでの時間に基づいて決定されることを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子の発熱を抑える適切な切替え時間を決定することができる。そのため、スイッチング素子の発熱を確実に抑えることができる。
請求項5に記載の電力変換装置は、切替え時間は、前記少なくとも1つのスイッチング回路をなす直列接続された少なくとも2つのスイッチング素子のうち、発熱しやすいスイッチング素子の温度が所定値になるまでの時間に基づいて決定されることを特徴とする。この構成によれば、発熱しやすいスイッチング素子の発熱を抑える適切な切替え時間を決定することができる。その結果、スイッチング素子の発熱を確実に抑えることができる。
請求項6に記載の電力変換装置は、発熱しやすいスイッチング素子は、電流制限してオンした際のスイッチング素子のオン抵抗に基づいて求められることを特徴とする。この構成によれば、発熱しやすいスイッチング素子を確実に求めることができる。
請求項7に記載の電力変換装置は、制御回路は、放電開始後に、時間の経過とともに切替え時間を長くすることを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子の切替え回数を抑えることができる。平滑コンデンサの端子間電圧は、放電開始とともに低下する。そのため、放電開始後に、時間の経過とともに切替え時間を長くしても、消費電力が増加してスイッチング素子が発熱によって破損することはない。
請求項8に記載の電力変換装置は、制御回路は、スイッチング素子に流れる電流が電流制限する電流値より大きい所定値以上になると、切替え時間を短くすることを特徴とする。この構成によれば、特性のばらつきによって、実際にスイッチング素子に流れる電流が、電流制限する電流値より大きくなった場合であっても、スイッチング素子の発熱を確実に抑えることができる。
請求項9に記載の電力変換装置は、制御回路は、スイッチング素子の温度が所定値以上になると、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子の発熱を確実に抑えることができる。
請求項10に記載の電力変換装置は、制御回路は、電流制限しないスイッチング素子がオンしている間に、電流制限するスイッチング素子が複数回オン、オフを繰返すようにスイッチング素子を制御することを特徴とする。この構成によれば、オフ期間中に、電流制限するスイッチング素子を放熱させることができる。そのため、電流制限しないスイッチング素子がオンしている間中、電流制限するスイッチング素子がオンする場合に比べ、電流制限するスイッチング素子の発熱を抑えることができる。従って、スイッチング素子の発熱をさらに抑えることができる。
請求項11に記載の電力変換装置は、電力変換回路は、少なくとも2つのスイッチング回路を有し、制御回路は、スイッチング回路を切替えて平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電することを特徴とする。この構成によれば、電流制限するスイッチング素子を、切替え後のスイッチング回路をなす、それまで電流制限していなかったスイッチング素子と切替えことができる。そのため、平滑コンデンサの放電時に、スイッチング素子の発熱が抑えられ、破損を防止することができる。
請求項12に記載の電力変換装置は、スイッチング回路は、電圧駆動型の2つのスイッチング素子からなり、制御回路は、スイッチング素子の制御端子の電圧を制限することにより、電流制限することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子を確実に電流制限することができる。
請求項13に記載の電力変換装置は、車両に搭載された車両駆動用モータに電力を供給することを特徴とする。この構成によれば、車両駆動用モータを制御する電力変換装置において、平滑コンデンサの放電時に、スイッチング素子の発熱が抑えられ、破損を防止することができる。
第1実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 第1実施形態における平滑コンデンサ放電時のIGBTのスイッチング状態を示すタイミングチャートである。 別の形態における平滑コンデンサ放電時のIGBTのスイッチング状態を示すタイミングチャートである。 さらに別の形態における平滑コンデンサ放電時のIGBTのスイッチング状態を示すタイミングチャートである。 第3実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 第3実施形態における平滑コンデンサ放電時のIGBTのスイッチング状態を示すタイミングチャートである。
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、車両に搭載され、車両駆動用モータを制御するモータ制御装置に適用した例を示す。
(第1実施形態)
まず、図1を参照して第1実施形態のモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図1は、第1実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。
図1に示すモータ制御装置1は、車体から絶縁された高電圧バッテリB1の出力する直流高電圧(例えば288V)を3相交流電圧に変換して車両駆動用モータM1に供給し、車両駆動用モータM1を制御する装置である。モータ制御装置1は、平滑コンデンサ10と、インバータ回路11(電力変換回路)と、制御回路12とを備えている。
平滑コンデンサ10は、高電圧バッテリB1の直流高電圧を平滑化するための素子である。平滑コンデンサ10の一端は、リレーR10を介して高電圧バッテリB1の正極端に接続されている。また、他端は、リレーR11を介して高電圧バッテリB1の負極端に接続されている。
インバータ回路11は、平滑コンデンサ10によって平滑化された直流電圧を3相交流電圧に変換して車両駆動用モータM1に供給する回路である。また、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷を放電する回路でもある。インバータ回路11は、3つのスイッチング回路110〜112を備えている。
スイッチング回路110は、オン、オフすることで直流電圧を交流電圧に変換する回路である。また、オンすることで、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷を放電する回路でもある。スイッチング回路110は、電圧駆動型の2つのIGBT110a、110b(スイッチング素子)を備えている。IGBT110a、110bは、直列接続されている。具体的には、IGBT110aのエミッタが、IGBT110bのコレクタに接続されている。
スイッチング回路111は、オン、オフすることで直流電圧を交流電圧に変換する回路である。また、オンすることで、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷を放電する回路でもある。スイッチング回路111は、電圧駆動型の2つのIGBT111a、111b(スイッチング素子)を備えている。IGBT111a、111bは、直列接続されている。具体的には、IGBT111aのエミッタが、IGBT111bのコレクタに接続されている。
スイッチング回路112は、オン、オフすることで直流電圧を交流電圧に変換する回路である。また、オンすることで、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷を放電する回路でもある。スイッチング回路112は、電圧駆動型の2つのIGBT112a、112b(スイッチング素子)を備えている。IGBT112a、112bは、直列接続されている。具体的には、IGBT112aのエミッタが、IGBT112bのコレクタに接続されている。
3つのスイッチング回路110〜112は、並列接続されている。具体的には、スイッチング回路110〜112の一端であるIGBT110a〜112aのコレクタ、及び、スイッチング回路110〜112の他端であるIGBT110b〜112bのエミッタがそれぞれ接続されている。IGBT110a〜112aのコレクタは平滑コンデンサ10の一端に、IGBT110b〜112bのエミッタは平滑コンデンサ10の他端にそれぞれ接続されている。また、IGBT110a、110b、111a、111b、112a、112bのゲートとエミッタは、制御回路12にそれぞれ接続されている。さらに、直列接続されたIGBT110a、110b、IGBT111a、111b及びIGBT112a、112bの直列接続点は、車両駆動用モータM1にそれぞれ接続されている。
制御回路12は、スイッチング回路110〜112を制御する回路である。具体的には、IGBT110a、110b、111a、111b、112a、112bを制御する回路である。制御回路12は、IGBT110a、110b、111a、111b、112a、112bのゲートとエミッタにそれぞれ接続されている。
次に、図1及び図2を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここで、図2は、第1実施形態における平滑コンデンサ放電時のIGBTのスイッチング状態を示すタイミングチャートである。
車両のイグニッションスイッチ(図略)がオンすると、図1に示すリレーR10、R11がオンし、モータ制御装置1が動作を開始する。リレーR10、R11がオンすると、高電圧バッテリB1の直流高電圧が平滑コンデンサ10によって平滑化される。制御回路12は、外部から入力される指令に基づいて、インバータ回路11を構成するスイッチング回路110〜112を制御する。具体的には、IGBT110a、110b、111a、111b、112a、112bを制御する。インバータ回路11は、平滑コンデンサ10によって平滑化された直流高電圧を3相交流電圧に変換して車両駆動用モータM1に供給する。このようにして、モータ制御装置1が車両駆動用モータM1を制御する。
その後、イグニッションスイッチがオフすると、リレーR10、R11がオフする。モータ制御装置1は、車両駆動用モータM1への電圧の供給を停止する。車両駆動用モータM1への電圧の供給が停止すると、平滑コンデンサ10に電荷が蓄積されたままの状態となる。
図2に示すように、制御回路12は、スイッチング回路110を構成する2つのIGBT110a、110bと、スイッチング回路111を構成する2つのIGBT111a、111bをオフする。そして、スイッチング回路112をなす2つのIGBT112a、112bのうち、IGBT112aを電流制限せずにオンするとともに、IGBT112bを電流制限してオンする。具体的には、フルオンする充分な電圧をゲート端子(制御端子)に印加することにより、IGBT112aを電流制限せずにオンする。また、フルオンする電圧より低く制限された電圧をゲート端子に印加することにより、IGBT112bを電流制限してオンする。
切替え時間t1経過後(切替え時間経過後)、制御回路12は、電流制限しないIGBTをIGBT112aからIGBT112bに、電流制限するIGBTをIGBT112bからIGBT112aに切替える。そして、以降、切替え時間t1経過毎に、同様の切替えを繰返す。
ここで、切替え時間t1は、事前に測定した、平滑コンデンサ10の放電電流設定値に電流制限してオンした際のIGBT112a、112bのオン抵抗に基づいて決定される。具体的には、放電電流と測定したオン抵抗から、IGBTの温度が許容範囲内の所定値に達するまでの時間を算出することによって決定される。
これにより、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷が、スイッチング回路112によって放電される。そのため、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷による感電を防止することができる。
次に、効果について説明する。第1実施形態によれば、スイッチング回路112をなす2つのIGBT112a、112bのうち、一方のIGBTを電流制限せずにオンするとともに、他方のIGBTを電流制限してオンする。電流制限してオンすると、電流制限せずにオンした場合に比べ、IGBTのオン抵抗が増加し発熱してしまう。しかし、その後、電流制限するIGBTを、それまで電流制限していなかったIGBTに切替える。そのため、従来のように、全てのIGBTを電流制限してオンする場合に比べ、IGBTの発熱を抑えることができる。従って、車両駆動用モータM1を制御するモータ制御装置1において、平滑コンデンサ10の放電時に、IGBTの発熱が抑えられ、破損を防止することができる。
また、第1実施形態によれば、電流制限するIGBTを、それまで電流制限していなかったIGBTに、一定の切替え時間t1で確実に切替えることができる。そのため、IGBTの発熱を確実に抑えることができる。
さらに、第1実施形態によれば、切替え時間t1は、電流制限してオンした際のIGBTのオン抵抗に基づいて決定される。IGBTがオンしたときの発熱は、IGBTの消費電力、つまり、IGBTのオン抵抗によって決まる。そのため、IGBTの発熱を抑える適切な切替え時間を決定することができる。従って、IGBTの発熱を確実に抑えることができる。
加えて、第1実施形態によれば、スイッチング回路110〜112は、電圧駆動型のIGBTによって構成されている。そして、フルオンする電圧より低く制限された電圧をゲート端子に印加することにより、IGBTを電流制限してオンする。そのため、IGBTを確実に電流制限することができる。
なお、第1実施形態では、電流制限しないIGBTと電流制限するIGBTを一定の切替え時間t1毎に切替える例を挙げているが、これに限られるものではない。図3に示すように、放電開始後に、時間の経過とともに切替え時間をt2(>t1)、t3(>t2)のように長くしてもよい。これにより、IGBTの切替え回数を抑えることができる。平滑コンデンサ10の端子間電圧は、放電開始とともに低下する。そのため、放電開始後に、時間の経過とともに切替え時間を長くしても、消費電力が増加してIGBTが発熱によって破損することはない。また、電流センサ等によってIGBTに流れる電流を検出し、IGBTに流れる電流が、電流制限する電流値より大きい所定値以上になると、切替え時間を短くするようにしてもよい。特性のばらつきによって、実際にIGBTに流れる電流が、電流制限する電流値より大きくなった場合であっても、IGBTの発熱を確実に抑えることができる。
また、第1実施形態では、放電期間中、電流制限しないIGBTと電流制限するIGBTをオンし続ける例を挙げているが、これに限られるものではない。図4に示すように、電流制限しないIGBTがオンしている間に、電流制限するIGBTが複数回オン、オフを繰返すようにしてもよい。これにより、オフ期間中に電流制限するIGBTを放熱させることができる。そのため、電流制限しないIGBTがオンしている間中、電流制限するIGBTがオンする場合に比べ、電流制限するIGBTの発熱を抑えることができる。従って、IGBTの発熱をさらに抑えることができる。
さらに、第1実施形態では、平滑コンデンサ10に蓄積された電荷を、インバータ回路11のスイッチング回路112で放電する例を挙げているが、これに限られるものではない。スイッチング回路110によって放電してもよいし、スイッチング回路111によって放電してもよい。また、スイッチング回路110〜112のうち、2つのスイッチング回路によって放電してもよいし、3つのスイッチング回路によって放電してもよい。さらに、スイッチング110〜112を切替えて平滑コンデンサ10に蓄積された電荷を放電してもよい。電流制限するIGBTを切替え後のスイッチング回路をなす、それまで電流制限していなかったIGBTと切替えことができる。そのため、この場合においても、平滑コンデンサの放電時に、IGBTの発熱が抑えられ、破損を防止することができる。
加えて、第1実施形態では、電力変換回路が、3つのスイッチング回路を有し、それぞれのスイッチング回路が、直列接続された2つのIGBTで構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。電力変換回路は、少なくとも1つのスイッチング回路を有していればよい。また、スイッチング回路は、直列接続された少なくとも2つのIGBTで構成されていればよい。電力変換回路が少なくとも2つのスイッチング回路を有している場合、スイッチング回路を切替えて平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電するようにしてもよい。スイッチング回路が少なくとも3つのIGBTで構成されている場合、少なくとも1つのIGBTで電流制限してオンするようにしてもよい。平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電するスイッチング回路が、一のスイッチング回路から他のスイッチング回路に切替わる場合、電流制限するIGBTが、一のスイッチング回路をなすIGBTから、他のスイッチング回路をなす、それまで電流制限されていなかったIGBT、具体的には、それまでオフしていたIGBTに切替わることとなる。そのため、同様の効果を得ることができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態のモータ制御装置について説明する。第2実施形態のモータ制御装置は、第1実施形態のモータ制御装置が、電流制限してオンした際のIGBTのオン抵抗に基づいて切替え時間を決定するのに対し、電流制限してオンした際にIGBTの温度が所定値になるまでの時間に基づいて切替え時間を決定するようにしたものである。
第2実施形態のモータ制御装置は、第1実施形態のモータ制御装置と同一の構成及び動作であるので、構成及び動作については説明を省略する。
まず、図1及び図2を参照して切替え時間の決定方法について説明する。図2に示す切替え時間t1は、図1において事前に測定した、設定された平滑コンデンサ10の放電電流値に電流制限してオンした際に、IGBT112a、112bの温度が許容範囲内の所定値に達するまでの時間に基づいて決定される。
次に、効果について説明する。第2実施形態によれば、IGBTの発熱を抑える適切な切替え時間を決定することができる。そのため、IGBTの発熱を確実に抑えることができる。
なお、第2実施形態では、スイッチング回路112をなす2つのIGBT112a、112bの温度が許容範囲内の所定値に達するまでの温度に基づいて、切替え時間t1が決定される例を挙げているが、これに限られるものではない。スイッチング回路112をなす2つのIGBT112a、112bのうち、発熱しやすいIGBTの温度が許容範囲内の所定値に達するまでの時間に基づいて、切替え時間を決定するようにしてもよい。これにより、発熱しやすいIGBTの発熱を抑える適切な切替え時間を決定することができる。その結果、IGBTの発熱を確実に抑えることができる。その際、発熱しやすいIGBTは、電流制限してオンした際のIGBTのオン抵抗に基づいて求めるようにするとよい。発熱しやすいIGBTを確実に求めることができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態のモータ制御装置について説明する。第3実施形態のモータ制御装置は、第1実施形態のモータ制御装置が、電流制限しないIGBTと電流制限するIGBTを一定の切替え時間で切替えるのに対し、IGBTの温度が許容範囲内の所定値以上になると切替えるようにしたものである。
まず、図5を参照してモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図5は、第3実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。ここでは、第1実施形態のモータ制御装置との相違部分について説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
図5に示すように、モータ制御装置3は、平滑コンデンサ30と、インバータ回路31(電力変換回路)と、制御回路32とを備えている。
平滑コンデンサ30の一端は、第1実施形態の平滑コンデンサ10と同様に、リレーR30を介して高電圧バッテリB3の正極端に接続されている。また、他端は、リレーR31を介して高電圧バッテリB3の負極端に接続されている。
インバータ回路31は、3つのスイッチング回路310〜312を備えている。スイッチング回路310〜312を構成するIGBT310a、310b、311a、311b、312a、312b(スイッチング素子)は、温度センサ310c、310d、311c、311d、312c、312dをそれぞれ備えている。温度センサ310c、310d、311c、311d、312c、312dは、IGBT310a、310b、311a、311b、312a、312bの温度を検出するための素子である。スイッチング回路310〜312は、温度センサ310c、310d、311c、311d、312c、312dを除いて第1実施形態のスイッチング回路110〜112と同一構成である。
制御回路32は、第1実施形態の制御回路12と同様に、IGBT310a、310b、311a、311b、312a、312bのゲートとエミッタにそれぞれ接続されている。また、IGBT310a、310b、311a、311b、312a、312bの温度を検出するため、温度センサ310c、310d、311c、311d、312c、312dにそれぞれ接続されている。
次に、図5及び図6を参照してモータ制御装置の動作について説明する。ここで、図6は、第3実施形態における平滑コンデンサ放電時のIGBTのスイッチング状態を示すタイミングチャートである。
車両のイグニッションスイッチ(図略)がオンすると、図5に示すリレーR30、R31がオンし、モータ制御装置3が動作を開始する。モータ制御装置3は、第1実施形態のモータ制御装置1と同様にして車両駆動用モータM3を制御する。
その後、イグニッションスイッチがオフすると、リレーR30、R31がオフする。モータ制御装置3は、車両駆動用モータM3への電圧の供給を停止する。車両駆動用モータM3への電圧の供給が停止すると、平滑コンデンサ30に電荷が蓄積されたままの状態となる。
図6に示すように、制御回路32は、スイッチング回路310を構成する2つのIGBT310a、310bと、スイッチング回路311を構成する2つのIGBT311a、311bをオフする。そして、スイッチング回路312をなす2つのIGBT312a、312bのうち、IGBT312aを電流制限せずにオンするとともに、IGBT312bを電流制限してオンする。具体的には、フルオンする充分な電圧をゲート端子(制御端子)に印加することにより、IGBT312aを電流制限せずにオンする。また、フルオンする電圧より低く制限された電圧をゲート端子に印加することにより、IGBT312bを電流制限してオンする。
制御回路32は、温度センサ312dによって検出した、電流制限しているIGBT312bの温度が許容範囲内の所定値以上になると、電流制限しないIGBTをIGBT312aからIGBT312bに、電流制限するIGBTをIGBT312bからIGBT312aに切替える。その後、温度センサ312cによって検出した、電流制限しているIGBT312aの温度が許容範囲内の所定値以上になると、電流制限しないIGBTをIGBT312bからIGBT312aに、電流制限するIGBTをIGBT312aからIGBT312bに切替える。以降、同様にして、切替えを繰返す。
これにより、平滑コンデンサ30に蓄積された電荷が、スイッチング回路312によって放電される。そのため、平滑コンデンサ30に蓄積された電荷による感電を防止することができる。
次に、効果について説明する。第3実施形態によれば、IGBTの温度に基づいて、電流制限するIGBTを、それまで電流制限していなかったIGBTに切替えることで、IGBTの発熱を確実に抑えることができる。
1、3・・・モータ制御装置(電力変換装置)、10、30・・・平滑コンデンサ、11、31・・・インバータ回路、110〜112。310〜312・・・スイッチング回路、110a、110b、111a、111b、112a、112b、310a、310b、311a、311b、312a、312b・・・IGBT(スイッチング素子)、310c、310d、311c、311d、312c、312d・・・温度センサ、12、32・・・制御回路、B1、B3・・・高電圧バッテリ、M1、M3・・・車両駆動用モータ、R10、R11、R30、R31・・・リレー

Claims (13)

  1. 直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
    直列接続された少なくとも2つのスイッチング素子からなるスイッチング回路を少なくとも1つ有し、前記スイッチング回路の一端が前記平滑コンデンサの一端に、前記スイッチング回路の他端が前記平滑コンデンサの他端に接続される電力変換回路と、
    前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
    を備え、前記制御回路が、少なくとも1つの前記スイッチング回路で、当該スイッチング回路をなす全ての前記スイッチング素子をオンして前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する電力変換装置において、
    前記制御回路は、前記少なくとも1つのスイッチング回路をなす直列接続された少なくとも2つの前記スイッチング素子のうち、少なくとも1つの前記スイッチング素子を電流制限してオンするとともに、他の前記スイッチング素子を電流制限せずにオンし、その後、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記制御回路は、一定の切替え時間経過後に、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 前記切替え時間は、電流制限してオンした際の前記スイッチング素子のオン抵抗に基づいて決定されることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
  4. 前記切替え時間は、電流制限してオンした際に、前記スイッチング素子の温度が所定値になるまでの時間に基づいて決定されることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
  5. 前記切替え時間は、前記少なくとも1つのスイッチング回路をなす直列接続された少なくとも2つの前記スイッチング素子のうち、発熱しやすいスイッチング素子の温度が所定値になるまでの時間に基づいて決定されることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
  6. 前記発熱しやすいスイッチング素子は、電流制限してオンした際の前記スイッチング素子のオン抵抗に基づいて求められることを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。
  7. 前記制御回路は、放電開始後に、時間の経過とともに前記切替え時間を長くすることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  8. 前記制御回路は、前記スイッチング素子に流れる電流が電流制限する電流値より大きい所定値以上になると、前記切替え時間を短くすることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  9. 前記制御回路は、前記スイッチング素子の温度が所定値以上になると、電流制限するスイッチング素子を、それまで電流制限していなかったスイッチング素子に切替えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
  10. 前記制御回路は、電流制限しないスイッチング素子がオンしている間に、電流制限するスイッチング素子が複数回オン、オフを繰返すように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  11. 前記電力変換回路は、少なくとも2つの前記スイッチング回路を有し、
    前記制御回路は、前記スイッチング回路を切替えて前記平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  12. 前記スイッチング回路は、電圧駆動型の2つの前記スイッチング素子からなり、
    前記制御回路は、前記スイッチング素子の制御端子の電圧を制限することにより、電流制限することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の電力変換装置。
  13. 車両に搭載された車両駆動用モータに電力を供給することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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