JP5755197B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の一構成例を示す図である。実施の形態1に係る電力変換装置は、交流電源20から供給された交流電圧を所望の直流電圧に変換するコンバータ回路1と、コンバータ回路1によって変換された直流電圧を平滑するコンデンサ2aを有する平滑回路2と、平滑後の直流電圧をスイッチング制御により所望の交流電圧に変換して負荷であるモータ11へ供給するインバータ回路3と、インバータ回路3が出力する交流電力を制御するための電圧指令を生成する電圧指令生成回路7と、電圧指令およびキャリア信号に基づき、インバータ回路3に具備される2種類のスイッチング素子(IGBT4a,MOSFET4b)の導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路8と、インバータ回路3の出力電流を検出する電流検出回路9と、ゲート駆動回路8が生成したゲート駆動信号をIGBT4aに対する第1のゲート駆動信号とMOSFET4bに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、これら第1および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、第1のゲート駆動信号および第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路10と、を備えて構成される。
実施の形態2では、スイッチング素子を構成する素材について説明する。インバータ回路3に用いられるスイッチング素子としては、珪素(Si)を素材とする半導体スイッチング素子(Si素子)が一般的であるが、特許文献1で用いられるような炭化珪素(SiC)を素材とする半導体スイッチング素子(SiC素子)を用いて構成することもできる。
Claims (9)
- IGBTとMOSFETを並列接続した素子対を各アーム素子として構成されるインバータ回路を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路が検出した前記出力電流に基づき、前記インバータ回路が出力する交流電力を制御する電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記電圧指令およびキャリア信号に基づき、前記IGBTおよび前記MOSFETの導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動信号を前記IGBTに対する第1のゲート駆動信号と前記MOSFETに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、前記キャリア信号のキャリア周波数および前記インバータ回路の損失を予測できる情報に基づいて、前記第1および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、前記第1のゲート駆動信号および前記第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路と、
を備え、
前記ゲート駆動信号選択回路は、前記キャリア周波数が予め設定した閾値を超え、かつ、前記出力電流が閾値未満の場合、前記MOSFETのスイッチング回数が前記IGBTのスイッチング回数より多くなるように前記第1のゲート駆動信号または前記第2のゲート駆動信号を制御することを特徴とする電力変換装置。 - IGBTとMOSFETを並列接続した素子対を各アーム素子として構成されるインバータ回路を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路が検出した前記出力電流に基づき、前記インバータ回路が出力する交流電力を制御する電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記電圧指令およびキャリア信号に基づき、前記IGBTおよび前記MOSFETの導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動信号を前記IGBTに対する第1のゲート駆動信号と前記MOSFETに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、前記キャリア信号のキャリア周波数および前記インバータ回路の損失を予測できる情報に基づいて、前記第1のゲート駆動信号および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、前記第1のゲート駆動信号および前記第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路と、
を備え、
前記ゲート駆動信号選択回路は、前記キャリア周波数が予め設定した閾値を超え、かつ、前記出力電流が閾値以上の場合、前記IGBTのスイッチング回数が前記MOSFETのスイッチング回数より多くなるように前記第1のゲート駆動信号または前記第2のゲート駆動信号を制御することを特徴とする電力変換装置。 - IGBTとMOSFETを並列接続した素子対を各アーム素子として構成されるインバータ回路を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路が検出した前記出力電流に基づき、前記インバータ回路が出力する交流電力を制御する電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記電圧指令およびキャリア信号に基づき、前記IGBTおよび前記MOSFETの導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動信号を前記IGBTに対する第1のゲート駆動信号と前記MOSFETに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、前記キャリア信号のキャリア周波数および前記インバータ回路の損失を予測できる情報に基づいて、前記第1のゲート駆動信号および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、前記第1のゲート駆動信号および前記第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路と、
を備え、
前記ゲート駆動信号選択回路は、前記インバータ回路の温度が予め設定した閾値を超え、かつ、前記出力電流が閾値未満の場合、前記MOSFETのスイッチング回数が前記IGBTのスイッチング回数より多くなるように前記第1のゲート駆動信号または前記第2のゲート駆動信号を制御することを特徴とする電力変換装置。 - IGBTとMOSFETを並列接続した素子対を各アーム素子として構成されるインバータ回路を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路が検出した前記出力電流に基づき、前記インバータ回路が出力する交流電力を制御する電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記電圧指令およびキャリア信号に基づき、前記IGBTおよび前記MOSFETの導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動信号を前記IGBTに対する第1のゲート駆動信号と前記MOSFETに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、前記キャリア信号のキャリア周波数および前記インバータ回路の損失を予測できる情報に基づいて、前記第1のゲート駆動信号および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、前記第1のゲート駆動信号および前記第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路と、
を備え、
前記ゲート駆動信号選択回路は、前記インバータ回路の温度が予め設定した閾値を超え、かつ、前記出力電流が閾値以上の場合、前記IGBTのスイッチング回数が前記MOSFETのスイッチング回数より多くなるように前記第1のゲート駆動信号または前記第2のゲート駆動信号を制御することを特徴とする電力変換装置。 - IGBTとMOSFETを並列接続した素子対を各アーム素子として構成されるインバータ回路を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路が検出した前記出力電流に基づき、前記インバータ回路が出力する交流電力を制御する電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記電圧指令およびキャリア信号に基づき、前記IGBTおよび前記MOSFETの導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動信号を前記IGBTに対する第1のゲート駆動信号と前記MOSFETに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、前記キャリア信号のキャリア周波数および前記インバータ回路の損失を予測できる情報に基づいて、前記第1のゲート駆動信号および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、前記第1のゲート駆動信号および前記第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路と、
を備え、
前記ゲート駆動信号選択回路は、前記インバータ回路の負荷率が予め設定した閾値を超え、かつ、前記出力電流が閾値未満の場合、MOSFETのスイッチング回数がIGBTのスイッチング回数より多くなるように前記第1のゲート駆動信号または前記第2のゲート駆動信号を制御することを特徴とする電力変換装置。 - IGBTとMOSFETを並列接続した素子対を各アーム素子として構成されるインバータ回路を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路が検出した前記出力電流に基づき、前記インバータ回路が出力する交流電力を制御する電圧指令を生成する電圧指令生成回路と、
前記電圧指令およびキャリア信号に基づき、前記IGBTおよび前記MOSFETの導通を制御するゲート駆動信号を生成するゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動信号を前記IGBTに対する第1のゲート駆動信号と前記MOSFETに対する第2のゲート駆動信号とに区分し、前記キャリア信号のキャリア周波数および前記インバータ回路の損失を予測できる情報に基づいて、前記第1のゲート駆動信号および第2のゲート駆動信号の何れか一方のみを出力するか、もしくは、前記第1のゲート駆動信号および前記第2のゲート駆動信号の双方を出力するかを選択するゲート駆動信号選択回路と、
を備え、
前記ゲート駆動信号選択回路は、前記インバータ回路の負荷率が予め設定した閾値を超え、かつ、前記出力電流が閾値以上の場合、前記IGBTのスイッチング回数が前記MOSFETのスイッチング回数より多くなるように前記第1のゲート駆動信号または前記第2のゲート駆動信号を制御することを特徴とする電力変換装置。 - 前記ゲート駆動信号選択回路は、前記MOSFETのスイッチング回数を前記IGBTのスイッチング回数より多くする場合に前記第1のゲート駆動信号における所定のオンパルスを間引く制御を行い、前記IGBTのスイッチング回数を前記MOSFETのスイッチング回数より多くする制御を行う場合に前記第2のゲート駆動信号における所定のオンパルスを間引く制御を行うことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の電力変換装置。
- 前記MOSFETはワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子であることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の電力変換装置。
- 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、ダイヤモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
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