JP5983217B2 - Inverter circuit - Google Patents

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Description

本発明は、誘導モータ等を駆動するためのインバータ回路に関するものである。   The present invention relates to an inverter circuit for driving an induction motor or the like.

従来、誘導モータ等を駆動するためのインバータ回路のスイッチング素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)を用いることが広く知られている(特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, it is widely known to use an insulated gate bipolar transistor (IGBT) as a switching element of an inverter circuit for driving an induction motor or the like (see Patent Document 1).

IGBTは、比較的に動作速度が遅い反面、耐圧を高めること、及び、電流容量(電流定格)を大きくすることが比較的に容易であることから、大きな駆動電圧及び電流を要する誘導モータ等を駆動するためのインバータ回路に好適である。特に、この種のインバータ回路では、例えば、誘導モータの駆動開始時(過負荷駆動時)に、定常駆動時と比較して大きな電流を誘導モータに供給する必要があり、大きな電流容量を有するスイッチング素子が必要である。   IGBTs are relatively slow in operating speed, but are relatively easy to increase withstand voltage and increase current capacity (current rating). It is suitable for an inverter circuit for driving. In particular, in this type of inverter circuit, it is necessary to supply a large current to the induction motor at the start of driving of the induction motor (at the time of overload driving), compared with that at the time of steady driving. An element is required.

特許第3311498号公報Japanese Patent No. 331498

近年、誘導モータ等を駆動するためのインバータ回路では、インバータ効率の向上を目的として、誘導モータの定常駆動時のスイッチング周波数を高めることが要望されている。また、近年、比較的に高速性を有するMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)の耐圧性を高めることが実現されている。これより、本願発明者らは、この種のインバータ回路のスイッチング素子として、MOSFETを用いることを考案している。   In recent years, in an inverter circuit for driving an induction motor or the like, for the purpose of improving inverter efficiency, it is desired to increase a switching frequency during steady driving of the induction motor. In recent years, it has been realized that the withstand voltage of a relatively high speed MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) is improved. Thus, the inventors of the present application have devised using a MOSFET as a switching element of this type of inverter circuit.

しかしながら、高耐圧MOSFETでは、誘導モータの過負荷駆動時のために、電流容量を大きくすることが困難であった。詳説すれば、電流容量を大きくするためにはトランジスタサイズを大きくする必要があるが、高耐圧MOSFETでは、サイズを大きくすると寄生容量が増大し、高速性が低下してしまう。これより、誘導モータ等を駆動するためのインバータ回路では、定常駆動時の高速性と過負荷駆動時の大電流容量性との両立が困難であった。   However, in the high voltage MOSFET, it is difficult to increase the current capacity because the induction motor is overloaded. More specifically, in order to increase the current capacity, it is necessary to increase the transistor size. However, in the high voltage MOSFET, when the size is increased, the parasitic capacitance increases and the high-speed performance decreases. Thus, in an inverter circuit for driving an induction motor or the like, it is difficult to achieve both high speed during steady driving and large current capacity during overload driving.

そこで、本発明は、高速性と大電流容量性との両立が可能なインバータ回路を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an inverter circuit capable of achieving both high speed and large current capacity.

本発明のインバータ回路は、複数のスイッチング部を備えるインバータ回路であって、複数のスイッチング部それぞれは、制御電圧が供給される第1のMOSFETと、直列に接続された第2及び第3のMOSFETであって、第2及び第3のMOSFETの直列回路は第1のMOSFETに並列に接続されており、第2のMOSFETには制御電圧が供給される、当該第2及び第3のMOSFETと、第1のMOSFETに流れる電流を検出する電流センサとを有し、電流センサによって第1のMOSFETに所定の電流値以上の電流が流れたことを検出したときに、第3のMOSFETがオン状態となることを特徴とする。   The inverter circuit of the present invention is an inverter circuit including a plurality of switching units, and each of the plurality of switching units includes a first MOSFET to which a control voltage is supplied and second and third MOSFETs connected in series. The series circuit of the second and third MOSFETs is connected in parallel to the first MOSFET, and the second MOSFET is supplied with a control voltage. A current sensor for detecting a current flowing through the first MOSFET, and when the current sensor detects that a current of a predetermined current value or more has flowed through the first MOSFET, the third MOSFET is turned on. It is characterized by becoming.

このインバータ回路によれば、例えば、所定の電流値未満の電流を誘導モータに供給する定常駆動時には、第1のMOSFETのみによって電流供給を行うので、第1のMOSFETに高速性を有するトランジスタを適用することにより、インバータ回路の定常駆動時の高速性を高めることができる。   According to this inverter circuit, for example, at the time of steady driving in which a current less than a predetermined current value is supplied to the induction motor, the current is supplied only by the first MOSFET, so that a transistor having high speed is applied to the first MOSFET. By doing so, the high-speed property at the time of steady drive of an inverter circuit can be improved.

一方、例えば、所定の電流値以上の電流を誘導モータに供給する駆動開始時(過負荷駆動時)には、第3のMOSFETがオン状態となり、第1のMOSFETに加えて第2のMOSFETによっても電流供給を行うので、インバータ回路の駆動開始時(過負荷駆動時)の電流容量を大きくすることができる。   On the other hand, for example, at the start of driving to supply a current equal to or higher than a predetermined current value to the induction motor (at the time of overload driving), the third MOSFET is turned on, and the second MOSFET in addition to the first MOSFET is turned on. Since current supply is also performed, the current capacity at the start of driving the inverter circuit (during overload driving) can be increased.

上記した第2のMOSFETの電流容量は、第1のMOSFETの電流容量以上であり、上記した第3のMOSFETの電流容量は、第2のMOSFETの電流容量以上である形態であってもよい。   The current capacity of the second MOSFET may be greater than or equal to the current capacity of the first MOSFET, and the current capacity of the third MOSFET may be greater than or equal to the current capacity of the second MOSFET.

これによれば、駆動開始時に定常駆動時の数倍もの電流を誘導モータに供給する必要がある誘導モータのインバータ回路として好適である。   According to this, it is suitable as an inverter circuit of an induction motor that needs to supply a current several times as much as that during steady driving at the start of driving to the induction motor.

また、上記した第2のMOSFETの耐圧は、第1のMOSFETの耐圧以上であり、上記した第3のMOSFETの耐圧は、第1のMOSFETの耐圧より低い形態であってもよい。   Further, the withstand voltage of the second MOSFET described above may be higher than the withstand voltage of the first MOSFET, and the withstand voltage of the third MOSFET described above may be lower than the withstand voltage of the first MOSFET.

このように、第1のMOSFETと共同でスイッチング制御を行う第2のMOSFETの耐圧が高いので、第2のMOSFETに直列に接続される第3のMOSFETの耐圧は低くてもよい。   As described above, since the second MOSFET that performs switching control in cooperation with the first MOSFET has a high withstand voltage, the withstand voltage of the third MOSFET connected in series to the second MOSFET may be low.

また、上記した第1〜第3のMOSFETは、ワイドバンドギャップ半導体からなる形態であってもよい。   Further, the first to third MOSFETs described above may be formed of a wide band gap semiconductor.

これによれば、耐圧を高めることができる。また、オン抵抗を小さくすることができ、その結果、損失を小さくし、発熱を小さくすることができる。すなわち、インバータ回路では、比較的に高温動作が可能となる。   According to this, the breakdown voltage can be increased. In addition, the on-resistance can be reduced, and as a result, loss can be reduced and heat generation can be reduced. That is, the inverter circuit can operate at a relatively high temperature.

本発明によれば、誘導モータ等を駆動するためのインバータ回路において、定常駆動時の高速性と過負荷駆動時の大電流容量性との両立が可能となる。   According to the present invention, in an inverter circuit for driving an induction motor or the like, it is possible to achieve both high speed during steady driving and large current capacity during overload driving.

本発明の実施形態に係るインバータ回路を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an inverter circuit concerning an embodiment of the present invention. 図1において、第1〜第6のスイッチング部を詳細に示すインバータ回路を示す図である。In FIG. 1, it is a figure which shows the inverter circuit which shows the 1st-6th switching part in detail. 図1において、第2及び第3のスイッチング部の組をオン状態とする場合のインバータ回路の等価回路を示す図である。In FIG. 1, it is a figure which shows the equivalent circuit of an inverter circuit in the case of making the group of the 2nd and 3rd switching part into an ON state.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、本発明の実施形態に係るインバータ回路を示す回路図である。このインバータ回路1は、直流電源2からの直流電力を3相交流電力に変換し、3相誘導モータ3を駆動するものである。インバータ回路1は、直流電源2の高電位側端子2aと低電位側端子2bとの間に接続された容量素子4と、6個のスイッチング部10,20,30,40,50,60と、制御部70とを備える。   FIG. 1 is a circuit diagram showing an inverter circuit according to an embodiment of the present invention. The inverter circuit 1 converts DC power from a DC power source 2 into three-phase AC power and drives a three-phase induction motor 3. The inverter circuit 1 includes a capacitive element 4 connected between the high potential side terminal 2a and the low potential side terminal 2b of the DC power source 2, six switching units 10, 20, 30, 40, 50, 60, And a control unit 70.

第1及び第2のスイッチング部10,20は、直流電源2の高電位側端子2aと低電位側端子2bとの間に順に直列に接続されている。具体的には、第1のスイッチング部10の一端は直流電源2の高電位側端子2aに接続されており、第1のスイッチング部10の他端は第2のスイッチング部20の一端に接続されている。第2のスイッチング部20の他端は直流電源2の低電位側端子2bに接続されている。   The first and second switching units 10 and 20 are connected in series between the high potential side terminal 2a and the low potential side terminal 2b of the DC power supply 2 in order. Specifically, one end of the first switching unit 10 is connected to the high potential side terminal 2 a of the DC power supply 2, and the other end of the first switching unit 10 is connected to one end of the second switching unit 20. ing. The other end of the second switching unit 20 is connected to the low potential side terminal 2 b of the DC power supply 2.

また、第3及び第4のスイッチング部30,40は、直流電源2の高電位側端子2aと低電位側端子2bとの間に順に直列に接続されている。具体的には、第3のスイッチング部30の一端は直流電源2の高電位側端子2aに接続されており、第3のスイッチング部30の他端は第4のスイッチング部40の一端に接続されている。第4のスイッチング部40の他端は直流電源2の低電位側端子2bに接続されている。   The third and fourth switching units 30 and 40 are connected in series between the high potential side terminal 2a and the low potential side terminal 2b of the DC power supply 2 in order. Specifically, one end of the third switching unit 30 is connected to the high potential side terminal 2 a of the DC power supply 2, and the other end of the third switching unit 30 is connected to one end of the fourth switching unit 40. ing. The other end of the fourth switching unit 40 is connected to the low potential side terminal 2 b of the DC power supply 2.

また、第5及び第6のスイッチング部50,60は、直流電源2の高電位側端子2aと低電位側端子2bとの間に順に直列に接続されている。具体的には、第5のスイッチング部50の一端は直流電源2の高電位側端子2aに接続されており、第5のスイッチング部50の他端は第6のスイッチング部60の一端に接続されている。第6のスイッチング部60の他端は直流電源2の低電位側端子2bに接続されている。   The fifth and sixth switching units 50 and 60 are connected in series between the high potential side terminal 2a and the low potential side terminal 2b of the DC power supply 2 in order. Specifically, one end of the fifth switching unit 50 is connected to the high potential side terminal 2 a of the DC power supply 2, and the other end of the fifth switching unit 50 is connected to one end of the sixth switching unit 60. ing. The other end of the sixth switching unit 60 is connected to the low potential side terminal 2 b of the DC power supply 2.

そして、第1及び第2のスイッチング部10,20の中間ノードと第3及び第4のスイッチング部30,40の中間ノードとの間には3相誘導モータ3のU相インダクタが接続されており、第3及び第4のスイッチング部30,40の中間ノードと第5及び第6のスイッチング部50,60の中間ノードとの間には3相誘導モータ3のV相インダクタが接続されている。また、第5及び第6のスイッチング部50,60の中間ノードと第1及び第2のスイッチング部10,20の中間ノードとの間には3相誘導モータ3のW相インダクタが接続されている。また、第1〜第6のスイッチング部10〜60各々の制御端子は制御部70に接続されている。   The U-phase inductor of the three-phase induction motor 3 is connected between the intermediate node of the first and second switching units 10 and 20 and the intermediate node of the third and fourth switching units 30 and 40. The V-phase inductor of the three-phase induction motor 3 is connected between the intermediate node of the third and fourth switching units 30 and 40 and the intermediate node of the fifth and sixth switching units 50 and 60. A W-phase inductor of the three-phase induction motor 3 is connected between the intermediate node of the fifth and sixth switching units 50 and 60 and the intermediate node of the first and second switching units 10 and 20. . The control terminals of the first to sixth switching units 10 to 60 are connected to the control unit 70.

制御部70は、第1〜第6のスイッチング部10〜60のスイッチング制御を行う。例えば、制御部70は、第2及び第3のスイッチング部20,30の組と、第4及び第5のスイッチング部40,50の組と、第6及び第1のスイッチング部60,10の組とを1/3周期ずつずらしてオン状態とすることによって、直流電源2からの直流電力を3相交流電力に変換し、この3相誘導モータ3へ供給する。   The control unit 70 performs switching control of the first to sixth switching units 10 to 60. For example, the control unit 70 includes a set of the second and third switching units 20 and 30, a set of the fourth and fifth switching units 40 and 50, and a set of the sixth and first switching units 60 and 10. Are turned on by shifting them by 1/3 period, so that the DC power from the DC power source 2 is converted into three-phase AC power and supplied to the three-phase induction motor 3.

次に、第1〜第6のスイッチング部10〜60について詳細に説明する。図2は、図1において、第1〜第6のスイッチング部を詳細に示すインバータ回路を示す図である。なお、代表して第2のスイッチング部20について説明するが、第1及び第3〜第6のスイッチング部10,30,40,50,60の構成は第2のスイッチング部20の構成と同一である。   Next, the 1st-6th switching parts 10-60 are demonstrated in detail. FIG. 2 is a diagram showing an inverter circuit showing details of the first to sixth switching units in FIG. The second switching unit 20 will be described as a representative, but the configuration of the first and third to sixth switching units 10, 30, 40, 50, 60 is the same as the configuration of the second switching unit 20. is there.

すなわち、第1のスイッチング部10における第1〜第3のMOSFET11,12,13、第1〜第3のダイオード11d,12d,13d、電流センサ14、抵抗素子15a,15bは、それぞれ、第2のスイッチング部20における第1〜第3のMOSFET21,22,23、第1〜第3のダイオード21d,22d,23d、電流センサ24、抵抗素子25a,25bと同一であり、第3のスイッチング部30における第1〜第3のMOSFET31,32,33、第1〜第3のダイオード31d,32d,33d、電流センサ34、抵抗素子35a,35bは、それぞれ、第2のスイッチング部20における第1〜第3のMOSFET21,22,23、第1〜第3のダイオード21d,22d,23d、電流センサ24、抵抗素子25a,25bと同一であり、第4のスイッチング部40における第1〜第3のMOSFET41,42,43、第1〜第3のダイオード41d,42d,43d、電流センサ44、抵抗素子45a,45bは、それぞれ、第2のスイッチング部20における第1〜第3のMOSFET21,22,23、第1〜第3のダイオード21d,22d,23d、電流センサ24、抵抗素子25a,25bと同一であり、第5のスイッチング部50における第1〜第3のMOSFET51,52,53、第1〜第3のダイオード51d,52d,53d、電流センサ54、抵抗素子55a,55bは、それぞれ、第2のスイッチング部20における第1〜第3のMOSFET21,22,23、第1〜第3のダイオード21d,22d,23d、電流センサ24、抵抗素子25a,25bと同一であり、第6のスイッチング部60における第1〜第3のMOSFET61,62,63、第1〜第3のダイオード61d,62d,63d、電流センサ64、抵抗素子65a,65bは、それぞれ、第2のスイッチング部20における第1〜第3のMOSFET21,22,23、第1〜第3のダイオード21d,22d,23d、電流センサ24、抵抗素子25a,25bと同一である。   That is, the first to third MOSFETs 11, 12, and 13, the first to third diodes 11d, 12d, and 13d, the current sensor 14, and the resistance elements 15a and 15b in the first switching unit 10 The same as the first to third MOSFETs 21, 22, 23, the first to third diodes 21 d, 22 d, 23 d, the current sensor 24, and the resistance elements 25 a, 25 b in the switching unit 20, and in the third switching unit 30 The first to third MOSFETs 31, 32, 33, the first to third diodes 31d, 32d, 33d, the current sensor 34, and the resistance elements 35a, 35b are respectively the first to third in the second switching unit 20. MOSFETs 21, 22 and 23, first to third diodes 21d, 22d and 23d, current sensor 24, resistor The first to third MOSFETs 41, 42, 43, the first to third diodes 41d, 42d, 43d, the current sensor 44, and the resistance elements 45a, 45b in the fourth switching unit 40 are the same as the elements 25a, 25b. Are the same as the first to third MOSFETs 21, 22, 23, the first to third diodes 21d, 22d, 23d, the current sensor 24, and the resistance elements 25a, 25b, respectively, in the second switching unit 20. The first to third MOSFETs 51, 52, and 53, the first to third diodes 51d, 52d, and 53d, the current sensor 54, and the resistance elements 55a and 55b in the fifth switching unit 50 are respectively the second switching unit. 20, first to third MOSFETs 21, 22, 23 and first to third diodes 21d, 22d, 23d. The current sensor 24 is the same as the resistance elements 25a and 25b, and the first to third MOSFETs 61, 62, and 63, the first to third diodes 61d, 62d, and 63d in the sixth switching unit 60, the current sensor 64, The resistive elements 65a and 65b are respectively the first to third MOSFETs 21, 22, and 23, the first to third diodes 21d, 22d, and 23d, the current sensor 24, and the resistive elements 25a and 25b in the second switching unit 20. Is the same.

また、図3は、図1において、第2及び第3のスイッチング部20,30の組をオン状態とする場合のインバータ回路1の等価回路を示す図である。図3では、第2のスイッチング部20に着目し、オン状態である第3のスイッチング部30を短絡状態として示すと共に、オフ状態である第1のスイッチング部10における第1〜第3のダイオード11d,12d,13dを1つのダイオードとして示している。   FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the inverter circuit 1 when the set of the second and third switching units 20 and 30 in FIG. 1 is turned on. In FIG. 3, focusing on the second switching unit 20, the third switching unit 30 in the on state is shown as a short circuit state, and the first to third diodes 11 d in the first switching unit 10 in the off state are shown. , 12d, 13d are shown as one diode.

図2及び図3に示す第2のスイッチング部20は、第1〜第3のMOSFET21,22,23と、第1〜第3のダイオード21d,22d,23dと、電流センサ24と、抵抗素子25a,25bとを備える。   2 and 3, the second switching unit 20 includes first to third MOSFETs 21, 22, 23, first to third diodes 21d, 22d, 23d, a current sensor 24, and a resistance element 25a. , 25b.

第1のMOSFET21のドレインは、電流センサ24を介して上記スイッチング部20の一端に接続されており、第1のMOSFET21のソースは、上記スイッチング部20の他端に接続されている。第1のMOSFET21のゲートには、抵抗素子25aを介して上記制御部70からの制御電圧が供給される。第1のMOSFET21には、第2及び第3のMOSFET22,23の直列回路が並列に接続されている。   The drain of the first MOSFET 21 is connected to one end of the switching unit 20 via the current sensor 24, and the source of the first MOSFET 21 is connected to the other end of the switching unit 20. A control voltage from the control unit 70 is supplied to the gate of the first MOSFET 21 through the resistance element 25a. A series circuit of second and third MOSFETs 22 and 23 is connected to the first MOSFET 21 in parallel.

第2のMOSFET22のドレインは、第3のMOSFET23のソースに接続されており、第2のMOSFET22のソースは、上記スイッチング部20の他端に接続されている。第3のMOSFET23のドレインは、上記スイッチング部20の一端に接続されている。第2のMOSFET22のゲートには、抵抗素子25bを介して上記制御部70からの制御電圧が供給される。一方、第3のMOSFET23のゲートは、電流センサ24の上記スイッチング部20の一端側とは反対側の端子に接続されている。   The drain of the second MOSFET 22 is connected to the source of the third MOSFET 23, and the source of the second MOSFET 22 is connected to the other end of the switching unit 20. The drain of the third MOSFET 23 is connected to one end of the switching unit 20. The control voltage from the control unit 70 is supplied to the gate of the second MOSFET 22 through the resistance element 25b. On the other hand, the gate of the third MOSFET 23 is connected to a terminal of the current sensor 24 opposite to the one end side of the switching unit 20.

また、第1〜第3のダイオード21d,22d,23dのアノードは、それぞれ第1〜第3のMOSFET21,22,23のソースに接続されており、第1〜第3のダイオード21d,22d,23dのカソードは、それぞれ第1〜第3のMOSFET21,22,23のドレインに接続されている。   The anodes of the first to third diodes 21d, 22d, and 23d are connected to the sources of the first to third MOSFETs 21, 22, and 23, respectively, so that the first to third diodes 21d, 22d, and 23d are connected. Are connected to the drains of the first to third MOSFETs 21, 22 and 23, respectively.

電流センサ24は、第1のMOSFET21に流れる電流を検出する。電流センサ24は、例えば抵抗素子であり、第1のMOSFET21に流れる電流の大きさに応じた電圧を両端電圧として生成する。これにより、第3のMOSFET23は、電流センサ24の両端電圧が所定値以上になるときに、すなわち、電流センサ24によって第1のMOSFET21に所定の電流値以上の電流が流れたことを検出したときに、オン状態となることとなる。   The current sensor 24 detects a current flowing through the first MOSFET 21. The current sensor 24 is, for example, a resistance element, and generates a voltage corresponding to the magnitude of the current flowing through the first MOSFET 21 as a voltage across the both ends. As a result, the third MOSFET 23 detects when the voltage across the current sensor 24 becomes equal to or higher than a predetermined value, that is, when the current sensor 24 detects that a current higher than the predetermined current value flows through the first MOSFET 21. Then, it will be in the on state.

ここで、第1のMOSFET21は、高耐圧性を有する。また、第1のMOSFET21は、トランジスタサイズが比較的に小さく、高速性を有する反面、電流容量が比較的に小さい。   Here, the first MOSFET 21 has a high breakdown voltage. The first MOSFET 21 has a relatively small transistor size and high speed, but has a relatively small current capacity.

一方、第2のMOSFET22は、第1のMOSFET11と同等以上の高耐圧性を有する。また、第2のMOSFET22は、第1のMOSFET21と同等以上のトランジスタサイズであり、高速性が第1のMOSFET21と同等か又は劣る反面、電流容量が第1のMOSFET21と同等か又は大きい。   On the other hand, the second MOSFET 22 has a high withstand voltage equal to or higher than that of the first MOSFET 11. Further, the second MOSFET 22 has a transistor size equal to or larger than that of the first MOSFET 21, and high speed is equal to or inferior to the first MOSFET 21, but the current capacity is equal to or larger than that of the first MOSFET 21.

また、第3のMOSFET23は、第2のMOSFET22と直列に接続されるので、低耐圧性のものでよく、電流容量が第2のMOSFET22と同等以上のものが好ましい。また、第3のMOSFET23は、第2のMOSFET22がスイッチング動作中にオン状態となればよいので、動作速度が低いものでよい。   In addition, since the third MOSFET 23 is connected in series with the second MOSFET 22, the third MOSFET 23 may have a low withstand voltage and preferably has a current capacity equal to or higher than that of the second MOSFET 22. Further, the third MOSFET 23 only needs to have a low operation speed because the second MOSFET 22 only needs to be turned on during the switching operation.

これらの第1〜第3のMOSFET21,22,23は、例えば、SiCやGaN等のワイドバンドギャップ半導体からなることが好ましい。これによれば、耐圧を高めることができる。また、オン抵抗を小さくすることができ、その結果、損失を小さくし、発熱を小さくすることができる。すなわち、インバータ回路では、比較的に高温動作が可能となる。   These first to third MOSFETs 21, 22, and 23 are preferably made of a wide band gap semiconductor such as SiC or GaN. According to this, the breakdown voltage can be increased. In addition, the on-resistance can be reduced, and as a result, loss can be reduced and heat generation can be reduced. That is, the inverter circuit can operate at a relatively high temperature.

以上説明したように、本実施形態のインバータ回路1によれば、例えば、所定の電流値未満の電流を誘導モータ3に供給する定常駆動時には、高速性を有する第1のMOSFET21のみによって電流供給を行うので、インバータ回路の定常駆動時の高速性を高めることができる。その結果、このインバータ回路1によれば、スイッチング周波数を上げることができ、定常駆動時のインバータ効率を向上させることができる。   As described above, according to the inverter circuit 1 of the present embodiment, for example, during steady driving in which a current less than a predetermined current value is supplied to the induction motor 3, current is supplied only by the first MOSFET 21 having high speed. As a result, the high-speed performance during steady driving of the inverter circuit can be improved. As a result, according to this inverter circuit 1, the switching frequency can be increased, and the inverter efficiency during steady driving can be improved.

一方、例えば、所定の電流値以上の電流を誘導モータ3に供給する駆動開始時(過負荷駆動時)には、第3のMOSFET23がオン状態となり、第1のMOSFET21に加えて第2のMOSFET22によっても電流供給を行うので、インバータ回路の駆動開始時(過負荷駆動時)の電流容量を大きくすることができる。   On the other hand, for example, at the start of driving to supply a current of a predetermined current value or more to the induction motor 3 (at the time of overload driving), the third MOSFET 23 is turned on, and the second MOSFET 22 in addition to the first MOSFET 21 is turned on. Therefore, the current supply is also performed, so that the current capacity at the start of driving the inverter circuit (during overload driving) can be increased.

このように、本実施形態のインバータ回路1によれば、誘導モータ3の定常駆動時の高速性と過負荷駆動時の大電流容量性との両立が可能となる。   Thus, according to the inverter circuit 1 of the present embodiment, it is possible to achieve both high speed during steady driving of the induction motor 3 and large current capacity during overload driving.

なお、本実施形態のインバータ回路1によれば、第2のMOSFET22の電流容量を大きくするだけで、定常駆動時の高速性を損なうことなく、過負荷駆動時の電流容量を大きくすることができるので、駆動開始時に定常駆動時の数倍もの電流を誘導モータに供給する必要がある誘導モータのインバータ回路として好適である。   According to the inverter circuit 1 of the present embodiment, the current capacity during overload driving can be increased without increasing the high speed during steady driving only by increasing the current capacity of the second MOSFET 22. Therefore, it is suitable as an inverter circuit for an induction motor that needs to supply a current several times as large as that during steady driving at the start of driving.

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、誘導モータを駆動するためのインバータ回路を例示したが、本発明の特徴は、誘導モータのみならず、比較的に高耐圧性を必要とし、更に、定常駆動時の高速性と過負荷駆動時の大電流容量性とを必要とするインバータ回路全般に適用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the present embodiment, an inverter circuit for driving an induction motor has been illustrated. However, the feature of the present invention is that not only the induction motor but also a relatively high pressure resistance is required, and further, a high speed during steady driving is required. And can be applied to all inverter circuits that require high current capacity at the time of overload driving.

また、本実施形態では、6個のスイッチング部を備える三相インバータ回路を例示したが、本発明の特徴は、4個のスイッチング部を備えるフルブリッジ型のインバータ回路や、2個のスイッチング部を備えるハーフブリッジ型のインバータ回路等にも適用可能である。   Moreover, in this embodiment, although the three-phase inverter circuit provided with six switching parts was illustrated, the feature of this invention is a full bridge type inverter circuit provided with four switching parts, or two switching parts. The present invention is also applicable to a half-bridge type inverter circuit provided.

また、本実施形態では、SiCやGaN等のワイドバンドギャップ半導体からなる第1〜第3のMOSFETを例示したが、第1〜第3のMOSFETの半導体材料はこれに限定されない。   In the present embodiment, the first to third MOSFETs made of wide band gap semiconductors such as SiC and GaN are exemplified, but the semiconductor materials of the first to third MOSFETs are not limited to this.

1…インバータ回路、2…直流電源、2a…高電位側端子、2b…低電位側端子、3…誘導モータ、4…容量素子、10,20,30,40,50,60…スイッチング部、11,21,31,41,51,61…第1のMOSFET、12,22,32,42,52,62…第2のMOSFET、13,23,33,43,53,63…第3のMOSFET、11d,21d,31d,41d,51d,61d…第1のダイオード、12d,22d,32d,42d,52d,62d…第2のダイオード、13d,23d,33d,43d,53d,63d…第3のダイオード、14,24,34,44,54,64…電流センサ、15a,15b,25a,25b,35a,35b,45a,45b,55a,55b,65a,65b…抵抗素子、70… 制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter circuit, 2 ... DC power supply, 2a ... High potential side terminal, 2b ... Low potential side terminal, 3 ... Induction motor, 4 ... Capacitance element 10, 20, 30, 40, 50, 60 ... Switching part, 11 , 21, 31, 41, 51, 61 ... first MOSFET, 12, 22, 32, 42, 52, 62 ... second MOSFET, 13, 23, 33, 43, 53, 63 ... third MOSFET, 11d, 21d, 31d, 41d, 51d, 61d ... 1st diode, 12d, 22d, 32d, 42d, 52d, 62d ... 2nd diode, 13d, 23d, 33d, 43d, 53d, 63d ... 3rd diode 14, 24, 34, 44, 54, 64 ... current sensors, 15a, 15b, 25a, 25b, 35a, 35b, 45a, 45b, 55a, 55b, 65a, 65b ... Anti-element, 70 ... control unit.

Claims (4)

複数のスイッチング部を備えており直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路であって、
前記複数のスイッチング部それぞれは、
制御電圧が供給される第1のMOSFETと、
直列に接続された第2及び第3のMOSFETであって、前記第2及び第3のMOSFETの直列回路は前記第1のMOSFETに並列に接続されており、前記第2のMOSFETには前記制御電圧が供給される、当該第2及び第3のMOSFETと、
前記第1のMOSFETに流れる電流を検出する電流センサと、
を有し、
前記第1〜第3のMOSFETは、ワイドバンドギャップ半導体からなり、
前記電流センサは、前記第1のMOSFETに対して前記直流電源の高電位側端子側に配置されており、
前記電流センサによって前記第1のMOSFETに所定の電流値以上の電流が流れたことを検出したときに、前記第3のMOSFETがオン状態となることを特徴とする、
インバータ回路。
An inverter circuit that includes a plurality of switching units and converts DC power from a DC power source into AC power ,
Each of the plurality of switching units is
A first MOSFET to which a control voltage is supplied;
Second and third MOSFETs connected in series, wherein the series circuit of the second and third MOSFETs is connected in parallel to the first MOSFET, and the second MOSFET includes the control The second and third MOSFETs to which a voltage is supplied;
A current sensor for detecting a current flowing through the first MOSFET;
Have
The first to third MOSFETs are made of a wide band gap semiconductor,
The current sensor is disposed on the high potential side terminal side of the DC power supply with respect to the first MOSFET,
The third MOSFET is turned on when it is detected by the current sensor that a current greater than or equal to a predetermined current value flows in the first MOSFET.
Inverter circuit.
前記第2のMOSFETの電流容量は、前記第1のMOSFETの電流容量以上であり、
前記第3のMOSFETの電流容量は、前記第2のMOSFETの電流容量以上である、
請求項1に記載のインバータ回路。
The current capacity of the second MOSFET is greater than or equal to the current capacity of the first MOSFET;
The current capacity of the third MOSFET is equal to or greater than the current capacity of the second MOSFET.
The inverter circuit according to claim 1.
前記第2のMOSFETの耐圧は、前記第1のMOSFETの耐圧以上であり、
前記第3のMOSFETの耐圧は、前記第1のMOSFETの耐圧より低い、
請求項1又は2に記載のインバータ回路。
The withstand voltage of the second MOSFET is not less than the withstand voltage of the first MOSFET,
The withstand voltage of the third MOSFET is lower than the withstand voltage of the first MOSFET.
The inverter circuit according to claim 1 or 2.
前記複数のスイッチング部は、前記直流電源の前記高電位側端子と低電位側端子との間に直列接続される一対のスイッチング部を少なくとも一つ含む、The plurality of switching units include at least one pair of switching units connected in series between the high potential side terminal and the low potential side terminal of the DC power supply,
請求項1〜3の何れか一項に記載のインバータ回路。The inverter circuit as described in any one of Claims 1-3.
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