JP6007168B2 - Control method of gate voltage - Google Patents

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本発明は、ゲート電圧の制御方法に関する。   The present invention relates to a gate voltage control method.

一般に、スイッチング素子を駆動するには、ゲート電圧を印加する。スイッチング素子をターンオンする場合は、正極性のゲート電圧を印加し、スイッチング素子をターンオフする場合は、負極性のゲート電圧を印加する（特許文献１参照）。   In general, a gate voltage is applied to drive a switching element. When the switching element is turned on, a positive gate voltage is applied, and when the switching element is turned off, a negative gate voltage is applied (see Patent Document 1).

また、装置の停止中も、誤動作を防止する為に、スイッチング素子に比較的大きな負極性のゲート電圧を印加することがある。   In addition, a relatively large negative gate voltage may be applied to the switching element to prevent malfunction even when the apparatus is stopped.

特開２００１−３５２７４８号公報JP 2001-352748 A

しかしながら、スイッチング素子によっては、負極性のゲート電圧を長時間印加すると、閾値電圧（スレッショルド電圧）が低下するものがある。例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を半導体材料とするＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ(metal oxide semiconductor field-effect transistor)などである。スイッチング素子の閾値電圧が低下すると、誤動作の原因となり、問題となる。   However, depending on the switching element, when a negative gate voltage is applied for a long time, the threshold voltage (threshold voltage) decreases. For example, it is a SiC MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor) using silicon carbide (SiC) as a semiconductor material. When the threshold voltage of the switching element decreases, it causes a malfunction and becomes a problem.

そこで、本発明の目的は、スイッチング素子の閾値電圧が装置の停止中に低下することを防止することのできるゲート電圧の制御方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gate voltage control method capable of preventing the threshold voltage of a switching element from being lowered while the apparatus is stopped.

本発明の観点に従ったゲート電圧の制御方法は、負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子に印加するゲート電圧の制御方法であって、前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、前記ゲート電圧を印加する両端の端子を短絡することを含む。   A method for controlling a gate voltage according to an aspect of the present invention is a method for controlling a gate voltage applied to a switching element whose threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied, and a circuit including the switching element includes: In the case of stopping, it includes short-circuiting terminals at both ends to which the gate voltage is applied.

本発明によれば、スイッチング素子の閾値電圧が装置の停止中に低下することを防止することのできるゲート電圧の制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the gate voltage which can prevent that the threshold voltage of a switching element falls during a stop of an apparatus can be provided.

本発明の第１の実施形態に係るパワーデバイスユニットの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power device unit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第１の実施形態に係るパワーデバイスユニットが適用された電力変換システムの構成を示す構成図。The lineblock diagram showing the composition of the power conversion system to which the power device unit concerning a 1st embodiment was applied. 本発明の第２の実施形態に係るパワーデバイスユニットの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power device unit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係るパワーデバイスユニットの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power device unit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係るパワーデバイスユニットの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power device unit which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパワーデバイスユニット１の構成を示す構成図である。図２は、本実施形態に係るパワーデバイスユニット１が適用された電力変換システム１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a power device unit 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a configuration of a power conversion system 10 to which the power device unit 1 according to the present embodiment is applied. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described.

電力変換システム１０は、交流電源１１から供給される交流電力を交流負荷１４に供給するための交流電力に電力変換するシステムである。なお、図２では、三相交流の電力変換システムを示したが、これに限らず、パワーデバイスユニット１をどのようなシステム（又は装置）に実装してもよい。   The power conversion system 10 is a system that converts AC power supplied from the AC power supply 11 into AC power for supplying the AC load 14. 2 shows a three-phase AC power conversion system, the present invention is not limited to this, and the power device unit 1 may be mounted in any system (or apparatus).

電力変換システム１０は、交流電源１１、コンバータ１２、インバータ１３、交流負荷１４、遮断器１５、コンデンサ１６、直流電圧検出器１７、及び制御装置１８を備える。   The power conversion system 10 includes an AC power supply 11, a converter 12, an inverter 13, an AC load 14, a circuit breaker 15, a capacitor 16, a DC voltage detector 17, and a control device 18.

交流電源１１は、遮断器１５を介して、コンバータ１２の交流側に接続されている。交流電源１１は、コンバータ１２に交流電力を供給する。遮断器１５を開放すると、交流電源１１からコンバータ１２への電力供給が停止する。電力変換システム１０を停止させる場合、遮断器１５は開放される。   The AC power supply 11 is connected to the AC side of the converter 12 via a circuit breaker 15. AC power supply 11 supplies AC power to converter 12. When the circuit breaker 15 is opened, power supply from the AC power supply 11 to the converter 12 is stopped. When the power conversion system 10 is stopped, the circuit breaker 15 is opened.

コンバータ１２の直流側は、インバータ１３の直流側と接続されている。コンバータ１２の電力変換回路は、パワーデバイスユニット１で構成されている。コンバータ１２は、交流電源１１から供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力をインバータ１３に供給する。   The DC side of the converter 12 is connected to the DC side of the inverter 13. The power conversion circuit of the converter 12 is composed of the power device unit 1. Converter 12 converts AC power supplied from AC power supply 11 into DC power, and supplies the converted DC power to inverter 13.

インバータ１３の交流側には、交流負荷１４が接続されている。インバータ１３の電力変換回路は、パワーデバイスユニット１で構成されている。インバータ１３は、コンバータ１２から供給された直流電力を交流負荷１４に適した交流電力に変換する。インバータ１３は、変換した交流電力を交流負荷１４に供給する。   An AC load 14 is connected to the AC side of the inverter 13. The power conversion circuit of the inverter 13 is composed of the power device unit 1. The inverter 13 converts the DC power supplied from the converter 12 into AC power suitable for the AC load 14. The inverter 13 supplies the converted AC power to the AC load 14.

コンデンサ１６は、コンバータ１２とインバータ１３の直流側同士を接続する直流リンクに設けられている。コンデンサ１６は、直流リンクに印加される直流電圧Ｖｄを平滑化する。   The capacitor 16 is provided in a DC link that connects the DC sides of the converter 12 and the inverter 13. The capacitor 16 smoothes the DC voltage Vd applied to the DC link.

直流電圧検出器１７は、コンデンサ１６（直流リンク）の直流電圧Ｖｄを検出する。直流電圧検出器１７は、検出した直流電圧Ｖｄを制御装置１８に出力する。   The DC voltage detector 17 detects the DC voltage Vd of the capacitor 16 (DC link). The DC voltage detector 17 outputs the detected DC voltage Vd to the control device 18.

制御装置１８は、コンバータ１２及びインバータ１３を制御する装置である。制御装置１８は、コンバータ１２及びインバータ１３のそれぞれの電力変換回路を構成するパワーデバイスユニット１を駆動する。なお、ここでは、制御装置１８の電力変換システム１０を電力変換運転させるための構成については、詳しい説明を省略する。   The control device 18 is a device that controls the converter 12 and the inverter 13. The control device 18 drives the power device unit 1 constituting each power conversion circuit of the converter 12 and the inverter 13. In addition, detailed description is abbreviate | omitted here about the structure for making the power conversion system 10 of the control apparatus 18 perform power conversion operation | movement.

制御装置１８は、電力変換システム１０（又は、パワーデバイスユニット１を含む電力変換回路）が停止中であると判断した場合、電力変換システム１０が停止中であることを示す停止信号ＳＴを各パワーデバイスユニット１に出力する。例えば、制御装置１８は、遮断器１５から開放状態を示す信号ＯＰを受信し、かつ直流電圧検出器１７により検出された直流電圧Ｖｄがほぼ零であると判断した場合、電力変換システム１０が停止中であると判断する。なお、制御装置１８は、どのような方法で、電力変換システム１０が停止中であることを判断してもよい。   When it is determined that the power conversion system 10 (or the power conversion circuit including the power device unit 1) is stopped, the control device 18 sends a stop signal ST indicating that the power conversion system 10 is stopped to each power. Output to device unit 1. For example, when the control device 18 receives the signal OP indicating the open state from the circuit breaker 15 and determines that the DC voltage Vd detected by the DC voltage detector 17 is substantially zero, the power conversion system 10 stops. Judge that it is inside. Note that the control device 18 may determine that the power conversion system 10 is stopped by any method.

パワーデバイスユニット１は、ゲート駆動回路２、スイッチング素子３、及び逆並列ダイオード４を備える。   The power device unit 1 includes a gate drive circuit 2, a switching element 3, and an antiparallel diode 4.

スイッチング素子３は、電力変換するためのスイッチング動作をさせる素子である。また、スイッチング素子３は、負極性のゲート電圧Ｖｇが長時間印加されると、閾値電圧が低下する半導体素子である。例えば、スイッチング素子３は、炭化ケイ素を半導体材料とするＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴなどである。スイッチング素子３には、逆並列ダイオード４が接続されている。   The switching element 3 is an element that performs a switching operation for power conversion. The switching element 3 is a semiconductor element whose threshold voltage decreases when the negative gate voltage Vg is applied for a long time. For example, the switching element 3 is a SiC MOSFET using silicon carbide as a semiconductor material. An antiparallel diode 4 is connected to the switching element 3.

ゲート駆動回路２は、制御装置１８からの指令に基づいて、スイッチング素子３のゲートにゲート電圧Ｖｇを出力する。なお、ここでは、ゲート駆動回路２のスイッチング素子３を電力変換するために駆動する構成については、詳しい説明を省略する。   The gate drive circuit 2 outputs a gate voltage Vg to the gate of the switching element 3 based on a command from the control device 18. Here, detailed description of the configuration for driving the switching element 3 of the gate drive circuit 2 for power conversion is omitted.

ゲート駆動回路２は、正極用電源２１、負極用電源２２、正極用スイッチ２３、負極用スイッチ２４、停止時用スイッチ２５、及び制御部２６を備える。   The gate drive circuit 2 includes a positive power supply 21, a negative power supply 22, a positive switch 23, a negative switch 24, a stop switch 25, and a control unit 26.

正極用電源２１は、スイッチング素子３をターンオンするための正極性のゲート電圧Ｖｇを出力する直流電源である。正極用電源２１の電源電圧は、閾値電圧よりも高い電圧である。ここでは、正極用電源２１の電源電圧は、＋１８Ｖとする。   The positive power source 21 is a DC power source that outputs a positive gate voltage Vg for turning on the switching element 3. The power supply voltage of the positive power supply 21 is higher than the threshold voltage. Here, the power supply voltage of the positive power supply 21 is + 18V.

負極用電源２２は、スイッチング素子３をターンオフするための負極性のゲート電圧Ｖｇを出力する直流電源である。ここでは、負極用電源２２の電源電圧は、−１０Ｖとする。   The negative power source 22 is a DC power source that outputs a negative gate voltage Vg for turning off the switching element 3. Here, the power supply voltage of the negative power supply 22 is set to -10V.

正極用スイッチ２３は、正極用電源２１から出力された正極性のゲート電圧Ｖｇをスイッチング素子３のゲートに印加するためのスイッチである。正極用スイッチ２３がオンすると、スイッチング素子３がターンオンする。   The positive switch 23 is a switch for applying the positive gate voltage Vg output from the positive power source 21 to the gate of the switching element 3. When the positive electrode switch 23 is turned on, the switching element 3 is turned on.

負極用スイッチ２４は、負極用電源２２から出力された負極性のゲート電圧Ｖｇをスイッチング素子３のゲートに印加するためのスイッチである。負極用スイッチ２４がオンすると、スイッチング素子３がターンオフする。   The negative switch 24 is a switch for applying a negative gate voltage Vg output from the negative power supply 22 to the gate of the switching element 3. When the negative electrode switch 24 is turned on, the switching element 3 is turned off.

停止時用スイッチ２５は、ゲート電圧Ｖｇを印加する両端の端子を短絡して、ゲート電圧Ｖｇを零にするためのスイッチである。スイッチング素子３がＭＯＳＦＥＴの場合、停止時用スイッチ２５は、ゲート・ソース間を短絡するように設けられている。電力変換システム１０が停止している場合に、停止時用スイッチ２５がオンされる。   The stop-time switch 25 is a switch for short-circuiting terminals at both ends to which the gate voltage Vg is applied so that the gate voltage Vg becomes zero. When the switching element 3 is a MOSFET, the stop switch 25 is provided to short-circuit between the gate and the source. When the power conversion system 10 is stopped, the stop switch 25 is turned on.

制御部２６は、制御装置１８などの外部の装置から入力された情報に基づいて、ゲート駆動回路２を制御する。制御部２６は、制御装置１８などから受信した指令値に基づいて、コンバータ１２又はインバータ１３から所望の出力をさせるために、スイッチング素子３をスイッチング動作させるためのゲート電圧Ｖｇを印加する制御をする。制御部２６は、制御装置１８から停止信号ＳＴを受信すると、スイッチング素子３の誤動作を防止するための制御をする。   The control unit 26 controls the gate drive circuit 2 based on information input from an external device such as the control device 18. Based on the command value received from the control device 18 or the like, the control unit 26 performs control to apply a gate voltage Vg for causing the switching element 3 to perform a switching operation in order to cause a desired output from the converter 12 or the inverter 13. . When the control unit 26 receives the stop signal ST from the control device 18, the control unit 26 performs control for preventing the switching element 3 from malfunctioning.

次に、電力変換システム１０が停止した場合の制御部２６による制御について説明する。   Next, control by the control unit 26 when the power conversion system 10 is stopped will be described.

電力変換システム１０が停止すると、制御部２６は、制御装置１８から停止信号ＳＴを受信する。制御部２６は、停止信号ＳＴを受信すると、正極用スイッチ２３及び負極用スイッチ２４をそれぞれオフにするための操作信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。これにより、正極用スイッチ２３及び負極用スイッチ２４が共にオフになるため、正極用電源２１及び負極用電源２２から出力されるゲート電圧Ｖｇは、スイッチング素子３に印加されない。次に、制御部２６は、停止時用スイッチ２５をオンするための操作信号Ｓ３を出力する。これにより、停止時用スイッチ２５がオンされることで、ゲート電圧Ｖｇを印加する両端の端子が短絡されるため、スイッチング素子３に印加されるゲート電圧Ｖｇは、確実に零になる。   When the power conversion system 10 stops, the control unit 26 receives a stop signal ST from the control device 18. When receiving the stop signal ST, the control unit 26 outputs operation signals S1 and S2 for turning off the positive electrode switch 23 and the negative electrode switch 24, respectively. Accordingly, both the positive electrode switch 23 and the negative electrode switch 24 are turned off, so that the gate voltage Vg output from the positive electrode power source 21 and the negative electrode power source 22 is not applied to the switching element 3. Next, the control unit 26 outputs an operation signal S3 for turning on the stop switch 25. As a result, when the stop switch 25 is turned on, the terminals at both ends to which the gate voltage Vg is applied are short-circuited, so that the gate voltage Vg applied to the switching element 3 is reliably zero.

本実施形態によれば、ゲート電圧Ｖｇを印加する両端の端子を短絡するように停止時用スイッチ２５を設け、電力変換システム１０の停止中は、停止時用スイッチ２５をオンにすることで、ゲート電圧Ｖｇを確実に零にすることができる。これにより、スイッチング素子３の誤動作を防止することができる。   According to the present embodiment, the stop-time switch 25 is provided so as to short-circuit the terminals at both ends to which the gate voltage Vg is applied, and the stop-time switch 25 is turned on while the power conversion system 10 is stopped. The gate voltage Vg can be surely made zero. Thereby, malfunctioning of the switching element 3 can be prevented.

また、停止時用スイッチ２５を用いることで、誤動作を防止するために負極性のゲート電圧Ｖｇを印加する必要がない。従って、電力変換システム１０の停止中に、スイッチング素子３のゲートに負極性のゲート電圧Ｖｇを印加しないため、閾値電圧が低下することもない。   Further, by using the stop switch 25, it is not necessary to apply the negative gate voltage Vg in order to prevent malfunction. Accordingly, since the negative gate voltage Vg is not applied to the gate of the switching element 3 while the power conversion system 10 is stopped, the threshold voltage does not decrease.

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るパワーデバイスユニット１Ａの構成を示す構成図である。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a power device unit 1A according to the second embodiment of the present invention.

パワーデバイスユニット１Ａは、図１に示す第１の実施形態に係るパワーデバイスユニット１において、ゲート駆動回路２をゲート駆動回路２Ａに代えたものである。ゲート駆動回路２Ａは、第１の実施形態に係るゲート駆動回路２において、停止時用スイッチ２５を取り除き、制御部２６を制御部２６Ａに代えたものである。本実施形態のその他の点については、第１の実施形態と同様である。   The power device unit 1A is obtained by replacing the gate drive circuit 2 with the gate drive circuit 2A in the power device unit 1 according to the first embodiment shown in FIG. The gate drive circuit 2A is the same as the gate drive circuit 2 according to the first embodiment except that the stop switch 25 is removed and the control unit 26 is replaced with a control unit 26A. Other points of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

次に、電力変換システム１０が停止した場合の制御部２６Ａによる制御について説明する。なお、その他の点は、第１の実施形態に係る制御部２６と同様であるため、詳しい説明を省略する。   Next, control by the control unit 26A when the power conversion system 10 is stopped will be described. Since other points are the same as those of the control unit 26 according to the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

電力変換システム１０が停止すると、制御部２６Ａは、制御装置１８から停止信号ＳＴを受信する。制御部２６Ａは、停止信号ＳＴを受信すると、予め決められた所定の時間間隔で、正極用スイッチ２３と負極用スイッチ２４を交互にオンするように、操作信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを出力する。これにより、ゲート電圧Ｖｇは、正極性と負極性に交互に振られる。このとき、制御部２６Ａは、ゲート電圧Ｖｇが負極性になる時間が多くなるように、２つのスイッチ２３，２４を交互にオンしてもよい。制御部２６Ａは、停止信号ＳＴを受信することで、電力変換システム１０の直流電圧Ｖｄが零であることを確認している。よって、スイッチング素子３が任意のタイミングでターンオンしても問題はない。なお、制御部２６Ａは、直流電圧検出器１７から制御装置１８を介さずに直流電圧Ｖｄを直接計測して、直流電圧Ｖｄが零であることを検出してもよい。   When the power conversion system 10 stops, the control unit 26A receives the stop signal ST from the control device 18. When receiving the stop signal ST, the control unit 26A outputs operation signals S1a and S2a so that the positive electrode switch 23 and the negative electrode switch 24 are alternately turned on at predetermined time intervals. As a result, the gate voltage Vg is alternately changed between positive polarity and negative polarity. At this time, the control unit 26A may alternately turn on the two switches 23 and 24 so that the time during which the gate voltage Vg is negative is increased. The control unit 26A receives the stop signal ST and confirms that the DC voltage Vd of the power conversion system 10 is zero. Therefore, there is no problem even if the switching element 3 is turned on at an arbitrary timing. Note that the control unit 26A may directly measure the DC voltage Vd from the DC voltage detector 17 without using the control device 18 to detect that the DC voltage Vd is zero.

本実施形態によれば、電力変換システム１０の停止中は、ゲート電圧Ｖｇを正極性と負極性に交互に振るようにすることで、負極性のゲート電圧Ｖｇを長時間印加することによる閾値電圧の低下を抑制することができる。仮に、負極性のゲート電圧Ｖｇを印加することにより、閾値電圧が低下したとしても、閾値電圧よりも高い正極性のゲート電圧Ｖｇを印加することで、閾値電圧が元の値まで戻ることが期待できる。   According to the present embodiment, while the power conversion system 10 is stopped, the threshold voltage generated by applying the negative gate voltage Vg for a long time by alternately swinging the gate voltage Vg between positive polarity and negative polarity. Can be suppressed. Even if the threshold voltage is decreased by applying the negative gate voltage Vg, the threshold voltage is expected to return to the original value by applying the positive gate voltage Vg higher than the threshold voltage. it can.

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係るパワーデバイスユニット１Ｂの構成を示す構成図である。 (Third embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a power device unit 1B according to the third embodiment of the present invention.

パワーデバイスユニット１Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係るパワーデバイスユニット１において、ゲート駆動回路２をゲート駆動回路２Ｂに代えたものである。ゲート駆動回路２Ｂは、第１の実施形態に係るゲート駆動回路２において、停止時用電源２７を設け、停止時用スイッチ２５を停止時用スイッチ２５Ｂに代え、制御部２６を制御部２６Ｂに代えたものである。本実施形態のその他の点については、第１の実施形態と同様である。   The power device unit 1B is obtained by replacing the gate drive circuit 2 with the gate drive circuit 2B in the power device unit 1 according to the first embodiment shown in FIG. In the gate drive circuit 2 according to the first embodiment, the gate drive circuit 2B is provided with a stop-time power supply 27, the stop-time switch 25 is replaced with the stop-time switch 25B, and the control unit 26 is replaced with the control unit 26B. It is a thing. Other points of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.

停止時用電源２７は、電力変換システム１０の停止中に、ゲート電圧Ｖｇを印加するための直流電源である。停止時用電源２７の電源電圧は、負極用電源２２の電源電圧よりも絶対値が小さい負極性の電圧である。ここでは、停止時用電源２７の電源電圧は、−５Ｖとする。   The power supply for stop 27 is a DC power supply for applying the gate voltage Vg while the power conversion system 10 is stopped. The power supply voltage of the stop-time power supply 27 is a negative voltage having an absolute value smaller than the power supply voltage of the negative power supply 22. Here, the power supply voltage of the stop-time power supply 27 is -5V.

停止時用スイッチ２５Ｂは、停止時用電源２７から出力されたゲート電圧Ｖｇをスイッチング素子３のゲートに印加するためのスイッチである。停止時用スイッチ２５Ｂがオンすると、停止時用電源２７の電源電圧がゲート電圧Ｖｇとして、スイッチング素子３のゲートに印加される。   The stop-time switch 25 </ b> B is a switch for applying the gate voltage Vg output from the stop-time power supply 27 to the gate of the switching element 3. When the stop switch 25B is turned on, the power supply voltage of the stop power supply 27 is applied to the gate of the switching element 3 as the gate voltage Vg.

次に、電力変換システム１０が停止した場合の制御部２６Ｂによる制御について説明する。なお、その他の点は、第１の実施形態に係る制御部２６と同様であるため、説明を省略する。   Next, control by the control unit 26B when the power conversion system 10 is stopped will be described. Since other points are the same as those of the control unit 26 according to the first embodiment, description thereof is omitted.

電力変換システム１０が停止すると、制御部２６Ｂは、制御装置１８から停止信号ＳＴを受信する。制御部２６Ｂは、停止信号ＳＴを受信すると、第１の実施形態と同様に、操作信号Ｓ１，Ｓ２を出力して、正極用スイッチ２３及び負極用スイッチ２４を共にオフにする。これにより、正極用電源２１及び負極用電源２２から出力されるゲート電圧Ｖｇは、スイッチング素子３に印加されない。次に、制御部２６Ｂは、停止時用スイッチ２５Ｂをオンするための操作信号Ｓ３ｂを出力する。これにより、ターンオフするよりも絶対値が小さい負極性のゲート電圧Ｖｇが停止時用電源２７からスイッチング素子３のゲートに印加される。   When the power conversion system 10 stops, the control unit 26B receives the stop signal ST from the control device 18. When receiving the stop signal ST, the control unit 26B outputs the operation signals S1 and S2 to turn off both the positive electrode switch 23 and the negative electrode switch 24, as in the first embodiment. Thereby, the gate voltage Vg output from the positive power source 21 and the negative power source 22 is not applied to the switching element 3. Next, the control unit 26B outputs an operation signal S3b for turning on the stop switch 25B. As a result, the negative gate voltage Vg having an absolute value smaller than that of the turn-off is applied from the stop power supply 27 to the gate of the switching element 3.

本実施形態によれば、停止時用スイッチ２５Ｂ及び停止時用電源２７を設け、電力変換システム１０の停止中は、停止時用スイッチ２５Ｂをオンにして、停止時用電源２７から出力される負極性のゲート電圧Ｖｇをスイッチング素子３に印加することで、スイッチング素子３の誤動作を防止することができる。   According to the present embodiment, the stop-time switch 25B and the stop-time power supply 27 are provided. When the power conversion system 10 is stopped, the stop-time switch 25B is turned on, and the negative electrode output from the stop-time power supply 27 By applying a negative gate voltage Vg to the switching element 3, malfunction of the switching element 3 can be prevented.

また、停止時用電源２７の電源電圧をターンオフするための負極用電源２２の電源電圧よりも絶対値を小さくすることで、スイッチング素子３のゲートに負極性のゲート電圧Ｖｇをある程度長時間印加しても、閾値電圧の低下を抑制することができる。   Further, by making the absolute value smaller than the power supply voltage of the negative power supply 22 for turning off the power supply voltage of the stop-time power supply 27, the negative gate voltage Vg is applied to the gate of the switching element 3 for a long time. However, it is possible to suppress a decrease in the threshold voltage.

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係るパワーデバイスユニット１Ｃの構成を示す構成図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a power device unit 1C according to the fourth embodiment of the present invention.

パワーデバイスユニット１Ｃは、図４に示す第３の実施形態に係るパワーデバイスユニット１Ｂにおいて、ゲート駆動回路２Ｂをゲート駆動回路２Ｃに代えたものである。ゲート駆動回路２Ｃは、第３の実施形態に係るゲート駆動回路２Ｂにおいて、制御部２６Ｂを制御部２６Ｃに代えたものである。本実施形態のその他の点については、第３の実施形態と同様である。   The power device unit 1C is obtained by replacing the gate drive circuit 2B with the gate drive circuit 2C in the power device unit 1B according to the third embodiment shown in FIG. The gate drive circuit 2C is obtained by replacing the control unit 26B with the control unit 26C in the gate drive circuit 2B according to the third embodiment. Other points of the present embodiment are the same as those of the third embodiment.

次に、電力変換システム１０が停止した場合の制御部２６Ｃによる制御について説明する。なお、その他の点は、第３の実施形態に係る制御部２６Ｂと同様であるため、詳しい説明を省略する。   Next, control by the control unit 26C when the power conversion system 10 is stopped will be described. Since other points are the same as those of the control unit 26B according to the third embodiment, detailed description thereof is omitted.

電力変換システム１０が停止すると、制御部２６Ｃは、制御装置１８から停止信号ＳＴを受信する。制御部２６Ｃは、停止信号ＳＴを受信すると、第１の実施形態と同様に、操作信号Ｓ２を出力して、負極用スイッチ２４をオフにする。次に、制御部２６Ｃは、予め決められた所定の時間間隔で、正極用スイッチ２３と停止時用スイッチ２５Ｂを交互にオンするように、操作信号Ｓ１ｃ，Ｓ３ｃを出力する。これにより、ゲート電圧Ｖｇは、正極性と負極性に交互に振られる。このとき、制御部２６Ｃは、ゲート電圧Ｖｇが負極性になる時間が多くなるように、２つのスイッチ２３，２５Ｂを交互にオンしてもよい。ここで、制御部２６Ｃは、停止信号ＳＴを受信することで、電力変換システム１０の直流電圧Ｖｄが零であることを確認している。よって、スイッチング素子３がターンオンしても問題はない。なお、制御部２６Ｃは、直流電圧検出器１７から制御装置１８を介さずに直流電圧Ｖｄを直接計測して、直流電圧Ｖｄが零であることを検出してもよい。   When the power conversion system 10 stops, the control unit 26C receives the stop signal ST from the control device 18. When receiving the stop signal ST, the control unit 26C outputs the operation signal S2 to turn off the negative electrode switch 24, as in the first embodiment. Next, the control unit 26C outputs the operation signals S1c and S3c so that the positive electrode switch 23 and the stop time switch 25B are alternately turned on at predetermined time intervals. As a result, the gate voltage Vg is alternately changed between positive polarity and negative polarity. At this time, the control unit 26C may alternately turn on the two switches 23 and 25B so that the time during which the gate voltage Vg is negative is increased. Here, the control unit 26C receives the stop signal ST, thereby confirming that the DC voltage Vd of the power conversion system 10 is zero. Therefore, there is no problem even if the switching element 3 is turned on. The control unit 26C may directly measure the DC voltage Vd from the DC voltage detector 17 without using the control device 18, and detect that the DC voltage Vd is zero.

本実施形態によれば、電力変換システム１０の停止中は、ゲート電圧Ｖｇを正極性と負極性に交互に振るようにすることで、負極性のゲート電圧Ｖｇを長時間印加することによる閾値電圧の低下を抑制することができる。仮に、負極性のゲート電圧Ｖｇを印加することにより、閾値電圧が低下したとしても、閾値電圧よりも高い正極性のゲート電圧Ｖｇを印加することで、閾値電圧が元の値まで戻ることが期待できる。   According to the present embodiment, while the power conversion system 10 is stopped, the threshold voltage generated by applying the negative gate voltage Vg for a long time by alternately swinging the gate voltage Vg between positive polarity and negative polarity. Can be suppressed. Even if the threshold voltage is decreased by applying the negative gate voltage Vg, the threshold voltage is expected to return to the original value by applying the positive gate voltage Vg higher than the threshold voltage. it can.

また、電力変換システム１０の停止中に印加する負極性のゲート電圧Ｖｇは、ターンオフするために印加する負極性のゲート電圧Ｖｇよりも絶対値が小さい。従って、スイッチング素子３のゲートに負極性のゲート電圧Ｖｇをある程度長時間印加しても、閾値電圧の低下を抑制することができる。   Further, the negative gate voltage Vg applied while the power conversion system 10 is stopped has a smaller absolute value than the negative gate voltage Vg applied for turning off. Therefore, even when the negative gate voltage Vg is applied to the gate of the switching element 3 for a long time, the threshold voltage can be prevented from lowering.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

１…パワーデバイスユニット、２…ゲート駆動回路、３…スイッチング素子、４…逆並列ダイオード、２１…正極用電源、２２…負極用電源、２３…正極用スイッチ、２４…負極用スイッチ、２５…停止時用スイッチ、２６…制御部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…操作信号。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power device unit, 2 ... Gate drive circuit, 3 ... Switching element, 4 ... Anti-parallel diode, 21 ... Power supply for positive electrodes, 22 ... Power supply for negative electrodes, 23 ... Switch for positive electrodes, 24 ... Switch for negative electrodes, 25 ... Stop Time switch, 26 ... control unit, S1, S2, S3 ... operation signals.

Claims (10)

負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子に印加するゲート電圧の制御方法であって、
前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、前記ゲート電圧を印加する両端の端子を短絡すること
を含むことを特徴とするゲート電圧の制御方法。 A method for controlling a gate voltage applied to a switching element in which a threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied,
A gate voltage control method comprising: short-circuiting terminals at both ends to which the gate voltage is applied when a circuit including the switching element is stopped. 負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子に印加するゲート電圧の制御方法であって、
前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、負極性のゲート電圧と正極性のゲート電圧を交互に印加すること
を含むことを特徴とするゲート電圧の制御方法。 A method for controlling a gate voltage applied to a switching element in which a threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied,
A gate voltage control method comprising: alternately applying a negative gate voltage and a positive gate voltage when a circuit including the switching element is stopped. 前記負極性のゲート電圧は、前記スイッチング素子をターンオフする電圧であること
を特徴とする請求項２に記載のゲート電圧の制御方法。 The method of claim 2, wherein the negative gate voltage is a voltage for turning off the switching element. 前記負極性のゲート電圧は、前記スイッチング素子をターンオフする電圧よりも絶対値が小さい電圧であること
を特徴とする請求項２に記載のゲート電圧の制御方法。 3. The method of controlling a gate voltage according to claim 2, wherein the negative gate voltage is a voltage whose absolute value is smaller than a voltage for turning off the switching element. 負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子に印加するゲート電圧の制御方法であって、
前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、前記スイッチング素子をターンオフする電圧よりも絶対値が小さい負極性のゲート電圧を印加すること
を含むことを特徴とするゲート電圧の制御方法。 A method for controlling a gate voltage applied to a switching element in which a threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied,
When the circuit including the switching element is stopped, a negative gate voltage having a smaller absolute value than a voltage for turning off the switching element is applied. 負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子にゲート電圧を印加するゲート駆動回路であって、
前記ゲート電圧を印加する両端の端子を短絡する短絡手段と、
前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、前記短絡手段により前記両端の端子を短絡する制御をする制御手段と
を備えることを特徴とするゲート駆動回路。 A gate drive circuit that applies a gate voltage to a switching element whose threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied,
Short-circuit means for short-circuiting terminals at both ends to which the gate voltage is applied;
And a control circuit that controls to short-circuit the terminals at both ends by the short-circuit when the circuit including the switching element is stopped. 負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子にゲート電圧を印加するゲート駆動回路であって、
前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、負極性のゲート電圧と正極性のゲート電圧を交互に印加する制御をする制御手段
を備えることを特徴とするゲート駆動回路。 A gate drive circuit that applies a gate voltage to a switching element whose threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied,
When the circuit including the switching element is stopped, the gate drive circuit includes a control unit that controls to alternately apply a negative gate voltage and a positive gate voltage. 前記制御手段は、前記スイッチング素子をターンオフする電圧を前記負極性のゲート電圧として印加すること
を特徴とする請求項７に記載のゲート駆動回路。 8. The gate driving circuit according to claim 7, wherein the control means applies a voltage for turning off the switching element as the negative gate voltage. 前記制御手段は、前記スイッチング素子をターンオフする電圧よりも絶対値が小さい電圧を前記負極性のゲート電圧として印加すること
を特徴とする請求項７に記載のゲート駆動回路。 8. The gate driving circuit according to claim 7, wherein the control unit applies a voltage having an absolute value smaller than a voltage for turning off the switching element as the negative gate voltage. 負極性のゲート電圧が印加されると閾値電圧が低下するスイッチング素子にゲート電圧を印加するゲート駆動回路であって、
前記スイッチング素子を含む回路が停止中の場合、前記スイッチング素子をターンオフする電圧よりも絶対値が小さい負極性のゲート電圧を印加する制御をする制御手段
を備えることを特徴とするゲート駆動回路。 A gate drive circuit that applies a gate voltage to a switching element whose threshold voltage decreases when a negative gate voltage is applied,
A gate driving circuit comprising: control means for controlling application of a negative gate voltage having an absolute value smaller than a voltage for turning off the switching element when a circuit including the switching element is stopped.
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