JP6575461B2 - Voltage converter - Google Patents
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Description
本発明は、DC−DCコンバータなどの電圧変換装置に関し、特に、入力側のスイッチング素子の初期状態における故障を検出する技術に関する。 The present invention relates to a voltage converter such as a DC-DC converter, and more particularly to a technique for detecting a failure in an initial state of an input side switching element.
たとえば、入力側と出力側が絶縁された絶縁型DC−DCコンバータでは、入力側に、直流電源の直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する第1変換回路が設けられ、出力側に、第1変換回路で変換された交流電圧を整流して直流電圧に変換する第2変換回路が設けられる。そして、第1変換回路と第2変換回路とは、トランスによって絶縁されている。 For example, in an isolated DC-DC converter in which an input side and an output side are insulated, a first conversion circuit that switches a DC voltage of a DC power source to convert it to an AC voltage is provided on the input side, and a first conversion circuit is provided on the output side. A second conversion circuit is provided for rectifying the AC voltage converted by the conversion circuit and converting it into a DC voltage. The first conversion circuit and the second conversion circuit are insulated by a transformer.
このような絶縁型DC−DCコンバータには、昇圧チョッパ(ブーストコンバータ)とハーフブリッジ型のDC−DCコンバータとを複合化したブーストハーフブリッジ方式(以下「BHB方式」と表記)と呼ばれるものがある。特許文献1〜10および非特許文献1〜4には、このようなBHB方式の絶縁型DC−DCコンバータが記載されている。
Such an isolated DC-DC converter includes a so-called boost half bridge system (hereinafter referred to as “BHB system”) in which a boost chopper (boost converter) and a half bridge type DC-DC converter are combined. .
BHB方式の絶縁型DC−DCコンバータにおいては、入力側の第1変換回路に、主スイッチング素子と、補助スイッチング素子と、インダクタと、トランスの一次巻線と、2つのコンデンサとが設けられる。直流電源に対してインダクタと主スイッチング素子は直列に接続され、トランスの一次巻線と一方のコンデンサとの直列回路が、主スイッチング素子に対して並列に接続される。また、他方のコンデンサと補助スイッチング素子との直列回路が、トランスの一次巻線に対して並列に接続される。 In the BHB type isolated DC-DC converter, a first switching circuit on the input side includes a main switching element, an auxiliary switching element, an inductor, a transformer primary winding, and two capacitors. The inductor and the main switching element are connected in series to the DC power supply, and the series circuit of the transformer primary winding and one capacitor is connected in parallel to the main switching element. A series circuit of the other capacitor and the auxiliary switching element is connected in parallel to the primary winding of the transformer.
出力側の第2変換回路には、たとえば特許文献1の図11に示されているような、2つの整流素子と、2つのコンデンサと、トランスの二次巻線とを備えた回路、あるいは、特許文献2の図1に示されているような、2つの整流素子と、1つのコンデンサと、1つのインダクタと、中間タップを有するトランスの二次巻線とを備えた回路が設けられる。
The second conversion circuit on the output side includes, for example, a circuit including two rectifying elements, two capacitors, and a secondary winding of a transformer as shown in FIG. As shown in FIG. 1 of
第1変換回路の主スイッチング素子と補助スイッチング素子は、所定のデューティで片方づつONする。主スイッチング素子がONの期間では補助スイッチング素子はOFFとなり、補助スイッチング素子がONの期間では主スイッチング素子はOFFとなる。主スイッチング素子がONすると、トランスの一次巻線に一方のコンデンサの電圧が印加されて、トランスの二次巻線に電力が伝達される。このときの一次巻線の電圧は、入力電圧に等しくなる。一方、補助スイッチング素子がONすると、トランスの一次巻線に他方のコンデンサの電圧が印加されて、トランスの二次巻線に電力が伝達される。このときの一次巻線の電圧は、入力電圧とデューティに依存する。 The main switching element and the auxiliary switching element of the first conversion circuit are turned on one by one with a predetermined duty. When the main switching element is ON, the auxiliary switching element is OFF, and when the auxiliary switching element is ON, the main switching element is OFF. When the main switching element is turned on, the voltage of one capacitor is applied to the primary winding of the transformer, and power is transmitted to the secondary winding of the transformer. At this time, the voltage of the primary winding is equal to the input voltage. On the other hand, when the auxiliary switching element is turned on, the voltage of the other capacitor is applied to the primary winding of the transformer, and power is transmitted to the secondary winding of the transformer. The voltage of the primary winding at this time depends on the input voltage and the duty.
ところで、電圧変換装置において、入力側(第1変換回路)のスイッチング素子が故障していると、スイッチング動作が正常に行われず、出力側(第2変換回路)から所望の電圧出力が得られない。そこで、スイッチング素子を駆動する前の初期状態において、スイッチング素子が故障しているか否かをチェックする初期診断が行われる。 By the way, in the voltage conversion device, if the switching element on the input side (first conversion circuit) is out of order, the switching operation is not performed normally, and a desired voltage output cannot be obtained from the output side (second conversion circuit). . Therefore, in an initial state before driving the switching element, an initial diagnosis is performed to check whether or not the switching element has failed.
スイッチング素子の故障には、ON故障(短絡故障)とOFF故障(オープン故障)とがある。ON故障は、スイッチング素子へ印加する駆動電圧を停止しても、素子がOFFせずONしたままの短絡状態となる故障である。OFF故障は、スイッチング素子へ駆動電圧を印加しても、素子がONせずにOFFしたままの開放状態となる故障である。 The failure of the switching element includes an ON failure (short-circuit failure) and an OFF failure (open failure). The ON failure is a failure in which the element does not turn OFF and remains in a short-circuit state even when the drive voltage applied to the switching element is stopped. The OFF failure is a failure that is in an open state where the device is not turned on but is turned off even when a drive voltage is applied to the switching device.
初期診断において、スイッチング素子に駆動信号を与えない状態で故障を検出する場合は、スイッチング素子をON・OFFさせないので、たとえば特許文献11に記載されているような、動作中のスイッチング素子の故障を検出する手法をそのまま用いることはできない。特許文献11では、動作中のスイッチング素子の両端電圧を測定し、当該電圧値のサンプリングデータをウェーブレット変換し、その演算結果のピーク値と基準値との比較結果に基づいて、スイッチング素子に流れる電流の異常増加を検出している。
In the initial diagnosis, when a failure is detected in a state where a drive signal is not applied to the switching element, the switching element is not turned ON / OFF. The detection method cannot be used as it is. In
もちろん、初期診断において、スイッチング素子を駆動してON・OFFさせることで、動作中の場合と同様の故障検出は可能である。しかし、そのようにすると、スイッチング素子に通電されるため、消費電力が増加する。また、初期診断のたびにスイッチング素子をON・OFFさせる結果、素子の寿命にも影響を与える。さらに、特許文献11の方法では、初期診断のプログラムが複雑となるという問題もある。
Of course, in the initial diagnosis, the same failure detection as in the operation can be performed by driving the switching element to turn it ON / OFF. However, in such a case, since the switching element is energized, the power consumption increases. In addition, as a result of turning on and off the switching element at each initial diagnosis, the life of the element is also affected. Furthermore, the method of
こうしたことから、初期診断を行うにあたって、主スイッチング素子および補助スイッチングを駆動しなくても、各スイッチング素子の故障を簡単に検出できる技術が望まれる。 For this reason, when performing the initial diagnosis, a technique that can easily detect a failure of each switching element without driving the main switching element and the auxiliary switching is desired.
本発明の課題は、初期診断においてスイッチング素子の故障を簡単に検出することが可能な電圧変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a voltage converter that can easily detect a failure of a switching element in an initial diagnosis.
本発明に係る電圧変換装置は、直流電源の直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する第1変換回路と、この第1変換回路で変換された交流電圧を整流して直流電圧に変換する第2変換回路と、直流電源と第1変換回路との間に設けられた開閉器とを備えている。第1変換回路と第2変換回路とは、トランスによって絶縁されている。第1変換回路は、主スイッチング素子と、補助スイッチング素子と、入力インダクタと、トランスの一次巻線と、第1コンデンサと、第2コンデンサとを有している。直流電源に対して、開閉器と入力インダクタと主スイッチング素子とは直列に接続されている。一次巻線と第2コンデンサとの直列回路が、主スイッチング素子に対して並列に接続されている。第1コンデンサと補助スイッチング素子との直列回路が、一次巻線に対して並列に接続されている。第2変換回路は、トランスの二次巻線と、この二次巻線に発生した交流電圧を整流する整流素子とを有している。本発明では、さらに、補助スイッチング素子と第1コンデンサとの接続点の電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路で検出された接続点の電圧に基づいて、各スイッチング素子のいずれかに、当該素子が短絡状態となるON故障が発生していることを検出する故障検出部とが設けられる。故障検出部は、各スイッチング素子が動作する前の初期状態において、開閉器が閉じてから一定時間が経過した後の前記接続点の電圧に基づいて、いずれかのスイッチング素子のON故障を検出する。 The voltage converter according to the present invention includes a first converter circuit that switches a DC voltage of a DC power source to convert it into an AC voltage, and a first converter that rectifies and converts the AC voltage converted by the first converter circuit into a DC voltage. 2 conversion circuits, and a switch provided between the DC power supply and the first conversion circuit. The first conversion circuit and the second conversion circuit are insulated by a transformer. The first conversion circuit includes a main switching element, an auxiliary switching element, an input inductor, a transformer primary winding, a first capacitor, and a second capacitor. The switch, the input inductor, and the main switching element are connected in series to the DC power source. A series circuit of the primary winding and the second capacitor is connected in parallel to the main switching element. A series circuit of the first capacitor and the auxiliary switching element is connected in parallel to the primary winding. The second conversion circuit includes a secondary winding of the transformer and a rectifying element that rectifies an AC voltage generated in the secondary winding. In the present invention, a voltage detection circuit that detects a voltage at a connection point between the auxiliary switching element and the first capacitor, and any one of the switching elements based on the voltage at the connection point detected by the voltage detection circuit. And a failure detection unit that detects that an ON failure has occurred in which the element is short-circuited. The failure detection unit detects an ON failure of one of the switching elements based on the voltage at the connection point after a predetermined time has elapsed since the switch was closed in the initial state before each switching element is operated. .
初期診断時に開閉器を閉じた状態にすると、補助スイッチング素子と第1コンデンサとの接続点の電圧は、各スイッチング素子が正常な場合と、主スイッチング素子がON故障している場合と、補助スイッチング素子がON故障している場合とで、それぞれ異なる変化を示す。そこで、この接続点の電圧を監視することにより、いずれかのスイッチング素子のON故障を検出することができる。また、初期診断時に各スイッチング素子をON・OFFさせなくても、故障検出ができるので、素子への通電に伴う消費電力の増加や、素子の寿命への影響を抑制できるとともに、初期診断のプログラムも簡単となる。 When the switch is closed at the time of initial diagnosis, the voltage at the connection point between the auxiliary switching element and the first capacitor is the case where each switching element is normal, the case where the main switching element is on, and the auxiliary switching Different changes are shown depending on whether the element has an ON failure. Therefore, by monitoring the voltage at this connection point, it is possible to detect an ON failure of any switching element. In addition, failure detection can be performed without turning on / off each switching element during initial diagnosis, so that it is possible to suppress an increase in power consumption due to energization of the element and the effect on the life of the element, as well as an initial diagnosis program. It will also be easy.
本発明において、故障検出部は、一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Vmがゼロである場合(Vm=0)に、主スイッチング素子がON故障していると判定してもよい。 In the present invention, the failure detection unit may determine that the main switching element has an ON failure when the voltage Vm at the connection point after a certain period of time is zero (Vm = 0).
本発明において、故障検出部は、さらに、一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Vmが、直流電源の電圧Vinである場合(Vm=Vin)に、補助スイッチング素子がON故障していると判定してもよい。 In the present invention, the failure detection unit further detects that the auxiliary switching element has failed when the voltage Vm at the connection point after a certain time has elapsed is the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin). May be determined.
本発明において、故障検出部は、さらに、一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Vmが、直流電源の電圧Vinに所定値Vαを加算した値である場合(Vm=Vin+Vα)に、主スイッチング素子と補助スイッチング素子のいずれもがON故障していない、と判定してもよい。 In the present invention, the failure detection unit further performs main processing when the voltage Vm at the connection point after a predetermined time has elapsed is a value obtained by adding a predetermined value Vα to the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin + Vα). It may be determined that neither the switching element nor the auxiliary switching element has an ON failure.
この場合の所定値Vαは、一定時間が経過した後の、第1コンデンサの両端電圧であってもよい。 The predetermined value Vα in this case may be the voltage across the first capacitor after a certain time has elapsed.
本発明によれば、初期診断においてスイッチング素子の故障を簡単に検出することが可能な電圧変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the voltage converter which can detect the failure of a switching element easily in an initial diagnosis can be provided.
本発明に係る電圧変換装置の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。 An embodiment of a voltage converter according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts.
最初に、図1を参照して、第1実施形態に係る電圧変換装置の構成を説明する。図1において、電圧変換装置100は、前述のBHB(ブーストハーフブリッジ)方式の絶縁型DC−DCコンバータであって、リレー10、第1変換回路11、第2変換回路12、CPU30、およびゲートドライバ40を備えている。第1変換回路11と第2変換回路12は、トランスTrによって絶縁されている。この電圧変換装置100は、たとえば車両に搭載され、バッテリ電圧を昇圧して車載機器などの負荷に供給するDC−DCコンバータとして利用される。
Initially, with reference to FIG. 1, the structure of the voltage converter which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. In FIG. 1, a
リレー10は、直流電源1の正極と第1変換回路11との間に接続されている。直流電源1の負極は、グランドGに接地されている。リレー10の動作は、CPU30からの信号によって制御される。リレー10は、本発明における「開閉器」の一例である。
The
第1変換回路11は、直流電源1の直流電圧をスイッチングし、かつ昇圧して交流電圧に変換する回路であり、補助スイッチング素子S1と、主スイッチング素子S2と、入力インダクタLinと、トランスTrの一次巻線W1と、コンデンサC1およびC2とを有している。スイッチング素子S1およびS2は、それぞれFET(電界効果トランジスタ)からなる。コンデンサC1は本発明における「第1コンデンサ」に相当し、コンデンサC2は本発明における「第2コンデンサ」に相当する。第1変換回路11の回路構成は、非特許文献3の図2.1に示されている回路構成と同じである。
The
補助スイッチング素子S1のソースは、主スイッチング素子S2のドレインに接続されており、これらの接続点とリレー10との間に、入力インダクタLinが接続されている。
The source of the auxiliary switching element S <b> 1 is connected to the drain of the main switching element S <b> 2, and the input inductor Lin is connected between these connection points and the
補助スイッチング素子S1のドレイン・ソース間には、等価的に寄生容量Cs1と寄生ダイオードD1の並列回路が接続されている。同様に、主スイッチング素子S2のドレイン・ソース間には、等価的に寄生容量Cs2と寄生ダイオードD2の並列回路が接続されている。また、トランスTrの一次巻線W1には、等価的に漏れインダクタンスLkが直列に接続されている。 A parallel circuit of a parasitic capacitance Cs1 and a parasitic diode D1 is equivalently connected between the drain and source of the auxiliary switching element S1. Similarly, a parallel circuit of a parasitic capacitance Cs2 and a parasitic diode D2 is equivalently connected between the drain and source of the main switching element S2. A leakage inductance Lk is equivalently connected in series to the primary winding W1 of the transformer Tr.
補助スイッチング素子S1のドレインは、コンデンサC1の一端に接続されており、コンデンサC1の他端は、コンデンサC2の一端に接続されている。コンデンサC2の他端は、グランドGに接地されている。コンデンサC1、C2の接続点と、スイッチング素子S1、S2の接続点との間に、トランスTrの一次巻線W1と漏れインダクタンスLkとの直列回路が接続されている。 The drain of the auxiliary switching element S1 is connected to one end of the capacitor C1, and the other end of the capacitor C1 is connected to one end of the capacitor C2. The other end of the capacitor C2 is grounded to the ground G. A series circuit of the primary winding W1 of the transformer Tr and the leakage inductance Lk is connected between the connection point of the capacitors C1 and C2 and the connection point of the switching elements S1 and S2.
以上の結果、第1変換回路11においては、直流電源1に対して、入力インダクタLinと主スイッチング素子S2とが直列に接続され、一次巻線W1とコンデンサC2との直列回路が、主スイッチング素子S2に対して並列に接続され、コンデンサC1と補助スイッチング素子S1との直列回路が、一次巻線W1に対して並列に接続されている。
As a result, in the
第2変換回路12は、第1変換回路11により昇圧された交流電圧を整流して、直流電圧に変換する回路であり、トランスTrの二次巻線W2と、この二次巻線W2に発生した交流電圧を整流するダイオードD3、D4と、整流された電圧を平滑化するコンデンサC3、C4とを有している。ダイオードD3、D4は、本発明における「整流素子」の一例である。この第2変換回路12の回路構成も、非特許文献3の図2.1に示されている回路構成と同じである。
The
ダイオードD3のカソードは、コンデンサC3の一端に接続されており、ダイオードD3のアノードは、ダイオードD4のカソードに接続されている。ダイオードD4のアノードは、グランドGに接地されている。コンデンサC3の他端は、コンデンサC4の一端に接続されており、コンデンサC4の他端は、グランドGに接地されている。トランスTrの二次巻線W2は、ダイオードD3およびD4の接続点と、コンデンサC3およびC4の接続点との間に接続されている。ダイオードD3とコンデンサC3との接続点と、グランドGとの間には、負荷Roが接続されている。 The cathode of the diode D3 is connected to one end of the capacitor C3, and the anode of the diode D3 is connected to the cathode of the diode D4. The anode of the diode D4 is grounded to the ground G. The other end of the capacitor C3 is connected to one end of the capacitor C4, and the other end of the capacitor C4 is grounded to the ground G. The secondary winding W2 of the transformer Tr is connected between the connection point of the diodes D3 and D4 and the connection point of the capacitors C3 and C4. A load Ro is connected between a connection point between the diode D3 and the capacitor C3 and the ground G.
第1変換回路11における補助スイッチング素子S1とコンデンサC1との接続点Pと、グランドGとの間には、分圧抵抗R1、R2からなる電圧検出回路20が接続されている。分圧抵抗R1、R2の接続点とグランドGとの間には、ノイズ除去用のコンデンサCfが接続されている。さらに、抵抗R2およびコンデンサCfの両端は、CPU30の所定の入力ポート(図示省略)に接続されている。
A
CPU30は、電圧検出回路20の出力、すなわち抵抗R2の両端の電圧を取り込んで、接続点PとグランドGとの間の電圧(コンデンサC1の電圧とコンデンサC2の電圧との和)を監視する。そして、この電圧に基づいて、スイッチング素子S1、S2の初期状態でのON故障を検出する。故障検出の具体的な方法については、後で詳しく説明する。また、CPU30は、スイッチング素子S1、S2のON・OFFを制御するための制御信号をゲートドライバ40に与え、リレー10のON・OFFを制御するための制御信号をリレー10に与える。さらに、CPU30は、スイッチング素子S1、S2の故障を検出した場合に、これを報知するための故障報知信号を外部へ出力する。CPU30は、本発明における「故障検出部」の一例である。
The
ゲートドライバ40は、CPU30からの制御信号に基づいて、スイッチング素子S1、S2をON・OFFさせるための駆動信号を生成する。この駆動信号は、たとえば所定のデューティを持ったPWM(Pulse Width Modulation)信号であり、スイッチング素子S1、S2の各ゲートへ与えられる。図2は、駆動信号(ゲート信号)の一例を示しており、(a)は主スイッチング素子S2のゲートに印加されるゲート信号、(b)は補助スイッチング素子S1のゲートに印加されるゲート信号である。Tはゲート信号の周期を表しており、Dはデューティを表している。スイッチング素子S1、S2は、それぞれのゲート信号がH(High)レベルの区間でONとなり、L(Low)レベルの区間でOFFとなる。前述したように、スイッチング素子S1、S2は交互にONし、一方がONのときは他方はOFFとなる。(実際には、スイッチング素子S1、S2が同時にON状態とならないようデッドタイム区間が設けられるが、図2ではこれを省略してある。)
The
上述した電圧変換装置100の動作は、概略以下のとおりである。電圧変換装置100は、リレー10がONとなり、スイッチング素子S1、S2の各ゲートに、ゲートドライバ40からゲート信号が印加されることによって、動作を開始する。補助スイッチング素子S1がOFFで、主スイッチング素子S2がONのときは、直流電源1により入力インダクタLinにエネルギーが蓄積される。この蓄積エネルギーは、主スイッチング素子S2のデューティDによって決まる。また、コンデンサC2の電圧がトランスTrの一次巻線W1に印加されて、二次巻線W2へ伝達され、負荷Roに電力が供給される。このときのコンデンサC2の電圧は、直流電源1の電圧とほぼ等しくなる。
The operation of the
次に、主スイッチング素子S2がOFFになると、昇圧動作が開始され、入力インダクタLinに蓄積されたエネルギーが、寄生ダイオードD1を介してコンデンサC1、C2を充電する。そして、続く補助スイッチング素子S1のONによって、コンデンサC1の電圧がトランスTrの一次巻線W1に印加されて、昇圧された電圧が二次巻線W2へ伝達され、負荷Roに電力が供給される。このときのコンデンサC1の電圧は、直流電源1の電圧とデューティDとによって決まる。
Next, when the main switching element S2 is turned off, a boosting operation is started, and the energy stored in the input inductor Lin charges the capacitors C1 and C2 via the parasitic diode D1. When the auxiliary switching element S1 is subsequently turned on, the voltage of the capacitor C1 is applied to the primary winding W1 of the transformer Tr, the boosted voltage is transmitted to the secondary winding W2, and power is supplied to the load Ro. . The voltage of the capacitor C1 at this time is determined by the voltage of the
図3は、電圧変換装置100の各部の電圧および電流を示している。なお、図3においては、図1のP点より後段の部分の図示を省略してある。図3は、非特許文献3の図2.1と基本的に同じであり、図中の各符号の定義は、以下のとおりである。
Vin:入力電圧(直流電源1の電圧)
Vo:出力電圧
Vs1:補助スイッチング素子S1の両端電圧
Vs2:主スイッチング素子S2の両端電圧
Vc1:コンデンサC1の両端電圧
Vc2:コンデンサC2の両端電圧
Vc3:コンデンサC3の両端電圧
Vc4:コンデンサC4の両端電圧
Vm:監視電圧(P点の電圧)
Vp:トランスTrの一次巻線W1の両端電圧
Vs:トランスTrの二次巻線W2の両端電圧
VLin:入力インダクタLinの両端電圧
VLK:漏れインダクタンスLkの両端電圧
iin:入力電流
io:出力電流
iSW1:補助スイッチング素子S1に流れる電流
iSW2:主スイッチング素子S2に流れる電流
iLK:漏れインダクタンスLkに流れる電流
FIG. 3 shows the voltage and current of each part of the
Vin: Input voltage (voltage of DC power supply 1)
Vo: output voltage Vs1: voltage across auxiliary switching element S1 Vs2: voltage across main switching element S2 Vc1: voltage across capacitor C1 Vc2: voltage across capacitor C2 Vc3: voltage across capacitor C3 Vc4: voltage across capacitor C4 Vm: Monitoring voltage (voltage at point P)
Vp: voltage across the primary winding W1 of the transformer Tr Vs: voltage across V Lin of the secondary winding W2 of the transformer Tr: voltage across V LK input inductor Lin: voltage across the leakage inductance Lk i in: the input current i o : Output current i SW1 : current flowing through auxiliary switching element S1 i SW2 : current flowing through main switching element S2 i LK : current flowing through leakage inductance Lk
図3において、リレー10がONして回路が動作している定常状態では、図中にも示されているように、Vc1、Vc2、Vm、Vc3、Vc4、およびVoは、それぞれ以下の式から算出することができる。なお、Dは図2に示したデューティ、NはトランスTrの巻数比である。
Vc1=[D/(1−D)]・Vin
Vc2=Vin
Vm=Vc1+Vc2=[1/(1−D)]・Vin
Vc3=Vc1・N=[D/(1−D)]・Vin・N
Vc4=Vc2・N=Vin・N
Vo=Vc3+Vc4=[1/(1−D)]・Vin・N
In FIG. 3, in a steady state where the
Vc1 = [D / (1-D)] · Vin
Vc2 = Vin
Vm = Vc1 + Vc2 = [1 / (1-D)] · Vin
Vc3 = Vc1 · N = [D / (1-D)] · Vin · N
Vc4 = Vc2 · N = Vin · N
Vo = Vc3 + Vc4 = [1 / (1-D)]. Vin.N
上式より、コンデンサC2の電圧Vc2は入力電圧Vinに等しく、コンデンサC1の電圧Vc1は、入力電圧VinとデューティDによって決まることがわかる。後述するように、本発明では、Vc1とVc2の和である監視電圧Vmの値に基づいて、初期状態におけるスイッチング素子S1、S2のON故障を検出する。 From the above equation, it can be seen that the voltage Vc2 of the capacitor C2 is equal to the input voltage Vin, and the voltage Vc1 of the capacitor C1 is determined by the input voltage Vin and the duty D. As will be described later, in the present invention, the ON failure of the switching elements S1 and S2 in the initial state is detected based on the value of the monitoring voltage Vm that is the sum of Vc1 and Vc2.
図4は、図3の各部の電圧および電流の1周期分の波形を示している。本図は、非特許文献3の図2.2を引用したものである。横軸のt0〜t6は、それぞれ以下のタイミングを表している。t0は、補助スイッチング素子S1がOFFした直後のタイミングである。t1は、主スイッチング素子S2のゲート信号Vgs2が立ち上がる(LからHになる)タイミングである。t2は、ゲート信号Vgs2によって主スイッチング素子S2がONするタイミングである。t3は、主スイッチング素子S2のゲート信号Vgs2が立ち下がる(HからLになる)タイミングである。t4は、補助スイッチング素子S1のゲート信号Vgs1が立ち上がる(LからHになる)タイミングである。t5は、ゲート信号Vgs1によって補助スイッチング素子S1がONするタイミングである。t6は、補助スイッチング素子S1のゲート信号Vgs1が立ち下がる(HからLになる)タイミングである。
FIG. 4 shows waveforms for one period of the voltage and current of each part in FIG. This figure is a quotation of FIG. 2.2 of
図5A〜図5Fは、1周期内の所定区間における第1変換回路11と第2変換回路12の電流経路を示している。各図の下の波形図は、区間A〜Fを表示するために、図4の波形図の一部を抜粋したものである。
5A to 5F show current paths of the
図5Aは、区間A(t0〜t1)における電流経路を示している。区間Aでは、スイッチング素子S1、S2はいずれもOFF状態にある。第1変換回路11においては、補助スイッチング素子S1のOFFと同時に、寄生コンデンサCs1の充電が開始され、電圧Vs1はVc1+Vc2まで上昇する。一方、主スイッチング素子S2の寄生コンデンサCs2は放電し、電圧Vs2はゼロまで低下する。入力電流iinは最小値となり、漏れインダクタンス電流iLKは正のピーク値となる。第2変換回路12においては、ダイオードD3に流れていた電流iD3はそのまま流れ続ける。
FIG. 5A shows a current path in the section A (t0 to t1). In the section A, the switching elements S1 and S2 are both in the OFF state. In the
図5Bは、区間B(t1〜t2)における電流経路を示している。区間Bでは、補助スイッチング素子S1はOFFを継続し、主スイッチング素子S2はONに切り替わる直前の状態にある。第1変換回路11においては、t1のタイミングでダイオードD2が導通する。このダイオードD2に流れる電流がゼロになるまでは、スイッチング素子S2はONしない。入力電流iinは最小値から増加し始め、漏れインダクタンス電流iLKはゼロまで減少する。第2変換回路12においては、ダイオードD3に流れていた電流iD3は、ゼロまで減少する。
FIG. 5B shows a current path in the section B (t1 to t2). In the section B, the auxiliary switching element S1 continues to be OFF, and the main switching element S2 is in a state immediately before being switched ON. In the
図5Cは、区間C(t2〜t3)における電流経路を示している。区間Cでは、主スイッチング素子S2がONとなり、補助スイッチング素子S1はOFFを維持する。第1変換回路11においては、コンデンサC2の電圧Vc2が、一次巻線W1と漏れインダクタンスLkとの直列回路の両端に印加されて、一次巻線W1の電圧Vpの極性が正から負へ反転する(図4参照)。入力電流iinは増加を続け、漏れインダクタンス電流iLKはゼロから負方向へ増加し始める。第2変換回路12においては、ダイオードD4が導通し、このダイオードD4に電流iD4が流れ始める。また、二次巻線W2の電圧Vsの極性が正から負へ反転する(図4参照)。
FIG. 5C shows a current path in the section C (t2 to t3). In section C, the main switching element S2 is turned on and the auxiliary switching element S1 is kept off. In the
図5Dは、区間D(t3〜t4)における電流経路を示している。区間Dでは、スイッチング素子S1はOFF状態を維持し、スイッチング素子S2もONからOFFに切り替わる。第1変換回路11においては、寄生コンデンサCs2がVs2=Vc1+Vc2となるまで充電されるとともに、寄生コンデンサCs1がVs1=0となるまで放電する。入力電流iinは最大となり、漏れインダクタンス電流iLKは負のピーク値となる。第2変換回路12においては、ダイオードD4に電流iD4が流れ続ける。
FIG. 5D shows a current path in the section D (t3 to t4). In section D, switching element S1 maintains an OFF state, and switching element S2 also switches from ON to OFF. In the
図5Eは、区間E(t4〜t5)における電流経路を示している。区間Eでは、主スイッチング素子S2はOFFを維持し、補助スイッチング素子S1はONに切り替わる直前の状態にある。第1変換回路11においては、寄生コンデンサCs1の放電終了と同時に、寄生ダイオードD1に電流が流れ始める。このダイオードD1の電流がゼロになるまで、補助スイッチング素子S1はONしない。入力電流iinは最大値から減少し始め、漏れインダクタンス電流iLKは負のピーク値からゼロまで減少する。第2変換回路12においては、ダイオードD4に流れていた電流iD4は、ゼロまで減少する。
FIG. 5E shows a current path in the section E (t4 to t5). In the section E, the main switching element S2 is maintained OFF and the auxiliary switching element S1 is in a state immediately before being switched ON. In the
図5Fは、区間F(t5〜t6)における電流経路を示している。区間Fでは、補助スイッチング素子S1がONとなり、主スイッチング素子S2はOFFを維持する。第1変換回路11においては、入力電流iinは最小値まで減少し、漏れインダクタンス電流iLKはゼロから正のピーク値まで増加する。第2変換回路12においては、ダイオードD3が導通して、このダイオードD3に電流iD3が流れる。タイミングt6で補助スイッチング素子S1がOFFになると、図5Aに戻って次の周期へ移行する。
FIG. 5F shows a current path in the section F (t5 to t6). In the section F, the auxiliary switching element S1 is turned on and the main switching element S2 is kept off. In the
次に、スイッチング素子S1、S2が動作する前の初期状態において行われる初期診断につき、図6〜図9を参照しながら説明する。各図において、スイッチング素子S1、S2は、簡略化した回路記号で示してある。なお、初期状態のコンデンサC1、C2の電圧Vc1、Vc2は、いずれもゼロとする(Vc1=0、Vc2=0)。 Next, an initial diagnosis performed in an initial state before the switching elements S1 and S2 operate will be described with reference to FIGS. In each figure, the switching elements S1 and S2 are indicated by simplified circuit symbols. Note that the voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 in the initial state are both zero (Vc1 = 0, Vc2 = 0).
<S1、S2が正常な場合>
図6は、初期状態において、スイッチング素子S1、S2のいずれにも故障が発生していない状態(正常状態)を示している。この場合、図6(a)のように、スイッチング素子S1、S2は、いずれもOFFしており、リレー10もOFFとなっている。この状態から初期診断を行うには、リレー10をONする。すると、直流電源1からリレー10を介してコンデンサC2が充電される。コンデンサC2の充電完了までには一定時間を要する。このため、図6(b)のように、コンデンサC2の電圧Vc2が、この一定時間後に直流電源1の電圧Vinまで上昇する。また、Vc2がVinに至るまでの間は、スイッチング素子S1、S2の接続点と、コンデンサC1、C2の接続点との間に電位差があることから、直流電源1からスイッチング素子S1の寄生ダイオードを介して、コンデンサC1が充電される。このため、コンデンサC1の電圧Vc1がVαまで上昇する(0<Vα<Vin)。その結果、P点の電圧、すなわち監視電圧Vm(=Vc1+Vc2)は、リレー10がONしてから一定時間後に、Vm=Vin+Vαまで上昇する。
<When S1 and S2 are normal>
FIG. 6 shows a state (normal state) in which no failure has occurred in any of the switching elements S1 and S2 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 6A, the switching elements S1 and S2 are both OFF, and the
このように、初期状態でスイッチング素子S1、S2が共に正常である場合は、リレー10をONすることによって、監視電圧VmがVin+Vαまで上昇する。CPU30は、電圧検出回路20の出力を取り込んで、リレー10がONしてから一定時間後に、監視電圧VmがVm=Vin+Vαになれば、スイッチング素子S1、S2はいずれもON故障していないと判定する。この場合、CPU30は、故障報知信号を外部へ出力しないか、あるいは、故障報知信号に代えて、スイッチング素子S1、S2が共に正常であることを示す信号を外部へ出力する。
Thus, when the switching elements S1 and S2 are both normal in the initial state, the monitoring voltage Vm rises to Vin + Vα by turning on the
<S2がON故障の場合>
図7は、初期状態において、主スイッチング素子S2にON故障が発生している状態を示している。この場合、図7(a)のように、主スイッチング素子S2は短絡状態となっており、補助スイッチング素子S1はOFF状態にある。この状態から、リレー10がONすると、主スイッチング素子S2がON故障しているため、直流電源1からコンデンサC2へ充電が行われない。したがって、コンデンサC2の電圧Vc2は、図7(b)のように、直流電源1の電圧Vinまで上昇せず、ゼロのままとなる。また、コンデンサC1の電圧Vc1も、Vαまで上昇せずゼロのままである。その結果、監視電圧Vm(=Vc1+Vc2)は、リレー10がONしてから一定時間が経過しても、すなわち、スイッチング素子S1およびS2が正常な場合の、コンデンサC1およびC2の充電に要する時間が経過しても、Vin+Vαまで上昇せずゼロを維持する。
<When S2 is ON failure>
FIG. 7 shows a state in which an ON failure has occurred in the main switching element S2 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 7A, the main switching element S2 is in a short circuit state, and the auxiliary switching element S1 is in an OFF state. From this state, when the
このように、初期状態で主スイッチング素子S2がON故障している場合は、リレー10をONしても、監視電圧VmがVin+Vαまで上昇せず、Vm=0のままとなる。CPU30は、電圧検出回路20の出力を取り込んで、リレー10のONから一定時間が経過した後も、監視電圧VmがVm=0のままであれば、主スイッチング素子S2がON故障していると判定する。この判定に基づき、CPU30は、主スイッチング素子S2が初期状態でON故障していることを報知するための、故障報知信号を外部へ出力する。
Thus, when the main switching element S2 is in an ON failure in the initial state, the monitoring voltage Vm does not rise to Vin + Vα even if the
<S1がON故障の場合>
図8は、初期状態において、補助スイッチング素子S1にON故障が発生している状態を示している。この場合、図8(a)のように、補助スイッチング素子S1は短絡状態となっており、主スイッチング素子S2はOFF状態にある。この状態から、リレー10がONすると、直流電源1からリレー10を介してコンデンサC2が充電され、図8(b)のように、コンデンサC2の電圧Vc2が、一定時間後に直流電源1の電圧Vinまで上昇する。一方、補助スイッチング素子S1がON故障しているため、コンデンサC1の電圧Vc1は、Vαまで上昇せずゼロのままである。その結果、監視電圧Vm(=Vc1+Vc2)は、Vc2とともにVinまで上昇するが、Vin+Vαまでは上昇しない(0<Vm<Vin+Vα)。
<When S1 is ON failure>
FIG. 8 shows a state where an ON failure has occurred in the auxiliary switching element S1 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 8A, the auxiliary switching element S1 is in a short circuit state, and the main switching element S2 is in an OFF state. From this state, when the
このように、初期状態で補助スイッチング素子S1がON故障している場合は、リレー10のONから一定時間が経過すると、監視電圧Vmは、Vm=Vinまで上昇するものの、Vm=Vin+Vαには至らない。CPU30は、電圧検出回路20の出力を取り込んで、リレー10のONから一定時間が経過した後の監視電圧VmがVm=Vinであれば、補助スイッチング素子S1がON故障していると判定する。この判定に基づき、CPU30は、補助スイッチング素子S1が初期状態でON故障していることを報知するための、故障報知信号を外部へ出力する。
As described above, when the auxiliary switching element S1 has an ON failure in the initial state, the monitoring voltage Vm rises to Vm = Vin after a certain time has elapsed since the
<S1、S2がON故障の場合>
図9は、初期状態において、双方のスイッチング素子S1、S2にON故障が発生している状態を示している。この場合、図9(a)のように、スイッチング素子S1、S2は共に短絡状態となっている。この状態から、リレー10がONすると、主スイッチング素子S2がON故障しているため、直流電源1からコンデンサC2へ充電が行われない。したがって、コンデンサC2の電圧Vc2は、図9(b)のように、直流電源1の電圧Vinまで上昇せず、ゼロのままとなる。また、コンデンサC1の電圧Vc1も、Vαまで上昇せずゼロのままである。その結果、監視電圧Vm(=Vc1+Vc2)は、リレー10がONしてから一定時間が経過しても、Vin+Vαまで上昇せずゼロを維持する。
<When S1 and S2 are ON failure>
FIG. 9 shows a state in which an ON failure has occurred in both switching elements S1 and S2 in the initial state. In this case, as shown in FIG. 9A, the switching elements S1 and S2 are both short-circuited. From this state, when the
このように、初期状態で双方のスイッチング素子S1、S2がON故障している場合は、リレー10をONしても、監視電圧VmがVin+Vαまで上昇せず、Vm=0のままとなる。しかしながら、この現象は、図7に示した、主スイッチング素子S2がON故障している場合と同じ現象である。したがって、図9の場合は、少なくとも主スイッチング素子S2がON故障していることは判定可能であるが、これに加えて、補助スイッチング素子S1もON故障しているかどうかの判定は不可能である。結局、図9の場合は、図7の場合と区別がつかないことから、初期状態でスイッチング素子S1、S2が共にON故障していることの検出はできないことになる。
As described above, when both switching elements S1 and S2 are in an ON failure in the initial state, even if the
なお、初期状態においては、スイッチング素子S1、S2をONさせないので、スイッチング素子S1、S2の一方または両方にOFF故障が発生していたとしても、これを検出することはできない。すなわち、初期診断で検出できる故障は、スイッチング素子S1、S2のいずれか一方のON故障に限られる。スイッチング素子S1、S2のOFF故障の診断は、各スイッチング素子が動作を開始した後に行われる。 In the initial state, since the switching elements S1 and S2 are not turned ON, even if an OFF failure has occurred in one or both of the switching elements S1 and S2, this cannot be detected. That is, the failure that can be detected by the initial diagnosis is limited to the ON failure of one of the switching elements S1 and S2. The diagnosis of the OFF failure of the switching elements S1 and S2 is performed after each switching element starts operation.
以上説明したように、リレー10をONにしてから一定時間経過後の監視電圧Vmの値に基づいて、補助スイッチング素子S1または主スイッチング素子S2がON故障しているか否かの初期診断を行うことができる。図10は、この初期診断におけるON故障有無の判定基準を示したテーブルである。前述のように、図9の故障は、図7の故障と区別がつかないため、本テーブルには挙げていない。
As described above, based on the value of the monitoring voltage Vm after a lapse of a certain time after the
上述した実施形態によると、初期診断において、リレー10がONしてから一定時間経過後の、接続点Pの電圧(監視電圧Vm)を検出し、当該電圧の値に基づいて、初期状態でのスイッチング素子S1、S2のON故障の有無を判定している。このため、1箇所の電圧を監視することで、スイッチング素子S1、S2のいずれがON故障している場合でも、その故障を検出することができる。また、初期診断時にスイッチング素子S1、S2に通電しないので、消費電力の増加を抑制できるとともに、スイッチング素子S1、S2のON・OFFによる寿命への影響も抑制できる。さらに、図10のような単純な判定基準によりON故障を検出できるため、CPU30の初期診断プログラムが簡単となる。
According to the above-described embodiment, in the initial diagnosis, the voltage at the connection point P (monitoring voltage Vm) after a lapse of a certain time after the
図11は、第2実施形態に係る電圧変換装置200を示している。第1実施形態の電圧変換装置100(図1)は、DC−DCコンバータであったが、第2実施形態の電圧変換装置200は、DC−ACコンバータである。なお、図11では、P点より後段の部分の図示を省略してある。P点より後段には、図1の電圧検出回路20、コンデンサCf、CPU30、およびゲートドライバ40が、図1と同じ回路構成で設けられる。
FIG. 11 shows a
図11において、電圧変換装置200は、直流電源1、リレー10、第1変換回路11、第2変換回路22、および第3変換回路23を備えている。直流電源1、リレー10、および第1変換回路11については、図1と同じであるので説明を省略する。
In FIG. 11, the
第2変換回路22は、第1変換回路11により昇圧された交流電圧を整流して、直流電圧に変換する回路であり、整流用のダイオードD3およびD4と、平滑用のコンデンサC3〜C5と、トランスTrの二次巻線W2とを有している。
The second conversion circuit 22 is a circuit that rectifies the AC voltage boosted by the
第3変換回路23は、第2変換回路22で得られた直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する回路であり、スイッチング素子S3〜S6と、インダクタL1およびL2と、コンデンサC6とを有している。スイッチング素子S3〜S6は、スイッチング素子S1、S2と同様にFETからなる。
The
このような3つの変換回路11、22、23を備えた電圧変換装置(DC−ACコンバータ)は、たとえば非特許文献1に記載されている。
A voltage converter (DC-AC converter) including such three
上述した電圧変換装置200においても、初期状態でリレー10をONにしてから、一定時間経過後のP点の電圧(監視電圧)を検出することで、初期診断を行うことができる。その手法は、第1実施形態の電圧変換装置100の場合と同じであるので、重複説明を省略する。
Also in the
以上の実施形態では、スイッチング素子S1、S2の組が1つだけ設けられた単相型の電圧変換装置を例に挙げたが、スイッチング素子S1、S2の組が複数並列に接続された多相型の電圧変換装置においても、前記と同様の原理に基づいて、初期診断を行うことができる。ただし、多相型の場合は、複数の主スイッチング素子のいずれかがON故障していること、および、複数の補助スイッチング素子のいずれかがON故障していることは判定できるが、ON故障したスイッチング素子を特定することはできない。 In the above embodiment, the single-phase type voltage conversion device provided with only one set of the switching elements S1 and S2 has been described as an example. However, a multiphase in which a plurality of sets of the switching elements S1 and S2 are connected in parallel Even in a type of voltage converter, an initial diagnosis can be performed based on the same principle as described above. However, in the case of the polyphase type, it can be determined that one of the plurality of main switching elements has an ON failure and that one of the plurality of auxiliary switching elements has an ON failure, but the ON failure has occurred. The switching element cannot be specified.
本発明では、以上述べた実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。 In the present invention, the following various embodiments can be adopted in addition to the embodiments described above.
電圧変換装置100の第2変換回路12において、図1の構成に代えて、トランスTrの二次巻線W2に中間タップを設け、特許文献2〜10に示されている二次側回路のような構成としてもよい。電圧変換装置200の第2変換回路22についても同様である。
In the
前記の各実施形態においては、第2変換回路12、22の整流素子としてダイオードD3、D4を用いたが、ダイオードの替わりにFETを用いてもよい。
In each of the embodiments described above, the diodes D3 and D4 are used as the rectifying elements of the
前記の各実施形態においては、スイッチング素子S1、S2にFETを用いたが、FETの替わりにトランジスタやIGBTなどを用いてもよい。電圧変換装置200のスイッチング素子S3〜S6についても同様である。
In each of the embodiments described above, FETs are used as the switching elements S1 and S2. However, transistors or IGBTs may be used instead of the FETs. The same applies to the switching elements S3 to S6 of the
前記の各実施形態においては、直流電源1と第1変換回路11との間に設けられる開閉器として、リレー10を例に挙げたが、リレー10の替わりにスイッチ、FET、トランジスタなどを用いてもよい。
In each of the embodiments described above, the
前記の各実施形態においては、スイッチング素子S1、S2をPWM信号により駆動したが、PWM信号以外の信号によりスイッチング素子S1、S2を駆動してもよい。 In each of the embodiments described above, the switching elements S1 and S2 are driven by the PWM signal. However, the switching elements S1 and S2 may be driven by a signal other than the PWM signal.
前記の各実施形態においては、車両に搭載される電圧変換装置を例に挙げたが、本発明は、車両用以外の電圧変換装置にも適用することができる。 In each of the embodiments described above, the voltage conversion device mounted on the vehicle is taken as an example, but the present invention can also be applied to voltage conversion devices other than those for vehicles.
1 直流電源
10 リレー(開閉器)
11 第1変換回路
12、22 第2変換回路
20 電圧検出回路
23 第3変換回路
30 CPU(故障検出部)
40 ゲートドライバ
100、200 電圧変換装置
C1 コンデンサ(第1コンデンサ)
C2 コンデンサ(第2コンデンサ)
Lin 入力インダクタ
P 接続点
S1 補助スイッチング素子
S2 主スイッチング素子
Tr トランス
W1 一次巻線
W2 二次巻線
1
DESCRIPTION OF
40
C2 capacitor (second capacitor)
Lin input inductor P connection point S1 auxiliary switching element S2 main switching element Tr transformer W1 primary winding W2 secondary winding
Claims (5)
前記第1変換回路で変換された交流電圧を整流して直流電圧に変換する第2変換回路と、
前記直流電源と前記第1変換回路との間に設けられた開閉器と、を備え、
前記第1変換回路と前記第2変換回路とは、トランスによって絶縁されており、
前記第1変換回路は、主スイッチング素子と、補助スイッチング素子と、入力インダクタと、前記トランスの一次巻線と、第1コンデンサと、第2コンデンサとを有し、
前記直流電源に対して、前記開閉器と前記入力インダクタと前記主スイッチング素子とは直列に接続されており、
前記一次巻線と前記第2コンデンサとの直列回路が、前記主スイッチング素子に対して並列に接続されており、
前記第1コンデンサと前記補助スイッチング素子との直列回路が、前記一次巻線に対して並列に接続されており、
前記第2変換回路は、前記トランスの二次巻線と、前記二次巻線に発生した交流電圧を整流する整流素子と、を有している電圧変換装置において、
前記補助スイッチング素子と前記第1コンデンサとの接続点の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路で検出された前記接続点の電圧に基づいて、前記各スイッチング素子のいずれかに、当該素子が短絡状態となるON故障が発生していることを検出する故障検出部と、をさらに備え、
前記故障検出部は、
前記各スイッチング素子が動作する前の初期状態において、前記開閉器が閉じてから一定時間が経過した後の前記接続点の電圧に基づいて、前記ON故障を検出することを特徴とする電圧変換装置。 A first conversion circuit that converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage by switching;
A second conversion circuit that rectifies the AC voltage converted by the first conversion circuit and converts it into a DC voltage;
A switch provided between the DC power source and the first conversion circuit,
The first conversion circuit and the second conversion circuit are insulated by a transformer,
The first conversion circuit includes a main switching element, an auxiliary switching element, an input inductor, a primary winding of the transformer, a first capacitor, and a second capacitor,
For the DC power source, the switch, the input inductor, and the main switching element are connected in series,
A series circuit of the primary winding and the second capacitor is connected in parallel to the main switching element;
A series circuit of the first capacitor and the auxiliary switching element is connected in parallel to the primary winding;
In the voltage conversion apparatus, the second conversion circuit includes a secondary winding of the transformer and a rectifying element that rectifies an AC voltage generated in the secondary winding.
A voltage detection circuit for detecting a voltage at a connection point between the auxiliary switching element and the first capacitor;
Based on the voltage at the connection point detected by the voltage detection circuit, a failure detection unit that detects that an ON failure has occurred in which any of the switching elements is in a short circuit state, In addition,
The failure detection unit
In the initial state before each switching element operates, the ON failure is detected based on the voltage at the connection point after a predetermined time has elapsed since the switch was closed. .
前記故障検出部は、
前記一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Vmがゼロである場合(Vm=0)に、前記主スイッチング素子がON故障していると判定する、ことを特徴とする電圧変換装置。 The voltage converter according to claim 1, wherein
The failure detection unit
The voltage converter according to claim 1, wherein when the voltage Vm at the connection point after the predetermined time has elapsed is zero (Vm = 0), it is determined that the main switching element is in an ON failure.
前記故障検出部は、さらに、
前記一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Vmが、前記直流電源の電圧Vinである場合(Vm=Vin)に、前記補助スイッチング素子がON故障していると判定する、ことを特徴とする電圧変換装置。 The voltage converter according to claim 2,
The failure detection unit further includes:
When the voltage Vm at the connection point after the predetermined time has elapsed is the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin), it is determined that the auxiliary switching element has an ON failure. Voltage converter.
前記故障検出部は、さらに、
前記一定時間が経過した後の前記接続点の電圧Vmが、前記直流電源の電圧Vinに所定値Vαを加算した値である場合(Vm=Vin+Vα)に、前記主スイッチング素子と前記補助スイッチング素子のいずれもがON故障していないと判定する、ことを特徴とする電圧変換装置。 In the voltage converter of Claim 3,
The failure detection unit further includes:
When the voltage Vm at the connection point after the fixed time has elapsed is a value obtained by adding a predetermined value Vα to the voltage Vin of the DC power supply (Vm = Vin + Vα), the main switching element and the auxiliary switching element A voltage conversion device characterized by determining that none of them has an ON failure.
前記所定値Vαは、前記一定時間が経過した後の、前記第1コンデンサの両端電圧である、ことを特徴とする電圧変換装置。 The voltage converter according to claim 4, wherein
The predetermined value Vα is a voltage across the first capacitor after the predetermined time has elapsed.
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