JP6914399B1 - Power converter - Google Patents
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Abstract
【課題】過電流時にスイッチ素子がターンオフする際に発生するサージ電圧を低減させつつ、ボディダイオードに流れる還流電流を抑制する電力変換装置を得る。【解決手段】スイッチング素子8とスイッチング素子9とを直列接続したコンバータ部5と、スイッチング素子8とスイッチング素子9の接続点を流れる電流を検出する電流センサ11と、電流センサ11の検出電流が過電流であることを検出する過電流検出部19a、19bと、を備え、スイッチング素子8とスイッチング素子9との何れか一方を規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させ、他方を規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a power conversion device which suppresses a recirculation current flowing through a body diode while reducing a surge voltage generated when a switch element turns off at the time of overcurrent. SOLUTION: A converter unit 5 in which a switching element 8 and a switching element 9 are connected in series, a current sensor 11 for detecting a current flowing through a connection point between the switching element 8 and the switching element 9, and a current detected by the current sensor 11 are excessive. It is provided with overcurrent detection units 19a and 19b for detecting that it is a current, and one of the switching element 8 and the switching element 9 is transitioned from an off state to an on state at a specified turn-on time, and the other is specified. The turn-off time is longer than the turn-off time to transition from the on state to the off state. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本願は、電力変換装置に関するものである。 The present application relates to a power converter.
昨今、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)、電気自動車(EV)、および燃料電池車(FCV)といった電動パワートレインを搭載した自動車(以下、電動化車両という。)が普及している。これらの電動化車両には、従来のガソリンエンジン車の構成に加えて、車両を推進するモータと当該モータを駆動する電力変換装置、および高圧バッテリ又は補機バッテリを充填する電力変換装置が搭載されている。 Recently, automobiles equipped with electric power trains such as hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), electric vehicles (EV), and fuel cell vehicles (FCV) (hereinafter referred to as electric vehicles) have become widespread. There is. In addition to the configuration of a conventional gasoline engine vehicle, these electrified vehicles are equipped with a motor for propelling the vehicle, a power conversion device for driving the motor, and a power conversion device for filling a high-voltage battery or an auxiliary battery. ing.
電力変換装置に設けられるスイッチ素子のターンオフ時には、サージ電圧が発生することが知られている。このサージ電圧の大きさは、直流電源線である母線のインダクタンス成分と、ターンオフ時にその母線に流れていた電流の値とに依存する。各スイッチ素子の耐圧、および電圧が印加されるバスバー等の金属部材間の絶縁距離は、サージ電圧を考慮して決定される。 It is known that a surge voltage is generated when a switch element provided in a power conversion device is turned off. The magnitude of this surge voltage depends on the inductance component of the bus, which is a DC power supply line, and the value of the current flowing through the bus at turn-off. The withstand voltage of each switch element and the insulation distance between metal members such as a bus bar to which a voltage is applied are determined in consideration of the surge voltage.
また、異常が検出された場合に、保護動作としてオン状態のスイッチ素子をターンオフする。母線電流の過電流時において、保護動作時に急激にターンオフするとサージ電圧が過大となり、スイッチ素子が破壊する恐れがある。そこで、スイッチ素子をソフト遮断することが望ましい。 When an abnormality is detected, the switch element in the ON state is turned off as a protective operation. When the bus current is overcurrent, if the turn-off is suddenly performed during the protection operation, the surge voltage becomes excessive and the switch element may be destroyed. Therefore, it is desirable to softly shut off the switch element.
ソフト遮断とは、通常動作時にターンオフする場合と比較して、スイッチ素子の状態をオン状態から緩やかにオフ状態へ遷移させること、即ち、スイッチ素子のゲート電圧を時間をかけて降下させることを指す。 Soft cutoff refers to gradually transitioning the state of the switch element from the on state to the off state, that is, lowering the gate voltage of the switch element over time, as compared with the case of turning off during normal operation. ..
例えば、特許文献1には、負荷電流の過電流が検知された場合にスイッチ素子をソフト遮断する信号を生成し、対応する駆動回路がソフト遮断するインバータ回路が開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献1に開示されたインバータ回路においては、負荷電流の過電流時にソフト遮断によるサージ電圧発生の抑制はできるものの、スイッチ素子のソフト遮断後の還流電流については言及されていない。還流電流とは、モータなどのコイル成分を持った誘導負荷に流れる電流を遮断しようとすると誘導負荷に流れ続けようとする電流であり、スイッチ素子のボディダイオードを通る。
However, in the inverter circuit disclosed in
ボディダイオードは、一般的なダイオードと同様に、短時間であるが連続通電可能電流より大きな許容電流値である短時間定格電流が定められているが、過電流がボディダイオードの短時間定格電流を超えればスイッチ素子の破壊に至る可能性がある。短時間定格電流を大きくしようとするとスイッチ素子に流れる電流密度を下げる必要があり、即ち、スイッチ素子のチップ面積を拡大する必要があり、スイッチ素子の高コスト化、電力変換装置の大型化となる課題が発生する。 Like a general diode, a body diode has a short-time rated current that is a permissible current value that is larger than the continuously energizable current for a short time, but the overcurrent determines the short-time rated current of the body diode. If it exceeds the limit, the switch element may be destroyed. In order to increase the rated current for a short period of time, it is necessary to reduce the current density flowing through the switch element, that is, it is necessary to increase the chip area of the switch element, resulting in an increase in the cost of the switch element and an increase in the size of the power conversion device. Challenges arise.
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、過電流時にスイッチ素子がターンオフする際に発生するサージ電圧を低減させつつ、ボディダイオードに流れる還流電流を抑制する電力変換装置を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and is a power that suppresses a return current flowing through a body diode while reducing a surge voltage generated when a switch element turns off during an overcurrent. It is an object of the present invention to provide a conversion device.
本願に開示される電力変換装置は、下アームを構成する第1スイッチと上アームを構成する第2スイッチとの直列回路で構成された第1スイッチ素子対と、上記第1スイッチと上記第2スイッチとの接続点に接続された第1誘導性負荷と、上記第1誘導性負荷に流れる電流を検出する第1電流検出手段と、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、
上記制御部は、上記第1スイッチおよび上記第2スイッチを制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、上記第1電流検出手段の検出電流が過電流であることを検出する第1過電流検出部と、上記第1過電流検出部が上記過電流を検出した時、上記第1スイッチと上記第2スイッチとの何れか一方を規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させ、他方を規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるオン/オフ駆動部と、を備えたことを特徴とする。
The power conversion device disclosed in the present application includes a first switch element pair composed of a series circuit of a first switch constituting a lower arm and a second switch forming an upper arm, and the first switch and the second switch. A first inductive load connected to a connection point with the switch, a first current detecting means for detecting the current flowing through the first inductive load, and a control unit for controlling the first switch and the second switch. , With
The control unit includes a control signal generation unit that generates a control signal that controls the first switch and the second switch, and a first overcurrent that detects that the detection current of the first current detection means is an overcurrent. When the detection unit and the first overcurrent detection unit detect the overcurrent, either one of the first switch and the second switch is changed from the off state to the on state at a specified turn-on time, and the other. It is characterized by having an on / off drive unit that transitions from an on state to an off state in a turn-off time longer than a specified turn-off time.
本願に開示される電力変換装置によれば、スイッチ素子がターンオフする際に発生するサージ電圧を低減させつつ、ボディダイオードに流れる還流電流を抑制できる電力変換装置を得ることができる。 According to the power conversion device disclosed in the present application, it is possible to obtain a power conversion device capable of suppressing the return current flowing through the body diode while reducing the surge voltage generated when the switch element is turned off.
以下、本願に係る電力変換装置の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において、同一または相当する部分については、同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the power conversion device according to the present application will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置を示す構成図である。本実施の形態においては、電力変換装置が昇圧コンバータで構成される場合を例に挙げて説明する。
図1において、昇圧コンバータの入力端子Pi、Niには蓄電部1が接続されている。蓄電部1は直流電圧を出力する。蓄電部1は、例えばバッテリから構成される。ここで、本実施の形態に係る電力変換装置が電気自動車またはハイブリッド自動車に適用されている場合、蓄電部1は、代表的にはニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から構成される。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a power conversion device according to the first embodiment. In the present embodiment, a case where the power conversion device is composed of a boost converter will be described as an example.
In FIG. 1, the
次に、昇圧コンバータの回路構成について説明する。
電力変換装置を構成する昇圧コンバータは、図1に示すように、入力電圧検出回路2、入力コンデンサ3、第1誘導性負荷としてのリアクトル4a、コンバータ部5、平滑コンデンサ6、および出力電圧検出回路7を備えている。以下、これらの構成要素について説明する。
Next, the circuit configuration of the boost converter will be described.
As shown in FIG. 1, the boost converter constituting the power conversion device includes an input
入力電圧検出回路2は、蓄電部1からの入力電圧V1の値を検出して、入力電圧V1の電圧検出値を出力する。入力コンデンサ3は、蓄電部1に対して並列に接続されている。入力コンデンサ3は、蓄電部1から入力される直流電流からリプル電流を除去するリプル電流抑制用コンデンサとして機能する。
Input
入力コンデンサ3の後段には、リアクトル4aが接続されている。リアクトル4aの後段には、スイッチ回路としてのコンバータ部5が接続されている。コンバータ部5は、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を備えている。第2半導体スイッチ素子9は上アームのスイッチであり、第1半導体スイッチ素子8は下アームのスイッチである。上アームのスイッチである第2半導体スイッチ素子9と下アームのスイッチである第1半導体スイッチ素子8とは、第1スイッチ素子対を構成している。第1スイッチ素子対を構成する上アームの第2半導体スイッチ素子9と下アームの第1半導体スイッチ素子8とは直列に接続され、直列回路を構成している。
A
コンバータ部5の後段には、平滑コンデンサ6が接続されている。平滑コンデンサ6は、コンバータ部5から出力される直流電圧を平滑することにより、出力端子Po、No間に出力電圧V2を生成する。ここで、出力電圧V2は直流電圧である。また、出力電圧検出回路7は、平滑コンデンサ6からの出力電圧V2の値を検出して、出力電圧V2の電圧検出値を出力する。出力電圧検出回路7は、スイッチ回路としてのコンバータ部5の両端の電圧値を検出する電圧検出部として機能する。
A smoothing
ここで、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9は、トランジスタに内蔵寄生するボディダイオードを有するMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)である。第2半導体スイッチ素子9のドレイン端子は、平滑コンデンサ6の正極側に接続され、第1半導体スイッチ素子8のソース端子は、平滑コンデンサ6の負極側に接続されている。また、第2半導体スイッチ素子9のソース端子と第1半導体スイッチ素子8のドレイン端子とは、接続点10で互いに接続されている。
Here, the first
リアクトル4aは、インダクタンスL1を持つ誘導負荷であり、接続点10と入力コンデンサ3の正極側との間に接続されている。電流検出手段である電流センサ11は、誘導負荷であるリアクトル4aに流れるリアクトル電流I1を検出する。検出されたリアクトル電流I1が、信号線12aを介して制御部13に入力される。入力コンデンサ3の正極側から接続点10への向きに流れる電流を正電流とし、接続点10から入力コンデンサ3の正極側への向きに流れる電流を負電流とする。
The
次に、制御部13について説明する。
制御部13は、昇圧コンバータの動作を制御する。具体的には、制御部13は制御線14を介して第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9にゲート信号を送信し、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9をオン/オフ制御する。第1半導体スイッチ素子8のMOSFETは、制御部13から出力されるゲート信号Gate1aにより、規定のターンオン時間をかけてオフ状態からオン状態に遷移し、規定のターンオフ時間をかけてオン状態からオフ状態に遷移する。第2半導体スイッチ素子9のMOSFETは、制御部13から出力されるゲート信号Gate1bにより、規定のターンオン時間をかけてオフ状態からオン状態に遷移し、規定のターンオフ時間をかけてオン状態からオフ状態に遷移する。また、制御部13は、信号線12bを介して入力電圧検出回路2からの入力電圧V1の電圧検出値を取得し、信号線12cを介して出力電圧検出回路7から出力電圧V2の電圧検出値を取得する。なお、入力電圧V1および出力電圧V2は、共に、直流電圧である。また、制御部13には、外部信号線15を介して出力電圧指令値V2*が入力される。
Next, the
The
次に、制御部13による制御の概要について説明する。
制御部13は、昇圧コンバータから出力される出力電圧V2を制御する機能を有する。制御部13は、出力電圧V2が出力電圧指令値V2*と等しくなるように、昇圧コンバータのゲート信号Gate1a、Gate1bを制御する。昇圧コンバータの出力側から電力が出力される動作のときを力行と称し、リアクトル4aには正電流が流れる。昇圧コンバータの出力側へ電力が入力される動作のときを回生と称し、リアクトル4aには負電流が流れる。
Next, the outline of the control by the
The
以下、実施の形態1に係る電力変換装置としての昇圧コンバータの動作について説明する。実施の形態1に係る電力変換装置においては、力行時、回生時と第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9の状態に応じて、図2から図5に示す4つの動作モードが存在する。なお、図2から図5は、動作モードを説明する図であるので、図1に示す制御部13の図示を省略している。また、併せて図6および図7を用いてリアクトル電流I1の電流変化について説明する。図6および図7の横軸は時間t、縦軸はリアクトル電流I1を示している。
Hereinafter, the operation of the boost converter as the power conversion device according to the first embodiment will be described. In the power conversion device according to the first embodiment, the four operation modes shown in FIGS. 2 to 5 are set according to the states of the first
図2に示すモード1は、力行時において、第1半導体スイッチ素子8がオン、第2半導体スイッチ素子9がオフの状態である。このとき、リアクトル4aには、図6に示すリアクトル電流I1が流れており、図6のaで示す時間においてΔI/Δt=V1/L1で決まる傾きでリアクトル電流I1が増加する。
In
図3に示すモード2は、力行時において、第1半導体スイッチ素子8がオフ、第2半導体スイッチ素子9がオンの状態である。このとき、リアクトル4aには、図6に示すリアクトル電流I1が流れており、図6のbで示す時間においてΔI/Δt=(V2−V1)/L1で決まる傾きでリアクトル電流I1が減少する。
In
図4に示すモード3は、回生時において、第1半導体スイッチ素子8がオン、第2半導体スイッチ素子9がオフの状態である。このとき、リアクトル4aには、図7に示すリアクトル電流I1が流れており、図7のbで示す時間においてΔI/Δt=V1/L1で決まる傾きでリアクトル電流I1が増加する。
In
図5に示すモード4は、回生時において、第1半導体スイッチ素子8がオフ、第2半導体スイッチ素子9がオンの状態である。このとき、リアクトル4aには、図7に示すリアクトル電流I1が流れており、図7のaで示す時間においてΔI/Δt=(V2−V1)/L1で決まる傾きでリアクトル電流I1が減少する。
In
次に、図8を用いて制御部13の詳細について説明する。
図8に示すように、制御部13は、制御信号生成部16、第1駆動部17、第2駆動部18、第1正側過電流検出部19a、および第1負側過電流検出部19bから構成される。第1駆動部17は、第1半導体スイッチ素子8を駆動するゲート信号Gate1aを制御線14を介して出力する。第2駆動部18は、第2半導体スイッチ素子9を駆動するゲート信号Gate1bを制御線14を介して出力する。なお、第1駆動部17と第2駆動部18は、オン/オフ駆動部を構成する。
Next, the details of the
As shown in FIG. 8, the
第1駆動部17は、第1オン/オフ部20a、第1ソフト遮断部21a、および第1強制オン部22aを備えている。第2駆動部18は、第2オン/オフ部20b、第2ソフト遮断部21b、および第2強制オン部22bを備えている。制御信号生成部16、第1正側過電流検出部19a、および第1負側過電流検出部19bには、信号線12aを介してリアクトル電流I1の電流検出値が入力される。第1正側過電流検出部19aからの判定信号23aは、第1ソフト遮断部21aと第2強制オン部22b、および制御信号生成部16に入力される。第1負側過電流検出部19bからの判定信号23bは、第2ソフト遮断部21bと第1強制オン部22a、および制御信号生成部16に入力される。制御信号生成部16からの制御信号24aは、第1オン/オフ部20aに入力され、制御信号24bは、第2オン/オフ部20bに入力される。
The
電流センサ11は、図9に示すように、例えば電流値0Aで2.5Vの電圧を出力し、正側の定格センサ電流値で4.5V、負側の定格センサ電流値で0.5Vの電圧を出力する。第1正側過電流検出部19aは、リアクトル電流I1の電流検出値相当の電流センサ11の出力電圧を常にモニタしており、電流検出値相当の電圧値があらかじめ設定された正電流閾値を超えたときに、正電流の過電流と判定し、判定信号23aを、例えばハイ「H」からロー「L」に切り替える。第1負側過電流検出部19bは、リアクトル電流I1の電流検出値相当の電流センサ11の出力電圧を常にモニタしており、電流検出値相当の電圧値があらかじめ設定された負電流閾値を超えたときに、負電流の過電流と判定し、判定信号23bを、例えばハイ「H」からロー「L」に切り替える。
As shown in FIG. 9, the
制御信号生成部16は、出力電圧V2が出力電圧指令値V2*と等しくなるように、制御信号24a、24bを生成する。制御信号生成部16は、例えばマイコンにより実現される。マイコンは、プロセッサとメモリを備えている。制御信号生成部16の機能は、プロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。マイコンは、予め設定された変調方式に従って、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を制御する制御信号24a、24bを生成する。変調方式としては、例えば、基準波となる三角波とデューティとの比較によるPWM(Pulse Width Modulation)を用いる。ここで、デューティとは、全体の時間長に対する半導体スイッチ素子がオン状態になる時間長の比率を示す時比率に相当する指令値のことである。
The control
第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bは、制御信号24a、24bに従って、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を規定のターンオン時間かけてオフ状態からオン状態に遷移させ、規定のターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるGate1a、Gate1bを出力する。ここで、規定のターンオン時間、規定のターンオフ時間は、それぞれ通常ターンオン時間、通常ターンオフ時間と称することとし、例えば、過電流検出しない電流値の範囲で、定格コンバータ出力が可能な動作領域にて行われるスイッチング動作によって発生するスイッチ素子の損失、あるいはサージ電圧が許容範囲となるように定められている。一般的に、ターンオン時間、ターンオフ時間が短いとスイッチ素子の損失は下がりサージ電圧は上がり、ターンオン時間、ターンオフ時間が長いとスイッチ素子の損失は上がりサージ電圧は下がる。
The first on / off
この通常ターンオン時間、通常ターンオフ時間は、それぞれ1つの時間が定められる場合が多いが、リアクトル電流値あるいはコンバータ出力電力、スイッチ素子などの発熱状況によって、それぞれ2つ以上のターンオン時間、ターンオフ時間を切り替えてもよい。 In many cases, one time is set for each of the normal turn-on time and the normal turn-off time, but two or more turn-on time and turn-off time are switched depending on the reactor current value, the converter output power, the heat generation condition of the switch element, etc., respectively. You may.
第1ソフト遮断部21a、および第2ソフト遮断部21bは、判定信号23a、23bに従って、第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bより優先して、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を通常ターンオフ時間より長いターンオフ時間をかけてオン状態からオフ状態に遷移させるゲート信号Gate1a、Gate1bを出力する。ここで、通常ターンオフ時間より長いターンオフ時間をソフト遮断時間と称し、ソフト遮断時間をかけてオン状態からオフ状態に遷移させることをソフト遮断すると称する。過電流検出時の大きな電流値をオフした時に発生するサージ電圧を抑制するために、通常ターンオフ時間より長い時間設定とし、サージ電圧が許容範囲となるように定められている。第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bによって、オン状態のゲート信号Gate1a、Gate1bを出力中であれば、ソフト遮断させるゲート信号Gate1a、Gate1bを出力し、オフ状態のゲート信号Gate1a、Gate1bを出力中であれば、そのままオフ状態を継続する。
The first
第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bは、判定信号23b、23aに従って、第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bより優先して、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を通常ターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させるゲート信号Gate1a、Gate1bを出力する。第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bによって、オフ状態のゲート信号Gate1a、Gate1bを出力中であれば、通常ターンオン時間でオフ状態からオン状態にするゲート信号Gate1a、Gate1bを出力し、オン状態のゲート信号Gate1a、Gate1bを出力中であれば、そのままオン状態を継続する。
The first forced on
以下、図10から図15を用いて、実施の形態1に係る電力変換装置に過電流が発生した際の動作について説明する。ここでも、電力変換装置として昇圧コンバータを例に挙げて説明する。 Hereinafter, the operation when an overcurrent occurs in the power conversion device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 15. Here, too, a boost converter will be described as an example of the power conversion device.
力行時の過電流は、出力負荷が過負荷になること、あるいは出力負荷が短絡することなどで発生する。出力負荷が過負荷になると、図10に示すようにリアクトル電流I1が増加していき、図中Xで示すように正側過電流閾値を超えると過電流発生の判定となる。このとき、下アームスイッチである第1半導体スイッチ素子8がオン状態であり、図12中に実線矢印で示す経路で電流が流れている。
Overcurrent during power running occurs when the output load becomes overloaded or the output load is short-circuited. When the output load becomes overloaded, the reactor current I 1 increases as shown in FIG. 10, and when it exceeds the positive overcurrent threshold value as shown by X in the figure, it is determined that an overcurrent has occurred. At this time, the first
従来であれば、正側過電流閾値を超えると、第1正側過電流検出部19aが判定信号23aをロー「L」に切り替え、負側過電流閾値を超えると、第1負側過電流検出部19bが判定信号23bをロー「L」に切り替え、それらに従って制御信号生成部16が、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9をオフ状態とする制御信号24a、24bを出力する。これにより、第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bは、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるゲート信号Gate1a、Gate1bを出力する。
Conventionally, when the positive side overcurrent threshold is exceeded, the first positive side
また、制御信号生成部16と第1オン/オフ部20a、および第2オン/オフ部20bの間にロジック回路を設け、判定信号23a、23bがロー「L」のときに、制御信号24a、24bをオフ論理にすることにより、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9を通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるゲート信号Gate1a、Gate1bを出力する方法もある。
Further, a logic circuit is provided between the control
このように、正側過電流発生時に第1半導体スイッチ素子8が通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移すると、過大なサージ電圧が発生し、第1半導体スイッチ素子8を破壊する恐れがある。また、第1半導体スイッチ素子8がオフ状態になると、電流は第2半導体スイッチ素子9のボディダイオードを通る点線矢印で示す経路で流れ、ボディダイオードの定格電流を超える場合は、ボディダイオードを破壊する恐れがある。
In this way, if the first
これに対し実施の形態1では、正側過電流閾値を超えると第1正側過電流検出部19aが判定信号23aをロー「L」に切り替え、第1ソフト遮断部21aと第2強制オン部22bがアクティブになる。それに従って図14に示すように、第1半導体スイッチ素子8はソフト遮断し、第2半導体スイッチ素子9はオン状態となる。これにより、第1半導体スイッチ素子8はサージ電圧発生を抑制してオフ状態へ遷移することができ、サージ電圧による破壊を防ぐことができる。また、第2半導体スイッチ素子9はボディダイオードに通電することなく電流を流すことができ、過大な電流によるボディダイオードの破壊を防ぐことができる。
On the other hand, in the first embodiment, when the positive side overcurrent threshold value is exceeded, the first positive side
回生時の過電流は、出力側から過大な回生エネルギーの入力などで発生する。回生エネルギーが入力されると、図11に示すようにリアクトル電流I1が減少していき、図中Yで示すように負側過電流閾値を超えると過電流発生の判定となる。このとき、上アームスイッチである第2半導体スイッチ素子9がオン状態であり、図13中に実線矢印で示す経路で電流が流れている。
The overcurrent at the time of regeneration is generated by the input of excessive regenerative energy from the output side. When the regenerative energy is input, the reactor current I 1 decreases as shown in FIG. 11, and when the negative overcurrent threshold is exceeded as shown by Y in the figure, it is determined that an overcurrent has occurred. At this time, the second
上記と同様に、過電流発生時に第2半導体スイッチ素子9が通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移すると過大なサージ電圧が発生し、第2半導体スイッチ素子9を破壊する恐れがある。また、第2半導体スイッチ素子9がオフ状態になると、電流は第1半導体スイッチ素子8のボディダイオードを通る点線矢印で示す経路で流れ、ボディダイオードの定格電流を超える場合は、ボディダイオードを破壊する恐れがある。
Similar to the above, if the second
負側過電流閾値を超える場合は、第1負側過電流検出部19bが判定信号23bをロー「L」に切り替え、第2ソフト遮断部21bと第1強制オン部22aがアクティブになる。それに従って図15に示すように、第2半導体スイッチ素子9はソフト遮断し、第1半導体スイッチ素子8はオン状態となる。これにより第2半導体スイッチ素子9はサージ電圧発生を抑制してオフ状態へ遷移することができ、サージ電圧による破壊を防ぐことができる。第1半導体スイッチ素子8は、ボディダイオードに通電することなく、電流を流すことができ、過大な電流によるボディダイオードの破壊を防ぐことができる。
When the negative side overcurrent threshold value is exceeded, the first negative side
ところで、第1半導体スイッチ素子8、および第2半導体スイッチ素子9であるMOSFETは、図16に示すようなスイッチング特性を持っている。図17に示すように、ゲートGとソースS間の電圧をVgs、ドレインDとソースS間の電圧をVds、ドレインDとソースS間に流れる電流をIdとすると、ゲート信号Gate1a、Gate1bによりMOSFETがオンからオフの状態へ遷移する場合、まず、ゲートGとソースS間の電圧Vgsがミラー電圧Vgs_plまで下がる。ゲートGとソースS間の電圧Vgsはミラー期間の間ほぼ一定電圧となり、この期間にドレインDとソースS間の電圧Vdsが増加する。ミラー期間が終了すると、ゲートGとソースS間の電圧Vgsが下がり始め、ドレインDとソースS間に流れる電流Idも下がり始める。ゲートGとソースS間の電圧Vgsが閾値電圧Vgs_thまで下がると、ドレインDとソースS間に流れる電流Idは0まで減少し、MOSFETはオフ状態となる。ゲートGとソースS間の電圧Vgsが下がり始めてからドレインDとソースS間に流れる電流Idが0になるまでの時間が、通常ターンオフ時間およびソフト遮断時間に該当することになる。
By the way, the MOSFETs which are the first
MOSFETがオフからオンの状態へ遷移する場合は、図16のスイッチング特性を逆向きに見て、まず、ゲートGとソースS間の電圧Vgsが上がり始めて、閾値電圧Vgs_thまで上がるとドレインDとソースS間に流れる電流Idが増加し始める。ゲートGとソースS間の電圧Vgsがミラー電圧Vgs_plまで上がると、ゲートGとソースS間の電圧Vgsはミラー期間の間ほぼ一定電圧となり、この期間にドレインDとソースS間の電圧Vdsが減少する。ミラー期間が終了すると、MOSFETはオン状態となる。ゲートGとソースS間の電圧Vgsが上がり始めてからドレインDとソースS間の電圧Vdsが0になるまでの時間が、通常ターンオン時間に該当することになる。 When the MOSFET transitions from the off state to the on state, looking at the switching characteristics of FIG. 16 in the opposite direction, first, the voltage Vgs between the gate G and the source S starts to rise, and when the voltage Vgs rises to the threshold voltage Vgs_th, the drain D and the source The current Id flowing between S begins to increase. When the voltage Vgs between the gate G and the source S rises to the mirror voltage Vgs_pl, the voltage Vgs between the gate G and the source S becomes a substantially constant voltage during the mirror period, and the voltage Vds between the drain D and the source S decreases during this period. do. At the end of the mirror period, the MOSFET is turned on. The time from when the voltage Vgs between the gate G and the source S starts to rise until the voltage Vds between the drain D and the source S becomes 0 corresponds to the normal turn-on time.
上記スイッチング特性を考慮すると、一方の半導体スイッチ素子のソフト遮断と他方の半導体スイッチ素子の通常ターンオンが同時に開始すると、ソフト遮断中のドレインDとソースS間に流れる電流Idが減少し始める前に他方のドレインDとソースS間に流れる電流Idが増加し始めることとなり、この場合、過電流よりはるかに過大な短絡電流が両方のスイッチ素子に流れることになり、破壊に至る可能性がある。 Considering the above switching characteristics, when the soft cutoff of one semiconductor switch element and the normal turn-on of the other semiconductor switch element start at the same time, the other before the current Id flowing between the drain D and the source S during the soft cutoff starts to decrease. The current Id flowing between the drain D and the source S of the above starts to increase, and in this case, a short-circuit current far larger than the overcurrent flows to both switch elements, which may lead to destruction.
そこで、第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bは、ソフト遮断中の半導体スイッチ素子のオフ状態に遷移中のミラー期間終了後から、通常ターンオフを開始することにする。これにより、オフ状態に遷移中の半導体スイッチ素子のドレインDとソースS間に流れる電流Idが減少中、もしくは減少終了後から、オン状態に遷移した半導体スイッチ素子のドレインDとソースS間に流れる電流Idの増加が始まることにより、過大な短絡電流の発生を防ぐことができる。
Therefore, the first forced on
ソフト遮断中の半導体スイッチ素子のオフ状態に遷移中のミラー期間終了は、ゲートGとソースS間の電圧Vgsがミラー電圧Vgs_plを下回ることで判断することができる。ゲートGとソースS間の電圧Vgsをモニタし、ミラー電圧Vgs_plと比較判断して、下回ると第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bに通知する機能を設けて、その通知を受けてから第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bは、通常ターンオン時間でオン状態とするゲート信号Gate1a、Gate1bを出力するようにすればよい。
The end of the mirror period during the transition to the off state of the semiconductor switch element during soft cutoff can be determined by the voltage Vgs between the gate G and the source S falling below the mirror voltage Vgs_pl. The voltage Vgs between the gate G and the source S is monitored, compared with the mirror voltage Vgs_pl, and when the voltage falls below the voltage Vgs, the first forced on
または、ソフト遮断中の半導体スイッチ素子のオフ状態に遷移中のミラー期間終了は、ゲートGとソースS間の電圧Vgs減少し始めから、ミラー電圧Vgs_plに至る時間で判断することができる。半導体スイッチ素子のスイッチング特性とソフト遮断時間からあらかじめゲートGとソースS間の電圧Vgs減少し始めから、ミラー電圧Vgs_plに至る時間を推定しておくことができる。第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bは、推定した時間だけ待機した後、通常ターンオン時間でオン状態とするゲート信号Gate1a、Gate1bを出力するようにすればよい。
Alternatively, the end of the mirror period during the transition to the off state of the semiconductor switch element during soft cutoff can be determined by the time from the start of the voltage Vgs between the gate G and the source S decreasing to the mirror voltage Vgs_pl. From the switching characteristics of the semiconductor switch element and the soft cutoff time, it is possible to estimate in advance the time from the start of the voltage Vgs between the gate G and the source S decreasing to the mirror voltage Vgs_pl. The first forced on
次に、半導体スイッチ素子がソフト遮断によりオフ状態、あるいは通常ターンオフ時間かけてオン状態となった後の動作について説明する。
力行時の過電流検出後は、図14中に点線矢印で示す電流が流れている。その電流は、ΔI/Δt=(V2−V1)/L1で決まる傾きで減少する。回生時の過電流検出後は、図15に点線矢印で示す電流が流れている。その電流は、ΔI/Δt=V1/L1で決まる傾きで減少する。
Next, the operation after the semiconductor switch element is turned off due to soft cutoff or turned on over a normal turn-off time will be described.
After the overcurrent is detected during power running, the current indicated by the dotted arrow in FIG. 14 is flowing. The current decreases with a slope determined by ΔI / Δt = (V 2- V 1) / L1. After the overcurrent is detected during regeneration, the current indicated by the dotted arrow in FIG. 15 is flowing. The current decreases with a slope determined by ΔI / Δt = V 1 / L1.
電流値が、一定の電流値以下、例えば通常動作時に流れている電流値まで減少すれば、オン状態にある半導体スイッチ素子は、オフ状態となっても、ボディダイオードに流れる電流値も許容の範囲となっており、破壊の恐れはないと考えられるためオフ状態とする。その後、制御部13が異常信号などの有無を確認し、コンバータとしての動作を再開するか、あるいはユーザの指示待ちとして待機状態なるなどの動作をする。
If the current value decreases below a certain current value, for example, to the current value flowing during normal operation, even if the semiconductor switch element in the on state is turned off, the current value flowing through the body diode is within the allowable range. Since it is considered that there is no risk of destruction, it is turned off. After that, the
電流センサ11の出力から電流値が一定値以下であることを検出し、第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bに通知する機能を設けて、その通知を受けてから第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bは、通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態にするゲート信号Gate1a、Gate1bを出力するようにすればよい。また、電流値は0Aまで減少していればより破壊の恐れがなくオフ状態にできる。
A function is provided to detect that the current value is below a certain value from the output of the
電流は、ΔI/Δt=(V2−V1)/L1、あるいはΔI/Δt=V1/L1で減少するため、ΔIを過電流閾値−0Aとすれば、入力電圧V1は入力電圧検出回路2から取得し、出力電圧V2は出力電圧検出回路7から取得し、インダクタンスL1の値は回路定数として固定なため、0Aとなる時間が算出できる。第1強制オン部22a、および第2強制オン部22bは、この時間オン状態を継続した後、通常ターンオフ時間でオフ状態にすれば、電流が0Aとなるタイミングでオフ状態にできる。
Since the current decreases with ΔI / Δt = (V 2- V 1 ) / L1 or ΔI / Δt = V 1 / L1, if ΔI is set to the overcurrent threshold of −0A, the input voltage V 1 is the input voltage detection. Since the output voltage V 2 is acquired from the
以上のように、本実施の形態1に係る電力変換装置によれば、大きなサージ電圧の発生は回避でき、ボディダイオードへの通電を抑制できる。その結果、スイッチ素子のチップ面積を拡大する必要がなくなり、スイッチ素子の高コスト化、電力変換装置の大型化となる課題を解消できる。 As described above, according to the power conversion device according to the first embodiment, it is possible to avoid the generation of a large surge voltage and suppress the energization of the body diode. As a result, it is not necessary to expand the chip area of the switch element, and it is possible to solve the problems of increasing the cost of the switch element and increasing the size of the power conversion device.
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係る電力変換装置について説明する。
図18は、実施の形態2に係る電力変換装置を示す構成図である。本実施の形態においては、電力変換装置がマルチフェーズDC/DCコンバータから構成されている場合を例に挙げて説明する。
マルチフェーズDC/DCコンバータは、1つの直流入力電圧を複数相のスイッチを用いてスイッチングし、1つの負荷に対して1つの直流出力電圧を供給する。図18においては、相数が2の場合を例に挙げて図示しているが、相数は2以上であれば特に限定されない。
Next, the power conversion device according to the second embodiment will be described.
FIG. 18 is a configuration diagram showing a power conversion device according to the second embodiment. In the present embodiment, a case where the power conversion device is composed of a multi-phase DC / DC converter will be described as an example.
The multi-phase DC / DC converter switches one DC input voltage using a multi-phase switch and supplies one DC output voltage to one load. In FIG. 18, the case where the number of phases is 2 is shown as an example, but the number of phases is not particularly limited as long as it is 2 or more.
なお、実施の形態1に係る電力変換装置は、1相のコンバータであり、実施の形態2に係る電力変換装置は、これにスイッチが追加された構成となる。よって、実施の形態1で説明した内容と同様の部分の詳細説明は省略する。 The power conversion device according to the first embodiment is a one-phase converter, and the power conversion device according to the second embodiment has a configuration in which a switch is added thereto. Therefore, detailed description of the same parts as those described in the first embodiment will be omitted.
電力変換装置を構成するマルチフェーズDC/DCコンバータは、図18に示すように、図1の構成に加え、第2誘導性負荷としてのリアクトル4b、第3半導体スイッチ素子25、第4半導体スイッチ素子26、および電流検出手段である電流センサ27を備えている。第3半導体スイッチ素子25、第4半導体スイッチ素子26は、第1半導体スイッチ素子8、第2半導体スイッチ素子9と同様MOSFETである。
リアクトル4bは、入力コンデンサ3の後段に接続される。スイッチ回路としてのコンバータ部5は、第3半導体スイッチ素子25、第4半導体スイッチ素子26をさらに備えている。第4半導体スイッチ素子26は、上アームの半導体スイッチ素子である。また、第3半導体スイッチ素子25は、下アームの半導体スイッチ素子である。上アームの第4半導体スイッチ素子26と下アームの第3半導体スイッチ素子25とは、第2スイッチ素子対を構成している。第2スイッチ素子対を構成する上アームの第4半導体スイッチ素子26と下アームの第3半導体スイッチ素子25とは直列に接続され、直列回路を構成している。
As shown in FIG. 18, the multi-phase DC / DC converter constituting the power conversion device has a
The
第4半導体スイッチ素子26のドレイン端子は、平滑コンデンサ6の正極側に接続されている。また、第3半導体スイッチ素子25のソース端子は、平滑コンデンサ6の負極側に接続されている。また、第4半導体スイッチ素子26のソース端子と第3半導体スイッチ素子25のドレイン端子とは、接続点28で互いに接続されている。
The drain terminal of the fourth
リアクトル4bは、インダクタンスL2を持ち、接続点28と入力コンデンサ3の正極側との間に接続されている。電流センサ27は、リアクトル4bに流れるリアクトル電流I2を検出する。検出されたリアクトル電流I2が、信号線12dを介して制御部13に入力される。入力コンデンサ3の正極側から接続点28への向きに流れる電流を正電流とし、接続点28から入力コンデンサ3の正極側への向きに流れる電流を負電流とする。
The
制御部13は、制御線14を介してさらにゲート信号Gate2aを送信することにより第3半導体スイッチ素子25をオン/オフ制御し、ゲート信号Gate2bを送信することにより第4半導体スイッチ素子26をオン/オフ制御する。制御部13は、出力電圧V2が、出力電圧指令値V2*と等しくなるように、ゲート信号Gate1a、ゲート信号Gate1b、ゲート信号Gate2a、およびゲート信号Gate2bを制御する。
The
第1半導体スイッチ素子8と第3半導体スイッチ素子25、第2半導体スイッチ素子9と第4半導体スイッチ素子26は、同期してオン/オフしてもよく、非同期でオン/オフしてもよい。180度位相がずれるように、第1半導体スイッチ素子8と第3半導体スイッチ素子25、第2半導体スイッチ素子9と第4半導体スイッチ素子26をオン/オフすることにより、平滑コンデンサ6に発生するリプル電流を抑制でき、コンデンサの小型化に寄与する。
The first
次に、図19を用いて制御部13の接続の詳細について説明する。
図19に示すように制御部13は、図8に示す構成に加え、第3駆動部29、第4駆動部30、第2正側過電流検出部19c、および第2負側過電流検出部19dから構成されている。第3駆動部29は、第3半導体スイッチ素子25を駆動するゲート信号Gate2aを制御線14を介して出力する。第4駆動部30は、第4半導体スイッチ素子26を駆動するゲート信号Gate2bを制御線14を介して出力する。第3駆動部29は、第3オン/オフ部20c、第3ソフト遮断部21c、第3強制オン部22cを備えている。第4駆動部30は、第4オン/オフ部20d、第4ソフト遮断部21d、第4強制オン部22dを備えている。なお、第1駆動部17、第2駆動部18、第3駆動部29、および第4駆動部30は、オン/オフ駆動部を構成している。
Next, the details of the connection of the
As shown in FIG. 19, in addition to the configuration shown in FIG. 8, the
制御信号生成部16、第2正側過電流検出部19c、および第2負側過電流検出部19dには、信号線12dを介してリアクトル電流I2の電流検出値が入力される。第2正側過電流検出部19cからの判定信号23cは、第3ソフト遮断部21cと第4強制オン部22d、および制御信号生成部16に入力される。第2負側過電流検出部19dからの判定信号23dは、第4ソフト遮断部21dと第3強制オン部22c、および制御信号生成部16に入力される。制御信号生成部16からの制御信号24cは、第3オン/オフ部20cに入力され、制御信号24dは第4オン/オフ部20dに入力される。
The current detection value of the reactor current I 2 is input to the control
以下、図20から図23を用いて、実施の形態2に係る電力変換装置に過電流が発生した際の動作について説明する。
図20は、リアクトル電流I1が正側過電流を超えたときの動作を示す。実施の形態1と同様に、過電流発生した下アームスイッチの第1半導体スイッチ素子8は、ソフト遮断し、上アームスイッチの第2半導体スイッチ素子9は、通常ターンオン時間かけてオフ状態からオン状態に遷移する。過電流発生していない第3半導体スイッチ素子25、第4半導体スイッチ素子26は、通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移する。これにより過電流が発生した上アームスイッチの第2半導体スイッチ素子9、下アームスイッチの第1半導体スイッチ素子8の破壊を防止しつつ、他の第3半導体スイッチ素子25、第4半導体スイッチ素子26をオフ状態にすることにより、同様な過電流に至ることを抑制することができる。
Hereinafter, the operation when an overcurrent occurs in the power conversion device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 20 to 23.
FIG. 20 shows the operation when the reactor current I 1 exceeds the positive overcurrent. Similar to the first embodiment, the first
図21は、リアクトル電流I1が負側過電流を超えたときの動作を示す。実施の形態1と同様に、過電流発生した上アームスイッチの第2半導体スイッチ素子9は、ソフト遮断し、下アームスイッチの第1半導体スイッチ素子8は、通常ターンオン時間かけてオフ状態からオン状態に遷移する。過電流発生していない第3半導体スイッチ素子25、および第4半導体スイッチ素子26は、通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移する。これにより過電流が発生した上アームスイッチの第2半導体スイッチ素子9、および下アームスイッチの第1半導体スイッチ素子8の破壊を防止しつつ、他の第3半導体スイッチ素子25、および第4半導体スイッチ素子26をオフ状態にすることにより、同様な過電流に至ることを抑制することができる。
FIG. 21 shows the operation when the reactor current I 1 exceeds the negative overcurrent. Similar to the first embodiment, the second
第3半導体スイッチ素子25、および第4半導体スイッチ素子26は、制御信号生成部16が、第3半導体スイッチ素子25、および第4半導体スイッチ素子26をオフ状態とする制御信号24c、24dを出力することにより、通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるようにする。
In the third
あるいは、制御信号生成部16と第3オン/オフ部20c、第4オン/オフ部20dの間にロジック回路を設け、判定信号23c、23dがロー「L」のときに、制御信号24c、24dをオフ論理にすることにより、第3半導体スイッチ素子25、および第4半導体スイッチ素子26を通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるようにしてもよい。
Alternatively, a logic circuit is provided between the control
リアクトル電流I2が正側過電流および負側過電流発生時は、同様に電流が発生した上アームスイッチの第4半導体スイッチ素子26、下アームスイッチの第3半導体スイッチ素子25はソフト遮断、またはオン状態とすることにより破壊を防止しつつ、他の第1半導体スイッチ素子8、第2半導体スイッチ素子9をオフ状態にすることにより、同様な過電流に至ることを抑制することができる。
When the reactor current I 2 causes a positive side overcurrent and a negative side overcurrent, the fourth
また、リアクトル電流I1、リアクトル電流I2の何れか一方が過電流発生する場合、他方のリアクトル電流も過電流閾値に近い電流となっている可能性もある。その場合、過電流発生していない半導体スイッチ素子であっても、通常ターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移すると、許容を超えるサージ電圧になる恐れがある。 Further, when either one of the reactor current I 1 and the reactor current I 2 causes an overcurrent, the reactor current of the other may also be a current close to the overcurrent threshold value. In that case, even if the semiconductor switch element does not generate an overcurrent, if the transition from the on state to the off state in the normal turn-off time, the surge voltage may exceed the permissible value.
図22に示すように、力行時は、リアクトル電流I1、リアクトル電流I2はいずれも正向きの電流が流れているため、どちらかの過電流発生したときには下アームスイッチの第1半導体スイッチ素子8、第3半導体スイッチ素子25はソフト遮断し、上アームスイッチの第2半導体スイッチ素子9、第4半導体スイッチ素子26は通常ターンオン時間かけてオフ状態からオン状態に遷移する。これにより半導体スイッチ素子の破壊を防止することができる。
As shown in FIG. 22, during power running, both the reactor current I 1 and the reactor current I 2 are flowing in the positive direction. Therefore, when either of the overcurrents occurs, the first semiconductor switch element of the lower arm switch is used. 8. The third
図23に示すように、回生時は、リアクトル電流I1、リアクトル電流I2はいずれも負向きの電流が流れているため、どちらかの過電流発生したときには上アームスイッチの第2半導体スイッチ素子9、第4半導体スイッチ素子26はソフト遮断し、下アームスイッチの第1半導体スイッチ素子8、第3半導体スイッチ素子25は通常ターンオン時間かけてオフ状態からオン状態に遷移する。これにより半導体スイッチ素子の破壊を防止することができる。
As shown in FIG. 23, during regeneration, both the reactor current I 1 and the reactor current I 2 are flowing in the negative direction. Therefore, when either of the overcurrents occurs, the second semiconductor switch element of the upper arm switch is used. 9. The fourth
上記は、判定信号23aが第3ソフト遮断部21cと第4強制オン部22dにも入力され、判定信号23bが第4ソフト遮断部21dと第3強制オン部22cにも入力され、判定信号23cが第1ソフト遮断部21aと第2強制オン部22bにも入力され、判定信号23dが第2ソフト遮断部21bと第1強制オン部22aにも入力されることにより実現できる。
In the above, the
なお、上記においては、上アームの第4半導体スイッチ素子26と下アームの第3半導体スイッチ素子25で構成される第2スイッチ素子対、第2誘導性負荷としてのリアクトル4b、電流検出手段である電流センサ27、第2正側過電流検出部19c、および第2負側過電流検出部19dをそれぞれ1つ用いた場合について図示説明したが、これらは、nを1以上の正の整数とした場合、n個備えた電力変換装置においても上記と同様に構成することも可能となる。
In the above, the second switch element pair composed of the fourth
また、上記実施の形態2に係る電力変換装置は、図24に示すように、フルブリッジ回路を含むフルブリッジコンバータでも良い。
図24における電力変換装置は、1次側回路31、2次側回路32、1次側回路31と2次側回路32との間に設けられた絶縁トランス33、および電流検出手段である電流センサ34から構成されている。絶縁トランス33は、第1巻線M1と第2巻線M2から構成されている。第1巻線M1は1次側回路31側に設けられ、第2巻線M2は2次側回路32側に設けられている。電流センサ34は、絶縁トランス33の第1巻線M1に流れる電流ITrを測定し、図24に示す矢印方向に流れる電流を正電流、逆方向に流れる電流を負電流とする。
Further, as shown in FIG. 24, the power conversion device according to the second embodiment may be a full bridge converter including a full bridge circuit.
The power conversion device in FIG. 24 includes an
1次側回路31は、MOSFETの半導体スイッチ素子Q1からQ4と、直流電源35を備えている。半導体スイッチ素子Q1と半導体スイッチ素子Q2、半導体スイッチ素子Q3と半導体スイッチ素子Q4は、それぞれ直列接続されると共に、互いの直列接続体は並列接続されている。直流電源35は、上記並列接続された直列接続体への電源となっており、半導体スイッチ素子Q1と半導体スイッチ素子Q3は上アームを構成して直流電源35の正極に接続され、半導体スイッチ素子Q2と半導体スイッチ素子Q4は下アームを構成して直流電源35の負極に接続されている。
2次側回路32は、ダイオードD1からD4、コンデンサ36、およびリアクトル37を備え、コンデンサ36とリアクトル37は直列接続されている。ダイオードD1とダイオードD2、ダイオードD3とダイオードD4は、それぞれ直列接続され、互いの直列接続体は並列接続されている。コンデンサ36とリアクトル37の直列接続体は、ダイオードD1とダイオードD2、およびダイオードD3とダイオードD4の直列接続体に並列接続されている。
The
図25に示すように、半導体スイッチ素子Q1と半導体スイッチ素子Q4がオン状態のとき、実線矢印の経路で電流が流れ、電流センサ34は正電流を検出する。半導体スイッチ素子Q1と半導体スイッチ素子Q4がオフ状態になると、点線矢印の経路で還流電流が流れる。よって、正側の過電流が発生した際には、半導体スイッチ素子Q1と半導体スイッチ素子Q4をソフト遮断させ、半導体スイッチ素子Q2と半導体スイッチ素子Q3を規定のターンオン時間でオン状態にさせることにより、半導体スイッチ素子Q1、半導体スイッチ素子Q4は、サージ電圧発生を抑制してオフ状態へ遷移することができ、サージ電圧による破壊を防ぐことができる。半導体スイッチ素子Q2、半導体スイッチ素子Q3は、ボディダイオードに通電することなく電流を流すことができ、過大な電流によるボディダイオードの破壊を防ぐことができる。
As shown in FIG. 25, when the semiconductor switch element Q 1 and the semiconductor switch element Q 4 are in the ON state, a current flows along the path indicated by the solid line arrow, and the
同様に、半導体スイッチ素子Q2と半導体スイッチ素子Q3がオン状態のときは、図26に示すように、実線矢印の経路で電流が流れ、電流センサ34は負電流を検出する。半導体スイッチ素子Q2と半導体スイッチ素子Q3がオフ状態になると、点線矢印の経路で還流電流が流れる。よって、負側の過電流が発生した際には、半導体スイッチ素子Q2と半導体スイッチ素子Q3をソフト遮断させ、半導体スイッチ素子Q1と半導体スイッチ素子Q4を規定のターンオン時間でオン状態にさせることにより、半導体スイッチ素子Q2、半導体スイッチ素子Q3はサージ電圧発生を抑制してオフ状態へ遷移することができ、サージ電圧による破壊を防ぐことができる。半導体スイッチ素子Q1、半導体スイッチ素子Q4は、ボディダイオードに通電することなく電流を流すことができ、過大な電流によるボディダイオードの破壊を防ぐことができる。
Similarly, when the semiconductor switch element Q 2 and the semiconductor switch element Q 3 are in the ON state, as shown in FIG. 26, a current flows along the path indicated by the solid line arrow, and the
なお、上記実施の形態1および実施の形態2では、半導体スイッチ素子をMOSFETとして説明したが、ワイドバンドギャップ半導体を使用する場合、より好適である。ワイドバンドギャップ半導体からなる電力用半導体スイッチ素子は、高耐圧で放熱性も良く、高速スイッチングが可能である。具体的には、SiC(シリコンカーバイド、炭化珪素)系材料、GaN(窒化ガリウム)系材料、ダイヤモンド系材料を使用したMOSFETである。 Although the semiconductor switch element has been described as a MOSFET in the first and second embodiments, it is more suitable when a wide bandgap semiconductor is used. A power semiconductor switch element made of a wide bandgap semiconductor has a high withstand voltage, good heat dissipation, and high-speed switching is possible. Specifically, it is a MOSFET using a SiC (silicon carbide, silicon carbide) -based material, a GaN (gallium nitride) -based material, or a diamond-based material.
従来のSi(シリコン)半導体からなるスイッチ素子は、ユニポーラ動作が困難な高電圧領域では使用できないが、ワイドバンドギャップ半導体から成る電力用半導体スイッチ素子は、そのような高電圧領域でも使用可能である。また、ワイドバンドギャップ半導体は、電力損失が小さく、高周波スイッチング動作に適している。従って、ワイドバンドギャップ半導体から成る電力用半導体スイッチ素子を、高周波化の要求が大きいコンバータに適用すると、スイッチング周波数の高周波化によって、コンバータ内のリアクトルおよびコンデンサなどを小型化できる。 Conventional switch elements made of Si (silicon) semiconductors cannot be used in the high voltage region where unipolar operation is difficult, but power semiconductor switch elements made of wide bandgap semiconductors can also be used in such high voltage regions. .. Further, the wide bandgap semiconductor has a small power loss and is suitable for high frequency switching operation. Therefore, when a power semiconductor switch element made of a wide bandgap semiconductor is applied to a converter that requires a high frequency, the reactor and the capacitor in the converter can be miniaturized by increasing the switching frequency.
しかしながら、ワイドバンドギャップ半導体は高価である。そのため、電力変換装置を低廉かつ小型にするためには、ワイドバンドギャップ半導体を小型化する必要があり、スイッチング速度を増加させ、電力損失の低減を図る必要がある。スイッチング速度を増加させることとは、即ち、通常ターンオン時間、通常ターンオフ時間を短い時間設定にて使用することとなり、サージ電圧がより大きな値となる。 However, wide bandgap semiconductors are expensive. Therefore, in order to make the power conversion device inexpensive and compact, it is necessary to miniaturize the wide bandgap semiconductor, increase the switching speed, and reduce the power loss. Increasing the switching speed means that the normal turn-on time and the normal turn-off time are used in a short time setting, and the surge voltage becomes a larger value.
また、リアクトルの小型化とは、インダクタンス値を低減させることであり、インダクタンス値の低減は、リアクトルの電流変化量を大きくすることになる。つまり、ワイドバンドギャップ半導体を用いてリアクトル小型化すると、過電流時の電流値がより過大となり、過電流検出時のサージ電圧がより過大となる。 Further, miniaturization of the reactor means reducing the inductance value, and reducing the inductance value increases the amount of change in the current of the reactor. That is, when the reactor is miniaturized by using the wide bandgap semiconductor, the current value at the time of overcurrent becomes more excessive, and the surge voltage at the time of overcurrent detection becomes more excessive.
また、特に、SiC−MOSFETは、ボディダイオードへの通電により結晶劣化が進行することが知られている。結晶劣化が進行した場合、ボディダイオードのオン電圧が上昇し、さらにはSiC−MOSFETそのものが破壊する可能性がある。過電流時のような過大な電流に対して対応するように作り込みは可能であるが、コストアップとなる。 Further, in particular, it is known that the SiC-MOSFET undergoes crystal deterioration when the body diode is energized. If crystal deterioration progresses, the on-voltage of the body diode rises, and the SiC-MOSFET itself may be destroyed. It is possible to make it so as to cope with an excessive current such as an overcurrent, but it will increase the cost.
実施の形態1および実施の形態2に係る電力変換装置は、過電流時にソフト遮断を行うことにより、過電流時のサージ電圧に縛られず、通常ターンオフ時間を設定でき、よりワイドバンドギャップ半導体の特性を活かせる。また、ボディダイオードへの通電を抑制するため、SiC−MOSFETにおける結晶劣化を防止できる。ワイドバンドギャップ半導体を用いることにより、サージ電圧の発生と、ボディダイオードへの通電がより課題となるが、本実施の形態を適用することでより有用に作用し、従来の電力変換装置に比べて、スイッチング速度を増加させることができ、ワイドバンドギャップ半導体を小型化、強いては電力変換装置を低廉かつ小型にできる。 The power conversion device according to the first embodiment and the second embodiment can set a normal turn-off time without being bound by the surge voltage at the time of overcurrent by performing a soft cutoff at the time of overcurrent, and has characteristics of a wider bandgap semiconductor. Can be utilized. Further, since the energization of the body diode is suppressed, crystal deterioration in the SiC-MOSFET can be prevented. By using the wide bandgap semiconductor, the generation of surge voltage and the energization of the body diode become more problems, but by applying this embodiment, it works more usefully and compared with the conventional power conversion device. , The switching speed can be increased, the wide bandgap semiconductor can be miniaturized, and the power conversion device can be miniaturized at low cost.
本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 蓄電部、2 入力電圧検出回路、3 入力コンデンサ、4a、4b、37 リアクトル、5 コンバータ部、6 平滑コンデンサ、7 出力電圧検出回路、8 第1半導体スイッチ素子、9 第2半導体スイッチ素子、10、28 接続点、11、27、34 電流センサ、12a、12b、12c、12d 信号線、13 制御部、14 制御線、15 外部信号線、16 制御信号生成部、17 第1駆動部、18 第2駆動部、19a 第1正側過電流検出部、19b 第1負側過電流検出部、19c 第2正側過電流検出部、19d 第2負側過電流検出部、20a 第1オン/オフ部、20b 第2オン/オフ部、21a 第1ソフト遮断部、21b 第2ソフト遮断部、22a 第1強制オン部、22b 第2強制オン部、23a、23b、23c、23d 判定信号、24a、24b、24c、24d 制御信号、25 第3半導体スイッチ素子、26 第4半導体スイッチ素子、29 第3駆動部、30 第4駆動部、31 1次側回路、32 2次側回路、33 絶縁トランス、35 直流電源、36 コンデンサ、M1 第1巻線、M2 第2巻線、Q1、Q2、Q3、Q4 半導体スイッチ素子、D1、D2、D3、D4 ダイオード、Pi、Ni 入力端子、Po、No 出力端子、V2* 出力電圧指令値、V1 入力電圧、V2 出力電圧、Gate1a、Gate1b、Gate2a、Gate2b ゲート信号、I1 リアクトル電流、G ゲート、S ソース、D ドレイン、Vgs_pl ミラー電圧、Vgs_th 閾値電圧。 1 Power storage unit, 2 Input voltage detection circuit, 3 Input capacitor, 4a, 4b, 37 reactor, 5 Converter unit, 6 Smoothing capacitor, 7 Output voltage detection circuit, 8 1st semiconductor switch element, 9 2nd semiconductor switch element, 10 , 28 Connection points, 11, 27, 34 Current sensor, 12a, 12b, 12c, 12d Signal line, 13 Control unit, 14 Control line, 15 External signal line, 16 Control signal generator, 17 1st drive unit, 18th 2 Drive unit, 19a 1st positive side overcurrent detection unit, 19b 1st negative side overcurrent detection unit, 19c 2nd positive side overcurrent detection unit, 19d 2nd negative side overcurrent detection unit, 20a 1st on / off Unit, 20b 2nd on / off section, 21a 1st soft blocking section, 21b 2nd soft blocking section, 22a 1st forced on section, 22b 2nd forced on section, 23a, 23b, 23c, 23d determination signal, 24a, 24b, 24c, 24d control signal, 25 3rd semiconductor switch element, 26 4th semiconductor switch element, 29 3rd drive unit, 30 4th drive unit, 31 primary side circuit, 32 secondary side circuit, 33 isolated transformer, 35 DC power supply, 36 capacitor, M 1 1st winding, M 2 2nd winding, Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 semiconductor switch element, D 1 , D 2 , D 3 , D 4 diode, Pi , Ni input terminal, Po, No output terminal, V 2 * Output voltage command value, V 1 input voltage, V 2 output voltage, Gate 1a, Gate 1b, Gate 2a, Gate 2b gate signal, I 1 reactor current, G gate, S source, D drain, Vgs_pl mirror voltage, Vgs_th threshold voltage.
Claims (14)
上記第1スイッチと上記第2スイッチとの接続点に接続された第1誘導性負荷と、
上記第1誘導性負荷に流れる電流を検出する第1電流検出手段と、
上記第1スイッチおよび上記第2スイッチを制御する制御部と、を備え、
上記制御部は、
上記第1スイッチおよび上記第2スイッチを制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
上記第1電流検出手段の検出電流が過電流であることを検出する第1過電流検出部と、
上記第1過電流検出部が上記過電流を検出した時、上記第1スイッチと上記第2スイッチとの何れか一方を規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させ、他方を規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させるオン/オフ駆動部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。 A first switch element pair composed of a series circuit of a first switch constituting the lower arm and a second switch constituting the upper arm, and
The first inductive load connected to the connection point between the first switch and the second switch,
The first current detecting means for detecting the current flowing through the first inductive load, and
A control unit that controls the first switch and the second switch is provided.
The control unit
A control signal generator that generates a control signal that controls the first switch and the second switch,
A first overcurrent detection unit that detects that the detection current of the first current detection means is an overcurrent, and
When the first overcurrent detection unit detects the overcurrent, either one of the first switch and the second switch is changed from the off state to the on state in the specified turn-on time, and the other is changed to the specified turn-off. A power conversion device including an on / off drive unit that transitions from an on state to an off state with a turn-off time longer than the time.
上記第2スイッチを上記出力端子の正極に接続すると共に、上記第1スイッチを上記出力端子の負極に接続し、
上記第1電流検出手段が上記入力端子から上記接続点に流れる電流を正電流として検出するように構成し、
上記第1過電流検出部が上記正電流の過電流検出時に、上記第2スイッチを上記規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させ、上記第1スイッチを上記規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 Equipped with an input terminal to which input voltage is supplied and an output terminal
The second switch is connected to the positive electrode of the output terminal, and the first switch is connected to the negative electrode of the output terminal.
The first current detecting means is configured to detect the current flowing from the input terminal to the connection point as a positive current.
When the first overcurrent detector detects the overcurrent of the positive current, the second switch is changed from the off state to the on state at the specified turn-on time, and the first switch is longer than the specified turn-off time. The power conversion device according to claim 1, wherein a transition from an on state to an off state is performed at a turn-off time.
上記第2スイッチを上記出力端子の正極に接続すると共に、上記第1スイッチを上記出力端子の負極に接続し、
上記第1電流検出手段が上記接続点から上記入力端子に流れる電流を負電流として検出するように構成し、
上記第1過電流検出部が上記負電流の過電流検出時に、上記第2スイッチを上記規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させ、上記第1スイッチを上記規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 Equipped with an input terminal to which input voltage is supplied and an output terminal
The second switch is connected to the positive electrode of the output terminal, and the first switch is connected to the negative electrode of the output terminal.
The first current detecting means is configured to detect the current flowing from the connection point to the input terminal as a negative current.
When the first overcurrent detection unit detects the overcurrent of the negative current, the second switch is changed from the on state to the off state with a turn-off time longer than the specified turn-off time, and the first switch is changed to the above-specified The power conversion device according to claim 1, wherein a transition from an off state to an on state is performed at a turn-on time.
上記n個の第2スイッチ素子対のそれぞれを構成するスイッチ相互間の接続点に接続されたn個の第2誘導性負荷と、
上記入力端子から上記n個の第2スイッチ素子対のそれぞれを構成するスイッチ相互間の接続点に流れる電流を正電流として検出し、上記スイッチ相互間の接続点から上記入力端子に流れる電流を負電流として検出するn個の第2電流検出手段と、
上記n個の第2電流検出手段のそれぞれの検出電流が過電流であることを検出するn個の第2過電流検出部と、を備え、
上記第1過電流検出部と上記第2過電流検出部の何れか一方が過電流を検出した時に、上記過電流を検出した電流が流れる誘導性負荷に接続されていない上アームスイッチと下アームスイッチとを規定のターンオフ時間をかけてオン状態からオフ状態に遷移させることを特徴とする請求項2または3に記載の電力変換装置。 It is composed of a series circuit of a switch connected to the negative electrode of the output terminal to form a lower arm and a switch connected to the positive electrode of the output terminal to form an upper arm, and each is connected in parallel to the first switch element pair. N second switch element pairs (n is a positive integer of 1 or more) and
The n second inductive loads connected to the connection points between the switches constituting each of the n second switch element pairs, and the n second inductive loads.
The current flowing from the input terminal to the connection point between the switches constituting each of the n second switch element pairs is detected as a positive current, and the current flowing from the connection point between the switches to the input terminal is negative. N second current detecting means for detecting as current, and
It is provided with n second overcurrent detection units for detecting that the detection current of each of the n second current detection means is an overcurrent.
When either the first overcurrent detection unit or the second overcurrent detection unit detects an overcurrent, the upper arm switch and the lower arm are not connected to the inductive load through which the current for which the overcurrent is detected flows. The power conversion device according to claim 2 or 3, wherein the switch is changed from an on state to an off state over a specified turn-off time.
上記n個の第2スイッチ素子対のそれぞれを構成するスイッチ相互間の接続点に接続されたn個の第2誘導性負荷と、
上記入力端子から上記n個の第2スイッチ素子対のそれぞれを構成するスイッチ相互間の接続点に流れる電流を正電流として検出し、上記スイッチ相互間の接続点から上記入力端子に流れる電流を負電流として検出するn個の第2電流検出手段と、
上記n個の第2電流検出手段のそれぞれの検出電流が過電流であることを検出するn個の第2過電流検出部と、を備え、
上記正電流の過電流を検出した時に、上記過電流を検出した電流が流れる誘導性負荷に接続されていない上アームスイッチを規定のターンオン時間をかけてオフ状態からオン状態に遷移させ、下アームスイッチを規定のターンオフ時間より長いターンオフ時間をかけてオン状態からオフ状態に遷移させることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 It is composed of a series circuit of a switch connected to the negative electrode of the output terminal to form a lower arm and a switch connected to the positive electrode of the output terminal to form an upper arm, and each is connected in parallel to the first switch element pair. N second switch element pairs (n is an integer of 1 or more) and
The n second inductive loads connected to the connection points between the switches constituting each of the n second switch element pairs, and the n second inductive loads.
The current flowing from the input terminal to the connection point between the switches constituting each of the n second switch element pairs is detected as a positive current, and the current flowing from the connection point between the switches to the input terminal is negative. N second current detecting means for detecting as current, and
It is provided with n second overcurrent detection units for detecting that the detection current of each of the n second current detection means is an overcurrent.
When the overcurrent of the positive current is detected, the upper arm switch that is not connected to the inductive load through which the current that detects the overcurrent flows is changed from the off state to the on state over a specified turn-on time, and the lower arm is changed. The power conversion device according to claim 2, wherein the switch is transitioned from an on state to an off state over a turn-off time longer than a specified turn-off time.
上記n個の第2スイッチ素子対のそれぞれを構成するスイッチ相互間の接続点に接続されたn個の第2誘導性負荷と、
上記入力端子から上記n個の第2スイッチ素子対のそれぞれを構成するスイッチ相互間の接続点に流れる電流を正電流として検出し、上記スイッチ相互間の接続点から上記入力端子に流れる電流を負電流として検出するn個の第2電流検出手段と、
上記n個の第2電流検出手段のそれぞれの検出電流が過電流であることを検出するn個の第2過電流検出部と、を備え、
上記負電流の過電流を検出した時に、上記過電流を検出した電流が流れる誘導性負荷に接続されていない上アームスイッチを規定のターンオフ時間より長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させ、下アームスイッチを規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 It is composed of a series circuit of a switch connected to the negative electrode of the output terminal to form a lower arm and a switch connected to the positive electrode of the output terminal to form an upper arm, and each is connected in parallel to the first switch element pair. N second switch element pairs (n is an integer of 1 or more) and
The n second inductive loads connected to the connection points between the switches constituting each of the n second switch element pairs, and the n second inductive loads.
The current flowing from the input terminal to the connection point between the switches constituting each of the n second switch element pairs is detected as a positive current, and the current flowing from the connection point between the switches to the input terminal is negative. N second current detecting means for detecting as current, and
It is provided with n second overcurrent detection units for detecting that the detection current of each of the n second current detection means is an overcurrent.
When the overcurrent of the negative current is detected, the upper arm switch that is not connected to the inductive load through which the current that detects the overcurrent flows is changed from the on state to the off state with a turnoff time longer than the specified turnoff time. The power conversion device according to claim 3, wherein the lower arm switch is changed from an off state to an on state at a specified turn-on time.
上記直流電源の正極に接続されて上アームを構成する第3スイッチと上記直流電源の負極に接続されて下アームを構成する第4スイッチとの直列回路で構成され、上記第1スイッチ素子対に並列接続された第2スイッチ素子対と、
1次側に設けられた第1巻線と2次側に設けられた第2巻線を有するトランスと、
上記第1巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段の検出電流が過電流であることを検出する過電流検出部と、を備え、
上記第1巻線の一端を上記第1スイッチと上記第2スイッチとの接続点に接続すると共に、他端を上記第4スイッチと上記第3スイッチとの接続点に接続し、
上記電流検出手段が上記第1巻線の一端から上記他端へ流れる電流を正電流として検出すると共に、上記他端から上記一端へ流れる電流を負電流として検出するように構成し、
上記過電流検出部が上記正電流の過電流を検出した時に、上記第1スイッチおよび上記第4スイッチを規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させると共に、上記第2スイッチおよび上記第3スイッチを規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させ、
上記過電流検出部が上記負電流の過電流を検出した時に、上記第2スイッチおよび上記第3スイッチを規定のターンオフ時間よりも長いターンオフ時間でオン状態からオフ状態に遷移させると共に、上記第1スイッチおよび上記第4スイッチを規定のターンオン時間でオフ状態からオン状態に遷移させることを特徴とする電力変換装置。 A first switch element pair composed of a series circuit of a first switch connected to the positive electrode of the DC power supply to form an upper arm and a second switch connected to the negative electrode of the DC power supply to form a lower arm.
It is composed of a series circuit of a third switch connected to the positive electrode of the DC power supply to form an upper arm and a fourth switch connected to the negative electrode of the DC power supply to form a lower arm. With the second switch element pair connected in parallel,
A transformer having a first winding provided on the primary side and a second winding provided on the secondary side,
A current detecting means for detecting the current flowing through the first winding and
The overcurrent detection unit for detecting that the detection current of the current detection means is an overcurrent is provided.
One end of the first winding is connected to the connection point between the first switch and the second switch, and the other end is connected to the connection point between the fourth switch and the third switch.
The current detecting means is configured to detect the current flowing from one end of the first winding to the other end as a positive current and the current flowing from the other end to the other end as a negative current.
When the overcurrent detection unit detects the overcurrent of the positive current, the first switch and the fourth switch are changed from the on state to the off state in a turn-off time longer than the specified turn-off time, and the second switch is changed. The switch and the third switch are changed from the off state to the on state at the specified turn-on time.
When the overcurrent detection unit detects the overcurrent of the negative current, the second switch and the third switch are changed from the on state to the off state in a turn-off time longer than the specified turn-off time, and the first switch is changed. A power conversion device characterized by transitioning a switch and the fourth switch from an off state to an on state at a specified turn-on time.
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