JP6992920B1 - Drive control device for power converter - Google Patents

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Abstract

【課題】２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置において、各スイッチング素子部の発熱量を抑えつつ均一化する。【解決手段】 駆動制御装置１は、スイッチング素子の駆動制御を行うアクティブ駆動制御部１０および２０を制御する指令値演算部３０を有する。アクティブ駆動制御部１０および２０は、ターンオンするスイッチング素子のターンオン開始から始まる第１期間において、第１指令値ＤＨｒ１およびＤＬｒ１に従ってスイッチング素子に流れる電流の変化率を制御し、第１期間に後続する第２期間において、第２指令値ＤＨｒ２およびＤＬｒ２に従ってスイッチング素子に流れる電流の変化率を制御する。指令値演算部３０は、２個のスイッチング素子部の温度に基づいて、第２指令値ＤＨｒ２およびＤＬｒ２を制御する。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To make a power conversion device in which two switching element units are connected in series while suppressing the amount of heat generated by each switching element unit. A drive control device 1 has a command value calculation unit 30 that controls active drive control units 10 and 20 that perform drive control of switching elements. The active drive control units 10 and 20 control the rate of change of the current flowing through the switching element according to the first command values DHr1 and DLr1 in the first period starting from the turn-on start of the switching element to be turned on, and the second period succeeding the first period. In the two periods, the rate of change of the current flowing through the switching element is controlled according to the second command values DHr2 and DLr2. The command value calculation unit 30 controls the second command values DHr2 and DLr2 based on the temperatures of the two switching element units. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、電力変換装置の駆動制御装置に関する。 The present invention relates to a drive control device for a power conversion device.

電力変換装置において、パワースイッチング素子のスイッチングに伴って発生する損失を低減するための技術としてアクティブ駆動制御がある。この技術は例えば特許文献１に開示されている。 In a power conversion device, there is active drive control as a technique for reducing a loss generated by switching of a power switching element. This technique is disclosed in, for example, Patent Document 1.

特許文献１に開示の技術では、パワースイッチング素子のゲート電圧等を検出し、その検出値に基づいて、パワースイッチング素子のゲート駆動抵抗あるいは駆動電流を制御する。この制御では、例えばスイッチ素子のオン／オフによってゲート駆動抵抗あるいは駆動電流が２段階（例えば抵抗値小→大へ）或いは３段階（例えば抵抗値小→大→小）に制御される。このようにターンオン期間中にゲート駆動抵抗あるいは駆動電流を変化させることで、パワースイッチング素子のスイッチング損失の低減を行っている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the gate voltage of the power switching element and the like are detected, and the gate drive resistance or the drive current of the power switching element is controlled based on the detected value. In this control, for example, the gate drive resistance or the drive current is controlled in two stages (for example, resistance value small → large) or three stages (for example, resistance value small → large → small) by turning on / off the switch element. By changing the gate drive resistance or the drive current during the turn-on period in this way, the switching loss of the power switching element is reduced.

特許第５１８６０９５号Patent No. 5186095

しかし、特許文献１に開示の技術では、ゲート電圧等を測定する電圧検出器やゲート駆動抵抗の切り替え手段の電気部品の精度誤差により、パワースイッチング素子のゲート駆動抵抗あるいは駆動電流の切り替えタイミングや駆動電流にバラつきが生じる。そのため、上側パワースイッチング素子と下側パワースイッチング素子とが直列接続された電力変換装置では、上側および下側のパワースイッチング素子のターンオン損失低減量が異なり、各パワースイッチング素子の温度がアンバランスとなる。この結果、発熱の多い側のパワースイッチング素子の寿命が短くなることが懸念される。また、パワースイッチング素子の温度アンバランスを前提に余裕をもった設計にした場合には、電力変換装置が性能を十分に発揮できない問題が生じる。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the switching timing and drive of the gate drive resistance or drive current of the power switching element are caused by the accuracy error of the electric component of the voltage detector for measuring the gate voltage and the gate drive resistance switching means. There will be variations in the current. Therefore, in a power conversion device in which an upper power switching element and a lower power switching element are connected in series, the amount of turn-on loss reduction of the upper and lower power switching elements is different, and the temperature of each power switching element becomes unbalanced. .. As a result, there is a concern that the life of the power switching element on the side that generates a lot of heat will be shortened. Further, if the design is made with a margin on the premise of the temperature imbalance of the power switching element, there arises a problem that the power conversion device cannot fully exhibit its performance.

この発明は以上に説明した課題に鑑みてなされたものであり、２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置において、各スイッチング素子部の発熱量を抑えつつ均一化することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to make the power conversion device in which two switching element units are connected in series while suppressing the amount of heat generated by each switching element unit. do.

この発明の一態様である電力変換装置の駆動制御装置は、スイッチング素子と前記スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを各々含む２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置の駆動制御装置において、前記駆動制御装置は、前記スイッチング素子の駆動制御を行うアクティブ駆動制御部を制御する指令値演算部を有し、前記アクティブ駆動制御部は、ターンオンするスイッチング素子のターンオン開始から始まる第１期間において、第１指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御し、前記第１期間に後続する第２期間において、第２指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御するものであり、前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部の温度に基づいて、前記第２指令値を制御することを特徴とする。 The drive control device for a power conversion device according to one aspect of the present invention is a drive control device for a power conversion device in which two switching element portions including a switching element and a diode connected in antiparallel to the switching element are connected in series. In the device, the drive control device has a command value calculation unit that controls an active drive control unit that controls drive of the switching element, and the active drive control unit is a first unit that starts from the start of turn-on of the switching element to be turned on. In the period, the rate of change of the current flowing through the switching element is controlled according to the first command value, and in the second period following the first period, the rate of change of the current flowing through the switching element is controlled according to the second command value. The command value calculation unit is characterized in that the second command value is controlled based on the temperatures of the two switching element units.

この発明によれば、２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置において、各スイッチング素子部のスイッチング損失を低減しつつ、各スイッチング素子部の発熱量を均一化し、スイッチング素子部の温度に起因する故障率の低下および素子寿命の均一化を実現することができる。 According to the present invention, in a power conversion device in which two switching element units are connected in series, the heat generation amount of each switching element unit is made uniform while reducing the switching loss of each switching element unit, and the temperature of the switching element unit is increased. It is possible to reduce the failure rate and make the element life uniform due to the above.

この発明の一実施形態である駆動制御装置を備えた電力変換装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power conversion apparatus provided with the drive control apparatus which is one Embodiment of this invention. 同実施形態におけるアクティブ駆動制御の動作例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the operation example of the active drive control in the same embodiment. 同実施形態における指令値演算部の第１の例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 1st example of the command value calculation part in the same embodiment. 同第１の例を採用した実施形態の動作例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the operation example of the Embodiment which adopted the 1st example. 同指令値演算部の第２の例の一部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a part of the 2nd example of the command value calculation part. 同指令値演算部の第３の例の一部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a part of the 3rd example of the command value calculation part.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１はこの発明の一実施形態である駆動制御装置１を備えた電力変換装置１００の構成を示す回路図である。電力変換装置１００において、上側スイッチング素子部１１０は、図示しない直流電源の正極に接続された高電位電源線１０１と、図示しない負荷に接続された出力線１０３との間に接続されている。また、下側スイッチング素子部１２０は、同直流電源の負極に接続された低電位電源線１０２と、同出力線１０３との間に接続されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion device 100 including a drive control device 1 according to an embodiment of the present invention. In the power conversion device 100, the upper switching element unit 110 is connected between a high potential power supply line 101 connected to a positive electrode of a DC power supply (not shown) and an output line 103 connected to a load (not shown). Further, the lower switching element unit 120 is connected between the low potential power supply line 102 connected to the negative electrode of the DC power supply and the output line 103.

このように電力変換装置１００では、高電位電源線１０１と低電位電源線１０２との間に、上側スイッチング素子部１１０および下側スイッチング素子部１２０が直列接続されている。電力変換装置１００は、この直列接続された上側スイッチング素子部１１０および下側スイッチング素子部１２０を介して、出力線１０３に接続された負荷に電力を供給する。 As described above, in the power conversion device 100, the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120 are connected in series between the high potential power supply line 101 and the low potential power supply line 102. The power conversion device 100 supplies electric power to the load connected to the output line 103 via the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120 connected in series.

上側スイッチング素子部１１０および下側スイッチング素子部１２０は、上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング素子１２１を各々含む。これらの上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング素子１２１は、各々ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；金属酸化膜半導体構造の電界効果トランジスタ）であり、ＳｉＣ、ＧａＮ等のワイドギャップ半導体素子により構成されている。上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング１２１には、上側ダイオード１１２および下側ダイオード１２２が各々逆並列接続されている。 The upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120 include an upper power switching element 111 and a lower power switching element 121, respectively. These upper power switching elements 111 and lower power switching elements 121 are MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), respectively, and are composed of wide-gap semiconductor elements such as SiC and GaN. Has been done. An upper diode 112 and a lower diode 122 are connected in antiparallel to the upper power switching element 111 and the lower power switching 121, respectively.

温度検出器１３１は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１を検出する。温度検出器１３２は、下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２を検出する。 The temperature detector 131 detects the temperature STa1 of the upper switching element unit 110. The temperature detector 132 detects the temperature STa2 of the lower switching element unit 120.

駆動制御装置１には、図示しない上位装置から上側パワースイッチング素子１１１についての駆動指令ＤＨａと下側パワースイッチング素子１１２についての駆動指令ＤＬａが供給される。駆動制御装置１は、これらの駆動指令ＤＨａおよびＤＬａと、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と、下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２とに基づき、上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング素子部１２１の駆動制御を行う装置である。 A drive command DHa for the upper power switching element 111 and a drive command DLa for the lower power switching element 112 are supplied to the drive control device 1 from a higher-level device (not shown). The drive control device 1 is based on these drive commands DHa and DLa, the temperature STa1 of the upper switching element unit 110, and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120, and the upper power switching element 111 and the lower power switching element unit 1. It is a device that controls the drive of 121.

図１に示すように、駆動制御装置１は、上側アクティブ駆動制御部１０と、下側アクティブ駆動制御部２０と、指令値演算部３０とを含む。 As shown in FIG. 1, the drive control device 1 includes an upper active drive control unit 10, a lower active drive control unit 20, and a command value calculation unit 30.

上側アクティブ駆動制御部１０は、駆動指令ＤＨａに応じて、上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせるゲート電圧Ｖｇまたはターンオフさせるゲート電圧Ｖｇを上側パワースイッチング素子１１１に出力する装置である。また、下側アクティブ駆動制御部２０は、駆動指令ＤＬａに応じて、下側パワースイッチング素子１２１をターンオンさせるゲート電圧Ｖｇまたはターンオフさせるゲート電圧Ｖｇを下側パワースイッチング素子１２１に出力する装置である。 The upper active drive control unit 10 is a device that outputs a gate voltage Vg for turning on the upper power switching element 111 or a gate voltage Vg for turning off the upper power switching element 111 to the upper power switching element 111 in response to the drive command DHa. Further, the lower active drive control unit 20 is a device that outputs a gate voltage Vg for turning on the lower power switching element 121 or a gate voltage Vg for turning off the lower power switching element 121 to the lower power switching element 121 in response to the drive command DLa.

本実施形態において、上側アクティブ駆動制御部１０は、上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせる際、ターンオン開始後の期間を初期のモード１（すなわち、第１期間）と後続のモード２（すなわち、第２期間）に分け、モード１および２の各々において、上側パワースイッチング素子１１１に与えるゲート電圧Ｖｇを制御する。ここで、モード２は、例えば上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせる場合に、下側ダイオード１２２において逆回復が始まるタイミング以降の期間である。 In the present embodiment, when the upper power switching element 111 is turned on, the upper active drive control unit 10 sets the period after the start of turn-on as the initial mode 1 (that is, the first period) and the subsequent mode 2 (that is, the second). The gate voltage Vg applied to the upper power switching element 111 is controlled in each of modes 1 and 2. Here, the mode 2 is a period after the timing at which the reverse recovery starts in the lower diode 122, for example, when the upper power switching element 111 is turned on.

さらに詳述すると、上側アクティブ駆動制御部１０には、上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔ（すなわち、時間微分）に関する指令値として、モード１に対応した第１指令値ＤＨｒ１とモード２に対応した第２指令値ＤＨｒ２が指令値演算部３０から供給される。 More specifically, the upper active drive control unit 10 has a first command value corresponding to mode 1 as a command value regarding the rate of change dId / dt (that is, time derivative) of the drain current Id flowing through the upper power switching element 111. The second command value DHr2 corresponding to DHr1 and mode 2 is supplied from the command value calculation unit 30.

上側アクティブ駆動制御部１０は、上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせる際、モード１では上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔが第１指令値ＤＨｒ１に従うように上側パワースイッチング素子１１１に供給するゲート電圧Ｖｇを制御し、モード２では上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔが第２指令値ＤＨｒ２に従うように上側パワースイッチング素子１１１に供給するゲート電圧Ｖｇを制御する。 When the upper power switching element 111 is turned on, the upper active drive control unit 10 causes the upper power switching element so that the rate of change dId / dt of the drain current Id flowing through the upper power switching element 111 in mode 1 follows the first command value DHr1. The gate voltage Vg supplied to the upper power switching element 111 is controlled so that the rate of change dId / dt of the drain current Id flowing in the upper power switching element 111 follows the second command value DHr2. To control.

同様に下側アクティブ駆動制御部２０には、下側パワースイッチング素子１２１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率に関する指令値として、モード１に対応した第１指令値ＤＬｒ１とモード２に対応した第２指令値ＤＬｒ２が指令値演算部３０から供給される。下側アクティブ駆動制御部１０は、下側パワースイッチング素子１２１をターンオンさせる際、モード１では第１指令値ＤＬｒ１に従って下側パワースイッチング素子１２１に供給するゲート電圧Ｖｇを制御し、モード２では第２指令値ＤＬｒ２に従って下側パワースイッチング素子１２１に供給するゲート電圧Ｖｇを制御する。 Similarly, the lower active drive control unit 20 receives the first command value DLr1 corresponding to mode 1 and the second command corresponding to mode 2 as command values relating to the rate of change of the drain current Id flowing through the lower power switching element 121. The value DLr2 is supplied from the command value calculation unit 30. When the lower power switching element 121 is turned on, the lower active drive control unit 10 controls the gate voltage Vg supplied to the lower power switching element 121 according to the first command value DLr1 in the mode 1, and the second in the mode 2. The gate voltage Vg supplied to the lower power switching element 121 is controlled according to the command value DLr2.

指令値演算部３０は、上側アクティブ駆動制御部１０と下側アクティブ駆動制御部２０を制御する装置である。さらに詳述すると、指令値演算部３０は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と、下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２とに基づき、上側スイッチング素子部１１０および下側スイッチング素子部１２０に対する各指令値を演算する装置である。 The command value calculation unit 30 is a device that controls the upper active drive control unit 10 and the lower active drive control unit 20. More specifically, the command value calculation unit 30 gives commands to the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120 based on the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120. It is a device that calculates a value.

ここで、指令値演算部３０の機能の詳細な説明に先立ち、図２を参照し、本実施形態において行われるアクティブ駆動制御を説明する。図２には、下側パワースイッチング素子１２１がオフの状態において、上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせる場合の各部の波形が示されている。 Here, prior to the detailed explanation of the function of the command value calculation unit 30, the active drive control performed in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows waveforms of each part when the upper power switching element 111 is turned on while the lower power switching element 121 is off.

駆動指令ＤＨａがオンとなり、上側パワースイッチング素子１１１のターンオンが指示されると、上側アクティブ駆動制御部１０は、上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率に関する指令値ＤＨｒを第１指令値ＤＨｒ１とし、モード１に対応したアクティブ駆動制御を開始する。すなわち、上側アクティブ駆動制御部１０は、第１指令値ＤＨｒ１に従って上側パワースイッチング素子１１１に与えるゲート電圧Ｖｇを制御する。 When the drive command DHa is turned on and the turn-on of the upper power switching element 111 is instructed, the upper active drive control unit 10 sets the command value DHr regarding the rate of change of the drain current Id flowing in the upper power switching element 111 as the first command value. Set to DHr1 and start active drive control corresponding to mode 1. That is, the upper active drive control unit 10 controls the gate voltage Vg applied to the upper power switching element 111 according to the first command value DHr1.

このゲート電圧Ｖｇの制御に関しては、各種の態様があり得る。ある好ましい態様では、各種の第１指令値ＤＨｒ１に対応付けて設けられた複数種類のゲート駆動抵抗の中から指令値演算部３０から供給される第１指令値ＤＨｒ１に対応付けられたゲート駆動抵抗が選択され、上側パワースイッチング素子１１１におけるゲート電圧Ｖｇの入力経路に挿入される。他の好ましい態様では、ゲート駆動抵抗の代わりに、パワースイッチング素子のゲート容量を充電する電流値の異なった複数種類の電流源が用いられる。 There may be various aspects of controlling the gate voltage Vg. In one preferred embodiment, the gate drive resistance associated with the first command value DHr1 supplied from the command value calculation unit 30 from among a plurality of types of gate drive resistances provided in association with the various first command value DHr1. Is selected and inserted into the input path of the gate voltage Vg in the upper power switching element 111. In another preferred embodiment, instead of the gate drive resistor, a plurality of types of current sources having different current values for charging the gate capacitance of the power switching element are used.

モード１に対応したアクティブ駆動制御が開始されると、少し遅れて上側パワースイッチング素子１１１のゲート電圧Ｖｇが上昇を開始し、このゲート電圧Ｖｇが上側パワースイッチング素子１１１の閾値電圧Ｖｔｈを越えると、上側パワースイッチング素子１１１にドレイン電流Ｉｄが流れ始める。 When the active drive control corresponding to the mode 1 is started, the gate voltage Vg of the upper power switching element 111 starts to rise with a slight delay, and when this gate voltage Vg exceeds the threshold voltage Vth of the upper power switching element 111, The drain current Id begins to flow in the upper power switching element 111.

そして、ゲート電圧Ｖｇが上昇するのに従ってドレイン電流Ｉｄが増加する。また、ゲート電圧Ｖｇが上昇するのに従って上側パワースイッチング素子１１１のオン抵抗が減少し、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが低下する。そして、上側パワースイッチング素子１１１のオン抵抗の減少の影響よりも、上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄの増加の影響が大きくなると、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、低下が止まり、上昇へと転ずる。 Then, as the gate voltage Vg increases, the drain current Id increases. Further, as the gate voltage Vg increases, the on-resistance of the upper power switching element 111 decreases, and the drain-source voltage Vds decreases. When the effect of the increase in the drain current Id of the upper power switching element 111 becomes larger than the effect of the decrease in the on resistance of the upper power switching element 111, the drain-source voltage Vds stops decreasing and starts to increase. ..

還流側の素子であるスイッチング素子部１２０では、ターンオン開始前から下側ダイオード１２２に還流電流Ｉｆが流れている。モード１において、上側パワースイッチング素子１１１にドレイン電流Ｉｄが流れ始め、このドレイン電流Ｉｄが下側ダイオード１２２に供給されることにより、下側ダイオード１２２に流れる還流電流Ｉｆが減少する。そして、還流電流Ｉｆは、やがて０になる。モード１では、下側ダイオード１２２は順方向バイアスされ、その両端間電圧Ｖｆは所定の電圧値を維持する。以上がモード１での動作である。 In the switching element unit 120, which is an element on the reflux side, the reflux current If flows in the lower diode 122 before the start of turn-on. In mode 1, the drain current Id starts to flow in the upper power switching element 111, and the drain current Id is supplied to the lower diode 122, so that the reflux current If flowing in the lower diode 122 decreases. Then, the return current If becomes 0 soon. In mode 1, the lower diode 122 is forward biased and the voltage Vf across it maintains a predetermined voltage value. The above is the operation in mode 1.

上側アクティブ駆動制御部１０は、下側ダイオード１２２の還流電流Ｉｆが０になるタイミングにおいて、モード２に対応したアクティブ駆動制御を開始する。すなわち、上側アクティブ駆動制御部１０は、上側パワースイッチング素子１１１に流れる電流Ｉｄの変化率に関する指令値ＤＨｒを第２指令値ＤＨｒ２とし、第２指令値ＤＨｒ２に従って上側パワースイッチング素子１１１に与えるゲート電圧Ｖｇを制御する。通常、第２指令値ＤＨｒ２は、第１指令値ＤＨｒ１より低い値とされる。 The upper active drive control unit 10 starts the active drive control corresponding to the mode 2 at the timing when the return current If of the lower diode 122 becomes 0. That is, the upper active drive control unit 10 sets the command value DHr regarding the rate of change of the current Id flowing in the upper power switching element 111 as the second command value DHr2, and gives the gate voltage Vg to the upper power switching element 111 according to the second command value DHr2. To control. Normally, the second command value DHr2 is set to be lower than the first command value DHr1.

モード１からモード２への移行タイミングを決定する方法に関しては各種の態様があり得る。ある好ましい態様では、下側ダイオード１２２に流れる還流電流Ｉｆを検出し、還流電流Ｉｆが０になるタイミングにおいてモード１からモード２に移行する。他の好ましい態様では、上側パワースイッチング素子１１１のゲート電圧Ｖｇを検出し、ゲート電圧Ｖｇが所定値に達したタイミングにおいて還流電流Ｉｆが０になったとみなし、モード１からモード２に移行する。さらに他の好ましい態様では、ターンオン開始から所定時間が経過したタイミングにおいて、還流電流Ｉｆが０になったとみなし、モード１からモード２に移行する。 There may be various aspects of the method of determining the transition timing from mode 1 to mode 2. In one preferred embodiment, the recirculation current If flowing through the lower diode 122 is detected, and the mode 1 is shifted to the mode 2 at the timing when the recirculation current If becomes 0. In another preferred embodiment, the gate voltage Vg of the upper power switching element 111 is detected, it is considered that the recirculation current If becomes 0 at the timing when the gate voltage Vg reaches a predetermined value, and the mode 1 is shifted to the mode 2. In still another preferred embodiment, it is considered that the return current If has become 0 at the timing when a predetermined time has elapsed from the start of the turn-on, and the mode 1 is shifted to the mode 2.

モード２において、還流側の素子である下側スイッチング素子部１２０では、上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄが下側ダイオード１２２に供給され、逆回復電流Ｉｆとして下側ダイオード１２２に流れる。この逆回復電流Ｉｆは、順方向バイアスされている期間に下側ダイオード１２２に蓄積された少数キャリアを消滅させる逆方向の電流である。 In the mode 2, in the lower switching element unit 120 which is an element on the reflux side, the drain current Id flowing through the upper power switching element 111 is supplied to the lower diode 122 and flows to the lower diode 122 as the reverse recovery current If. This reverse recovery current If is a reverse current that eliminates the minority carriers accumulated in the lower diode 122 during the period of forward bias.

下側ダイオード１２２に流れる逆回復電流Ｉｆは、モード２において増加し、ピークに達した後、減少する。逆回復電流Ｉｆが流れ始めてから少し遅れて下側ダイオード１２２の両端間電圧（この場合、逆方向電圧）Ｖｆが上昇する。そして、この逆方向電圧Ｖｆが逆回復サージ電圧ＶＡＫとなる。 The reverse recovery current If flowing through the lower diode 122 increases in mode 2 and decreases after reaching a peak. The voltage between both ends of the lower diode 122 (in this case, the reverse voltage) Vf rises with a slight delay after the reverse recovery current If begins to flow. Then, this reverse voltage Vf becomes the reverse recovery surge voltage VAK.

以上、上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせる動作を説明したが、下側パワースイッチング素子１２１をターンオンさせる動作も同様である。 Although the operation of turning on the upper power switching element 111 has been described above, the operation of turning on the lower power switching element 121 is also the same.

以上説明した動作において、モード１では、上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔを大きくすることにより、上側パワースイッチング素子１１１のターンオン損失を小さくすることができる。また、モード２では、上側パワースイッチング素子１１１に流れるドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔを小さくすることにより、下側ダイオード１２２に発生する逆回復サージ電圧ＶＡＫを小さくすることができる。そこで、アクティブ駆動制御では、第１指令値を大きくし、かつ、第２指令値を小さくすることにより、ターンオン損失の低減と逆回復サージ電圧ＶＡＫの抑制の両立を図っている。 In the operation described above, in the mode 1, the turn-on loss of the upper power switching element 111 can be reduced by increasing the rate of change dId / dt of the drain current Id flowing through the upper power switching element 111. Further, in the mode 2, the reverse recovery surge voltage VAK generated in the lower diode 122 can be reduced by reducing the rate of change dId / dt of the drain current Id flowing through the upper power switching element 111. Therefore, in the active drive control, the turn-on loss is reduced and the reverse recovery surge voltage VAK is suppressed at the same time by increasing the first command value and decreasing the second command value.

しかしながら、電力変換装置１００では、各々を構成する素子の製造ばらつき等により上側アクティブ駆動制御部１０および下側アクティブ駆動制御部２０の特性に差（例えばゲート駆動抵抗やその切換タイミングの差）が生じると、上側スイッチング素子部１１０と下側スイッチング素子部１２０の発熱量に差が生じる。この場合、上側スイッチング素子部１１０と下側スイッチング素子部１２０のうち発熱量の多い一方が高温になり易く、他方よりも壊れやすく、あるいは寿命が短くなる問題が発生する。 However, in the power conversion device 100, there is a difference in the characteristics of the upper active drive control unit 10 and the lower active drive control unit 20 (for example, the difference in the gate drive resistance and its switching timing) due to manufacturing variations of the elements constituting each of them. And, there is a difference in the amount of heat generated between the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120. In this case, one of the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120, which has a large amount of heat generation, tends to have a high temperature, is more fragile than the other, or has a shorter life.

そこで、本実施形態における指令値演算部３０は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２が同じになるように、上側アクティブ駆動制御部１０に対する第１指令値ＤＨｒ１および第２指令値ＤＨｒ２と、下側アクティブ駆動制御部２０に対する第２指令値ＤＬｒ１および第２指令値ＤＬｒ２とを制御することで、この問題を解決している。 Therefore, the command value calculation unit 30 in the present embodiment has the first command value DHr1 for the upper active drive control unit 10 so that the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120 are the same. This problem is solved by controlling the second command value DHr2 and the second command value DLr1 and the second command value DLr2 for the lower active drive control unit 20.

図３は本実施形態における指令値演算部３０の第１の例である指令値演算部３０ａの構成を示すブロック図である。図３に示すように、指令値演算部３０ａは、モード１での上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング素子１２１のターンオン損失を十分に低減できるように最適化された第１指令値である第１基準値Ｄｒ１ｄｅｆを記憶している。また、指令値演算部３０ａは、モード２において上側ダイオード１１２および下側ダイオード１２２に発生する逆回復サージ電圧ＶＡＫを適切に抑制できるように最適化された第２指令値である第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆを記憶している。第１基準値Ｄｒ１ｄｅｆは、上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング素子１２１の特性から設定する値であり、例えば４ｋＡ／μｓ等にしてよい。第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆも、上側パワースイッチング素子１１１および下側パワースイッチング素子１２１の特性から設定する値であるが、第１基準値Ｄｒ１ｄｅｆよりも小さい２ｋＡ／μｓ等にしてよい。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a command value calculation unit 30a, which is a first example of the command value calculation unit 30 in the present embodiment. As shown in FIG. 3, the command value calculation unit 30a is a first command value optimized so that the turn-on loss of the upper power switching element 111 and the lower power switching element 121 in mode 1 can be sufficiently reduced. The first reference value Dr1def is stored. Further, the command value calculation unit 30a is a second reference value Dr2def, which is a second command value optimized so that the reverse recovery surge voltage VAK generated in the upper diode 112 and the lower diode 122 in the mode 2 can be appropriately suppressed. I remember. The first reference value Dr1def is a value set from the characteristics of the upper power switching element 111 and the lower power switching element 121, and may be, for example, 4 kA / μs or the like. The second reference value Dr2def is also a value set from the characteristics of the upper power switching element 111 and the lower power switching element 121, but may be 2 kA / μs or the like smaller than the first reference value Dr1def.

本実施形態において、指令値演算部３０ａは、第１基準値Ｄｒ１ｄｅｆを上側アクティブ駆動制御部１０に対する第１指令値ＤＨｒ１および下側アクティブ駆動制御部２０に対する第１指令値ＤＬｒ１として出力する。すなわち、本実施形態において、指令値演算部３０ａは、モード１に対応した第１指令値ＤＨｒ１およびＤＬｒ１を、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１および下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２に依存させず一定に保つ。 In the present embodiment, the command value calculation unit 30a outputs the first reference value Dr1def as the first command value DHr1 for the upper active drive control unit 10 and the first command value DLr1 for the lower active drive control unit 20. That is, in the present embodiment, the command value calculation unit 30a does not make the first command values DHr1 and DLr1 corresponding to the mode 1 dependent on the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120. Keep it constant.

一方、指令値演算部３０ａは、次のように上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１および下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２に基づいて、第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆからモード２における第２指令値ＤＨｒ２およびＤＬｒ２を演算する。 On the other hand, the command value calculation unit 30a has the second reference value Dr2def to the second command value DHr2 in the mode 2 based on the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120 as follows. Calculate DLr2.

減算器３００は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１から下側スイッチング素子部１２０の温度信号ＳＴａ２を減算し、減算結果を出力する。例えば減算器３００では、温度ＳＴａ１が温度ＳＴａ２より高い場合に正の値、温度ＳＴａ２が温度ＳＴａ１より高い場合は負の値を出力する。ＰＩ演算器３０１は、減算器３００の減算結果に比例要素Ｐおよび積分要素Ｉを作用させて出力する。上下限リミタ３０２は、ＰＩ演算器３０１の出力信号が所定の上限値ＬＭＨを上回る場合は上限値ＬＭＨを、ＰＩ演算器３０１の出力信号が所定の下限値ＬＭＬを下回る場合は下限値ＬＭＬを、ＰＩ演算器３０１の出力信号が上限値ＬＭＨと下限値ＬＭＬの間の場合はＰＩ演算器３０１の出力信号を出力する。このとき上限値ＬＭＨおよび下限値ＬＭＬはパワースイッチング素子の損失や温度から決めてもよい。 The subtractor 300 subtracts the temperature signal STa2 of the lower switching element unit 120 from the temperature STa1 of the upper switching element unit 110, and outputs the subtraction result. For example, the subtractor 300 outputs a positive value when the temperature STa1 is higher than the temperature STa2, and outputs a negative value when the temperature STa2 is higher than the temperature STa1. The PI calculus 301 outputs the subtraction result of the subtractor 300 by acting the proportional element P and the integral element I. The upper and lower limit limiters 302 set the upper limit LMH when the output signal of the PI calculator 301 exceeds the predetermined upper limit LMH, and the lower limit LML when the output signal of the PI calculator 301 is lower than the predetermined lower limit LML. When the output signal of the PI calculator 301 is between the upper limit value LMH and the lower limit value LML, the output signal of the PI calculator 301 is output. At this time, the upper limit value LMH and the lower limit value LML may be determined from the loss and temperature of the power switching element.

上限リミタ３０３は、上下限リミタ３０２の出力信号が正の場合は０を、上下限リミタ３０２の出力信号が負の場合は上下限リミタ３０２の出力信号を加算器３０５に出力する。加算器３０５は、第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆに対して上限リミタ３０３の出力信号を加算し、上側アクティブ駆動制御部１０に対する第２指令値ＤＨｒ２として出力する。 The upper limit limiter 303 outputs 0 when the output signal of the upper and lower limit limiters 302 is positive, and outputs the output signal of the upper and lower limit limiters 302 to the adder 305 when the output signal of the upper and lower limit limiters 302 is negative. The adder 305 adds the output signal of the upper limit limiter 303 to the second reference value Dr2def, and outputs the output signal as the second command value DHr2 to the upper active drive control unit 10.

また、下限リミタ３０４は、上下限リミタ３０２の出力信号が正の場合は上下限リミタ３０２の出力信号を、上下限リミタ３０２の出力信号が負の場合は０を減算器３０６に出力する。減算器３０６は、第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆから下限リミタ３０４の出力信号を減算し、下側アクティブ駆動制御部２０に対する第２指令値ＤＬｒ２として出力する。 Further, the lower limit limiter 304 outputs the output signal of the upper / lower limit limiter 302 when the output signal of the upper / lower limit limiter 302 is positive, and outputs 0 to the subtractor 306 when the output signal of the upper / lower limit limiter 302 is negative. The subtractor 306 subtracts the output signal of the lower limit limiter 304 from the second reference value Dr2def and outputs it as the second command value DLr2 to the lower active drive control unit 20.

以上の構成において、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１が下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２よりも高い場合、両温度の差分に応じた正の値を第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆから減算した値が、下側アクティブ駆動制御部２０に対する第２指令値ＤＬｒ２として出力され、第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆが上側アクティブ駆動制御部１０に対する第２指令値ＤＨｒ２として出力される。 In the above configuration, when the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 is higher than the temperature STa2 of the lower switching element unit 120, the value obtained by subtracting the positive value corresponding to the difference between the two temperatures from the second reference value Dr2def is It is output as the second command value DLr2 for the lower active drive control unit 20, and the second reference value Dr2def is output as the second command value DHr2 for the upper active drive control unit 10.

逆に下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２が上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１よりも高い場合、両温度の差分に応じた負の値を第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆに加算した値が、上側アクティブ駆動制御部１０に対する第２指令値ＤＨｒ２として出力され、第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆが下側アクティブ駆動制御部２０に対する第２指令値ＤＬｒ２として出力される。 On the contrary, when the temperature STa2 of the lower switching element unit 120 is higher than the temperature STa1 of the upper switching element unit 110, the value obtained by adding the negative value corresponding to the difference between the two temperatures to the second reference value Dr2def is the upper active drive. It is output as the second command value DHr2 for the control unit 10, and the second reference value Dr2def is output as the second command value DLr2 for the lower active drive control unit 20.

このように本実施形態では、上側スイッチング素子部１１０および下側スイッチング素子部１２０のうち温度が低い方に対応した第２指令値を第２基準値Ｄｒ２ｄｅｆから減少させる制御が行われる。 As described above, in the present embodiment, control is performed to reduce the second command value corresponding to the lower temperature of the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120 from the second reference value Dr2def.

図４は指令値演算部３０として第１の例である指令値演算部３０ａを採用した電力変換装置１００の動作例を示す波形図である。前掲図２と同様、図４には、下側パワースイッチング素子１２１がオフの状態において、上側パワースイッチング素子１１１をターンオンさせる場合の各部の波形が示されている。また、図４には上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１が下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２よりも低い場合の各部の波形が破線で示されている。 FIG. 4 is a waveform diagram showing an operation example of the power conversion device 100 that employs the command value calculation unit 30a, which is the first example, as the command value calculation unit 30. Similar to FIG. 2 above, FIG. 4 shows waveforms of each part when the upper power switching element 111 is turned on while the lower power switching element 121 is off. Further, in FIG. 4, the waveform of each part when the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 is lower than the temperature STa2 of the lower switching element part 120 is shown by a broken line.

上述したようにモード１では、上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄの変化率ｄｉｄ／ｄｔを大きくすることで上側パワースイッチング素子１１１のターンオン損失を低減し、モード２では上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄの変化率ｄｉｄ／ｄｔを小さくすることで逆回復サージ電圧ＶＡＫを低減することが可能となる。 As described above, in mode 1, the turn-on loss of the upper power switching element 111 is reduced by increasing the rate of change did / dt of the drain current Id of the upper power switching element 111, and in mode 2, the drain of the upper power switching element 111 is drained. By reducing the rate of change did / dt of the current Id, the reverse recovery surge voltage VAK can be reduced.

ここで、逆回復サージ電圧ＶＡＫは、下側ダイオード１２２に流れる逆回復電流Ｉｆが０であるときの上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔにより決定され、モード１での電流変化率ｄＩｄ／ｄｔは、逆回復サージ電圧ＶＡＫに関与しない。 Here, the reverse recovery surge voltage VAK is determined by the rate of change dId / dt of the drain current Id of the upper power switching element 111 when the reverse recovery current If flowing through the lower diode 122 is 0, and is the current in mode 1. The rate of change dId / dt does not contribute to the reverse recovery surge voltage VAK.

そこで、本実施形態では、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１および下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２によらずモード１における第１指令値ＤＨｒ１およびＤＬｒ１が最適値である第１基準値Ｄｒ１ｄｅｆに維持される。このようにすることで、上側パワースイッチング素子１１１のターンオン損失が低減される。 Therefore, in the present embodiment, the first command values DHr1 and DLr1 in mode 1 are maintained at the first reference value Dr1def, which is the optimum value, regardless of the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120. Will be done. By doing so, the turn-on loss of the upper power switching element 111 is reduced.

次に、モード２では、ターンオン側である上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔを小さくすると、上側パワースイッチング素子１１１のスイッチング時間が長くなるためにターンオン損失は増加する。その一方、上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄの変化率ｄＩｄ／ｄｔが小さくなると、環流側の下側ダイオード１２２に発生する逆回復サージ電圧ＶＡｋが低下する。このようにモード２において、上側パワースイッチング素子１１１のターンオン損失と下側ダイオード１２２の逆回復損失は、一方が増加すれば他方が減少するトレードオフ関係にある。 Next, in mode 2, if the rate of change dId / dt of the drain current Id of the upper power switching element 111 on the turn-on side is reduced, the switching time of the upper power switching element 111 becomes longer, so that the turn-on loss increases. On the other hand, when the rate of change dId / dt of the drain current Id of the upper power switching element 111 becomes smaller, the reverse recovery surge voltage VAk generated in the lower diode 122 on the recirculation side decreases. As described above, in mode 2, the turn-on loss of the upper power switching element 111 and the reverse recovery loss of the lower diode 122 are in a trade-off relationship in which one increases and the other decreases.

ここで、例えば上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１が下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２よりも低い場合には、上側スイッチング素子部１１０の損失よりも下側スイッチング素子部１２０の損失を減らすことが好ましい。そのようにすることで、上側スイッチング素子部１１０の発熱量よりも下側スイッチング素子部１２０の発熱量が減り、両者の温度が近づくからである。 Here, for example, when the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 is lower than the temperature STa2 of the lower switching element unit 120, the loss of the lower switching element unit 120 can be reduced more than the loss of the upper switching element unit 110. preferable. By doing so, the heat generation amount of the lower switching element unit 120 is smaller than the heat generation amount of the upper switching element unit 110, and the temperatures of both are close to each other.

そこで、この例では、温度の低い上側スイッチング素子部１１０に対応した上側アクティブ駆動部１０に対する第２指令値ＤＨｒ２を第２指令値ＤＨｒ２’に低下させている（破線表示）。 Therefore, in this example, the second command value DHr2 for the upper active drive unit 10 corresponding to the upper switching element unit 110 having a low temperature is lowered to the second command value DHr2'(dashed line display).

このようにすることで、ターンオン側である上側パワースイッチング素子１１１のドレイン電流Ｉｄおよびドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、波形の時間勾配がより緩やかなドレイン電流Ｉｄ’およびドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓ’となる（破線表示）。この結果、上側パワースイッチング素子１１１のターンオン損失は増加する。 By doing so, the drain current Id and the drain-source voltage Vds of the upper power switching element 111 on the turn-on side become the drain current Id'and the drain-source voltage Vds' with a gentler waveform time gradient. (Dashed line display). As a result, the turn-on loss of the upper power switching element 111 increases.

一方、環流側である下側スイッチング素子部１２０では、下側ダイオード１２２の両端間電圧Ｖｆおよび逆回復電流Ｉｆが、波形の時間勾配がより緩やかな両端間電圧Ｖｆ’および逆回復電流Ｉｆ’となる（破線表示）。この結果、逆回復サージ電圧ＶＡＫが逆回復サージ電圧ＶＡＫ’に低下し、逆回復損失が減少する。 On the other hand, in the lower switching element unit 120 on the recirculation side, the voltage Vf between both ends and the reverse recovery current If of the lower diode 122 are the voltage Vf'and the reverse recovery current If' between both ends where the time gradient of the waveform is gentler. (Displayed with a broken line). As a result, the reverse recovery surge voltage VAK is reduced to the reverse recovery surge voltage VAK', and the reverse recovery loss is reduced.

このため、上側スイッチング素子部１１０の発熱量よりも下側スイッチング素子部１２０の発熱量が減り、両者の温度が近づく。 Therefore, the heat generation amount of the lower switching element unit 120 is smaller than the heat generation amount of the upper switching element unit 110, and the temperatures of both are close to each other.

以上のように、本実施形態によれば、２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置において、各スイッチング素子部のスイッチング損失を低減しつつ、各スイッチング素子部の発熱量を均一化し、スイッチング素子部の温度に起因する故障率の低下および素子寿命の均一化を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, in a power conversion device in which two switching element units are connected in series, the heat generation amount of each switching element unit is made uniform while reducing the switching loss of each switching element unit. , It is possible to reduce the failure rate due to the temperature of the switching element unit and to make the element life uniform.

次に図５を参照し、指令値演算部３０の第２の例について説明する。この第２の例では、第１の例（図３）における減算器３００からＰＩ演算器３０１までの区間が図５に示す構成に置き換えられる。 Next, a second example of the command value calculation unit 30 will be described with reference to FIG. In this second example, the section from the subtractor 300 to the PI calculus 301 in the first example (FIG. 3) is replaced with the configuration shown in FIG.

この第２の例において、絶対値演算器３０７は、減算器３００から得られる温度ＳＴａ１およびＳＴａ２の差分の絶対値を算出する。コンパレータ３０８は、絶対値演算器３０７により算出された絶対値を所定の閾値ｔｈｃと比較し、前者が後者以上である場合にＴｒｕｅを、そうでない場合はＦａｌｓｅを出力する。スイッチ３０９は、コンパレータ３０８の出力信号がＴｒｕｅである場合、すなわち、温度ＳＴａ１およびＳＴａ２の差分の絶対値が閾値ｔｈｃを上回っている場合に減算器３００の出力信号をＰＩ演算器３０１に出力し、そうでない場合には０をＰＩ演算器３０１に出力する。他の部分の動作は第１の例と同様である。 In this second example, the absolute value calculator 307 calculates the absolute value of the difference between the temperatures STa1 and STa2 obtained from the subtractor 300. The comparator 308 compares the absolute value calculated by the absolute value calculator 307 with a predetermined threshold value thc, and outputs True if the former is equal to or greater than the latter, and outputs False otherwise. The switch 309 outputs the output signal of the subtractor 300 to the PI calculator 301 when the output signal of the comparator 308 is True, that is, when the absolute value of the difference between the temperatures STa1 and STa2 exceeds the threshold value thc. If not, 0 is output to the PI calculator 301. The operation of the other parts is the same as that of the first example.

この第２の例によれば、指令値演算部は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２との差分が閾値ｔｈｃ以上である場合に、第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２の調整を行う。従って、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２との間に僅かな差分が発生することにより第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２の調整が頻繁に行われるのを防止し、駆動制御装置１の動作を安定化させることができる。 According to this second example, the command value calculation unit receives the second command value DHr2 when the difference between the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120 is equal to or greater than the threshold value thc. Alternatively, DLr2 is adjusted. Therefore, it is possible to prevent the second command value DHr2 or DLr2 from being frequently adjusted due to a slight difference between the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120. , The operation of the drive control device 1 can be stabilized.

次に図６を参照し、指令値演算部３０の第３の例について説明する。この第３の例では、第１の例（図３）における減算器３００からＰＩ演算器３０１までの区間が図６に示す構成に置き換えられる。 Next, with reference to FIG. 6, a third example of the command value calculation unit 30 will be described. In this third example, the section from the subtractor 300 to the PI calculus 301 in the first example (FIG. 3) is replaced with the configuration shown in FIG.

この第３の例において、最大値演算器３１０は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２とを比較し、高い温度をコンパレータ３０８に出力する。コンパレータ３０８は、最大値演算器３１０が出力する温度と所定の閾値ｔｈｄを比較し、最大値演算器３１０が出力する温度が高い場合はＴｒｕｅを、閾値ｔｈｄが高い場合はＦａｌｓｅをスイッチ３０９に出力する。ここで、閾値ｔｈｄは、例えば１５０℃等にしてもよい。 In this third example, the maximum value calculator 310 compares the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 with the temperature STa2 of the lower switching element unit 120, and outputs a high temperature to the comparator 308. The comparator 308 compares the temperature output by the maximum value calculator 310 with the predetermined threshold value thd, and outputs True to the switch 309 when the temperature output by the maximum value calculator 310 is high, and False when the threshold value thd is high. do. Here, the threshold value thd may be, for example, 150 ° C. or the like.

スイッチ３０９は、コンパレータ３０８の出力がＴｒｕｅの場合は減算器３００の出力信号を、コンパレータ３０８の出力がＦａｌｓｅの場合は０をＰＩ演算器３０１に出力する。他の部分の動作は第１の例と同様である。 The switch 309 outputs the output signal of the subtractor 300 when the output of the comparator 308 is True, and outputs 0 to the PI calculator 301 when the output of the comparator 308 is False. The operation of the other parts is the same as that of the first example.

この第３の例によれば、指令値演算部は、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２のうちの一方、具体的には両者のうち高い方の温度がある閾値以上である場合に、第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２の調整を行う。従って、上側スイッチング素子部１１０と下側スイッチング素子部１２０に温度差があっても、各々のスイッチング素子の温度がスイッチング素子の特性に影響がない期間に第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２の調整が頻繁に行われるのを防止し、駆動制御装置１の動作を安定化させることができる。 According to this third example, in the command value calculation unit, one of the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120, specifically, the higher temperature of both is set. When the temperature is equal to or higher than a certain threshold value, the second command value DHr2 or DLr2 is adjusted. Therefore, even if there is a temperature difference between the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120, the second command value DHr2 or DLr2 is frequently adjusted during the period in which the temperature of each switching element does not affect the characteristics of the switching element. It is possible to stabilize the operation of the drive control device 1 by preventing the operation of the drive control device 1.

＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。 <Other embodiments>
Although one embodiment of the present invention has been described above, other embodiments of the present invention can be considered. For example:

（１）指令値演算部の第３の例（図６）では、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２のうちの高い方の温度が閾値ｔｈｃより高い場合に第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２を調整した。しかし、そのようにする代わりに、上側スイッチング素子部１１０または下側スイッチング素子部１２０の一方、例えば上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１が閾値ｔｈｃより高い場合に第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２を調整してもよい。 (1) In the third example (FIG. 6) of the command value calculation unit, when the higher temperature of the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120 is higher than the threshold value thc. The second command value DHr2 or DLr2 was adjusted. However, instead of doing so, the second command value DHr2 or DLr2 is adjusted when the temperature STa1 of one of the upper switching element unit 110 or the lower switching element unit 120, for example, the upper switching element unit 110 is higher than the threshold value thc. You may.

（２）指令値演算部に関し、上述した第２の例と第３の例を組み合わせてもよい。すなわち、上側スイッチング素子部１１０の温度ＳＴａ１と下側スイッチング素子部１２０の温度ＳＴａ２の一方の温度が閾値ｔｈｃより高く、かつ、両温度の差分が閾値ｔｈｃより高い場合に第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２を調整する。この態様によれば、上側スイッチング素子部１１０および下側スイッチング素子部１２０発熱量が全体的に多く、かつ、両者の発熱量の差が大きく、発熱量の調整の必要性が高い期間に限定して第２指令値ＤＨｒ２またはＤＬｒ２の調整が行われる。従って、駆動制御装置１の動作がより安定したものになる。 (2) Regarding the command value calculation unit, the above-mentioned second example and the third example may be combined. That is, when the temperature of one of the temperature STa1 of the upper switching element unit 110 and the temperature STa2 of the lower switching element unit 120 is higher than the threshold value thc and the difference between the two temperatures is higher than the threshold value thc, the second command value DHr2 or DLr2 To adjust. According to this aspect, the heat generation amount of the upper switching element unit 110 and the lower switching element unit 120 is large as a whole, the difference between the heat generation amounts is large, and the heat generation amount needs to be adjusted only during the period. Then, the second command value DHr2 or DLr2 is adjusted. Therefore, the operation of the drive control device 1 becomes more stable.

（３）この発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等、インバータ以外の電力変換装置に適用してもよい。 (3) The present invention may be applied to a power conversion device other than an inverter, such as a DC / DC converter.

（４）上記実施形態では、指令値演算部３０を上側アクティブ駆動部１０および下側アクティブ駆動部２０とともに駆動制御装置１内に設けた。しかし、そのようにする代わりに、上側アクティブ駆動部１０および下側アクティブ駆動部２０を有しておらず、指令値演算部３０を有する駆動制御装置を、電力変換装置１００とは別体の装置として設けてもよい。 (4) In the above embodiment, the command value calculation unit 30 is provided in the drive control device 1 together with the upper active drive unit 10 and the lower active drive unit 20. However, instead of doing so, the drive control device which does not have the upper active drive unit 10 and the lower active drive unit 20 and has the command value calculation unit 30 is a device separate from the power conversion device 100. It may be provided as.

（５）上記実施形態では、パワースインチング素子の例としてＭＯＳＦＥＴを挙げたが、パワースイッチング素子はこれに限定されるものではなく、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の他のパワースイッチング素子であってもよい。 (5) In the above embodiment, MOSFET is mentioned as an example of the power inching element, but the power switching element is not limited to this, and other examples such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and the like. It may be a power switching element of.

１００……電力変換装置、１……駆動制御装置、１０１……高電位電源線、１０２……低電位電源線、１０３……出力線、１１０……上側スイッチング素子部、１２０……下側スイッチング素子部、１１１……上側パワースイッチング素子、１１２……上側ダイオード、１２１……下側パワースイッチング素子、１２２……下側ダイオード、１３１，１３２……温度検出器、１０……上側アクティブ駆動制御部、２０……下側アクティブ駆動制御部、３０，３０ａ……指令値演算部、３００，３０６……減算器、３０１……ＰＩ演算器、３０２……上下限リミタ、３０３……上限リミタ、３０４……下限リミタ、３０５……加算器、３０７……絶対値演算部、３０８……コンパレータ、３０９……スイッチ、３１０……最大値演算部。 100 ... Power converter, 1 ... Drive control device, 101 ... High potential power supply line, 102 ... Low potential power supply line, 103 ... Output line, 110 ... Upper switching element, 120 ... Lower switching Element unit, 111 ... Upper power switching element, 112 ... Upper diode, 121 ... Lower power switching element, 122 ... Lower diode, 131, 132 ... Temperature detector, 10 ... Upper active drive control unit , 20 ... Lower active drive control unit, 30, 30a ... Command value calculation unit, 300, 306 ... Subtractor, 301 ... PI calculator, 302 ... Upper and lower limit limiter, 303 ... Upper limit limiter, 304 …… Lower limit limiter, 305 …… Adder, 307 …… Absolute value calculation unit, 308 …… Comparator, 309 …… Switch, 310 …… Maximum value calculation unit.

Claims (8)

スイッチング素子と前記スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを各々含む２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置の駆動制御装置において、
前記駆動制御装置は、前記スイッチング素子の駆動制御を行うアクティブ駆動制御部を制御する指令値演算部を有し、
前記アクティブ駆動制御部は、ターンオンするスイッチング素子のターンオン開始から始まる第１期間において、第１指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御し、前記第１期間に後続する第２期間において、第２指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御するものであり、
前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部の温度に基づいて、前記第２指令値を制御し、前記第１指令値を、前記温度によらず所定の値に制御することを特徴とする駆動制御装置。 In a drive control device of a power conversion device in which two switching element units including a switching element and a diode connected in antiparallel to the switching element are connected in series.
The drive control device has a command value calculation unit that controls an active drive control unit that controls drive of the switching element.
The active drive control unit controls the rate of change of the current flowing through the switching element according to the first command value in the first period starting from the turn-on start of the switching element to be turned on, and in the second period following the first period. , The rate of change of the current flowing through the switching element is controlled according to the second command value.
The command value calculation unit controls the second command value based on the temperatures of the two switching element units, and controls the first command value to a predetermined value regardless of the temperature. Drive control device. スイッチング素子と前記スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを各々含む２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置の駆動制御装置において、In a drive control device of a power conversion device in which two switching element units including a switching element and a diode connected in antiparallel to the switching element are connected in series.
前記駆動制御装置は、前記スイッチング素子の駆動制御を行うアクティブ駆動制御部を制御する指令値演算部を有し、The drive control device has a command value calculation unit that controls an active drive control unit that controls drive of the switching element.
前記アクティブ駆動制御部は、ターンオンするスイッチング素子のターンオン開始から始まる第１期間において、第１指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御し、前記第１期間に後続する第２期間において、第２指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御するものであり、The active drive control unit controls the rate of change of the current flowing through the switching element according to the first command value in the first period starting from the turn-on start of the switching element to be turned on, and in the second period following the first period. , The rate of change of the current flowing through the switching element is controlled according to the second command value.
前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部のうち温度の低い方に対応したアクティブ駆動制御部へ出力する第２指令値を減少させることを特徴とする駆動制御装置。The command value calculation unit is a drive control device characterized in that the second command value output to the active drive control unit corresponding to the lower temperature of the two switching element units is reduced. スイッチング素子と前記スイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを各々含む２個のスイッチング素子部が直列接続された電力変換装置の駆動制御装置において、In a drive control device of a power conversion device in which two switching element units including a switching element and a diode connected in antiparallel to the switching element are connected in series.
前記駆動制御装置は、前記スイッチング素子の駆動制御を行うアクティブ駆動制御部を制御する指令値演算部を有し、The drive control device has a command value calculation unit that controls an active drive control unit that controls drive of the switching element.
前記アクティブ駆動制御部は、ターンオンするスイッチング素子のターンオン開始から始まる第１期間において、第１指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御し、前記第１期間に後続する第２期間において、第２指令値に従って前記スイッチング素子に流れる電流の変化率を制御するものであり、The active drive control unit controls the rate of change of the current flowing through the switching element according to the first command value in the first period starting from the turn-on start of the switching element to be turned on, and in the second period following the first period. , The rate of change of the current flowing through the switching element is controlled according to the second command value.
前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部の温度差に基づいて、前記第２指令値を制御することを特徴とする駆動制御装置。The command value calculation unit is a drive control device characterized in that the second command value is controlled based on the temperature difference between the two switching element units. 前記指令値演算部は、前記第１指令値を、前記温度によらず所定の値に制御することを特徴とする請求項２または３に記載の駆動制御装置。The drive control device according to claim 2 or 3, wherein the command value calculation unit controls the first command value to a predetermined value regardless of the temperature. 前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部のうち温度の低い方に対応したアクティブ駆動制御部へ出力する第２指令値を減少させることを特徴とする請求項３に記載の駆動制御装置。The drive control according to claim 3, wherein the command value calculation unit reduces the second command value output to the active drive control unit corresponding to the lower temperature of the two switching element units. Device. 前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部の各々の温度の差分がある閾値以上である場合、前記第２指令値を調整することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。One of claims 1 to 3, wherein the command value calculation unit adjusts the second command value when the difference in temperature between the two switching element units is equal to or greater than a certain threshold value. The drive control device described in the section. 前記指令値演算部は、前記２個のスイッチング素子部の各々の温度の一方がある閾値以上である場合、前記第２指令値を調整することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。One of claims 1 to 3, wherein the command value calculation unit adjusts the second command value when one of the temperatures of the two switching element units is equal to or higher than a certain threshold value. The drive control device described in the section. 前記スイッチング素子はワイドギャップ半導体素子を含むことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の駆動制御装置。The drive control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the switching element includes a wide-gap semiconductor element.
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