JP7087471B2 - 電力変換装置及びインバータの制御方法 - Google Patents
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Description
図4は、電力変換装置100を示す。スイッチング素子の一例である還流ダイオードを有する4つのIGBT105-1~105-4からなるフルブリッジ方式のインバータ104を含む。各IGBTのゲートには、DESAT(Desaturation Protection)機能を有する駆動回路108-1~108-4が接続されている。各IGBT105-1~105-4は、電力変換装置の制御回路111から各駆動回路108-1~108-4に出力されるPWM信号に応じて駆動されることにより、電力変換を行う。DESAT機能を有する駆動回路108-1~108-4では、IGBT105-1~105-4のON時のコレクタ電流に起因するオン電圧降下(Vse(sat))の上昇により過電流を検知し、ゲート駆動信号を停止させるとともに、制御回路111に対してFAULT信号を送出して、PWM信号の出力を停止させる(特許文献1参照)。
しかし、このような駆動回路108-1~108-4は、DESAT機能を有する分だけコストが高くなる。また、IGBTの特性に合わせて、誤動作が発生しないようにチューニングする必要もあり、設計の自由度が制限されることにもなっていた。
また、図6に示すように、過電流検出回路310が過電流を検出した際に、上述の電力変換装置200におけるゲートIC回路による動作を、制御装置311のソフトウェアによって実現する電力変換装置300も提案されている。
前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
前記スイッチング素子の制御信号を出力する制御回路と、
前記インバータに入力される直流電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流に基づいて過電流を検出する過電流検出回路と、
前記制御回路と前記駆動回路の間に設けられた保護回路と、
を備えた電力変換装置であって、
前記過電流検出回路は、過電流を検出した場合に、前記保護回路に過電流の検出を示す検出信号を出力し、
前記検出信号を受けた前記保護回路は、前記制御回路からの制御信号によりオン制御されてから所定時間を経過したスイッチング素子をオフさせる信号を前記駆動回路に出力することを特徴とする電力変換装置である。
ここで、スイッチング素子は、インバータによる電力変換のためにオンオフのスイッチングを行う。スイッチング素子は、例えば、IGBT,MOS-FET,SiC,GaN又はトランジスタであってもよい。
前記インバータに入力される過電流を検出した場合に、オン制御されてから所定時間を経過したスイッチング素子をオフさせることを特徴とするインバータの制御方法である。
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。本発明は例えば、図1に示すような二つのレグを有するフルブリッジ方式のインバータ4を備えた電流変換装置1に適用される。過電流検出回路10が電流センサ9の出力から過電流の発生を検知した場合に、過電流検出回路10から出力されるゲートオフ信号に対して、保護回路12では、制御回路11からのPWM信号によってオン制御され、正常に動作しているIGBTのうち、オン制御されてから所定時間を経過したIGBTに対してのみオフ制御する駆動信号を、駆動回路に出力する。このようにすれば、オン制御した直後のIGBTをオフすることによるIGBT両端の過大な電圧発生を防止することでき、過電流が発生した場合に信頼性の制御を行うことができる。
以下では、本発明の実施例に係る電力変換装置について、図面を用いて、より詳細に説明する。
図1は、本実施例に係る電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。
るものではなく、三つ以上のレグを有する構成であってもよい。
まず、ステータス1は、PWM信号がLOW(以下、「L」と略す。)すなわちIGBT5-1のオフ制御としてゲートOFFを指示する。これに伴い(イ)に現れるRC出力信号もLである。このとき、過電流検出信号がLすなわち過電流が検出されていない。そうすると、このステータス1では、(イ)と(ウ)のAND演算結果はLであり、このLと(ア)とのXOR演算結果もLであるから、信号線(エ)には駆動信号としてPWM信号のLがそのまま現れる。
るため、時定数が経過するまではRC出力信号はLのままである。過電流が検出されないと、過電流検出信号はLである。そうすると、(イ)と(ウ)のAND演算結果はLであり、このLと(ア)とのXOR演算結果はHであるから、信号線(エ)には駆動信号としてPWM信号のHがそのまま現れる。
過電流検出回路10から出力されるゲートブロック信号の信号線は共通であり、各IGBT5-1~5-4を制御するためのPWM信号が制御回路11から入力され、保護回路12からは各IGBT5-1~5-4の駆動信号をそれぞれの駆動回路8-1~8-4に出力される。
なお、本実施例によるインバータの制御方法は、保護回路によるハードウェア構成ではなく、制御回路において実行されるソフトウェアによって実現することもできる。
<発明1>
直列に接続された一対のスイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)で構成されるレグ(6-1,6-2)を複数備え、これら複数のスイッチング素子(5-1,
5-2及び5-3,5-4)を駆動制御することで、直流電力を交流電力に変換するインバータ4と、
前記スイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)を駆動する駆動回路(8-1~8-4)と、
前記スイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)の制御信号を出力する制御回路11と、
前記インバータ4に入力される直流電流を検出する電流検出手段9と、
前記電流検出手段9によって検出された電流に基づいて過電流を検出する過電流検出回路10と、
前記制御回路11と前記駆動回路(8-1~8-4)の間に設けられた保護回路12と、
を備えた電力変換装置1であって、
前記過電流検出回路10は、過電流を検出した場合に、前記保護回路12に過電流の検出を示す検出信号を出力し、
前記検出信号を受けた前記保護回路12は、前記制御回路11からの制御信号によりオン制御されてから所定時間を経過したスイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)をオフさせる信号を前記駆動回路(8-1~8-4)に出力することを特徴とする電力変換装置。
<発明2>
前記検出信号を受けた前記保護回路(12)は、所定時間遅延させた前記制御信号と前記検出信号との論理積(124-1)と、前記制御信号との排他的論理和(121-1)を前記駆動回路(8-1)に出力することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。<発明3>
前記保護回路(12)は、前記制御信号を所定時間遅延させるRC回路(122-1,123-1)を備えたことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
<発明4>
直列に接続された一対のスイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)で構成されるレグ(6-1,6-2)を複数備え、これら複数のスイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)を駆動制御することで、直流電力を交流電力に変換するインバータ4の制御方法であって、
前記インバータ4に入力される過電流を検出した場合に、オン制御されてから所定時間を経過したスイッチング素子(5-1,5-2及び5-3,5-4)をオフさせることを特徴とするインバータの制御方法。
4:インバータ
5-1~5-4:IGBT
6-1,6-2:レグ
8-1~8~4:駆動回路
9:電流センサ
10:過電流検出回路
11:制御回路
12:保護回路
Claims (2)
- 直列に接続された一対のスイッチング素子で構成されるレグを複数備え、これら複数のスイッチング素子を駆動制御することで、直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
前記スイッチング素子の制御信号を出力する制御回路と、
前記インバータに入力される直流電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された電流に基づいて過電流を検出する過電流検出回路と、
前記制御回路と前記駆動回路の間に設けられた保護回路と、
を備えた電力変換装置であって、
前記過電流検出回路は、過電流を検出した場合に、前記保護回路に過電流の検出を示す検出信号を出力し、
前記検出信号を受けた前記保護回路は、前記制御回路からの制御信号によりオン制御されてから所定時間を経過したスイッチング素子をオフさせる信号として、所定時間遅延させた前記制御信号と前記検出信号との論理積と、前記制御信号との排他的論理和を前記駆動回路に出力することを特徴とする電力変換装置。 - 前記保護回路は、前記制御信号を所定時間遅延させるRC回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
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