JP7359020B2 - 電力変換器の制御回路 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る制御回路を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御回路は、電力変換器としての3相インバータに適用される。本実施形態において、インバータを備える制御システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
・上,下アームスイッチSWH,SWLに対応する駆動回路52は、シャットダウン制御を実行する場合、第2放電経路74に代えて、遮断用経路81によりゲート電荷を放電させて上,下アームスイッチSWH,SWLをオフ状態に切り替えてもよい。詳しくは、上,下アームスイッチSWH,SWLに対応する駆動回路52は、第1充電用スイッチ62、第2充電用スイッチ65、第1放電用スイッチ72及び第2放電用スイッチ75をオフ状態にし、かつ、ソフト遮断用スイッチ82をオン状態にすればよい。これにより、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、図4に示すように、速度変更部53は、電圧変更回路67を備えている。なお、本実施形態において電圧変更回路67が「電圧変更部」に相当する。また、図4において、先の図2に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、本実施形態においても、駆動回路52及び速度変更部53については、下アームスイッチSWLに係る構成を主に説明する。
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態において、速度変更部53は、図5に示すように、切替回路90、第1定電流用経路91、第2定電流用経路92、第1定電流用抵抗体93、第2定電流用抵抗体94、定電流用スイッチ95、オペアンプ96及び基準電源97を備えている。本実施形態では、定電流用スイッチ95として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、PチャネルMOSFETが用いられている。なお、図5において、先の図2に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、本実施形態においても、駆動回路52及び速度変更部53については、下アームスイッチSWLに係る構成を主に説明する。
図6に示すように、制御回路50には、切替回路90、第2定電流用経路92及び第2定電流用抵抗体94が備えられていない。速度変更部53は、基準電源97に代えて、可変電源98を備えている。駆動回路52は、可変電源98を操作することにより、目標値Vrefを可変設定してもよい。これにより、充電電流の大きさは、目標値Vrefにより制御される。
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、図7に示すように、下アームスイッチSWLに対応する速度変更部53は、駆動用電源100を備えている。なお、図7において、先の図2に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、本実施形態において、上アームスイッチSWHに対応する速度変更部53は、例えば図2に示した速度変更部53と同じ構成である。
図8に示すように、駆動用経路101は、遮断用経路81を介して、下アームスイッチSWLのゲートに接続されていてもよい。詳しくは、駆動用経路101は、遮断用経路81のうち、ソフト遮断用スイッチ82及び遮断用抵抗体83の間に接続されている。
図9に示すように、駆動用経路101は、第2充電経路64を介して、下アームスイッチSWLのゲートに接続されていてもよい。詳しくは、駆動用経路101は、第2充電用経路のうち、第2充電用スイッチ65及び第2充電用抵抗体66の間に接続されている。
駆動用電源100が生成する駆動電圧Vascは、第1電圧Vg1よりも小さい値に設定されてもよい。これにより、駆動回路52は、ASC制御を実行する場合、通常の駆動制御を実行する場合よりも充電電流を低減できる。その結果、本実施形態においても、第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
・スイッチングデバイス部20を構成するスイッチとしては、IGBTに限らず、例えばボディダイオードを内蔵するNチャネルMOSFETであってもよい。
Claims (15)
- 多相の回転電機(10)と、
前記回転電機の各相の巻線(11)に電気的に接続された上下アームの駆動対象スイッチ(SWH,SWL)を有する電力変換器(20)と、を備えるシステムに適用され、前記駆動対象スイッチの駆動状態をオン状態及びオフ状態のうち一方から他方に切り替える電力変換器の制御回路(50)において、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する判定部(51)と、
前記システムに異常が発生していると判定された場合、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記駆動対象スイッチをオン状態にし、他方のアームにおける全ての相の前記駆動対象スイッチをオフ状態にする短絡制御を実行する異常時制御部(52)と、
上下アームの前記駆動対象スイッチを交互にオン状態に切り替える駆動制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度よりも、前記短絡制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を低減する速度変更部(53)と、を備える電力変換器の制御回路。 - 前記異常時制御部は、前記システムに異常が発生していると判定された場合、上下アームのそれぞれにおける全ての相の前記駆動対象スイッチをオフ状態にした後に前記短絡制御を実行し、
前記速度変更部は、前記短絡制御においてオン状態に切り替えられる前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を、前記駆動制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度よりも低減する請求項1に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記速度変更部は、前記短絡制御において、前記駆動対象スイッチをオン状態に切り替えるために前記駆動対象スイッチのゲートに供給される充電電流を、前記駆動制御における前記充電電流よりも低減することで、前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を低減する請求項1又は2に記載の電力変換器の制御回路。
- 前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給するための充電経路(61,64)と、
前記充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する定電圧電源(60)と、
前記充電経路に設けられた充電用抵抗体(63,66)と、を備え、
前記速度変更部は、前記短絡制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を、前記駆動制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度よりも低くするように前記充電用抵抗体の抵抗値を変更する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給するための充電経路(91,92)と、
前記充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する電源(60)と、
前記充電経路に設けられた定電流用抵抗体(93,94)と、
前記充電経路において前記定電流用抵抗体よりも前記ゲート側に設けられ、前記定電流用抵抗体に直列接続された定電流用スイッチ(95)と、
前記定電流用抵抗体及び前記定電流用スイッチの接続点の電圧を目標値(Vref)に制御すべく前記定電流用スイッチの制御端子を操作する操作部(96)と、を備え、
前記速度変更部は、前記短絡制御における前記定電流用抵抗体の抵抗値を、前記駆動制御における前記定電流用抵抗体の抵抗値よりも大きくすることにより、前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を低減する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給するための充電経路(91)と、
前記充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する電源(60)と、
前記充電経路に設けられた定電流用抵抗体(93)と、
前記充電経路において前記定電流用抵抗体よりも前記ゲート側に設けられ、前記定電流用抵抗体に直列接続された定電流用スイッチ(95)と、
前記定電流用抵抗体及び前記定電流用スイッチの接続点の電圧を目標値(Vref)に制御すべく前記定電流用スイッチの制御端子を操作する操作部(96)と、を備え、
前記速度変更部は、前記短絡制御における前記目標値を、前記駆動制御における前記目標値よりも大きくすることにより、前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を低減する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記システムは、蓄電部(23)を備え、
前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給するための充電経路(61)と、
前記充電経路に設けられた充電用抵抗体(63)と、
前記充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する電源(60)と、
前記充電経路に設けられ、該充電経路を開閉すべくオン状態又はオフ状態にされる充電用スイッチ(62,65)と、
前記蓄電部から給電されて前記充電電流を生成する駆動用電源(100)と、
前記ゲート及び前記駆動用電源を接続する駆動用経路(101)と、
前記駆動用経路に設けられ、前記充電用抵抗体よりも抵抗値が大きい駆動用抵抗体(103)と、を備え、
前記異常時制御部は、前記システムに異常が発生していると判定された場合、前記駆動用電源により生成された前記充電電流を、前記駆動用経路を介して前記ゲートに供給することにより、前記短絡制御を実行する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記システムは、蓄電部(23)を備え、
前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給するための充電経路(61)と、
前記充電経路に設けられた充電用抵抗体(63)と、
前記充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する電源(60)と、
前記充電経路に設けられ、該充電経路を開閉すべくオン状態又はオフ状態にされる充電用スイッチ(62,65)と、
前記ゲートに接続され、前記駆動対象スイッチを強制的にオフ状態に切り替えるための電荷の放電に用いられる遮断用経路(81)と、
前記遮断用経路に設けられ、前記充電用抵抗体よりも抵抗値が大きい遮断用抵抗体(83)と、
前記蓄電部から給電されて前記充電電流を生成する駆動用電源(100)と、
前記遮断用経路に接続され、前記遮断用抵抗体を介して前記駆動用電源及び前記ゲートを接続する駆動用経路(101)と、を備え、
前記異常時制御部は、前記システムに異常が発生していると判定された場合、前記駆動用電源により生成された前記充電電流を、前記駆動用経路及び前記遮断用経路を介して前記ゲートに供給し、前記短絡制御を実行する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記システムは、蓄電部(23)を備え、
前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記駆動対象スイッチの駆動状態を切り替えるための電流が流れる複数の電流経路(61,64,71,74)と、
前記複数の電流経路のうち前記ゲートに充電電流を供給するための充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する電源(60)と、
前記複数の電流経路ごとに設けられ、該電流経路を開閉すべくオン状態又はオフ状態にされる開閉スイッチ(62,65,72,75)と、
前記蓄電部から給電されて前記充電電流を生成する駆動用電源(100)と、
前記複数の電流経路のうち、抵抗値が最小の電流経路以外の電流経路(64)を介して、前記駆動用電源及び前記ゲートを接続する駆動用経路(101)と、を備え、
前記異常時制御部は、前記システムに異常が発生していると判定された場合、前記駆動用電源から前記駆動用経路及び前記電流経路を介して前記ゲートに電力を供給することにより、前記短絡制御を実行する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記駆動対象スイッチをオン状態に切り替えるための充電電流を供給するための充電経路(61)と、
前記充電経路の他端に接続された電源(60)と、
前記電源から前記充電経路を介して前記ゲートに供給される電圧を変更する電圧変更部(67)と、を備え、
前記速度変更部は、前記短絡制御において前記電圧変更部から前記ゲートに供給される電圧を、前記駆動制御において前記電圧変更部から前記ゲートに供給される電圧よりも小さくすることにより、前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を低減する請求項1又は2に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記システムは、蓄電部(23)を備え、
前記速度変更部は、
一端が前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給するための充電経路(61)と、
前記充電経路の他端に接続され、前記充電電流を前記ゲートに供給する電源(60)と、
前記充電経路に設けられ、該充電経路を開閉すべくオン状態又はオフ状態にされる充電用スイッチ(62)と、
前記蓄電部から給電され、前記電源の出力電圧より低い電圧を出力する駆動用電源(100)と、
前記駆動用電源及び前記ゲートを接続する駆動用経路(101)と、を備え、
前記異常時制御部は、前記駆動用経路を介して前記駆動用電源の出力電圧を前記駆動対象スイッチのゲートに供給することにより前記短絡制御を実行する請求項3に記載の電力変換器の制御回路。 - 多相の回転電機(10)と、
前記回転電機の各相の巻線(11)に電気的に接続された上下アームの駆動対象スイッチ(SWH,SWL)を有する電力変換器(20)と、を備えるシステムに適用され、前記駆動対象スイッチの駆動状態をオン状態及びオフ状態のうち一方から他方に切り替える電力変換器の制御回路(50)において、
前記システムに異常が発生しているか否かを判定する判定部(51)と、
前記システムに異常が発生していると判定された場合、上下アームのそれぞれにおける全ての相の前記駆動対象スイッチをオフ状態にするシャットダウン制御を実行する異常時制御部(52)と、
上下アームの前記駆動対象スイッチを交互にオン状態に切り替える駆動制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度よりも、前記シャットダウン制御における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を低減する速度変更部(53)と、を備える電力変換器の制御回路。 - 前記異常時制御部は、前記システムに異常が発生していると判定された場合、上下アームのうちいずれか一方のアームにおける全ての相の前記駆動対象スイッチをオン状態にし、他方のアームにおける全ての相の前記駆動対象スイッチをオフ状態にした後に前記シャットダウン制御を実行する請求項12に記載の電力変換器の制御回路。
- 前記速度変更部は、
前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記駆動対象スイッチをオフ状態に切り替えるための電荷の放電に用いられる放電経路(71)と、
前記放電経路に設けられた放電用抵抗体(73)と、
前記ゲートに接続され、前記駆動対象スイッチを強制的にオフ状態に切り替えるための電荷の放電に用いられる遮断用経路(81)と、
前記遮断用経路に設けられ、前記放電用抵抗体よりも抵抗値が大きい遮断用抵抗体(83)と、
前記遮断用経路を開閉すべくオン状態又はオフ状態にされるソフト遮断用スイッチ(82)と、を備え、
前記異常時制御部は、前記システムに異常が発生していると判定された場合、前記ソフト遮断用スイッチをオン状態にし、前記遮断用経路を介して前記電荷を放電することにより、前記シャットダウン制御を実行する請求項12又は13に記載の電力変換器の制御回路。 - 前記速度変更部は、
前記駆動対象スイッチのゲートに接続され、前記駆動対象スイッチをオフ状態に切り替えるための電荷の放電に用いられる放電経路(71,74)と、
前記放電経路に設けられた放電用抵抗体(73,76)と、を備え、
前記速度変更部は、前記シャットダウン制御が実行される場合における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度を、前記駆動制御が実行される場合における前記駆動対象スイッチのスイッチング速度よりも低くするように前記放電用抵抗体の抵抗値を変更する請求項12又は13に記載の電力変換器の制御回路。
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