JPWO2019155776A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Vth1+Vbe<Vz<Vth2−Vd+Vbe ・・・(1)
ここで、本発明の比較例として、ゲートドライブ電源のバックアップ機能を有しない電力変換装置について説明する。図4は、本発明の比較例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図4に示す電力変換装置1Nは、低電圧異常検出回路60およびバックアップ電源回路70を備えていない点以外は、図1に示した電力変換装置1と同様の構成を有している。
図5は、本発明の第1の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図5に示す電力変換装置1Aでは、低電圧異常検出回路60およびバックアップ電源回路70が上アームゲート回路30に接続されている。そのため、ゲートドライブ電源回路50に故障が発生し、ゲートドライブ電源回路50から上アームゲート回路30に印加されるゲートドライブ電源の電圧が低下して低電圧異常検出電圧範囲に達すると、ゲートドライブ電源回路50に代わって、バックアップ用のゲートドライブ電源が上アームゲート回路30に供給される。これにより、インバータ回路部20では、上アームゲート回路30からのゲート信号に応じて、上アームスイッチング回路21の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とし、モータを安全状態に移行することができるようになっている。これ以外の点は、第1の実施形態で説明した電力変換装置1と同様である。
図6は、本発明の第2の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図6に示す電力変換装置1Bでは、低電圧異常検出回路60Aおよびバックアップ電源回路70Aが下アームゲート回路40に接続されていると共に、低電圧異常検出回路60Bおよびバックアップ電源回路70Bが上アームゲート回路30に接続されている。なお、低電圧異常検出回路60A、60Bは、第1の実施形態で説明した低電圧異常検出回路60とそれぞれ同様のものであり、バックアップ電源回路70A、70Bは、第1の実施形態で説明したバックアップ電源回路70とそれぞれ同様のものである。そのため、ゲートドライブ電源回路50に故障が発生し、ゲートドライブ電源回路50から出力されるゲートドライブ電源の電圧が低下して低電圧異常検出電圧範囲に達すると、ゲートドライブ電源回路50に代わって、バックアップ用のゲートドライブ電源が上アームゲート回路30および下アームゲート回路40にそれぞれ供給される。これにより、インバータ回路部20Bでは、上アームゲート回路30または下アームゲート回路40からのゲート信号に応じて、上アームスイッチング回路21または下アームスイッチング回路22のうちいずれか任意の一方の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とし、他方の全てのスイッチング素子をオフさせてオープン状態とすることで、モータを安全状態に移行することができるようになっている。
図7は、本発明の第3の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図7に示す電力変換装置1Cでは、上アームゲート回路30から出力された上アームゲート回路異常信号が、制御回路10ではなく下アームゲート回路40に入力される。上アームゲート回路30から上アームゲート回路異常信号が入力されると、下アームゲート回路40は、下アームスイッチング回路22の全てのスイッチング素子をオンさせてショート状態とする。これにより、モータを安全状態に移行することができるようになっている。これ以外の点は、第1の実施形態で説明した電力変換装置1と同様である。
図8は、本発明の第4の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図8に示す電力変換装置1Dでは、バックアップ電源回路70の出力が、下アームゲート回路40に加えて、さらにインバータ回路部20Dが有する温度検出回路23およびアクティブディスチャージ回路24にも接続されている。温度検出回路23は、上アームスイッチング回路21および下アームスイッチング回路22の各スイッチング素子の温度を検出し、その検出結果に応じた温度検出信号を制御回路10に出力する。アクティブディスチャージ回路24は、インバータ回路部20Dにおいて、作業者や運転者による不慮の感電を防止するために、不図示の平滑コンデンサ等に蓄積された電荷を電源切断時等に急速に放出させる。これにより、モータ停止時の安全性をさらに向上させている。これ以外の点は、第1の実施形態で説明した電力変換装置1と同様である。
図9は、本発明の第5の変形例に係る電力変換装置の構成を示す図である。図9に示す電力変換装置では、第1の実施形態で説明した電力変換装置1と、比較例で説明した電力変換装置1Nとが、共通の交流モータ80に接続されている。すなわち、図1で説明した電力変換装置1のインバータ回路部20と、図4で説明した電力変換装置1Nのインバータ回路部20とは、共通の交流モータ80に接続されており、この交流モータ80に対して交流電力をそれぞれ供給する。
Claims (11)
- 複数のスイッチング素子をそれぞれ有する上アームスイッチング回路および下アームスイッチング回路を含むインバータ回路部と、
前記上アームスイッチング回路にゲート信号を出力する上アームゲート回路と、
前記下アームスイッチング回路にゲート信号を出力する下アームゲート回路と、
前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路に電源を供給するゲートドライブ電源回路と、
前記ゲートドライブ電源回路に代わって、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給するバックアップ電源回路と、を備え、
前記ゲートドライブ電源回路は、所定の正常電圧範囲内で前記電源を供給可能であり、
前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給し、
前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方は、前記バックアップ電源回路から前記電源を供給されているときには、前記上アームスイッチング回路または前記下アームスイッチング回路の一方のスイッチング回路では全ての前記スイッチング素子をオンさせるショート状態とし、他方のスイッチング回路では全ての前記スイッチング素子をオフさせるオープン状態として、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路をそれぞれ駆動させる電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が、前記正常電圧範囲よりも低い所定の低電圧異常検出電圧範囲内である場合に、低電圧異常を検出して前記バックアップ電源回路を動作させる低電圧異常検出回路をさらに備える電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方は、前記ゲートドライブ電源回路から供給される前記電源の電圧が所定の動作停止電圧未満となったときに、前記オープン状態で前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路をそれぞれ駆動させ、
前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低く、かつ前記動作停止電圧よりも高い場合に、前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に前記電源を供給する電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記下アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記下アームゲート回路に前記電源を供給する電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記上アームゲート回路に前記電源を供給する電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記バックアップ電源回路は、
前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合には、前記上アームゲート回路に前記電源を供給し、
前記ゲートドライブ電源回路から前記下アームゲート回路に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合には、前記下アームゲート回路に前記電源を供給する電力変換装置。 - 請求項6に記載の電力変換装置において、
前記インバータ回路部は、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路の各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路を有し、
前記一方のスイッチング回路が前記ショート状態で駆動されているときに、前記温度検出回路で検出された前記スイッチング素子の温度が所定温度以上になった場合、前記ショート状態で駆動させるスイッチング回路を前記一方のスイッチング回路から前記他方のスイッチング回路に切り替え、前記オープン状態で駆動させるスイッチング回路を前記他方のスイッチング回路から前記一方のスイッチング回路に切り替える電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記上アームゲート回路または前記下アームゲート回路の一方のゲート回路は、前記ゲートドライブ電源回路から供給される前記電源の電圧が所定の動作停止電圧未満となったときに、他方のゲート回路へ所定の異常信号を出力し、
前記他方のゲート回路は、前記一方のゲート回路から前記異常信号が入力されると、前記ショート状態で前記上アームスイッチング回路または前記下アームスイッチング回路を駆動させる電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
前記インバータ回路部は、前記上アームスイッチング回路および前記下アームスイッチング回路の各スイッチング素子の温度を検出する温度検出回路と、前記インバータ回路部に蓄積された電荷を放出するアクティブディスチャージ回路と、を有し、
前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記温度検出回路および前記アクティブディスチャージ回路の少なくとも一方にも前記電源を供給する電力変換装置。 - 請求項7に記載の電力変換装置において、
前記バックアップ電源回路は、前記ゲートドライブ電源回路から前記上アームゲート回路および前記下アームゲート回路の少なくとも一方に印加される前記電源の電圧が前記正常電圧範囲よりも低い場合に、前記温度検出回路にも前記電源を供給する電力変換装置。 - 請求項1または2に記載の電力変換装置において、
複数のスイッチング素子をそれぞれ有する第2の上アームスイッチング回路および第2の下アームスイッチング回路を含む第2のインバータ回路部と、
前記第2の上アームスイッチング回路にゲート信号を出力する第2の上アームゲート回路と、
前記第2の下アームスイッチング回路にゲート信号を出力する第2の下アームゲート回路と、をさらに備え、
前記インバータ回路部および前記第2のインバータ回路部は、共通のモータに接続されており、
前記バックアップ電源回路は、前記第2の上アームゲート回路および前記第2の下アームゲート回路のいずれにも前記電源を供給しない電力変換装置。
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