WO2016001976A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

 nチャネルMOSFETで構成される内部電源スイッチおよび、内部電源スイッチに並列接続されるバイアス電源スイッチを有し、起動時において、内部電源回路の出力電圧が所定の電圧値以上のときはバイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、内部電源回路が出力する電源起動信号に基づいて昇圧電源回路が所定の電圧を昇圧出力すると共に内部電源スイッチが電流経路を導通させ、停止時においては、内部電源回路が出力する停止信号に基づいて昇圧電源回路を停止させると共に内部電源スイッチが電流経路を遮断し、内部電源回路の出力電圧が所定の電圧値未満になったときバイアス電源スイッチは電流経路を遮断する。

Description

電力変換装置
 この発明は、直流電力源と多相回転電機との間に設けられて、直流を交流に変換し、交流を直流に変換する電力変換装置に関するもので、特に、電源の起動時および停止時の誤動作を防止するための内部電源スイッチを有する電力変換装置を対象とするものである。
 車両には多くの電子制御装置が搭載され、電力源から供給される電力によって所定の動作を行うように構成されている。この電力源としては、充放電可能な直流電源からの直流電力を使用する場合と、多相回転電機からの交流電力を整流した直流電力を使用する場合がある。
 この電力源の電圧は、多相回転電機の起動時あるいは停止時に過渡的に変動する。この過渡的な電圧の変動は、微小な電気信号で動作している電子制御装置に誤動作を引き起こすことがある。
 このため、直流電源の陽極端と電源装置との間に電源スイッチを設け、電源起動の過渡期において、直流電源の電圧低下を検出した場合は、この電源スイッチをオフさせることで、電源装置の動作を止め、後段の負荷である電子制御装置の誤動作を防止することが行われている(特許文献1)。
 しかし、直流電源から多相回転電機に電力を供給する、あるいは多相回転電機からの誘起電圧を整流して直流電源に供給する電力変換装置においては、電力源である直流電源の電圧が低いシステム、すなわち、鉛バッテリを電力源とするようなシステムでは、大電流を扱う電力変換部と微小電気信号を扱う制御部との間に絶縁素子が設けられていないため、電力源の起動や停止のシーケンスが悪い場合には、電力変換部から制御部への廻り込み電流によって制御部の微小信号回路が破壊される恐れがあり、電力変換部のパワー半導体スイッチング素子の誤動作によって、貫通電流が生じたりする恐れがあった。
 また、電力変換部と多相回転電機とを一体構造とした電力変換装置一体型回転機装置に搭載されるような小型の電力変換装置では、サイズ制約上、電流センサや、平滑コンデンサなどを省く工夫がなされており、これらのセンサ類がなくても電力変換部の故障検出ができるように直流電源の陽極電圧または陰極電圧と多相回転電機の相電圧とを比較、演算する回路が設けられている(特許文献2)。
特許4412141号公報 特開2007-185027号公報
 したがって、直流電力源と多相回転電機との間に設けられて、直流を交流に変換し、交流を直流に変換する電力変換装置において、電源起動または停止時の誤動作を防止する目的で、電源スイッチを直流電源と故障検出部との間に設ける場合には、電源スイッチによる電圧低下あるいは応答遅れによって電圧検出誤差が生じ、前記故障検出部の故障検出精度を低下させる恐れがある。
 この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、動作停止時の暗電流を低減すると共に、電源起動または停止時の誤動作を防止し、故障検出部に入力される電圧誤差が低い内部電源スイッチを備えた電力変換装置を提供することを目的としている。
 この発明は、直流電源と多相回転電機との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換部、前記電力変換部の動作を制御する制御部、前記電力変換部に接続され前記電力変換部に動作電源を供給する昇圧電源回路、前記直流電源の陽極端に外部電源スイッチを介して接続され前記外部電源スイッチの状態に基づいて所定の電圧を出力すると共に前記昇圧電源回路に昇圧電源回路起動信号を出力する内部電源回路、前記直流電源と前記昇圧電源回路との間に接続され前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断する内部電源スイッチ、および前記内部電源スイッチに並列接続され前記内部電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断するバイアス電源スイッチを備え、前記外部電源スイッチによる起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路が前記昇圧電源回路起動信号に基づいて所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記外部電源スイッチによる停止時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以下の場合は、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチが電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定値未満になった場合に前記バイアス電源スイッチが電流経路を遮断する電力変換装置である。
 また、内部電源スイッチはnチャネルMOSFETによって構成され、電源起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路は前記電源起動信号をもとに所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチは電流経路を導通させ、電源停止時においては、前記電源起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチは電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定値未満になった場合は、前記バイアス電源スイッチは電流経路を遮断する電力変換装置である。
 本発明は、充放電可能な直流電源に接続された電力変換部を介して、多相回転電機に交流電力が供給される、あるいは多相回転電機から前記直流電源へ直流電力を供給する電力変換装置であって、動作停止時の暗電流を低減すると共に、電源起動または停止時の誤動作を防止し、さらには、故障検出部に入力される電圧誤差を低減することができる。
 この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照した以下の詳細な説明から、さらに明らかになる。
本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る電力変換装置の電源起動および停止時の各電圧波形を示すタイミングチャート図である。 本発明の実施の形態2に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態3に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態4に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態5に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態5に係る電力変換装置の電源起動および停止時の各電圧波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態5に係る電力変換装置における制御部の動作を説明するフローチャートである。
 以下、本発明の実施の形態を図面とともに詳述する。なお、各図における同一の番号は、同一の構成を示すものとする。
 実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1における電力変換装置の構成を示している。図1に示すように、電力変換装置1は、2つのパワー半導体スイッチング素子2を直列接続して上下アームを構成した相ブリッジ回路を、所定の個数(図1では3個)、並列接続すると共に、それらの相ブリッジ回路の両端(1対の端)が充放電可能な直流電源3に接続され、それらの相ブリッジ回路を構成するパワー半導体スイッチング素子2の直列接続の接続点が、それぞれ多相回転電機4の各相の電機子巻線の交流端子に接続され、多相回転電機4と直流電源3との間で、交流-直流電力変換あるいは、直流-交流電力変換を行う。
 電力変換装置1は、前述のパワー半導体スイッチング素子2を有する電力変換部5と、制御部6と、内部電源回路7と、昇圧電源回路8と、内部電源スイッチ10と、バイアス電源スイッチ11とを備える。
 制御部6は、直流電源3の陽極電圧や多相回転電機4の回転速度などの外部環境の情報を種々のセンサ(図示せず)あるいは通信によって取得し、電力変換部5を構成するパワー半導体スイッチング素子2のオン時間を演算し、電力変換部5へゲート駆動信号6aを出力する。また、故障検出部9が検出した故障情報を取得し、ゲート駆動信号6aの出力を停止する。
 内部電源回路7は外部電源スイッチ12のオンまたはオフを検出し、外部電源スイッチ12がオンであれば出力端7aから所定電圧を出力すると共に、昇圧電源回路起動信号7bを出力する。
 昇圧電源回路8は、昇圧電源回路起動信号7bを取得し、昇圧電源回路起動信号7bがオンであれば直流電源3の陽極電圧を基準に昇圧し、出力端8aから所定電圧を出力する。
 内部電源スイッチ10は、直流電源3の陽極端と昇圧電源回路8との間に接続され、昇圧電源回路8の出力電圧に基づいて電流経路を導通または遮断する。
 バイアス電源スイッチ11は、内部電源スイッチ10と並列接続され、内部電源回路7の出力電圧をもとに、直流電源3の陽極端から昇圧電源回路8への電流経路を導通または遮断する。
 なお、図1において電力変換部5のパワー半導体スイッチング素子2は、例えば、MOSFET、あるいは、IGBTなどから構成される。さらに電力変換部5は、例えば、プッシュプル型のプリドライバ、およびダイオードや抵抗あるいは抵抗スイッチなどを組み合わせたターンオフサージ電圧抑制回路から構成される。
 また、直流電源3は、例えば、一般的に自動車用の電源として用いられている、鉛蓄電池(バッテリ)、リチウムイオン電池、あるいは電気二重層コンデンサなどから構成される。制御部6は、例えば、マイコンやASICのようなロジック回路から構成される。
 内部電源回路7は、例えば、DCDCコンバータや、シリーズレギュレータなどから構成される。また、内部電源回路7は、外部電源スイッチのオンまたはオフを検出するため、例えば、トランジスタ、あるいはコンパレータなどを使った電圧検出回路を備えている。さらに内部電源回路7は、所定電圧を出力してから所定時間経過後に昇圧電源回路起動信号7bを出力するため、例えば、抵抗とコンデンサによって構成される1次遅れ回路の時定数を利用したタイマ回路や、あるいは発振器と半導体素子を利用したカウンタ回路などが設けられている。
 昇圧電源回路8は、たとえばDCDCコンバータや、チャージポンプ回路などから構成される。
 内部電源スイッチ10は、例えば、nチャネルMOSFETから構成される。バイアス電源スイッチ11は、例えば、トランジスタやpチャネルMOSFETから構成される。また、内部電源回路の出力電圧を検出する目的で、コンパレータのような比較器が備えられてもよい。
 電力変換装置1の電源起動時および停止時の動作について図2のタイミングチャートを用いて以下に説明する。
 電力変換装置1の電源起動時、まず時間T1において、外部電源スイッチ12がオンされ、その情報を内部電源回路7において検出すると、内部電源回路7が電圧出力を開始し、時間T2において内部電源回路7の出力電圧が電圧V1に達する。ここで、電圧V1とは、制御部6の電源起動過渡期を超え、誤動作しない状態となる電圧値であり、例えば、内部電源回路7の所定出力電圧の60%から70%程度とする方法が挙げられる。あるいは、内部電源回路7の所定出力電圧値として、例えば、制御部6が誤動作しない電圧の1. 4倍から1. 7倍程度に設定することが望ましい。
 また、時間T3において内部電源回路7の出力電圧が電圧V2に達すると、バイアス電源スイッチ11がオンされ、昇圧電源回路8へ直流電源3の陽極電圧が印加される。
 さらに内部電源回路7の出力電圧が所定値に達してから(T3a)所定時間Ton経過後の時間T4において、内部電源回路7は昇圧電源回路起動信号7bを出力(オン)し、昇圧電源回路8では、その昇圧電源回路起動信号7bを受け取って、昇圧動作を開始する。ここで、所定時間Tonの設定方法としては、例えば、内部電源回路の出力電圧が電圧V2に到達してからバイアス電源スイッチ11がオンし、電力変換装置1内へ印加される直流電源3の陽極電圧が安定するまでの時間とする方法や、制御部6を構成するマイコンの初期化に要する時間とする方法などが挙げられる。
 時間T5において昇圧電源回路の出力電圧が電圧V3に達すると、内部電源スイッチ10がオンし、これにより電力変換装置1の起動が完了する。
 電力変換装置1の電源停止時、まず時間T6において、外部電源スイッチ12がオフされ、その情報を内部電源回路7において検出すると共に、昇圧電源回路起動信号7bの出力を停止(オフ)し、昇圧電源回路8では、昇圧電源回路起動信号7bの出力停止(オフ)を受け取って昇圧動作を停止する。 そして時間T7において昇圧電源回路8の出力電圧が電圧V3未満になると、内部電源スイッチ10がオフする。
 また、内部電源回路7は外部電源スイッチ12がオフされてから所定時間Toff経過後の時間T8において電圧出力を停止させる。ここで、所定時間Toffの設定方法として、例えば、昇圧電源回路8の出力電圧が直流電源3の陽極電圧まで低下する時間とする方法や、制御部6を構成するマイコンの電源停止処理に要する時間とする方法などが挙げられる。
 そして、時間T9において、内部電源回路7の出力電圧が電圧V2未満になると、バイアス電源スイッチ11がオフし、直流電源3の陽極端から電力変換装置1内への電流経路が遮断される。
 ここまでが電源停止処理となり、この後さらに、時間T10において、内部電源回路7の出力電圧が電圧V1未満になると、電圧V1は電力変換部5の電源停止過渡期になり、各回路の成り行きで放電がなされる。
 以上のように、実施の形態1によれば、直流電源3の陽極端と、昇圧電源回路8および故障検出部9との間に内部電源スイッチ10を設けたので、電力変換装置1の動作停止時の暗電流を低減することができる。
 また、バイアス電源スイッチ11を内部電源スイッチ10と並列に設け、内部電源回路7の出力電圧および昇圧電源回路起動信号7bによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路7の出力電圧が電圧V1未満の場合は、電力変換部5の駆動電源である昇圧電源回路8は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部6および電力変換部5のパワー半導体スイッチング素子2の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部5からの回りこみ電流による制御部6内の小信号回路の破壊を防止することができる。
 実施の形態2
 図3は、本発明の実施の形態1において、故障検出部9を設け、更に、内部電源スイッチ10の具体的な構成としてnチャネルMOSFETを使用した事例を示している。
 故障検出部9は、例えば、トランジスタ、あるいはコンパレータのような比較器から構成される。この故障検出部9は、直流電源3の陽極あるいは陰極の電圧と多相回転電機4の相電圧とを比較し、異なっている場合には、電力変換部5の異常状態を故障として検出するもので、電力変換装置1のうちで、直流電源3の接続端子と多相回転電機4の接続端子の電圧が得られるところに接続される。
 なお、実施の形態1において内部電源回路7の出力電圧を設定する際には、制御部6が誤動作しない電圧と同様に、この故障検出部9が誤動作しない電圧の1.4倍から1. 7倍程度に設定することが望ましい。
 この実施の形態2では、内部電源スイッチ10と故障検出部9とを具体的に示しただけであるので、他の部分の動作および構成は同一であるので説明を省略する。ただし、内部電源スイッチ10にnチャネルMOSFETを使用しているので、内部電源スイッチ10による電圧降下を低くすることができ、故障検出部9の電圧検出精度への影響を小さくでき、加えて、内部電源スイッチ10にnチャネルMOSFETを使用していることによって、電力変換部5のターンオフサージ電圧によって直流電源3の陽極電圧が変動しても内部電源スイッチ10のオン抵抗が増加することなく、故障検出部9の電圧検出誤差を発生させにくいという効果を達成することができる。
 実施の形態3.
 図4は、本発明の実施の形態3における電力変換装置の構成を示している。図3に示した実施の形態2と比較すると、図4では、内部電源スイッチ10が2つに分かれ、故障検出部9は第1の内部電源スイッチ101を介して直流電源3の陽極端へ接続され、昇圧電源回路8は第2の内部電源スイッチ102とバイアス電源スイッチ11とを介して直流電源3の陽極端へ接続されている点が異なる。他の構成および動作は図1と同じであるため、ここでは説明を省略する。
 なお、本実施の形態における電力変換装置の電源起動時および停止時の動作については、上述の実施の形態1で示した図2のタイミングチャートと同じであるため、ここではその説明を省略する。
 第1の内部電源スイッチ101および第2の内部電源スイッチ102は内部電源スイッチ10と同様にnチャネルMOSFETで構成され、昇圧電源回路8の出力電圧をもとに電流経路を導通または遮断する。
 以上のように、実施の形態3によれば、直流電源3の陽極端と故障検出部9との間に第1の内部電源スイッチ101を設け、直流電源3の陽極端と昇圧電源回路8の間に第2の内部電源スイッチ102を設けたので、上述の実施の形態1と同様に、電力変換装置1の動作停止時の暗電流を低減することができる。
 また、バイアス電源スイッチ11を第2の内部電源スイッチ102と並列に設け、内部電源回路7の出力電圧および昇圧電源回路起動信号7bによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路7の出力電圧が電圧V1未満の場合は、電力変換部5の駆動電源である昇圧電源回路8は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部6および電力変換部5のパワー半導体スイッチング素子2の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部5からの回りこみ電流による制御部6内の小信号回路の破壊を防止することができる。
 さらに、内部電源スイッチ10を2つに分け、かつ第1の内部電源スイッチ101にnチャネルMOSFETを使用しているので、第1の内部電源スイッチ101では、昇圧電源回路8の昇圧動作に伴う電流消費がなく、第1の内部電源スイッチ101での電圧降下をさらに低減することができ、故障検出部9の電圧検出精度への影響を最小限にできる。
 加えて、電力変換部5のターンオフサージ電圧によって直流電源3の陽極電圧が変動しても第1の内部電源スイッチ101のオン抵抗が増加することなく、故障検出部9の電圧検出誤差を発生させにくい効果を有する。
 実施の形態4.
 図5は、本発明の実施の形態4における電力変換装置の構成を示している。図4に示した実施の形態3と比較すると、図5では、バイアス電源スイッチ11がなくなり、第2の内部電源スイッチ15にpチャネルMOSFETが使用されている点が異なる。他の構成および動作は図1と同じであるため、ここでは説明を省略する。
 なお、本実施の形態における電力変換装置の電源起動時および停止時の動作については、上述の実施の形態1で示した図2のタイミングチャートにおいて、バイアス電源スイッチ11の動作が第2の内部電源スイッチ15の動作に置き換わる点が異なる以外は、前述の動作と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
 第2の内部電源スイッチ15はpチャネルMOSFETで構成され、昇圧電源回路8の出力電圧に基づいて電流経路を導通または遮断する。
 以上のように、実施の形態4によれば、直流電源3の陽極端と故障検出部9との間に第1の内部電源スイッチ101を設け、直流電源3の陽極端と昇圧電源回路8の間に第2の内部電源スイッチ15を設けたので、上述の実施の形態1と同様に、電力変換装置1の動作停止時の暗電流を低減することができる。
 また、内部電源回路7の出カ電圧および昇圧電源回路起動信号7bによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路7の出力電圧が電圧V1未満の場合は、電力変換部5の駆動電源である昇圧電源回路8は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部6および電力変換部5のパワー半導体スイッチング素子2の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部5からの回りこみ電流による制御部6内の小信号回路の破壊を防止することができる。
 さらに内部電源スイッチ10を2つに分け、かつ第1の内部電源スイッチ101にnチャネルMOSFETを使用しているので、第1の内部電源スイッチ101では、昇圧電源回路8の昇圧動作に伴う電流消費がなく、第1の内部電源スイッチ101での電圧降下をさらに低減することができ、故障検出部9の電圧検出精度への影響を最小限にできる。
 加えて、電力変換部5のターンオフサージ電圧によって直流電源3の陽極電圧が変動しても第1の内部電源スイッチ101のオン抵抗が増加することなく、故障検出部9の電圧検出誤差を発生させにくい効果を有する。
 また、第2の内部電源スイッチ15にpチャネルMOSFETを使用しているので、回路構成が簡素になり、電力変換装置1の小型化、およびコスト低減が可能となる。
 実施の形態5.
 これまでの実施の形態では、内部電源回路7の出カ電圧と、昇圧電源回路起動信号7bによって、電源起動および停止時の動作順序を各部の電圧および時間で規定したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、制御部6を構成するマイコン、あるいはASICによって電源起動および停止の動作を規定してもよい。以下、本発明の実施の形態5において、その構成および、動作を詳述する。
 図6は、本発明の実施の形態5における電力変換装置の構成を示している。図1に示した実施の形態1と比較すると、図6では、制御部6は、外部電源スイッチ12に直接接続されて、外部電源スイッチ12のオンまたはオフを検出すると共に、昇圧電源回路起動信号6bが制御部6から出力され、バイアス電源スイッチ11は、制御部6から出力されるバイアス電源スイッチ駆動信号6cに基づいて、電流経路を導通または遮断するところ
が異なる。他の構成および動作は図1と同じであるため、ここでは説明を省略する。
 電力変換装置1の電源起動時および停止時の動作について図7のタイミングチャートを用いて以下に説明すると共に、制御部6の動作シーケンスについて図8のフローチャートを用いて説明する。
 電力変換装置1の電源起動時、図7の時間T1' において、外部電源スイッチ12がオンされ、内部電源回路7が電圧出力を開始する。そして、制御部6が動作を始め、外部電源スイッチ12がオンされていることを検出して、図8の処理を開始する。
 図8において、まず制御部6は、ステップS401でバイアス電源スイッチ駆動信号6cを出力する(図7のタイムチャートでは時間T2‘)。そしてステップS402へ進み、図7の時間T3'において昇圧電源回路起動信号6bを出力し、ステップS403へ進む。なお、図7の時間T2' から時間T3' までの待ち時間の設定方法としては、例えば、バイアス電源スイッチ11がオンし、電力変換装置内へ印加される直流電源3の陽極電圧が安定するまでの時間とする方法や、バイアス電源スイッチ駆動信号6cがバイアス電源スイッチ11に伝達するまでの遅れ時間とする方法が挙げられる。あるいは、電力変換装置内へ印加される直流電源3の陽極電圧を検出する回路を新たに設け、当該回路において検出した電圧値にもとづいて、昇圧電源回路起動信号6bを出力する方法であってもよい。
 その後、図7の時間T4' において、昇圧電源回路8の出力電圧が電圧V3に達すると内部電源スイッチ10がオンし、電源起動処理が完了する。
 一方、図8のステップS403では、外部電源スイッチ12の状態を検出し、外部電源スイッチ12がオフであればステップS404へと進み、電源停止処理を実施する。そうでなければ、再び外部電源スイッチ12の状態を監視するルーチン処理を実施する。
 ステップS404では、昇圧電源回路起動信号6bを停止し、ステップS405へ進む。ステップS405では、バイアス電源スイッチ駆動信号6cを停止する(図7のタイムチャートでは時間T5')。
 その後、図7の時間T4' において、昇圧電源回路8の出力電圧が電圧V3未満になると内部電源スイッチ10がオフし、さらに時間T7' において内部電源回路7は電圧出力を停止し、あとは各回路の成り行きで放電が行われる。なお、図7の時間T5'から時間T7' までの待ち時間の設定方法としては、例えば、昇圧電源回路8の出力電圧がなくなるまでの時間とする方法や、制御部6を構成するマイコンの電源停止処理に要する時間とする方法などが挙げられる。あるいは、電力変換装置内へ印加される直流電源3の陽極電圧を検出する回路を新たに設け、当該回路において検出した電圧値にもとづいて、内部電源回路7の電圧出力を停止する方法であってもよい。
 以上のように、実施の形態5によれば、直流電源3の陽極端と、昇圧電源回路8および故障検出部9との間に内部電源スイッチ10を設けたので、電力変換装置1の動作停止時の暗電流を低減することができる。
 また、バイアス電源スイッチ11を内部電源スイッチ10と並列に設け、制御部6から出力するバイアス電源スイッチ駆動信号6cおよび昇圧電源回路起動信号6bによって、電源起動および停止時の動作順序を時間あるいは各部の電圧で規定したことにより、電源起動および停止時の誤動作を防止することができる。すなわち、内部電源回路7の出力電圧が電圧V1未満の場合は、電力変換部5の駆動電源である昇圧電源回路8は電圧出力が停止されているので、電源起動および停止時の過渡期における制御部6および電力変換部5のパワー半導体スイッチング素子2の誤動作による貫通電流を防止すると共に、電力変換部5からの回りこみ電流による制御部6内の小信号回路の破壊を防止することができる。
 さらに、制御部6で昇圧電源回路8の電圧出力を許可すると共に、外部電源スイッチ12の状態を制御部6でも監視し、外部電源スイッチ12のオフを検出して昇圧電源回路起動信号6bとバイアス電源スイッチ駆動信号6cを停止するので、前述の実施の形態1よりも早く昇圧電源回路8の電圧出力を停止させることができ、電源立下り時間のばらつきの影響を低減し、より確実に電源停止時の誤動作を防止することができる。
 加えて、内部電源スイッチ10にnチャネルMOSFETを使用しているので、内部電源スイッチ10による電圧降下を低くすることができ、故障検出部9の電圧検出精度への影響を小さくできる。
 また、内部電源スイッチ10にnチャネルMOSFETを使用しているので、電力変換部5のターンオフサージ電圧によって直流電源3の陽極電圧が変動しても内部電源スイッチ10のオン抵抗が増加することなく、故障検出部9の電圧検出誤差を発生させにくい効果を有する。
 なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

Claims (7)

  1.  直流電源と多相回転電機との間で直流電力を交流電力に変換する電力変換部、前記電力変換部の動作を制御する制御部、前記電力変換部に接続され前記電力変換部に動作電源を供給する昇圧電源回路、前記直流電源の陽極端に外部電源スイッチを介して接続され前記外部電源スイッチの状態に基づいて所定の電圧を出力すると共に前記昇圧電源回路に昇圧電源回路起動信号を出力する内部電源回路、前記直流電源と前記昇圧電源回路との間に接続され前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断する内部電源スイッチ、および前記内部電源スイッチに並列接続され前記内部電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断するバイアス電源スイッチを備え、前記外部電源スイッチによる起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路が前記昇圧電源回路起動信号に基づいて所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記外部電源スイッチによる停止時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以下の場合は、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチが電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定値未満になった場合に前記バイアス電源スイッチが電流経路を遮断することを特徴とする電力変換装置。
  2.  前記内部電源スイッチはnチャネルMOSFETによって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記直流電源との接続端子と前記多相回転電機の接続端子との間に接続され、前記直流電源の陽極電圧あるいは陰極電圧と前記多相回転電機の相電圧とを比較し前記電力変換部の故障を検出する故障検出部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。
  4.  前記内部電源スイッチが、前記直流電源の陽極端と前記故障検出部との間に接続され、前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源の陽極端から前記故障検出部への電流経路を導通または遮断する第1の内部電源スイッチ、および前記直流電源の陽極端と前記昇圧電源回路との間に接続され、前記昇圧電源回路の出力電圧に基づいて前記直流電源の陽極端から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断する第2の内部電源スイッチにて構成され、前記バイアス電源スイッチが前記第2の内部電源スイッチに並列接続され、前記内部電源回路の出力電圧をもとに前記直流電源の陽極端から前記昇圧電源回路への電流経路を導通または遮断することを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
  5.  前記第1の内部電源スイッチおよび前記第2の内部電源スイッチはnチャネルMOSFETによって構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
  6.  前記第1の内部電源スイッチはnチャネルMOSFETによって構成され、前記第2の内部電源スイッチはpチャネルMOSFETによって構成され、前記起動時において、前記内部電源回路の出力電圧が所定値以上の場合は、前記第2の内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路が前記昇圧電源回路起動信号に基づいて所定の電圧を昇圧出力すると共に前記第1の内部電源スイッチが電流経路を導通させ、前記停止時において、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記第1の内部電源スイッチが電流経路を遮断し、前記内部電源回路の出力電圧が所定の電圧値未満になった場合に前記第2の内部電源スイッチが電流経路を遮断することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
  7.  前記制御部が前記電力変換部の電力変換動作を制御すると共に前記内部電源回路の前記昇圧電源回路起動信号の出力を行うと共に、前記バイアス電源スイッチに対して電源スイッチ駆動信号を出力し、起動時において、前記電源スイッチ駆動信号の出力をもって前記バイアス電源スイッチが電流経路を導通させ、前記昇圧電源回路は前記昇圧電源回路起動信号をもとに所定の電圧を昇圧出力すると共に前記内部電源スイッチは電流経路を導通させ、停止時においては、前記昇圧電源回路起動信号の停止をもって前記昇圧電源回路の昇圧動作を停止させると共に前記内部電源スイッチは電流経路を遮断し、前記電源スイッチ駆動信号の停止をもって前記バイアス電源スイッチは電流経路を遮断することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
     
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